水庫除險加固工程淤泥開挖施工技術的研究

邵連方

(山西省水利建筑工程局，太原030006)

1 工程簡介

某水庫建設于1990年，經過多年的運行后，水庫被列入了險情比較嚴重的三類水庫，在2010年對該水庫進行了除險加固，使用C25 混凝土重力墻對原堆石壩進行加固，底部的寬度為8.68 m，擋墻頂部的寬度為5.4 m，上游面邊坡為1∶0.132，和新建石壩的施工相比，除險加固施工在施工內容方面是有一定的差異性存在的，特別是在開挖上游面時，淤泥的厚度已經達到了9.5 m以上，開挖起來非常的困難，本文重點對此工程的淤泥開挖施工技術進行探討。

2 確立合理的施工方案

水庫從2010年7月初開始放水，在2010年8月底到達死水位，并進行了水的抽排工作。在2010年9月4 號庫底露出，對庫底的高程進行初步測量為206 ～214 m，和設計的開挖基面之間還有十多米深的淤積體。

通過對以往的施工經驗進行總結分析，本工程使用功率比較大的抽排設備進行抽排，抽排的時間為19 d，因為在淤積體中有比較多的雜物、樹枝和礫石，而且泥質的黏性比較大，取得的效果并不好。

由于工期的限制，為了確保按時完成施工，經研究決定，使用機械進行強行開挖，具體的施工方案如下:①在入庫區填入砂石料儲料倉開挖料，并根據開挖深度的變化逐漸增加設備，組成多個平臺同時進行作業;②分別在庫區兩側高程為201 ～206.4 m的范圍進行運輸公路的開挖，做好淤泥運輸的基礎建設;③由于圍堰和壩址范圍中有部分來水，上游圍堰有滲漏的情況存在，為了保證在開挖面不出現積水，要做好相應的排水工作;④在作業范圍的限制下，分別使用一臺50 裝載機、2 臺挖機、3 輛5 t自卸汽車進行配合施工;⑤考慮到淤泥的成分非常復雜，為了提升開挖效率和運輸效率要對路線進行合理的利用，并使用石料填充到淤泥中。⑥為了降低開挖淤泥的工作量，要把攔淤壩安裝到混凝土加固基坑段壩蹱位置［1］。

3 淤泥開挖的施工技術和施工工藝

3.1 使用的施工工藝

此水庫淤積的淤泥層厚度為9.5 m以上，淤泥的抗滲透程度不高、含水量非常的高，有非常大的壓縮性，而且河床基體在地下水、山體滲水和上游圍堰滲水的同時影響下，加大了排水的難度，考慮到以上因素，在基坑的上游修建了一個小型的攔淤壩，以此來防止淤泥進入到基坑中，保證施工安全性和穩定性，具有易操性和經濟性。

因為裝卸淤泥非常的不方便，提升了出渣和清淤的困難程度，為了在工期內完成施工，要重新建設棄渣道路。

另外，因為基坑位于水庫中比較低的位置，基坑會受到地下水、山體滲水的影響，開挖深度比較大，排水非常的困難。在挖掘淤泥的過程中，按照分層挖運、分層鋪路、分層覆蓋摻料的原則使用兩臺挖掘機進行聯合開挖，在開挖過程中，要把道路的布置作為道路開挖施工的重點，要對開挖施工便道、壩體岸坡進行充分的利用，根據實際的需求隨機布置淤泥的位置，分成3 ～4 層對清淤道路上的空間進行布置，且清淤道路要將棄渣場合施工道路前延段進行連接。

3.2 使用的施工技術和方法

1)設置攔淤壩的可行性和必要性。因為原河床基巖的高度為▽192 m，基坑上游的位置到淤泥淤積的高度為▽202.4 m，經過開挖后為▽191.1 m，淤泥淤積的厚度為9.5 m以上，上游圍堰和基坑上游邊線的距離為39 m，雖然已經把大部分的淤泥挖了出來，但是仍然有萬余立方左右的淤泥未被挖出來，而且還有萬余立方的淤泥堆積在圍堰的上游。

