中型水库除险加固工程主要施工方法简介

赵建波

（新疆油田公司供水公司 新疆 克拉玛依 834000）

1 概述

某水库是一座引水式中型水库。经过将近三十年的蓄水，水库产生很多隐患：上游坝体产生沉陷变形；坝后产生多处渗水；芦苇丛生，每年大风季节，水库会出现水浪翻越大坝、损坏坝体等情况。因此，管理单位组织专家对水库大坝的安全性进行了鉴定，结果显示水库安全性级别为C级，属三类坝，应采取相应施工措施对大坝进行除险加固。

2 工程设计方案

对可行性研究阶段采用的基础资料进行了综合分析。根据补充收集的资料，对坝顶高程、坝体渗流、坝坡稳定等重新进行了复核计算，确定水库加固后水库总库容仍为1950.5万m3，基本同意死库容700万m3，正常蓄水位282.0m，死水位275.4m。最后确定坝顶高程284.8m，防浪墙顶高程为286m。通过方案论证提出推荐方案，主要内容如下（大坝0+120m～1+600m段）：

（1）对坝顶和防浪墙进行加高整治；

（2）对上、下游坝坡进行培厚加固处理，修建坝体上游格栅混凝土浆砌石护坡，下游局部段砌石护坡，下游坝脚增设反滤排水体；

（3）坝体心墙局部段作水泥搅拌连续防渗墙加固；

（4）坝基帷幕灌浆防渗处理。

3 主要施工方法及技术措施

3.1 坝体培厚加高填筑工程

在护坡拆除后，根据设计要求和计划安排分段测量放样，清理清除填筑基面或接触面的表层腐殖土、草皮、树根、杂物、垃圾，平整基础，进行四方联合验收，验收合格后方可进行压实填筑。对基础面局部软弱部位等问题，根据设计要求专门进行了置换处理。0＋500～0＋800区段上游采用了水下填筑方案。在0＋120～0＋250上游进行填筑压实生产试验，通过试验确定了铺土厚度40cm、洒水3～4遍、压实机械18T震动碾、碾压6～7次数和含水量等施工参数，报监理批准后根据确定的碾压参数全面应用于生产。

坝体填筑所需土料来此坝西4km的天然料场，采用挖掘机或装载机配合装车，自卸汽车运至工作面，推土机推平、洒水车洒水闷料、等待土料水分分布均匀后用18T振动碾压实成型，压实遵循先轻后重、先稳后振、先低后高、先慢后快以及夯迹重叠的原则施工。然后进行现场取样试验，填筑满足坝体最小干密度1.77g/cm3、最大干密度2.16g/cm3的要求。每层填筑时内侧均根据设计要求进行了与老坝的台阶接茬处理，外侧放宽1m，保证有效地设计宽度以内坝体填筑压实度，超宽部分通过机械和人工结合方式进行削坡处理。上游面填筑达到▽283.2m高程后，暂停施工，待防浪墙施工后再采用同样方法施工，对顶部宽度不能满足大型设备施工条件时，人工上料蛙式打夯机填筑顶部窄条带。浆砌石护坡之下的两层反滤料，采用人工铺料、洒水、平板振捣器和打夯机压实。

3.2 上游护坡工程

上游护坡主要是浆砌石（C15F200细石砼）和网格梁（C20F200）施工，浆砌石施工首先采用原护坡拆除后的可利用材料，在上游填筑分段达到▽283.2m高程后，分段验收，然后进行护坡基础齿槽开挖。在完成齿槽浆砌石后，根据现场实际情况和设计要求，现场分两种方法施工：其一先打网格梁混凝土后填充浆砌石；其二先砌筑浆砌石后浇筑网格梁。浆砌石和网格梁拌合物采用3.5m3拌和机拌合，小型自卸车运至坝顶，通过溜筒或溜槽输送到工作部位。片石材料根据施工高程分为坝顶和坡脚向坡面人工运输方案，外购片石主要通过坝顶向下人工搬运。施工过程中严格控制拌合物质量，防止不合格材料用于施工，砌石时浆料应饱满，石块间较大的空隙先填塞细石混凝土，严格控制石料之间的砌缝宽，施工后及时勾缝覆盖养护。坡面钢筋混凝土格栅按水工混凝土施工验收规范进行施工。浆砌石砌筑同时按设计部位放置￠100PVC排水管，排水孔排距1.5m，列距1.5m，梅花形布置排水管内填无砂砼，管孔底加500×500无纺布。在砌筑前，首先人工进行坝坡面修整，拉线砌坡，砌筑时要求平整、稳定、密实、错缝。同一层面应大致砌平，相邻砌石高差宜小于2cm～5cm，在砌筑时要大面朝下，浆砌石砌筑用标号为C20细石砼砌筑。按监理工程师批准的配合比计量配料，在砌筑时，砌石均坐于新拌砂浆上，分层砌筑，外露照面及角隅面石块选平整的石料，先砌周边交勾缝，再填灌浆捣实，使砌体饱满无空隙。浆砌石砌体从低处开始砌筑，砌筑厚度40cm，上游护坡砌石宜新鲜、完整、质地坚硬，不得有剥落层和裂纹且饱和和抗压强度不小于30MPa、粒径不小于100mm块石。采用卧砌，上、下错缝、内外搭砌。砌体分缝厚度为20mm～30mm，砂浆饱满，石块间较大的空隙先填砂浆，后用小直径的卵石嵌实，石块间不相互接触。块石砌体第一层及转角处，交接处选用较大的平块石砌筑，砌体基础的第一层石块大面向下。砌石体表面要保持砌体的自然接缝，力求美观、匀称，块石形状突出、表面平整，砌体表面刷洗干净，至少用浸湿物覆盖保持21天，在养护期间经常洒水，使砌体保持湿润，避免碰撞和振动。浆砌法砌筑的砌石转角处和交接处同时砌筑，对不能同时砌筑的面，留置间断处，并砌成斜槎。浆砌石砌筑施工时砂浆填充饱满，黏结牢固，不得直接贴靠或脱空。

