土壩除險加固施工技術要點及質量控制

□孟小瑞 □孟凡倉

（河南省水利水電學校）

土壩除險加固施工技術要點及質量控制

□孟小瑞 □孟凡倉

（河南省水利水電學校）

病險水庫中土壩占了很大比例，土壩就地取材，對地基地質條件要求相對較低。通過對土壩除險加固實施過程中的試驗和實踐，在工程除險之前，充分分析土壩的病險根源之所在，是順利除險的關鍵；在實施過程中，優選實施方案，是成功加固的有力保證。文章在除險加固實施中對壩基岸坡、壩料與填筑、防滲處理等方面提出要求，進行控制，恢復建筑物設計的功能。

土壩；壩基；岸坡；除險加固；防滲體

1 引言

土石壩除險加固工程最大的特點是存在的工程病害各異，工程所處的地質條件差別較大，且工程大多先天不足，交通條件受限，可利用的加固設備等工程條件可變性較大。對于可能存在的工程病害，具體應從病害實際情況、加固條件以及加固要求、工程所能提供的資金投入及工程的安全鑒定結果，進行綜合分析，確定最終加固方案。

土壩的除險加固技術概括為防洪標準提高加固、防滲漏的加固等。在實際加固方案的選擇時，要克服單一復制一種國內外的技術或者方案，應根據工程病害的具體情況，通過多組加固方案的技術、經濟、施工等方面對比，確定一個合理科學的加固方法。

2 防洪標準提高加固技術

2.1 對壩基處理技術要點

2.1.1 壩體與壩基及岸坡連接

一是，清基與驗基：壩體斷面范圍的草皮、樹根、腐殖土、卵石、垃圾及其他廢料，必須清除。并將所清理后的壩基面情況，經設計、監理、業主等各方組成的聯合驗收，按隱蔽工程驗收后再進行壓實。二是，特殊土基的處理：壩體基面范圍內的低強度、高壓縮性土及地震易液化的土層，應清除或處理。三是，土質防滲體：土壩應坐落在相對不透水的土基上或經過防滲處理的基面上。四是，壩基反濾體：壩基覆蓋層與下游壩殼的粗粒料接觸處，應符合反濾要求，如不符合必設反濾層。

2.1.2 壩基、岸坡與壩體的連接

一是，壩體斷面范圍內的巖石壩基與岸坡應清除其表面積土、松動石塊。二是，土質防滲體和反濾層宜與堅硬的巖石連接。若遇強風化層，應開挖到風化層下部，并在開挖的基礎上對基巖進行灌漿處理。三是，對斷層、節理裂隙應逐條開挖清理，并用混凝土或砂漿封堵。四是，土質防滲體與巖石的接觸處，在填筑前應用粘土漿抹面。五是，土質防滲體與巖石的接觸處，在鄰近接觸面0.50～1.00 m的范圍內防滲體應為粘土，填筑時，粘土含水率應控制在略高于最優含水率。

2.2 對岸坡處理技術要點

土壩最重要的關鍵部位就是壩體與基礎，壩體與兩岸的接合部位屬于隱蔽工程，是薄弱環節，應引起重視。一是，岸坡應大致平穩、平順，不應有反坡或突然變坡，岸坡上緩下陡時變坡角度應＜20°。二是，巖石岸坡不宜陡于1∶0.50，陡于此坡度時應有專門的論證，并采取相應措施。三是，土質岸坡不宜陡于1∶1.50。四是岸坡應保持施工期穩定的措施。

2.3 對土料的要求

2.3.1 控制土料含水量的方法

分塊筑畦埂灌水法：是將待加的土料場分塊筑畦埂，面向畦塊內注水，加水量可根據需要加水的土層厚度而定，一般1 cm水深可濕潤6 cm土層；滲速一般控制在1 m/d。

噴灌機灌水：適宜于地形高差大的場地條件，保持天然地面不要受擾動，以免破壞其滲透性。

表面噴水法：適用于土料含水量稍干的且有較大面積的土場。

2.3.2 土料含水量偏高的降低的控制

土料場土的含水量偏大，應采取排水措施。若土料稍濕，則可分層開采，逐層晾曬，輪流開挖的方法；若土料場過濕，可采用翻曬的方法。具體可分為挖碎、翻曬、運堆等3個工序；翻曬可分成人工與機械翻曬。

人工翻曬：用齒耙將土耙碎，或用鐵鍬切成厚1～2 cm薄片，每層深度為10～20 cm，挖后使其相互架空晾曬，待表層稍干即打碎成小塊土料，繼續翻和打碎，如此反復直至含水量合格為止。

機械翻曬：每層犁入深度3～7 cm，用園齒耙將土塊打碎，并按時翻曬，可分層取土，分層晾曬，當天翻曬的土料，合格后當日堆土牛。土牛應堆置于易于排水的場地，其堆置的形式及大小，一般以高3～5 m，寬約30 m，長60 m，頂部排水坡度為5%，下部邊坡為1:1為宜。

2.4 土壩的填筑與碾壓技術要點

2.4.1 壓實程度控制

土料的壓實程度主要取決于碾壓機具的重量（壓實功能）、碾壓遍數、鋪土厚度和土料的含水量等，必須在填筑壩體之前，通過碾壓試驗而確定其參數。

當初步選定壓實機具類型后，根據設計所提出的要求，通過碾壓試驗的過程求得壓實參數，以求達到壓實的標準。一般要求，對于粘性土主要確定達到壓實度的最佳含水量、鋪土厚度和壓實遍數。對于非粘性土，主要確定鋪土厚度和壓實遍數。