這些淤泥均為液塑狀，很容易流動，含水量也非常的高，對于以上情況，要把穩定坡比控制在25∶1以上。

通常情況下，當淤泥受到高度差為10 m左右的壓力時，在外力的影響下，會加速淤泥的液化速度，穩定性降低，呈現出流動的狀態，而且在冬天的時候，土地表面會多受到凍融，會對土粒間的作用力進行破壞，同時會破壞粒間的聯結結構，加快淤泥的下滑速度，而且在主圍堰上游堆積淤泥高度為▽204 m，隨著上游水位的不斷升高，會增加土粒間孔隙中水的壓力，導致安全系數降低，產生的土壓力和水壓力會進一步加快淤泥的下滑速度，而且圍堰和基坑之間的淤泥下部出現了隆起，中部出現了凹陷的情況，隨時都有可能出現失穩滑動的情況。

而且如果出現下滑失穩的情況，會把淤泥沖入到基坑中，會造成非常大的負面影響，再加上下雨天在導流洞前會有雨水在此匯流會將水位抬高以及在對基坑進行爆破開挖的過程中會產生振動，都會加劇淤泥的下滑，所以降低圍堰上以及圍堰和壩基之間的淤泥堆積量是非常重要的。

為了防止淤泥滑入到基坑中，在基坑的上游建設了一個小型的攔淤壩，不僅提高了工程的施工效率、降低了淤泥的開挖量，而且具有良好的可操性和經濟性，具體的淤泥攔截壩施工方案如下:

1)由于淤泥非常的滑，可以使用沉井基礎作為攔淤壩的基礎，使用壁厚為11 cm、內徑為149 cm、長度為149 cm的鋼筋混凝土預制管布置在基礎位置，對水泥預制管進行豎直排放，然后挖除石渣和管中的淤泥使預制管下沉，直到管口完全沉沒后，使用預制管和基巖進行連接，分別在上游的面積布置直徑為20 cm的錨筋五根，錨入基巖69 cm，然后加大對中間管子的處理力度，在管中放置一個鋼筋籠，鋼筋籠要伸入混凝土上部40 cm，使用C20 混凝土對管內進行回填。

2)在大壩軸線上游9.4 m的地方布置攔淤壩壩軸線，和基坑上游開挖線的距離為3 m左右，不僅可以最大限度的降低淤泥的開挖量，而且可以對下游子圍堰的布置進行保證。壩的高度為3.4 m，頂部寬度為59 cm，最大壩高為4.4 m，底部的高程為▽192。

3)因為上游滲水比較嚴重，要在沉井的基礎上使用100PVC 排水管埋設在各大漏水點，從而避免淤泥受到水的浸泡，降低上游水的壓力和淤泥的流動性。在壩后1 ～1.4 m的位置建設一個子圍堰，并在圍堰低洼的地方開挖一個集水井，為了避免大量的水進入到基坑中，要使用水泵將滲水排出。

4)使用C20 對攔淤壩壩體進行澆筑，澆筑的高度在不包含基礎的情況下為7 m，上口的寬度為60 cm。使用鋼筋網布置在下游，并使用錨筋埋設在壩肩左岸和右岸連接的地方，從而提升肩壩的抗滑能力。

3.3 排水施工措施和地下滲水處理

自從開始施工以來，水主要來自地下水、山體滲水、雨水、圍堰滲水等，為了保證工程的施工質量，要及時把這些水排走，并安排專人負責施工排水工作，在四周布設集水井或者布設排水溝，在施工的過程中，要使用強抽排水的方法把水排放到施工區域以外的范圍中，要在做好排水系統工作以后，才可以進行開挖。

排水系統主要是使用人工挖掘集水井和排水溝的方法建設的，使用潛水泵把流入到集水井中的水抽干凈。使用六臺ZlC30 型泥水泵共同進行水的抽排工作。通過老壩體發電洞和原壩體放空洞把污水排放到下游。

［1］石桂萍. 高家灣水庫放水洞除險加固改造設計方案分析研究［J］. 水利規劃與設計，2013(07):46 －48.