中型水庫除險加固工程施工技術探討

【摘要】在某中型水庫避險加固項目作業流程中，關于壩基留存流沙液化層、輸水洞混凝土退化、泄洪道底板滲水等現象，采用壩體迎水面增加土工膜，背水坡增加了蓋重粘土平面、壩后水池及時回填，偷水洞由擴建轉為改建，泄洪道基拙固結灌漿等技能手段，完美完成了避險加固使命。通過實踐，采用的技術方法確保了施工質量，縮短了工期，還節約了籌建資金。

【關鍵詞】除險加固；土壩施工；溢洪道；輸水洞

一、水庫基本概況

某中型水庫是一座以防洪灌溉為主，兼顧養魚的中型水庫。總庫容9112萬m2，最高洪水位12.19m，正常庫容634萬m2，正常水位10.45m，水庫大壩長度945.00m，壩頂寬度2.50m，壩頂高程14.20m，最大壩高8.20m，迎水面坡比（1.0：2.4）一（1.0：2.6），背水面坡比（1.0：2.3）一（1.0：2.5），斜臥式碎石棱體排水。

二、除險加固方法的選用原則

土石壩雖然壩型常見，但由于其工程情形復雜，機具、材料等條件多變，并且各項具體的除險加固方法很多都有其特定的適用范圍和局限性，因此，對每一具體工程病害都應進行仔細分析。應從工程病害情況、除險加固要求（包括加固后工程應達到的各項指標、加固范圍、加固進度等）、工程費用以及材料、機具來源等各方面進行綜合考慮。確定土石壩加固方法時，應根據工程病害的具體情況對幾種加固方法進行技術、經濟、施工比較，選擇技術上可靠，經濟上合理，且能滿足施工要求的除險加固方法。

三、除險加固的主要內容

壩體培厚，壩頂寬度為6.00米，壩頂標高為14.20米，壩頂路面使用瀝青混凝土。在廢除大壩迎水面干砌石護坡后，采取C25混凝土固坡，坡度為1.0：3.0，背水坡使用碎石固，采用干砌石表層排水，坡度為1.0：2.7。將蓋重豁土平面增設于壩基液化段上，對壩后水池采取回填。輸水洞廢除再建，是鋼筋混凝土方洞，長51.2米，泄洪道導流漿砌塊石翼墻、混凝土底板廢除， 漿砌石基礎砌筑，再次澆灌混凝土底板與導流墻，泄洪道堰頂的長、寬、高分別為40.00米，寬38.40米，高11.45m，堰上共有寬4.80m、高0.50m的7個孔，附機電設施與啟閉機房。此水庫在夯實后設定防洪規范是50年一遇，審核規范是300年一遇，洪水標準13.12米，洪水位設定為12.65米。

四、采取的主要施工技術

1. 土壩施工

1.1 迎水坡

對于大壩迎水面邊坡的邊坡的夯實，第一步要使用原先的固坡片石建設擋墻護腳，而后在在平整后的壩坡上鋪設土工布一層，接著鋪設厚度為40厘米的礫石墊層，在其上澆灌20厘米C25混凝土板。混凝土內投入0.9kg/m混凝土的PP纖維以增添混凝土的抗拉力度。混凝土板尺寸1.50mx1.50m，構造縫在使用PP泡沫板， 2厘米厚的混凝土澆灌過程中，水、灰的比例必須控制在0.65內，混凝土板表層采用水泥砂漿壓光地面。

1.2 背水坡

大壩背水坡草皮利用挖掘機鏟除外運，壩坡整體培厚3.50m。在增加豁土蓋重平臺，設干砌石貼坡排水。坡面采取碎石護坡，大壩原有坡面無排水設施，根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）規定，沿壩軸線每隔30m設置豎向排水溝一道，計11道，戧臺及坡腳各設橫向排水溝一道。排水溝按10年一遇洪水標準設計，豎向排水溝斷面寬×高為0.40m×0.25m，橫向排水溝斷面寬、高分別為0.40m×0.25m和0.5m×0.4m。排水溝底部采用C15細石混凝土現場澆筑，厚度15cm，兩側墻采用10cm厚C20混凝土預制板鑲砌，1∶3.0水泥砂漿勾縫。。坡腳在設堆石棱體排水，頂寬1.5m，邊坡1：1.5，高度3m；其他壩段采用貼坡式排水體，邊坡1：2.5。排水體采用塊石干砌，內側設反濾層，反濾層自內而外依次鋪設粗砂、透水土工布、碎石。壩后水塘采取客土回填措施。主要控制指標：土方填筑前，進行現場生產性試驗，測出填筑土料最大干容質量及最優含水量，最后確定鋪土厚度為30cm一層，采用13T的振動碾進行壓實，壓實遍數4遍。采用環刀取樣跟蹤測定密實度，不合格不準進行下一層鋪土作業。在下雨前及時壓實作業面層的松土，雨后注意晾曬，接頭及邊坡局部受雨水沖刷，要重新分層填筑壓實。排水體干砌石所用石料必須質地堅硬，幾何尺寸滿足設計要求，砌體無架空、疊砌和浮塞，墊層達到設計標準，砌體表面無通縫，表面平整度滿足規范要求。背水坡全部植草皮防護，以防止雨水漫流造成坡面沖刷。

