淺析水庫除險加固中拋石擠淤施工技術

孫燕軍

摘要：在我國水利工程建設中，水庫除險加固極為重要。目前我國上世紀60年代建設的多數水利工程逐漸呈現出老化問題。經長期使用水庫壩前淤積物越來越多，且具有較高含水量及較大細粘粒含量，為流塑狀淤泥，清淤較為困難，且耗費工期長，成本高。基于經濟性原理，為保證清淤方式合理化，本文結合具體工程案例，在充分掌握拋石擠淤施工機理的基礎上，對水庫除險加固中拋石擠淤施工工藝進行了探討。

關鍵詞：水庫施工；除險加固；拋石擠淤

作為一種在靜態或緩慢流水環境中沉積的流塑狀黏性土，軟土具有較大天然含水量、孔隙比及高壓縮性等特征，淤泥作為軟土的一種常見形式，在工程實際施工中，為實現土體自身地基承載力的有效提升，必須處理好地基，主要處理方法包含排水固結法、復合地基法及拋石擠淤法等，其中作為置換法的主要類型，拋石擠淤法在表層淤泥處理方面不僅具有良好的施工效果，還具有一定經濟價值。本文在水庫除險加固方面合理選用拋石擠淤法，有效處理了厚度大范圍廣的淤泥地基，還獲取了良好的施工效果。

1工程概況

某水庫主要構成部分包含大壩、溢洪道及輸水管等，3.25km2為其所控制流域面積，均質土壩為大壩壩型，加固后17m為最大壩高，50m為壩頂長度，5m為其寬度，230m為壩頂高程，32.44萬m3為總庫容，該水庫工程的主要作用為防洪及灌溉。白該工程建成以來，使用時間較長，壩前淤積厚度為6m，219.23m為淤積面高程，低液限粘土為淤積物。在除險加固時，因庫底淤泥較多、挖方量大，且運輸難度大等問題，將嚴重影響施工進度。

本工程為均質土壩，兩岸為筑壩材料來源，多數材料為低液限粘土，鈣質結核含量少。壩體構成材料為紅黃色、紅色低液限粘土，土的成分、顏色具有較大變化，且土質均勻性差。在壩身土料總重中，19%為沙粒，71%為粉粒。每立方厘米干容重為1.72g，含水量為18.1%。壓縮性土為壩體材料，局部為高壓縮性土，經分析選取4.38x10-5cm/s作為壩體土滲透系數。為保證工程質量，需做好除險加固工作，可將粘土斜墻鋪筑到大壩迎水坡全段位置，降低上游壩坡坡比，以此實現壩體防滲能力增強及壩坡穩定性提升的目的。施工過程中有2m厚淤泥層分布為庫底位置，屬于流塑狀態，清淤難度大，因淤泥為流動狀態，車輛斜坡運輸難度加大，同時接近汛期，工期緊張，如清淤工作不進行，將粘土直接鋪筑到上游壩坡，因其下部為軟弱的淤泥，基礎穩定性差，施工質量無法控制。為有效解決上述問題，軟弱淤泥處理可選取拋石擠淤法施工，以此按期完成除險加固施工。

2拋石擠淤施工機理

作為軟弱地基處理的主要方式之一，拋石擠淤是在路基底部按照“中間一兩側”的順序拋投相應量碎石，把淤泥向路基范圍外擠出，進而達到路基強度提升的目的。拋石過程是一種自由落體運動，石塊進入水中后因水體、淤泥阻力影響，尤其是淤泥阻力，將呈現為一種緩慢減速下落過程，直至不再下落保持穩定。由此可見，淤泥狀態直接決定拋石擠淤處理厚度的多少，不斷增加淤泥液性指數，則拋石下落距離也會隨之增長，則淤泥處理厚度也會越來越大。

