土壩除險(xiǎn)加固施工技術(shù)要點(diǎn)及質(zhì)量控制

□孟小瑞 □孟凡倉

（河南省水利水電學(xué)校）

土壩除險(xiǎn)加固施工技術(shù)要點(diǎn)及質(zhì)量控制

□孟小瑞 □孟凡倉

（河南省水利水電學(xué)校）

病險(xiǎn)水庫中土壩占了很大比例，土壩就地取材，對地基地質(zhì)條件要求相對較低。通過對土壩除險(xiǎn)加固實(shí)施過程中的試驗(yàn)和實(shí)踐，在工程除險(xiǎn)之前，充分分析土壩的病險(xiǎn)根源之所在，是順利除險(xiǎn)的關(guān)鍵；在實(shí)施過程中，優(yōu)選實(shí)施方案，是成功加固的有力保證。文章在除險(xiǎn)加固實(shí)施中對壩基岸坡、壩料與填筑、防滲處理等方面提出要求，進(jìn)行控制，恢復(fù)建筑物設(shè)計(jì)的功能。

土壩；壩基；岸坡；除險(xiǎn)加固；防滲體

1 引言

土石壩除險(xiǎn)加固工程最大的特點(diǎn)是存在的工程病害各異，工程所處的地質(zhì)條件差別較大，且工程大多先天不足，交通條件受限，可利用的加固設(shè)備等工程條件可變性較大。對于可能存在的工程病害，具體應(yīng)從病害實(shí)際情況、加固條件以及加固要求、工程所能提供的資金投入及工程的安全鑒定結(jié)果，進(jìn)行綜合分析，確定最終加固方案。

土壩的除險(xiǎn)加固技術(shù)概括為防洪標(biāo)準(zhǔn)提高加固、防滲漏的加固等。在實(shí)際加固方案的選擇時，要克服單一復(fù)制一種國內(nèi)外的技術(shù)或者方案，應(yīng)根據(jù)工程病害的具體情況，通過多組加固方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工等方面對比，確定一個合理科學(xué)的加固方法。

2 防洪標(biāo)準(zhǔn)提高加固技術(shù)

2.1 對壩基處理技術(shù)要點(diǎn)

2.1.1 壩體與壩基及岸坡連接

一是，清基與驗(yàn)基：壩體斷面范圍的草皮、樹根、腐殖土、卵石、垃圾及其他廢料，必須清除。并將所清理后的壩基面情況，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主等各方組成的聯(lián)合驗(yàn)收，按隱蔽工程驗(yàn)收后再進(jìn)行壓實(shí)。二是，特殊土基的處理：壩體基面范圍內(nèi)的低強(qiáng)度、高壓縮性土及地震易液化的土層，應(yīng)清除或處理。三是，土質(zhì)防滲體：土壩應(yīng)坐落在相對不透水的土基上或經(jīng)過防滲處理的基面上。四是，壩基反濾體：壩基覆蓋層與下游壩殼的粗粒料接觸處，應(yīng)符合反濾要求，如不符合必設(shè)反濾層。

2.1.2 壩基、岸坡與壩體的連接

一是，壩體斷面范圍內(nèi)的巖石壩基與岸坡應(yīng)清除其表面積土、松動石塊。二是，土質(zhì)防滲體和反濾層宜與堅(jiān)硬的巖石連接。若遇強(qiáng)風(fēng)化層，應(yīng)開挖到風(fēng)化層下部，并在開挖的基礎(chǔ)上對基巖進(jìn)行灌漿處理。三是，對斷層、節(jié)理裂隙應(yīng)逐條開挖清理，并用混凝土或砂漿封堵。四是，土質(zhì)防滲體與巖石的接觸處，在填筑前應(yīng)用粘土漿抹面。五是，土質(zhì)防滲體與巖石的接觸處，在鄰近接觸面0.50～1.00 m的范圍內(nèi)防滲體應(yīng)為粘土，填筑時，粘土含水率應(yīng)控制在略高于最優(yōu)含水率。

2.2 對岸坡處理技術(shù)要點(diǎn)

土壩最重要的關(guān)鍵部位就是壩體與基礎(chǔ)，壩體與兩岸的接合部位屬于隱蔽工程，是薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)引起重視。一是，岸坡應(yīng)大致平穩(wěn)、平順，不應(yīng)有反坡或突然變坡，岸坡上緩下陡時變坡角度應(yīng)＜20°。二是，巖石岸坡不宜陡于1∶0.50，陡于此坡度時應(yīng)有專門的論證，并采取相應(yīng)措施。三是，土質(zhì)岸坡不宜陡于1∶1.50。四是岸坡應(yīng)保持施工期穩(wěn)定的措施。

