土坝除险加固施工技术要点及质量控制

□孟小瑞 □孟凡仓

（河南省水利水电学校）

土坝除险加固施工技术要点及质量控制

□孟小瑞 □孟凡仓

（河南省水利水电学校）

病险水库中土坝占了很大比例，土坝就地取材，对地基地质条件要求相对较低。通过对土坝除险加固实施过程中的试验和实践，在工程除险之前，充分分析土坝的病险根源之所在，是顺利除险的关键；在实施过程中，优选实施方案，是成功加固的有力保证。文章在除险加固实施中对坝基岸坡、坝料与填筑、防渗处理等方面提出要求，进行控制，恢复建筑物设计的功能。

土坝；坝基；岸坡；除险加固；防渗体

1 引言

土石坝除险加固工程最大的特点是存在的工程病害各异，工程所处的地质条件差别较大，且工程大多先天不足，交通条件受限，可利用的加固设备等工程条件可变性较大。对于可能存在的工程病害，具体应从病害实际情况、加固条件以及加固要求、工程所能提供的资金投入及工程的安全鉴定结果，进行综合分析，确定最终加固方案。

土坝的除险加固技术概括为防洪标准提高加固、防渗漏的加固等。在实际加固方案的选择时，要克服单一复制一种国内外的技术或者方案，应根据工程病害的具体情况，通过多组加固方案的技术、经济、施工等方面对比，确定一个合理科学的加固方法。

2 防洪标准提高加固技术

2.1 对坝基处理技术要点

2.1.1 坝体与坝基及岸坡连接

一是，清基与验基：坝体断面范围的草皮、树根、腐殖土、卵石、垃圾及其他废料，必须清除。并将所清理后的坝基面情况，经设计、监理、业主等各方组成的联合验收，按隐蔽工程验收后再进行压实。二是，特殊土基的处理：坝体基面范围内的低强度、高压缩性土及地震易液化的土层，应清除或处理。三是，土质防渗体：土坝应坐落在相对不透水的土基上或经过防渗处理的基面上。四是，坝基反滤体：坝基覆盖层与下游坝壳的粗粒料接触处，应符合反滤要求，如不符合必设反滤层。

2.1.2 坝基、岸坡与坝体的连接

一是，坝体断面范围内的岩石坝基与岸坡应清除其表面积土、松动石块。二是，土质防渗体和反滤层宜与坚硬的岩石连接。若遇强风化层，应开挖到风化层下部，并在开挖的基础上对基岩进行灌浆处理。三是，对断层、节理裂隙应逐条开挖清理，并用混凝土或砂浆封堵。四是，土质防渗体与岩石的接触处，在填筑前应用粘土浆抹面。五是，土质防渗体与岩石的接触处，在邻近接触面0.50～1.00 m的范围内防渗体应为粘土，填筑时，粘土含水率应控制在略高于最优含水率。

2.2 对岸坡处理技术要点

土坝最重要的关键部位就是坝体与基础，坝体与两岸的接合部位属于隐蔽工程，是薄弱环节，应引起重视。一是，岸坡应大致平稳、平顺，不应有反坡或突然变坡，岸坡上缓下陡时变坡角度应＜20°。二是，岩石岸坡不宜陡于1∶0.50，陡于此坡度时应有专门的论证，并采取相应措施。三是，土质岸坡不宜陡于1∶1.50。四是岸坡应保持施工期稳定的措施。

2.3 对土料的要求

2.3.1 控制土料含水量的方法

分块筑畦埂灌水法：是将待加的土料场分块筑畦埂，面向畦块内注水，加水量可根据需要加水的土层厚度而定，一般1 cm水深可湿润6 cm土层；渗速一般控制在1 m/d。

喷灌机灌水：适宜于地形高差大的场地条件，保持天然地面不要受扰动，以免破坏其渗透性。

表面喷水法：适用于土料含水量稍干的且有较大面积的土场。

2.3.2 土料含水量偏高的降低的控制

土料场土的含水量偏大，应采取排水措施。若土料稍湿，则可分层开采，逐层晾晒，轮流开挖的方法；若土料场过湿，可采用翻晒的方法。具体可分为挖碎、翻晒、运堆等3个工序；翻晒可分成人工与机械翻晒。

人工翻晒：用齿耙将土耙碎，或用铁锹切成厚1～2 cm薄片，每层深度为10～20 cm，挖后使其相互架空晾晒，待表层稍干即打碎成小块土料，继续翻和打碎，如此反复直至含水量合格为止。

机械翻晒：每层犁入深度3～7 cm，用园齿耙将土块打碎，并按时翻晒，可分层取土，分层晾晒，当天翻晒的土料，合格后当日堆土牛。土牛应堆置于易于排水的场地，其堆置的形式及大小，一般以高3～5 m，宽约30 m，长60 m，顶部排水坡度为5%，下部边坡为1:1为宜。

2.4 土坝的填筑与碾压技术要点

2.4.1 压实程度控制

土料的压实程度主要取决于碾压机具的重量（压实功能）、碾压遍数、铺土厚度和土料的含水量等，必须在填筑坝体之前，通过碾压试验而确定其参数。

当初步选定压实机具类型后，根据设计所提出的要求，通过碾压试验的过程求得压实参数，以求达到压实的标准。一般要求，对于粘性土主要确定达到压实度的最佳含水量、铺土厚度和压实遍数。对于非粘性土，主要确定铺土厚度和压实遍数。

