水库工程中坝体加宽培厚的施工技术

2015-07-25陈辉

陕西水利 2015年1期

陈辉

（新疆昌源水务集团有限公司新疆乌鲁木齐 830000）

当前，我国有相当一部分地区的水库工程由于建设时间比较早，在长期使用过程中，一部分组成构件出现了严重的问题，再加上维修工作不到位，导致坝体出现了各种各样的问题。为了保证大坝的正常使用，将一些潜在的安全隐患消除，需要对大坝坝体进行加厚和加宽处理，从而使水库的调蓄能力得以恢复，保证水库的灌溉能力，将水库的作用充分发挥出来。本文以实际工程为例，对水库工程坝体加宽培厚的施工技术进行分析探讨。

1 案例介绍

峡口水电站位于阿勒泰地区富蕴县境内的乌伦古词中游河段上。地理坐标：东经88°50'，北纬46°21'，距上游萨尔铁列克水电站18km，距下游喀拉布勒根乡16km，距富蕴县城117km，本工程是以灌溉为主，结合发电的水利枢纽工程。在长期的使用下，坝体出现了一些低密度区，再加上坝体的碾压夯实的均匀性差，对水库运行的安全性造成了影响。为了保证坝体质量达到使用需求，决定对大坝进行加宽、加厚。

2 工程地质情况

（1）区域地质。该区地貌为剥蚀构造，低山地形，海拔760m～880m，河谷宽约200m，局部宽达500m，局部发育于I级、II级阶地，III级阶地发育比高为5m-6m、10m-14m、90m。

（2）峡口电站工程地质条件。出露地层为中泥盆统托让格库都克二亚细（D2T）岩性为凝灰岩、辉石、安山岩、玢岩、少量的玄武玢岩等。第三系（上新统昌河组）（N2DJ）主要为紫红、粉红砂岩、砾岩、泥岩互相相交沉积（互层）。第四系全新统冲积层主要分布在河床上，厚2.80m-5.30m。

（3）匀地质构造。区内主要受乌伦古河大断裂的影响，节理裂隙发育，表层岩石破碎较严重，全强风化厚度5m-6m，在坝上游600m处有规模较小的断层，破碎最宽可达20m，其产状为314°/SW（60°），为压纽性断层，因河床陡直，卸荷裂隙发育存在局部的不稳定性。厂房位于冲沟的出口处，覆盖层浅仅为4m-5m，覆盖层主要系第四系的冲洪积、坡积混杂堆积，碎石土层夹碎石层，基岩系泥盆系数的凝灰岩，致密坚硬。厂房地段未发现断裂穿过，亦无其它大的非连续结构面，工程地质条件良好。

3 大坝的问题所在

（1）由于大坝已经建成很长时间、多年没有被修整过、常年受到雨水的侵蚀，极大的损坏了坡面排水沟，各种类型的冲沟分布在表面。此外两侧的陡崖上有坍塌的情况，两座大小不同的山坡也由此形成，极大的损坏了背水坡面的稳定性，坝体原本的坡面整齐规则被破坏，原本排水比较流畅的地貌也不见了。

（2）由于大坝的性质是土质的，当时构筑的时候出现土质不均匀的情况，进行施工时机械设备的条件又不能满足实际需求，所以坝体的空隙比值相对较大，导致坝体的干密度较低，渗透稳定性较差。

（3）由于风浪经常侵蚀上游坝坡及水库岸坡，再加上长时间的使用水库内的铅丝笼、混凝土板等，很多东西原本的功能已经丧失了。

（4）在重力墩和大坝右坝肩拱端结合位置7.5m左右的位置出现了一个贯穿坝体上游和下游的裂缝，裂缝的宽度为0.18cm。裂缝主要是因为气候因素造成的，并没有伸入到下部的重力墩中，重力墩和裂缝周围的坝体没有出现异常情况。所以，裂缝并不是因为地基发生变形造成的，如图1所示。

图1 贯穿性裂缝示意图

4 大坝加宽培厚施工方案的研究

影响工程施工方式的因素很多，如工程施工成本、工期、现场地形等，这些因素决定了工程施工大多以大型机械为主，少量人工进行辅助。

（1）工程的作用有很多种，如提供建设施工临时用的道路、将水库内杂草和腐殖土清理干净、运输土料、测量放线、压实施工、施工监测、修整坡面、清理施工现场等。因为地形环境及气候条件等因素会在很大程度上影响施工过程，上述的工作是无法使用人力或者小型机械无法完成的，不能保证工程的顺利竣工。

（2）施工放线、土料运输、压实、监测是工程的重点项目。如果工程全部利用耕地作为土料，那么花费的成本就会很大，因此要重新选择土源。由于大坝东侧的坡地是工程要开挖的溢洪道，根据实际的勘测可知，这块区域地下6m是一般性的素土，但是开挖溢洪道需要取出土方的量是2万m3，因此，将大坝加固的土源选择为开挖溢洪道取出的土方，如此土方的问题就得到了妥善的解决。