2.3 對土料的要求

2.3.1 控制土料含水量的方法

分塊筑畦埂灌水法：是將待加的土料場分塊筑畦埂，面向畦塊內(nèi)注水，加水量可根據(jù)需要加水的土層厚度而定，一般1 cm水深可濕潤6 cm土層；滲速一般控制在1 m/d。

噴灌機(jī)灌水：適宜于地形高差大的場地條件，保持天然地面不要受擾動，以免破壞其滲透性。

表面噴水法：適用于土料含水量稍干的且有較大面積的土場。

2.3.2 土料含水量偏高的降低的控制

土料場土的含水量偏大，應(yīng)采取排水措施。若土料稍濕，則可分層開采，逐層晾曬，輪流開挖的方法；若土料場過濕，可采用翻曬的方法。具體可分為挖碎、翻曬、運(yùn)堆等3個工序；翻曬可分成人工與機(jī)械翻曬。

人工翻曬：用齒耙將土耙碎，或用鐵鍬切成厚1～2 cm薄片，每層深度為10～20 cm，挖后使其相互架空晾曬，待表層稍干即打碎成小塊土料，繼續(xù)翻和打碎，如此反復(fù)直至含水量合格為止。

機(jī)械翻曬：每層犁入深度3～7 cm，用園齒耙將土塊打碎，并按時翻曬，可分層取土，分層晾曬，當(dāng)天翻曬的土料，合格后當(dāng)日堆土牛。土牛應(yīng)堆置于易于排水的場地，其堆置的形式及大小，一般以高3～5 m，寬約30 m，長60 m，頂部排水坡度為5%，下部邊坡為1:1為宜。

2.4 土壩的填筑與碾壓技術(shù)要點(diǎn)

2.4.1 壓實(shí)程度控制

土料的壓實(shí)程度主要取決于碾壓機(jī)具的重量（壓實(shí)功能）、碾壓遍數(shù)、鋪土厚度和土料的含水量等，必須在填筑壩體之前，通過碾壓試驗(yàn)而確定其參數(shù)。

當(dāng)初步選定壓實(shí)機(jī)具類型后，根據(jù)設(shè)計(jì)所提出的要求，通過碾壓試驗(yàn)的過程求得壓實(shí)參數(shù)，以求達(dá)到壓實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。一般要求，對于粘性土主要確定達(dá)到壓實(shí)度的最佳含水量、鋪土厚度和壓實(shí)遍數(shù)。對于非粘性土，主要確定鋪土厚度和壓實(shí)遍數(shù)。

2.4.2 填筑與碾壓技術(shù)要點(diǎn)

鋪土：一般應(yīng)沿壩軸線，土料必須鋪均勻，厚度符合設(shè)計(jì)要求。自卸汽車進(jìn)入防滲體填筑區(qū)鋪土，宜用進(jìn)占法倒退鋪土。要防止土料超過壓實(shí)功而發(fā)生剪切破壞。土料在壓實(shí)時，上下游邊坡處在無側(cè)限情況時，難以將邊坡附近壩體壓實(shí)，為保證設(shè)計(jì)斷面，要求在上下游邊坡鋪土?xí)r應(yīng)預(yù)留一定的富裕寬度，一般為0.50～1.20 m。

平土：一般應(yīng)按設(shè)計(jì)厚度分層進(jìn)行，采用插針檢查。平土一般可用推土機(jī)平整，為有利于施工期間雨水排泄，通常塑性心墻壩或塑性斜墻壩鋪筑面應(yīng)向上傾斜1%～2%的坡度。對于均勻壩可鋪成中部凸起向上下傾斜1%～2%的坡度。在鋪填的土層上，不應(yīng)有波浪的表面或凹凸不平之處，以免雨后積水施工。

壓實(shí)：按壓實(shí)參數(shù)進(jìn)行碾壓，碾壓機(jī)具的行駛方向，必須平行壩軸線。壓實(shí)的方法多采用進(jìn)退錯距法，壓實(shí)遍數(shù)應(yīng)嚴(yán)格掌握，不準(zhǔn)漏壓，在碾壓帶的兩側(cè)先往復(fù)壓夠遍數(shù)后，再進(jìn)行錯距碾壓，多壓或過分重壓，能使土壤發(fā)生剪切破壞。碾壓機(jī)具的行駛速度≤5 km/h。分段碾壓時，順碾壓方向的搭接長度應(yīng)≥0.30～0.50 m，對于壩面邊緣地帶與岸坡接合的部位，應(yīng)采用夯實(shí)機(jī)具仔細(xì)夯實(shí)。對碾壓過程中所產(chǎn)生的橡皮土及剪力破壞的土應(yīng)全部清除重新回填。