一般選取風化難度大的大石塊作為碎石，要求其尺寸在15cm以上。拋石擠淤法包含兩種形式，即：分散式擠淤、整體式擠淤。結合本工程具體施工現狀，決定選取分散式擠淤法用于除險加固施工。其施工機理為將較大粒徑的堅硬石塊或卵石通過機械向淤泥內拋填，通過擠壓作用，擠出淤泥，石料孔隙也可被少量淤泥填充，要求一層一層施工，隨后利用機械設備做好碾壓施工作業，進而實現軟弱地基承載力、強度增強的目的，且可保證其滲透性良好，待穩定性達到設計要求后，即可進行下一階段施工。

3水庫除險加固中拋石擠淤施工工藝

伴隨我國水利工程建設規模的不斷擴大，施工所面臨的環境愈加復雜，必須結合工程實際情況，選取相應的施工技術，確保工程質量及穩定性。拋石擠淤技術施工操作相對簡單，有效提升地基強度，降低后期不均勻沉降，具有良好的軟基處理效果。

3.1施工方案

在當地選取粒徑30到50cm的堅硬塊石作為施工材料，要求清理干凈石料上的雜物、石屑等，在20mpa以上控制其抗壓強度。隨后選用汽車向施工場地運送，按照從近到遠的順序通過小型挖掘機向淤泥內拋填石料，一層一層選取機械做好碾壓施工，直至壓實度符合設計要求，隨后逐步向周圍擴大處理半徑，直至處理完全部淤泥。

3.2測量放樣

完成導線復測作業后，需加密導線點與中樁，隨后向監理人員上報結果，待批復后，即可按照施工圖要求進行施工放樣。可根據設計標高將拋石擠淤路段頂面路基寬度計算出來，并將其頂面邊樁、路線中樁定出。

3.3拋填碎石

向水庫底部拋填上小下大粒徑在50cm左右的碎石。石料通過自卸汽車向施工現場運送，先選取挖掘機分層拋投，也就是說大粒徑碎石通過挖掘機一層一層均勻地向軟弱淤泥內拋投，第一層可拋填毛石，待挖掘機反復碾壓后，再進行第二層拋石，如石塊仍具有較大沉降量，需先拋一層碎石再進行碾壓施工，直到淤泥面露出碎石，由中間向兩側擠淤，保證淤泥從兩側擠出。為提高擠淤成效，可選取推土機結合挖掘機的方法進行拋石。

3.4碾壓施工

選取大噸位推土機進行碾壓施工，保證碎石沉入基本穩定。隨后，選取18t以上振動壓路機施工，遍數為4到5遍，碾壓時通過人工方式選取石屑、小碎石填滿孔隙，保證拋石層頂面平整度良好。

3.5檢測

選取沉降觀測法用于壓實度檢測，碾壓機械為重型振動壓路機，待壓實層頂面穩定、沒有明顯輪跡時，即可認為其密實度符合施工要求。檢測點設置在檢測路段內，選取白灰做好標識，先進行初始高程記錄，隨后通過壓路機進行2遍振動碾壓施工，此時可對檢測點高程進行檢測，如3mm以內為兩次測點高程差，則可確定其沉降基本穩定，壓實度與設計要求相符。

作為拋石擠淤施工中的關鍵環節，加強碾壓施工的質量控制措施，結合工程具體要求確定所需碾壓設備的規格及數量，既保證施工順利進行，又避免出現設備閑置的情況，造成資源浪費現象。由專門操作人員調試設備參數及性能，避免后期出現設備故障。在壓路機運行過程中保持勻速運行狀態，速度在2km/h左右，同時組織施工人員整平工作面，填平塊石之間的縫隙，避免存在孔隙現象影響最終擠淤效果。

4結束語

綜上所述，隨著社會經濟的高速發展，我國水利工程事業也得到了極大發展。水庫除險加固工程是水利建設的主要任務，拋石擠淤技術因其成本低、施工工期短及操作簡單等優點在水庫除險加固施工得到了廣泛應用。目前拋石擠淤法研究已經取得了不錯的成績，但仍需進一步深入研究。為克服設計、施工中嚴重依照經驗辦事的現狀，為進一步推廣拋石擠淤法，必須加大設計理論、施工理論及檢測技術等方面的研究力度，這對提高壩坡抗滑穩定性意義重大。endprint