厄瓜多尔布鲁布鲁防洪工程水库堤坝基础处理优化

2021-05-10张学品

四川水利 2021年2期

庄建，张学品

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概况

布鲁布鲁防洪控制工程位于南美洲厄瓜多尔卡尼亚尔省西部瓜亚斯省的东南部，距离瓜亚基尔约140km。布鲁布鲁防洪工程主要由堤坝改造、防洪河堤、钢筋混凝土挡墙、水库及分洪闸等组成。

布鲁布鲁河水库堤坝总长7876.99m，由一条主堤和两条副堤组成。其中主堤长度为5350m，两条副堤长度分别为1070.5m和1456.94m。该结构的目的是对布鲁布鲁河在此区域50年一遇的洪水进行暂时储存，洪水通过溢流堰进入沉淀区，经过消能后进入水库。当洪峰结束且河道水流量小于250m3/s时，水库开始通过渠道排除多余水量，以便接收下次洪峰流量。根据招标文件及设计规范要求，当堤坝地基承载力小于10kPa时，需要对基础进行强夯处理，以加强基础承载力。

2 堤坝基础处理优化方案

经对厄瓜多尔当地设备物资进行调查，发现设备租赁费用大大超出投标价格，且工程量大，不利于成本控制；而且当地大型设备操作人员水平偏低，施工效率慢，这也不利于施工进度控制。因此，水库堤坝基础拟采用基础换填取代强夯施工。

2.1 原设计分析

对基础进行清表后，地基承载力小于10kPa时，需要进行强夯施工。强夯的目的在于增强地基承载力，减小堤坝成型后的沉降，防止堤坝成型后的渗透和管涌。

2.2 地质勘探

由于业主提供的地质探孔资料少，且偏离了堤坝轴线，因此在堤坝征地解决后组织设备进行了地基承载力实验。地基承载力实验分为SPT实验及探坑实验。SPT实验原则上在堤坝轴线上间隔500m进行一次，深度为15m；探坑实验在水库范围内间隔取样，深度约为4m。

在陆续交付的征地中，在堤坝轴线取样了7个补充钻孔(PA1至PA7)和22个探坑(CDE1至CDE22)，据此确认不需要进行强夯。涵盖了水库堤坝、副堤，水库库区及沉淀区。

根据钻孔，将堤坝分为两段，根据最具代表性的PA3(0+000-2+900)和PA6(2+900-5+400)钻孔的地层情况进行了分析。

给监理提交了两个对滑移、沉降、渗透和管涌进行稳定性分析的文件，分别为一阶段文件和二阶段文件。一阶段文件按设计进行分析，二阶段文件按现场实际进行分析。在一阶段的文件里提供了按强夯后堤坝断面考虑的分析，在分析中堤坝采用两种方式回填：一种为设计条件，即用料场料掺混50%左右的就地料回填；另一种为纯料场料回填。因为水库堤坝深入原始地面下约2m，因此对于PA3钻孔对应的断面，原始地面高程约为61m，堤坝基础高程约为59m；对于PA6，原始地面高程约为62m，堤坝基础高程约为60m.一阶段主要结果见表1。

表1 一阶段主要结果统计

在二阶段的文件里，提出引入堤坝下2.5m的改善材料，即用料场材料进行基础换填，根据PA3钻孔进行的分析。与一阶段文件一样，PA3钻孔相应的断面原始地面高程约为61m，堤坝基础高程约为59m；对于PA6钻孔，原始地面高程约为62m，堤坝基础高程约为60m。二阶段主要分析结果见表2。

表2 二阶段(换填2.5m深)主要分析结果

2.3 计划换填2.5m深

通过SPT实验及探坑实验，对基础换填2.5m深的抗滑移、渗透和管涌、沉降进行分析，得出的结果满足设计要求(表2)。

开始用纯料场料回填，但监理、设计及业主出于对成本的考虑，主张用就地料和河滩料混合后进行堤坝填筑，并进行就地料填筑试验。试验填筑4段堤坝，坝高1m，组成一个“口”字形，中间进行充水试验。四段堤坝组成材料分别是纯料场粘土料、纯就地料、50%就地料加50%河滩砂砾石、40%就地料加60%河滩砂砾石。掺混料采用平地机进行混合。

通过填筑试验施工，证实四种堤坝形式都满足抗渗要求，但掺混料抗剪能力差，并且就地料所在处地下水位高，就地料含水量大，需要进行晾晒。通过对料场的寻找，采用运距最近的料场料回填，达到业主预期造价。因此水库堤坝整体采用料场材料回填。