1.3 壩頂

壩頂公路結構為瀝青混凝土結構，瀝青混凝土路面8cm，碎石路基厚度30cm。花崗巖路緣石規格為0.15mx0.20mx1.00m。壩頂防浪墻設在上游壩肩處，基礎與粘土心墻銜接，壩頂以上高度0.8m，M7.5塊石漿砌，M10漿砌料石鑲面，用20cm厚的料石封頂。壩頂設混凝土路面，考慮到交通要求，硬化路面凈寬4.5m，底部設15cm厚的水泥砂礫穩定層，面層為30cm厚的混凝土，路面橫坡傾向下游，坡比為2%。新建防浪墻與心墻之間的防滲體，采用土工膜連接，防滲土工膜上下鋪砂質粘土厚15cm保護。

1.4 壩體培厚施工

壩體培厚施工包括基礎開挖，堆石料填筑.風化料填筑和壩體反濾過濾料填筑等。首先，基礎開挖。采用挖掘機進行基礎開挖，必要時輔以人工清理，采用流水作業，開挖自上而下一次性完成。其次，堆石料填筑。堆石料的填筑呈現為堆石料解小、石料運輸、灑水、鋪料、推平、碾壓、質檢與驗收。

2. 輸水洞

施工輸水洞原設計為保留洞體，拆除進口段和閘室啟閉機房，接長洞體，考慮原洞體雖然基本完好，從混凝土設計年限考慮，建議設計單位變更設計，將原洞體也全部拆除新建。主要控制指標是土方開挖做成階梯狀，以利于將來土方回填時結合效果好。混凝土加聚丙烯纖維增加抗拉強度外，還添加引氣劑，增加混凝土抗凍性。

3. 溢洪道

工程泄洪道原規劃是廢除重建，鑒于漿砌石底子大體完整， 1992年曾改造過一次泄洪道，所以沒有廢除，與泄洪道地基一同實行加固灌漿。以下為重要控制標準：

3.1 灌漿方式

采用孔內循環法，孔深在5.00m全孔一次性灌漿，孔深超過5.00m的分兩段灌漿。

3.2 灌漿水灰比

灌漿遵循由稀到濃的原則，開灌水灰比為5.0：1.0，以后按操作規程要求以5.0：1.0，3.0；1.0，2.0；1.0，1.0；1.0，0.8：1.0和0.6（或0.5）：1.0逐級變濃。

3.3 水灰比

改變原則當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率保持不變而灌漿壓力持續升高時，不得改變水灰比；當某一比級注入量已達300L以上，或灌注時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無顯著改變時，換濃一級水灰比漿液灌注；（當注入率大于30L/min時，根據施工具體情況，可越級變濃。（下轉第頁）

（上接第頁）

3.4 大壩帷幕灌漿施工

施工現場布置包括了供水系統布置，供電系統布置與灌漿系統布置。為滿足灌漿施工的用水需求，可以再修建一個高位水池，用潛水泵從庫內抽水輸送到水池中，從而由水池向漿站和鉆機供水，照明.灌漿泵和攪拌機用電可架設變壓器架線引入，必要時需配備柴油發電機以避免停電造成施工受阻。

灌漿技術要點及質量保證措施

1）帷幕灌漿段長度宜采用5m～6m，特殊情況下可適當縮減或加長，但不得大于10m。

2）射漿管距孔底不得大于50cm。

3）灌漿塞應塞在已灌段段底以上0.5m處，以防漏灌。

4）孔口無涌水的孔段，灌漿結束后可不待凝，但在斷層，破碎帶等地質條件復雜地區則宜待凝，待凝時間應根據地質條件和工程要求確定。

5）灌漿應盡快達到設計壓力，但注入率大時應分級升壓。

6）灌注細水泥漿液，可采用水灰比為2∶1，1∶1，0.6∶1或1∶1，0.8∶1，0.6∶1三個比級。

7）帷幕灌漿漿液變換。a.當灌漿壓力保持不變，注入率持續減少時，或當注入率不變而壓力持續升高時，不得改變水灰比。b.當某一比級漿液的注入量已達300L以上或灌注時間已達1h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級。c.當注入率大于30L/min時，可根據具體情況越級變濃。

8）灌漿結束標準。當注入率不大于1L/min時，繼續灌注30min，灌漿即可結束。

3.5 工程孔作業與巖心鑒別

在完成灌漿作業后，依據設計規范和有關法規，稍凝固后在灌漿的反常位置安置適量的工程孔。運用工程孔實行壓注水實驗，監察帳幕體的防浸透效果，查驗能否滿足作業需求。

五、結語

該水庫除險加固工程施工是中型水庫除險加固工程中的典型案例之一，根據工程存在的具體問題，采取針對性技術措施，達到了良好的加固效果，節省了建設資金，取得了最大經濟效益和社會效益，同時滿足工程施工工需要和春灌需要。

參考文獻：

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