2.4.2 填筑與碾壓技術要點

鋪土：一般應沿壩軸線，土料必須鋪均勻，厚度符合設計要求。自卸汽車進入防滲體填筑區鋪土，宜用進占法倒退鋪土。要防止土料超過壓實功而發生剪切破壞。土料在壓實時，上下游邊坡處在無側限情況時，難以將邊坡附近壩體壓實，為保證設計斷面，要求在上下游邊坡鋪土時應預留一定的富裕寬度，一般為0.50～1.20 m。

平土：一般應按設計厚度分層進行，采用插針檢查。平土一般可用推土機平整，為有利于施工期間雨水排泄，通常塑性心墻壩或塑性斜墻壩鋪筑面應向上傾斜1%～2%的坡度。對于均勻壩可鋪成中部凸起向上下傾斜1%～2%的坡度。在鋪填的土層上，不應有波浪的表面或凹凸不平之處，以免雨后積水施工。

壓實：按壓實參數進行碾壓，碾壓機具的行駛方向，必須平行壩軸線。壓實的方法多采用進退錯距法，壓實遍數應嚴格掌握，不準漏壓，在碾壓帶的兩側先往復壓夠遍數后，再進行錯距碾壓，多壓或過分重壓，能使土壤發生剪切破壞。碾壓機具的行駛速度≤5 km/h。分段碾壓時，順碾壓方向的搭接長度應≥0.30～0.50 m，對于壩面邊緣地帶與岸坡接合的部位，應采用夯實機具仔細夯實。對碾壓過程中所產生的橡皮土及剪力破壞的土應全部清除重新回填。

灑水與刨毛：上壩土料的含水量稍偏低時，如必須在壩面灑水，為使水分能盡快地分布到填筑的土層填筑厚度內，可在鋪土時灑1/3的水量，其余2/3待鋪好后再灑，灑水后應停歇一段時間使水分在土層中均勻分布，經檢測合格后再行碾壓。

砂料土壓實前必須先灑水，灑水量應相當于砂礫料體積的15%～25%。利用滲水壓力減小顆粒間的摩擦力，防止碾壓時產生擁砂現象，機具低速振動碾壓，從而達到密實的目的。

2.5 反濾體施工技術要點

在塑性心墻壩的施工中，土與反濾料的邊緣，在夯實土時，宜先夯土邊一側，待合格后再夯反濾料。應注意使心墻與反濾料平衡上升，切忌交替夯實影響質量。同時避免因心墻上升太快，易干裂影響質量，反濾料上升太快造成施工困難。塑性心墻壩或斜墻壩的施工，關鍵是如何保證土料與反濾料平起是十分重要的問題，應采用如下方法：

削坡法：先鋪土料，然后削坡，再填反濾料，這就要求保證土料邊線以內全部壓實合格，每填2～3層土需將超原部分土削掉。此法工序多，難以保證質量。

擋板法：沿設計邊線設置土料擋板，然后填筑，待拆除擋板后再壓實填料，如此循環。土料與反濾料本身層次分明，減少了削坡和土塊混合現象。

土砂平起施工法：先填壓三層土料，再鋪一層反濾料與土料整平，然后對反濾料和土砂邊沿部分進行壓實。反濾料一般不應伸入心墻內，由于土料表面高于反濾料，土料的鋪平、壓都是無側限的情況下進行的，很容易形成超坡，在采用羊腳碾壓實時，要預留50 cm左右的松土邊，避免土料伸入反濾層面，造成很大的清理工作。

先砂后土法：先鋪反濾層而后鋪土。鋪土要按設計邊線收坡，最后要用反濾料填鋪三角區，并進行人工搗實，由于土料在有側限情況下壓實，質量有保證。

反濾層與心墻完全平起施工：反濾料允許少量伸入心墻，此法最為簡單，應優先使用。

3 防滲體加固技術

3.1 注漿法施工技術要點

注漿法是利用液壓、氣壓原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據其位置，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結成一個整體。

土壩注漿工藝所依據的理論，分為滲透注漿、壓密注漿；其應用條件見表1。

表1 注漿法的適用條件表

注漿設計包括注漿量、布孔、注漿有效范圍、注漿流量、注漿壓力、漿液配方等主要工藝參數，應通過現場試驗確定。

注漿加固效果，可通過靜力觸探法或面波等方法檢測。

3.2 高壓噴射注漿施工技術要點

高壓噴射注漿法：根據現場試驗結果，確定高壓噴射注漿的適用程度及處理的效果。

高壓噴射有單管法、雙管法、三管法。3種噴射流的結構和噴射的介質不同，有效處理長度也不同，以三管法最長，雙管法次之，單管法最短。

高壓噴射注漿的施工參數，應根據土質條件、加固要求通過試驗確定，并在施工中嚴格加以控制。單管法及雙管法的高壓水泥漿和三管法高壓水的壓力應＞20 MPa。高壓噴射注漿的主要材料為42.50級及以上的普通硅酸鹽水泥，水灰比通常取0.80～1.50。根據需要可加入適量的外加劑及摻合料，外加劑和摻合料的用量，應通過試驗確定。為保證加固體有效搭接以達到預計的止水效果，旋噴成樁的直徑不宜過大。根據工程設計要求，進行鉆孔取芯方法檢查施工質量。

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1673-8853（2017）03-0058-02

2017-01-05

編輯：劉長垠 韋詩佳

孟小瑞（1967-），女，漢族，高級講師。