水利工程大壩加固施工技術(shù)實(shí)踐

孫永文

中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司，陜西 西安 710075

1 工程概況

本工程為一座以灌溉為主，兼顧防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖綜合開(kāi)發(fā)利用等綜合效益的小（一）型水利樞紐工程。水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道和灌溉輸水管組成。從地質(zhì)資料可發(fā)現(xiàn)，壩基（肩）出露地層為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，大壩清基不徹底，巖體裂隙較發(fā)育，透水性較強(qiáng)，具中等透水性，存在裂隙性滲漏問(wèn)題。左、右壩肩強(qiáng)風(fēng)化層巖體結(jié)構(gòu)破碎，具中等透水性，存在淺層裂隙繞壩滲漏問(wèn)題。大壩心墻填料最優(yōu)含水率為19.4%，填土含水率不滿足規(guī)范要求。填土干密度平均值15.6kN/m3，實(shí)際壓實(shí)度為0.94。心墻填筑土料碾壓不密實(shí)，壓實(shí)度不能滿足規(guī)范要求。

針對(duì)水庫(kù)樞紐工程存在的主要問(wèn)題及歷年發(fā)生的險(xiǎn)情，本次大壩工程主要任務(wù)為：1）大壩壩基、壩體采取充填灌漿處理，大壩心墻接高處理，下游反濾壩局部翻修，同時(shí)對(duì)大壩上游進(jìn)行塊石護(hù)坡；2）溢洪道完建，對(duì)堰體段底板及邊墻進(jìn)行砼護(hù)砌，對(duì)泄槽段與堰體連接段邊墻采用漿砌石護(hù)砌、進(jìn)水渠開(kāi)挖漿砌石護(hù)坡。

2 施工導(dǎo)流

根據(jù)本工程的實(shí)際情況，本工程按如下方式進(jìn)行施工導(dǎo)流。在本工程施工前，充分利用現(xiàn)有輸水管將庫(kù)水放空。在大壩上游新建塊石護(hù)坡下部時(shí)，利用現(xiàn)有輸水管進(jìn)行導(dǎo)流。在輸水管進(jìn)口段及柱式塔施工期間，利用施工圍堰擋水，進(jìn)口段及柱式塔施工完成后，即可拆除施工圍堰，利用工作閘門(mén)擋水。根據(jù)本工程實(shí)際情況，按照運(yùn)行安全可靠、施工簡(jiǎn)便快速的原則，就地取材，采用土袋圍堰，施工圍堰按不過(guò)水圍堰進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1）圍堰布置。圍堰按照保證建筑物周?chē)辽倭?.0m寬（不含支撐占位）作業(yè)面的原則進(jìn)行布置，圍堰采用編織袋裝粘性土料堆砌而成，頂寬2.0m，內(nèi)外邊坡坡比1:2.0，據(jù)此確定圍堰頂面總長(zhǎng)50m，最大堰高3.56m；

2）圍堰施工。圍堰采用進(jìn)占法施工，即由5t自卸汽車(chē)分別從兩岸修戧臺(tái)向中間合攏，圍堰采用10t履帶式推土機(jī)碾壓。圍堰拆除采用容量為1m3的挖掘機(jī)開(kāi)挖，5t自卸汽車(chē)運(yùn)至棄渣場(chǎng)。施工導(dǎo)流主要工程量為圍堰粘土662m3，代料1260m3。

3 大壩加固施工

本工程的大壩加固施工主要內(nèi)容包括大壩充填灌漿、上游干砌石護(hù)坡、下游排水棱體及壩頂公路。

3.1 壩體充填灌漿施工

為了提高壩體的抗?jié)B性，針對(duì)大壩壩體壓實(shí)不密實(shí)等問(wèn)題，對(duì)大壩壩體處理措施為充填灌漿。灌漿原則：稀漿開(kāi)路，濃漿灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多復(fù)，控制漿量。本工程大壩的充填灌漿包括灌漿鉆孔、充填灌漿采用雙排，孔距2.0m，主排孔位于心墻軸線上，副排孔位于主排孔上游0.8m。其施工程序?yàn)椋恒@孔→檢查鉆孔→制漿→灌漿→冒漿處理→復(fù)灌→封孔→孔位轉(zhuǎn)移→質(zhì)量檢查，主要施工方法如下：

1）充填灌漿分Ⅲ序孔進(jìn)行施工，采用150型鉆機(jī)鉆孔，因壩體較松軟，裂縫分布較廣。為使孔壁固結(jié)和密實(shí)上層土體，防止孔壁塌落，使用較大壓力灌注深層縫穴，不致冒漿、串漿，采用自下而上分段灌漿，每孔段長(zhǎng)5m～7m。充填灌漿孔深以達(dá)到基巖面為準(zhǔn)；

2）灌漿量施工控制：灌漿采用定量灌注法，而不是灌至不吃漿為止，堅(jiān)持“少灌多復(fù)”每孔每次平均灌注量以孔深計(jì)，每米孔深控制在0.2m3～0.3m3。灌漿壓力控制在最大允許孔口壓力以內(nèi)；

3）灌漿施工時(shí)的壓力控制。根據(jù)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（SD266-88）及有關(guān)的工程的經(jīng)驗(yàn)，確定注漿管上端孔口壓力應(yīng)小于200kPa。先采用小孔口壓力灌漿，不吃漿時(shí)逐漸提高孔口灌漿壓力，直至達(dá)最大孔口灌漿壓力；