3.3 帷幕灌浆工程

大坝帷幕灌浆分部工程根据压水试验计算孔的深度，采用上下游两排帷幕灌浆，从上部至下部分段进行开孔取样，进行排序、拍照、绘制柱状图，最后实施灌浆。由于当地土质含盐量较高，采取了42.5MPa高抗硫酸盐水泥，共设置检查孔67个，每段长度不大于10m，经验收合格，均达到设计要求。

3.4 深层搅拌桩防渗墙工程

深层搅拌桩是一种加固处理软基地层的新方法，施工有两种参入固化剂的模式，即干喷和浆喷，本工程采用的是浆喷连环套接桩施工方法，可形成一道连续的防渗墙。本工程喷浆搅拌法是利用水泥浆作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在设计深度内对心墙粘土和水泥浆充分拌和，使粘土凝结成更强的防渗效果的连续防渗墙体。

根据设计要求，深层搅拌桩处理区段是0＋050～0＋350和0＋700～0＋900段，沿坝轴线方向总长500m。墙体位于粘土心墙中线上，深度最大13m。桩径50cm，墙厚30cm，桩距40cm。PH-5D桩机进场，通过现场施工试验开始正常施工。施工方法是先在坝顶中线上开挖0.6m宽、深0.8m的先导槽，然后采用四喷四搅方式，即喷浆下沉、喷浆提升、复搅下沉和复搅提升，钻进和提升速度小于1m/min。喷浆材料为32.5MPa普通硅酸盐水泥，水泥参入量为13%。施工结束后采取了开挖深坑、芯样试验和现场注水试验，结果均符合设计要求。

3.5 防浪墙钢筋混凝土施工

因为防浪墙高2.8m，基础埋入在坝顶高程以下1.4m，因此其施工与上游填筑、护坡以及墙后坝顶加高存在相互制约问题，经研究确定，在上游护坡达到▽283.2m高程后，跳仓、分层、分段预留缺口进行防浪墙施工。在防浪墙基础进行开挖、整平夯实后，浇筑C10垫层混凝土浇。然后对每仓（长15m）混凝土两层浇筑，每大约90m预留一个15m长的缺口作为上游施工通道。在上游作业完成后再施工缺口防浪墙。由于1＋200～1＋600段位于大坝主风浪取，为了保证大坝蓄水进度和安全，该段混凝土在每仓浇筑了下层混凝土后即停止作业，在上游施工结束后再进行了上层浇筑。

为了加快进度、达到混凝土美观的效果，根据防浪墙设计体型专门定做了专用钢模板及支撑设备。现场设置两台0.35m3小型拌合站，5t自卸汽车水平运输，搭架人工入仓，电动插入式振捣棒振捣。

4 结语

通过水库除险加固工程设计方案施工，基本解决了坝基渗漏问题，工程至今运行正常，初步发挥了社会和经济效益。由于坝基薄石膏夹层溶蚀，会对坝基渗漏产生不利影响，就目前的材料技术和施工技术而言，通过防渗帷幕灌浆只能在一定时期内发挥作用，但通过方案比较，这也是目前唯一可选的合理技术措施。根据水库多年的运行经验，工程竣工后，特别是15年～20年后，应随时掌握水库渗漏情况，分析发展趋势，及时采取措施进行控制。※