【業(yè)界資訊】強(qiáng)夯法在西瀝水庫(kù)大壩加固設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用

西瀝水庫(kù)工程位于深圳市區(qū)西北角，水庫(kù)樞紐由主壩、副壩、溢洪道、壩下輸水涵管和水電站組成。原主壩采用水中填土方法修建，當(dāng)初“大躍進(jìn)”建庫(kù)時(shí)，壩基末能進(jìn)行認(rèn)真處理，加之筑壩方法等問(wèn)題，雖經(jīng)1961年、1973年、1978年和1990年多次加固，壩體滲漏問(wèn)題得到了解決，但壩上游坡比仍然是1∶1.8，壩坡穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求，致使大壩長(zhǎng)期處于低水位運(yùn)行，水庫(kù)未能合理的發(fā)揮其防洪供水綜合作用。

??一、壩體加固設(shè)計(jì)

??西瀝水庫(kù)大壩加固，主要是解決上游坡的穩(wěn)定。為此曾作了3個(gè)方案的比較，最后選用水下填筑用塊石石渣混合料填出水石后進(jìn)行了強(qiáng)夯的方案。此方案壩頂寬7m，除對(duì)下游壩坡進(jìn)行修坡植草皮外，壩腳處還設(shè)置排水道，加設(shè)量水堰，壩頂上游側(cè)設(shè)置高0.9m的防浪墻，上游壩坡比為1∶2.75至高程23.5m，23.5m壩高程以下，采用塊石、石渣混合料進(jìn)行水下填筑，水深3～7m，使其形成平臺(tái)，平臺(tái)長(zhǎng)370m，寬21m，在平臺(tái)進(jìn)行重錘強(qiáng)夯，對(duì)基礎(chǔ)2m厚淤泥和填筑體進(jìn)行擠密，使混合料的孔隙率小于25%，平臺(tái)也作為填土培坡的基礎(chǔ)，23.5m高程以上進(jìn)行分層碾壓至壩頂，并預(yù)留寬度1m作為削坡，削坡后要求新填筑體的干容重達(dá)到1.62t/m3的95%以上，壩坡面設(shè)置厚25cm的C20混凝土護(hù)坡。

??根據(jù)鉆探壩體的資料、強(qiáng)夯后相關(guān)指標(biāo)和大壩運(yùn)行最不利工況，穩(wěn)定計(jì)算按土壩計(jì)算程序，得出大壩邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)上游Kmin=1.22，下游Kmin=1.28。上下游坡的穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求。

??二、水下填筑采用強(qiáng)夯施工

??強(qiáng)夯塊石樁墩復(fù)合基加固是近年發(fā)展起來(lái)的一種比較新穎的施工方法。它適用于處理具有相當(dāng)厚度的軟基，具有施工安全、高效、快捷、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。它利用一定的夯擊能量將塊石為主的混合料夯擊到淤泥層中，并穿過(guò)淤泥層到建基面上，使混合填料經(jīng)強(qiáng)夯后內(nèi)部顆粒重新排列組合，從而改變淤泥層的物理力學(xué)指標(biāo)，使壩體填筑料各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。壩體加固標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖。

??目前強(qiáng)夯法用于大壩加固在廣東省尚無(wú)先例，為保證原壩體邊坡穩(wěn)定的混凝土防滲心墻的安全，在施工前先要進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)壩坡和心墻進(jìn)行測(cè)試來(lái)確定施工參數(shù)。

??1.測(cè)試項(xiàng)目

??a.觀測(cè)邊坡有無(wú)產(chǎn)生裂縫和位移。

??b.強(qiáng)夯產(chǎn)生的沖擊波振動(dòng)速度?不損壞大壩防滲心墻，為確保防滲心墻安全，以抗震烈度在理論值6度的基礎(chǔ)上減少1.5度4.5度?為原則，并根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB3722-89安全振動(dòng)速度1.5cm/s為依據(jù)，確定西瀝水庫(kù)大壩安全振動(dòng)的速度值不能超過(guò)1.5cm/s。

??2.錘型選用

??本工程選用平錘，錘重150kN，錘底直徑2.26，面積4m2;異型錘，錘重170kN，錘底直徑1.0，面積0.785m2。

??3.對(duì)振動(dòng)速度的測(cè)試

??振動(dòng)速度測(cè)試采用異型和平錘兩種錘型，通過(guò)測(cè)試可以看出異型錘能很大，而振動(dòng)速度比較小，僅0.3cm/s對(duì)混凝土防滲墻影響較小，而平錘對(duì)混凝土防滲心墻影響相對(duì)較大，個(gè)別點(diǎn)超過(guò)1.5cm/s。

??4.強(qiáng)夯的實(shí)施

??整個(gè)工區(qū)分為兩個(gè)工區(qū)：A區(qū)，軟基區(qū)，距離涵管中心8m至68m范圍內(nèi)壩右B區(qū)，從距離涵管中心68m至壩左端，長(zhǎng)288m。

??A區(qū)，每排5個(gè)夯擊點(diǎn)，中間3個(gè)點(diǎn)采用異型錘，夯擊能2000kN·m，8擊;兩邊2個(gè)點(diǎn)用平錘，夯擊能1100kN·m，不少于4擊，以最后兩擊沉降差小于10cm為收錘標(biāo)準(zhǔn)。然后，進(jìn)行B區(qū)的間夯，同樣每排5個(gè)點(diǎn)，近壩區(qū)一點(diǎn)和近水區(qū)兩點(diǎn)用平錘，中間兩點(diǎn)用異型錘，夯擊方法與A區(qū)同。完成A、B區(qū)間夯之后，把整個(gè)場(chǎng)地平整，再進(jìn)行滿夯。滿夯也分為兩個(gè)區(qū)，靠壩邊3.5m區(qū)，夯擊能為700kN·m，近水邊15m區(qū)，夯擊能為1000kN·m，且前后左右夯擊點(diǎn)搭接長(zhǎng)度大于30cm。同樣不少于4擊，以最后兩擊沉降差小于10cm為收錘標(biāo)準(zhǔn)。

??三、運(yùn)行效果

??工程于1996年底竣工，經(jīng)2年運(yùn)行，現(xiàn)大壩水平位移極微，垂直沉降僅為5mm，均小于一般土石壩的沉降量，也少于振動(dòng)碾壓堆石壩的3%～5%;壩體滲量比未加固時(shí)明顯減少，由原20l/s。s降至71/s。將強(qiáng)夯技術(shù)應(yīng)用于壩前淤泥處理，避免了水利工程中常用圍堰工程大，抽水量多，工期長(zhǎng)和投資大的問(wèn)題，節(jié)省投資近千萬(wàn)元。經(jīng)兩年多運(yùn)行檢驗(yàn)壩體的垂直變形沉降量?jī)H為5mm。壩軸線位移極小，壩體滲漏量減少至71/s以下。