4）橫向水平位移施工控制，大壩壩體灌漿時(shí)，壩頂上、下游兩壩肩處橫向水平位移一般要求控制在3cm以內(nèi)。復(fù)灌次數(shù)：Ⅰ序孔8次～10次；Ⅱ、Ⅲ序孔5次～6次，不少于5次。間隔時(shí)間：主要以灌入壩體裂縫中漿體的固結(jié)狀態(tài)來(lái)確定，應(yīng)待前次灌入的泥漿基本固結(jié)后，并根據(jù)壩體的變形情況，再確定進(jìn)行復(fù)灌，每次間隔時(shí)間不少于5天。為保證壩體灌漿質(zhì)量和壩體安全，檢驗(yàn)灌漿效果，在灌漿期間應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)；

5）充填灌漿觀測(cè)施工。根據(jù)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（SD266～88）要求，為了有效地確保壩體灌漿質(zhì)量和壩體安全，檢驗(yàn)灌漿效果，在灌漿期間應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)項(xiàng)目包括表面變形、壩體深部位移、壩頂裂縫、壩體冒漿觀測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)等。在灌漿過(guò)程中，應(yīng)有專(zhuān)職觀測(cè)人員負(fù)責(zé)觀測(cè)工作，全面控制灌漿質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工中出現(xiàn)的問(wèn)題。水平位移（橫向）觀測(cè)：根據(jù)選定的觀測(cè)斷面，布設(shè)觀測(cè)位移樁，可用木樁或砼柱。在灌漿期間，每天觀測(cè)2次～4次。非灌漿期間，每5天觀測(cè)1次。豎向位移（沉陷）觀測(cè)：豎向位移應(yīng)與水平位移樁相結(jié)合，并同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，以便進(jìn)行資料分析。在灌漿前，至少應(yīng)觀測(cè)2次。灌漿期間，每天觀測(cè)1次～2次，非灌漿期間，每5天觀測(cè)1次。在灌漿時(shí)，壩頂上下游壩肩允許橫向水平位移量要求控制在3cm以內(nèi)，并在停灌后能夠基本復(fù)原。本方案主要工程量為：充填灌漿造孔3530m，充填灌漿2523m。

3.2 壩基帷幕灌漿施工

為了了有效地增強(qiáng)大壩的防滲效果，徹底根除大壩安全隱患，針對(duì)該水庫(kù)大壩壩基和壩肩巖層透水性強(qiáng)的問(wèn)題，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）的規(guī)定，對(duì)大壩壩基和壩肩進(jìn)行帷幕灌漿處理。

1）帷幕灌漿的深度。帷幕的底線按壩基q=10Lu進(jìn)行控制；

2）帷幕灌漿長(zhǎng)度。大壩左、右壩肩帷幕長(zhǎng)度參照規(guī)范規(guī)定為正常蓄水位與基巖透水率101u的交線，結(jié)合本工程實(shí)際，帷幕灌漿向左、右壩肩延伸10m；

3）帷幕灌漿孔距。根據(jù)壩基地質(zhì)特點(diǎn)，大壩壩基和壩肩進(jìn)行單排帷幕灌漿處理，帷幕孔距為2.0m；

4）灌注材料。以水泥灌漿為主，為了確保灌漿質(zhì)量，要求使用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，細(xì)度要求通過(guò)4900孔/cm2標(biāo)準(zhǔn)篩的篩余量不超過(guò)2%；

5）灌漿壓力。采用自下而上的灌漿順序，接觸面的灌漿壓力采用 1kg/cm2～2kg/cm2。

3.3 上、下游護(hù)坡施工

大壩上游護(hù)坡的施工主要是對(duì)上游原壩面整平，鋪設(shè)砂石墊層，然后干砌塊石護(hù)坡。下游壩坡坡面修整，采用人工挖土，人工夯實(shí)，然后以人工搬運(yùn)草皮并栽植。

4 輸水管施工

本項(xiàng)目的輸水管加固處理措施進(jìn)口柱式塔拆除重建，砼拆除采用人工配合機(jī)械拆除，自卸汽車(chē)運(yùn)輸至水庫(kù)外的荒地處，運(yùn)距為1.0km。管身段箱涵砼施工采用0.4m3拌和機(jī)，膠輪車(chē)配合瀉槽運(yùn)至施工部位，插入式振搗器振搗。管身上部回填土方，要求心墻填料粘土壓實(shí)度不小于96%，含粘率不小于25%，滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s，壩殼采用代料土填筑，代料土相對(duì)密度≥0.75，滲透系數(shù)大于1×10-3cm/s。

5 溢洪道施工

本工程的溢洪道施工主要包括堰體底板及邊墻、進(jìn)水渠、泄槽段、消力池等施工。溢洪道石方開(kāi)挖主要是泄槽段及消力池的開(kāi)挖成型到位，采用挖掘機(jī)開(kāi)挖；石渣回填全部考慮利用原溢洪道棄料，采用羊角碾及蛙式打夯機(jī)分層碾壓。砼和砌石包括堰體底板及邊墻的砼和砌石。砼工程施工采用0.4 m3拌和機(jī)，膠輪車(chē)配合瀉槽運(yùn)至施工部位，同時(shí)還采取插入式振搗器振搗。

6 結(jié)論

本文針對(duì)某水庫(kù)樞紐工程存在的主要問(wèn)題及歷年發(fā)生的險(xiǎn)情，為了提高壩體的抗?jié)B性，針對(duì)大壩壩體壓實(shí)不密實(shí)等問(wèn)題，對(duì)大壩壩體處理措施為充填灌漿。同時(shí)，針對(duì)該水庫(kù)大壩壩基和壩肩巖層透水性強(qiáng)的問(wèn)題，對(duì)大壩壩基和壩肩進(jìn)行帷幕灌漿處理。本文重點(diǎn)對(duì)以上大壩的加固技術(shù)進(jìn)行了探討，施工實(shí)踐可為同類(lèi)工程參考借鑒。

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