灑水與刨毛：上壩土料的含水量稍偏低時，如必須在壩面灑水，為使水分能盡快地分布到填筑的土層填筑厚度內(nèi)，可在鋪土?xí)r灑1/3的水量，其余2/3待鋪好后再灑，灑水后應(yīng)停歇一段時間使水分在土層中均勻分布，經(jīng)檢測合格后再行碾壓。

砂料土壓實(shí)前必須先灑水，灑水量應(yīng)相當(dāng)于砂礫料體積的15%～25%。利用滲水壓力減小顆粒間的摩擦力，防止碾壓時產(chǎn)生擁砂現(xiàn)象，機(jī)具低速振動碾壓，從而達(dá)到密實(shí)的目的。

2.5 反濾體施工技術(shù)要點(diǎn)

在塑性心墻壩的施工中，土與反濾料的邊緣，在夯實(shí)土?xí)r，宜先夯土邊一側(cè)，待合格后再夯反濾料。應(yīng)注意使心墻與反濾料平衡上升，切忌交替夯實(shí)影響質(zhì)量。同時避免因心墻上升太快，易干裂影響質(zhì)量，反濾料上升太快造成施工困難。塑性心墻壩或斜墻壩的施工，關(guān)鍵是如何保證土料與反濾料平起是十分重要的問題，應(yīng)采用如下方法：

削坡法：先鋪土料，然后削坡，再填反濾料，這就要求保證土料邊線以內(nèi)全部壓實(shí)合格，每填2～3層土需將超原部分土削掉。此法工序多，難以保證質(zhì)量。

擋板法：沿設(shè)計(jì)邊線設(shè)置土料擋板，然后填筑，待拆除擋板后再壓實(shí)填料，如此循環(huán)。土料與反濾料本身層次分明，減少了削坡和土塊混合現(xiàn)象。

土砂平起施工法：先填壓三層土料，再鋪一層反濾料與土料整平，然后對反濾料和土砂邊沿部分進(jìn)行壓實(shí)。反濾料一般不應(yīng)伸入心墻內(nèi)，由于土料表面高于反濾料，土料的鋪平、壓都是無側(cè)限的情況下進(jìn)行的，很容易形成超坡，在采用羊腳碾壓實(shí)時，要預(yù)留50 cm左右的松土邊，避免土料伸入反濾層面，造成很大的清理工作。

先砂后土法：先鋪反濾層而后鋪土。鋪土要按設(shè)計(jì)邊線收坡，最后要用反濾料填鋪三角區(qū)，并進(jìn)行人工搗實(shí)，由于土料在有側(cè)限情況下壓實(shí)，質(zhì)量有保證。

反濾層與心墻完全平起施工：反濾料允許少量伸入心墻，此法最為簡單，應(yīng)優(yōu)先使用。

3 防滲體加固技術(shù)

3.1 注漿法施工技術(shù)要點(diǎn)

注漿法是利用液壓、氣壓原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，漿液將原來松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個整體。

土壩注漿工藝所依據(jù)的理論，分為滲透注漿、壓密注漿；其應(yīng)用條件見表1。

表1 注漿法的適用條件表

注漿設(shè)計(jì)包括注漿量、布孔、注漿有效范圍、注漿流量、注漿壓力、漿液配方等主要工藝參數(shù)，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

注漿加固效果，可通過靜力觸探法或面波等方法檢測。

3.2 高壓噴射注漿施工技術(shù)要點(diǎn)

高壓噴射注漿法：根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，確定高壓噴射注漿的適用程度及處理的效果。

高壓噴射有單管法、雙管法、三管法。3種噴射流的結(jié)構(gòu)和噴射的介質(zhì)不同，有效處理長度也不同，以三管法最長，雙管法次之，單管法最短。

高壓噴射注漿的施工參數(shù)，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、加固要求通過試驗(yàn)確定，并在施工中嚴(yán)格加以控制。單管法及雙管法的高壓水泥漿和三管法高壓水的壓力應(yīng)＞20 MPa。高壓噴射注漿的主要材料為42.50級及以上的普通硅酸鹽水泥，水灰比通常取0.80～1.50。根據(jù)需要可加入適量的外加劑及摻合料，外加劑和摻合料的用量，應(yīng)通過試驗(yàn)確定。為保證加固體有效搭接以達(dá)到預(yù)計(jì)的止水效果，旋噴成樁的直徑不宜過大。根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行鉆孔取芯方法檢查施工質(zhì)量。

TV698.2

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1673-8853（2017）03-0058-02

2017-01-05

編輯：劉長垠 韋詩佳

孟小瑞（1967-），女，漢族，高級講師。