【業(yè)界資訊】強夯法在西瀝水庫大壩加固設(shè)計與施工中的應(yīng)用

西瀝水庫工程位于深圳市區(qū)西北角，水庫樞紐由主壩、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，當初“大躍進”建庫時，壩基末能進行認真處理，加之筑壩方法等問題，雖經(jīng)1961年、1973年、1978年和1990年多次加固，壩體滲漏問題得到了解決，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，致使大壩長期處于低水位運行，水庫未能合理的發(fā)揮其防洪供水綜合作用。

??一、壩體加固設(shè)計

??西瀝水庫大壩加固，主要是解決上游坡的穩(wěn)定。為此曾作了3個方案的比較，最后選用水下填筑用塊石石渣混合料填出水石后進行了強夯的方案。此方案壩頂寬7m，除對下游壩坡進行修坡植草皮外，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、石渣混合料進行水下填筑，水深3～7m，使其形成平臺，平臺長370m，寬21m，在平臺進行重錘強夯，對基礎(chǔ)2m厚淤泥和填筑體進行擠密，使混合料的孔隙率小于25%，平臺也作為填土培坡的基礎(chǔ)，23.5m高程以上進行分層碾壓至壩頂，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到1.62t/m3的95%以上，壩坡面設(shè)置厚25cm的C20混凝土護坡。

??根據(jù)鉆探壩體的資料、強夯后相關(guān)指標和大壩運行最不利工況，穩(wěn)定計算按土壩計算程序，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、水下填筑采用強夯施工

??強夯塊石樁墩復(fù)合基加固是近年發(fā)展起來的一種比較新穎的施工方法。它適用于處理具有相當厚度的軟基，具有施工安全、高效、快捷、經(jīng)濟等優(yōu)點。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，并穿過淤泥層到建基面上，使混合填料經(jīng)強夯后內(nèi)部顆粒重新排列組合，從而改變淤泥層的物理力學指標，使壩體填筑料各項指標達到設(shè)計要求。壩體加固標準斷面見圖。

??目前強夯法用于大壩加固在廣東省尚無先例，為保證原壩體邊坡穩(wěn)定的混凝土防滲心墻的安全，在施工前先要進行強夯試驗，通過試驗對壩坡和心墻進行測試來確定施工參數(shù)。

??1.測試項目

??a.觀測邊坡有無產(chǎn)生裂縫和位移。

??b.強夯產(chǎn)生的沖擊波振動速度?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安全振動速度1.5cm/s為依據(jù)，確定西瀝水庫大壩安全振動的速度值不能超過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.對振動速度的測試

??振動速度測試采用異型和平錘兩種錘型，通過測試可以看出異型錘能很大，而振動速度比較小，僅0.3cm/s對混凝土防滲墻影響較小，而平錘對混凝土防滲心墻影響相對較大，個別點超過1.5cm/s。

??4.強夯的實施

??整個工區(qū)分為兩個工區(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288m。

??A區(qū)，每排5個夯擊點，中間3個點采用異型錘，夯擊能2000kN·m，8擊;兩邊2個點用平錘，夯擊能1100kN·m，不少于4擊，以最后兩擊沉降差小于10cm為收錘標準。然后，進行B區(qū)的間夯，同樣每排5個點，近壩區(qū)一點和近水區(qū)兩點用平錘，中間兩點用異型錘，夯擊方法與A區(qū)同。完成A、B區(qū)間夯之后，把整個場地平整，再進行滿夯。滿夯也分為兩個區(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，且前后左右夯擊點搭接長度大于30cm。同樣不少于4擊，以最后兩擊沉降差小于10cm為收錘標準。

??三、運行效果

??工程于1996年底竣工，經(jīng)2年運行，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，也少于振動碾壓堆石壩的3%～5%;壩體滲量比未加固時明顯減少，由原20l/s。s降至71/s。將強夯技術(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，工期長和投資大的問題，節(jié)省投資近千萬元。經(jīng)兩年多運行檢驗壩體的垂直變形沉降量僅為5mm。壩軸線位移極小，壩體滲漏量減少至71/s以下。