2.4.2 填筑与碾压技术要点

铺土：一般应沿坝轴线，土料必须铺均匀，厚度符合设计要求。自卸汽车进入防渗体填筑区铺土，宜用进占法倒退铺土。要防止土料超过压实功而发生剪切破坏。土料在压实时，上下游边坡处在无侧限情况时，难以将边坡附近坝体压实，为保证设计断面，要求在上下游边坡铺土时应预留一定的富裕宽度，一般为0.50～1.20 m。

平土：一般应按设计厚度分层进行，采用插针检查。平土一般可用推土机平整，为有利于施工期间雨水排泄，通常塑性心墙坝或塑性斜墙坝铺筑面应向上倾斜1%～2%的坡度。对于均匀坝可铺成中部凸起向上下倾斜1%～2%的坡度。在铺填的土层上，不应有波浪的表面或凹凸不平之处，以免雨后积水施工。

压实：按压实参数进行碾压，碾压机具的行驶方向，必须平行坝轴线。压实的方法多采用进退错距法，压实遍数应严格掌握，不准漏压，在碾压带的两侧先往复压够遍数后，再进行错距碾压，多压或过分重压，能使土壤发生剪切破坏。碾压机具的行驶速度≤5 km/h。分段碾压时，顺碾压方向的搭接长度应≥0.30～0.50 m，对于坝面边缘地带与岸坡接合的部位，应采用夯实机具仔细夯实。对碾压过程中所产生的橡皮土及剪力破坏的土应全部清除重新回填。

洒水与刨毛：上坝土料的含水量稍偏低时，如必须在坝面洒水，为使水分能尽快地分布到填筑的土层填筑厚度内，可在铺土时洒1/3的水量，其余2/3待铺好后再洒，洒水后应停歇一段时间使水分在土层中均匀分布，经检测合格后再行碾压。

砂料土压实前必须先洒水，洒水量应相当于砂砾料体积的15%～25%。利用渗水压力减小颗粒间的摩擦力，防止碾压时产生拥砂现象，机具低速振动碾压，从而达到密实的目的。

2.5 反滤体施工技术要点

在塑性心墙坝的施工中，土与反滤料的边缘，在夯实土时，宜先夯土边一侧，待合格后再夯反滤料。应注意使心墙与反滤料平衡上升，切忌交替夯实影响质量。同时避免因心墙上升太快，易干裂影响质量，反滤料上升太快造成施工困难。塑性心墙坝或斜墙坝的施工，关键是如何保证土料与反滤料平起是十分重要的问题，应采用如下方法：

削坡法：先铺土料，然后削坡，再填反滤料，这就要求保证土料边线以内全部压实合格，每填2～3层土需将超原部分土削掉。此法工序多，难以保证质量。

挡板法：沿设计边线设置土料挡板，然后填筑，待拆除挡板后再压实填料，如此循环。土料与反滤料本身层次分明，减少了削坡和土块混合现象。

土砂平起施工法：先填压三层土料，再铺一层反滤料与土料整平，然后对反滤料和土砂边沿部分进行压实。反滤料一般不应伸入心墙内，由于土料表面高于反滤料，土料的铺平、压都是无侧限的情况下进行的，很容易形成超坡，在采用羊脚碾压实时，要预留50 cm左右的松土边，避免土料伸入反滤层面，造成很大的清理工作。

先砂后土法：先铺反滤层而后铺土。铺土要按设计边线收坡，最后要用反滤料填铺三角区，并进行人工捣实，由于土料在有侧限情况下压实，质量有保证。

反滤层与心墙完全平起施工：反滤料允许少量伸入心墙，此法最为简单，应优先使用。

3 防渗体加固技术

3.1 注浆法施工技术要点

注浆法是利用液压、气压原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体。

土坝注浆工艺所依据的理论，分为渗透注浆、压密注浆；其应用条件见表1。

表1 注浆法的适用条件表

注浆设计包括注浆量、布孔、注浆有效范围、注浆流量、注浆压力、浆液配方等主要工艺参数，应通过现场试验确定。

注浆加固效果，可通过静力触探法或面波等方法检测。

3.2 高压喷射注浆施工技术要点

高压喷射注浆法：根据现场试验结果，确定高压喷射注浆的适用程度及处理的效果。

高压喷射有单管法、双管法、三管法。3种喷射流的结构和喷射的介质不同，有效处理长度也不同，以三管法最长，双管法次之，单管法最短。

高压喷射注浆的施工参数，应根据土质条件、加固要求通过试验确定，并在施工中严格加以控制。单管法及双管法的高压水泥浆和三管法高压水的压力应＞20 MPa。高压喷射注浆的主要材料为42.50级及以上的普通硅酸盐水泥，水灰比通常取0.80～1.50。根据需要可加入适量的外加剂及掺合料，外加剂和掺合料的用量，应通过试验确定。为保证加固体有效搭接以达到预计的止水效果，旋喷成桩的直径不宜过大。根据工程设计要求，进行钻孔取芯方法检查施工质量。

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2017-01-05

编辑：刘长垠 韦诗佳

孟小瑞（1967-），女，汉族，高级讲师。