（3）坡比放线和桩位放线是工程测量放线的关键。开展压实工作前，需要把土料摊平再进行人工修整，保证均匀的铺设料层，合理搭配新旧土层，再检测土层的厚度，最后进行压实工作。

（4）专业人员检测施工现场的水量及干容量，只有测定的结果合格才能进行下一步工作，如果检测结果不合格要检测原因并采取措施进行处理。

（5）用人工整修坡面，同时辅之以机械，坡面的放线工作一定要做好，为了保证坡比和坡面的平顺度需要做成网格线的形式。

（6）对于坝体右侧坝肩出现的贯穿性裂缝以及出现的渗水情况，要使用补强灌浆的方式来对坝体进行补强。使用反压灌浆的方式处理坝下游面的渗水点。使用P.O42.5的水泥作为灌浆材料。采用现场试验的方式确定浆液的浓度。

5 施工流程和技术

通过分析坝体存在的问题，施工的流程可分为以下：铺设临时道路、处理土料、测量放线、清理坡面、压实土层工作。

5.1 铺设临时道路

结合水库的具体实际地形和大坝的土料选择情况，铺设临时道路时，大坝右肩外一料场可以作为主结合部分选择的土料，大坝右肩是下坝临时主道路，料场与主道链接，不仅缩短了运土的距离，还可以充分利用大坝右肩土崖高差较低的优势，地形呈台阶状，进行道路修建时土方的挖运量少，控制坡比和路面的宽度较容易。根据施工机械的动力和外形尺寸，控制坡比的度数为小于竖直角30°，路面的宽度大于3.5m。施工现场运输机械的路线确定为625平台以下坡面进行运土，修建道路要用下坝主道和坝后，取土可以从料场和溢洪道下段进行；在625平台以上到662坡面范围内，料源主要是大坝右肩料场和溢洪道上段提供的，载重车经过料场从西向东给现场运料，但是主要是沿坝轴线方向进行。上述布置从工程施工费用和运输安全的角度分析，以上操作是可行的。

5.2 处理土料工作

将土料中夹杂的石块、树枝和腐殖土清理干净,确保土料的含水量、颗粒级配等与设计要求相匹配，土料的含水量必须在上坝前进行测定。如果土料的含水量过大，等天气好的时候用摊料、机械翻料等方法晾晒；如果碰到雨雪天气，要覆盖好拌好的土料，尽量使土料的含水量与设计要求保持一致。

5.3 测量放线工作

高程及限位控制桩必须设置好，这些位置的选择必须保证能够长久保存，机械设备碰不到，方便引测。根据现场实际情况设置水准点，应该选择背水坡坡脚沿坡面每垂直高约4m的地方。为了准确的将高程引测到现场临时水准点，采用闭合法，但是由于施工现场的情况比较多变，必须事先将坡比桩设置在填土区左右侧。为了保证坡比线不被施工土料掩埋，与设计高程相比，需要将坡比桩上的高程统一抬高50cm，这样也有利于检查校核坡比线。进行具体施工工作时，需要拴四排坡比线，但是需要遵守从右向左的顺序，坡比线上最少要挂两排呈网格状的水平线，填土坡比及高程可以得到很好的控制。625平台和662平台内外边线的设置，需要选择坡面左右侧地势较高、通视的地方，同时将平台高程引测到边线桩上，施工时机械受其他因素的影响被大大减少。

5.4 清理坡面

清理坝体原来坡面的杂草、树枝及腐殖土。利用机械进行处理，处理的厚度是40cm左右，处理的地方要达到原坡面坚实的土层上，用机械刨毛被清理后的土面，使新填的土与原来的坡面更加紧密的衔接，用机器运走清理完的全部土料。

5.5 土层压实工作

将土铺设在大坝反滤体砂石面上，铺土的厚度要小于40cm。遵照相关的设计标准，利用木桩厚度线（必须是事先测定好的）把它打成网格，再修正其厚度。碾压工作是用15T的压路机进行，对树枝和杂质的碾压需要从里向外进行，夯实死角地方，然后化验员进行取样测定干容重，符号要求后才能进行下一步工作。进行新土料铺上之前，采用刨毛的方法，用装载机处理层层之间的粘结。开展压实工作中，检察员需要检查坡比，在结束压实3层的工作后挂线检查。如果有跑线情况的出现，误差的纠正需要机械和人力协助完成。在施工过程中需要科学的组织管理，施工人员的责任心需要被强化，及时采取各种措施处理异常情况，尽最大努力将施工的进度提高到最快，实现最大的经济效益。