小型水库除险加固措施

2022-11-10

某水库是一座水力属小 (二) 型水库, 水库大坝为均质土坝, 经过长时间运作, 出现坝体表层出现裂隙、库岸失稳的病险, 严重影响水库的安全渡汛及使用。本地区阳光充沛, 雨水充足, 多年平均气温21.5℃, 多年平均年降雨量为2201mm, 全年无霜期340天, 多年平均日照1673小时。区内无实测降雨资料, 推算年最大24小时点雨量均值为170mm, 10年一遇设计点暴雨量为288.49mm, 面雨量为287.91mm。该区域地质构造简单, 地层稳定, 基本地震烈度为Ⅵ度。经过实际勘察反复论证分析决定采用坝体培厚、加高和迎水坡面水泥砂浆砌石勾缝技术对该水库进行除险加固。

1 前期工作

本工程, 由于可以利用旧放水涵管排清水库原有少量储水及少量来水, 故整个施工过程不需要围堰导流。根据平面控制点、高程控制点及相关地形图等有关测量资料进行测量放线, 应施测清基横断面图放样定出坝脚 (考虑富余宽度) 及坝体填筑起坡桩。进行坝体填筑前, 先进行地基开挖和处理, 清理坝坡淤泥、草皮、腐植土。用人工配合挖掘机将表层土及植被用自卸汽车运输至指定地点分类堆放。石方工程采用松动爆破, 自卸汽车运输, 基岩保护层采用风镐及人工开挖。

2 坝体填筑料的选择

采用含水量适宜的粘性土料, 一般粘性土的粘结力较大, 摩擦力较小, 具有较大的压缩性。本工程的坝体填筑料全由施工方外购。

3 坝体填筑

由于本工程是对原坝体进行培厚加高3m, 新老土体的结合处将是培厚加高的薄弱环节, 故施工中要严格控制各环节的施工质量。

(1) 将原坝坡表层土体挖除0.6m, 两岸边坡按1∶1.5的比例放坡。

(2) 培厚部分土体含水率控制在15%~19%, 压实干密度在1.6g/cm3以上, 坝体填筑包括基本作业 (卸料、平料、压实及质检) 和辅助作业 (洒水、刨毛、清理坝面和接触缝处理) 。

(1) 外购的土料由自卸汽车直接进入坝面卸料, 自卸汽车倒土的间距应使后面的平料工作减少, 而且便于铺成要求的厚度。采用人工平铺, 第一层填筑厚度为20cm, 用蛙夯夯实。每次夯8~10遍。当用自卸汽车卸土料时, 为了避免重型汽车多次反复在已压实的填筑土层上行驶, 会使土层产生弹簧土、光面与剪力破坏, 严重影响结合层的质量, 应采取进占法卸料与平料。即汽车卸料方向向前进展, 一边卸料, 随即平料, 交替作业, 汽车在刚平好的松土上行驶, 重车行驶坝面路线应尽量不重复。 (2) 夯实后的下层土表面在上层土料铺筑前, 应先进行人工刨毛, 并洒水保持湿润, 以利于上下层土的结合良好。分层夯实至50cm以后采用机械碾压, 坝面的填筑压实, 应按一定的次序进行, 避免发生漏压与超压。土料的碾压方向, 应平行坝轴线方向进行, 不得垂直于坝轴线方向碾压, 避免局部漏压形成横穿坝体的集中渗流带。推土机平料, 厚度为30cm, 碾压采用“进退错距法”, 振动碾宽1.6m, 牵引机错距为20cm, 碾压与边夯的搭接长度为1m~1.5m, 垂直碾压方向碾压机械行驶的行与行之间必须重叠20cm~30cm左右, 以免产生漏压。此外, 坝料分区之间的边界也容易成为漏压的薄弱带, 必须特别注意要互相重叠碾压。碾压机械行驶速度, 对粘性土压实效果有一定的影响, 本工程自行式碾压机械的行驶速度控制在1档。 (3) 坝体的土料与地基、岸坡的边界相结合处及设置的纵横向的接坡、接缝, 这些结合部位都是影响坝体整体性和质量的关键部位, 也是施工中的薄弱环节。接坡、接缝过多, 还会影响到坝体填筑速度, 特别是影响机械化施工。坝体接缝坡面的处理, 应配合填筑上升, 陆续削坡, 直到合格层为止, 接合面削坡合格后, 应边洒水, 边刨毛, 边铺土, 边压实, 并控制其含水。 (4) 粘土层应分层碾压, 达到规范要求的密实度, 每层土夯实后都应取样实验, 使各项指标达到设计要求, 经碾压16遍不合格, 干容重合格率小于90%或干容重小于1.68kg/cm3的, 应将该层土全部挖除, 重新铺土直至试验合格。

4 主坝背部工程

新坝体与原坝体采取截流措施, 在原坝顶背水坡开挖成L型槽, 根据原坝最深裂隙1.8m, 槽深定为1.8m, 槽宽定为1.8m。做截流槽可使坝体上部浸润线显著降低, 在高水位的情况下, 坝顶新老土体结合面不能产生集中渗流, 以确保大坝的稳定安全。

5 迎水面做浆砌毛石护坡

(1) 清基清坡面:先将迎水坡坝基处的淤积泥土清除, 将坝根的岩面清理干净, 在岩面做凿毛处理, 然后将原坝坡护墙上的砂浆面清除, 露出浆砌石面并做清面处理。

(2) 石料:外购质地坚硬, 石质均匀一致, 不宜风化且未风化、无裂纹, 抗压强度、耐久性、抗冻性等经试验鉴定满足要求, 有石材试验报告单的石材。

浆砌石工程所用水泥砂浆的标号, 应达到设计要求, 满足砂浆流动性、保水性、耐久性及粘结力、抗压强度和外观质量要求。本工程使用MU10号砂浆, 必须具有适当的流动性和良好的和易性, 以保证浆砌石灰缝充分填满和压实。

(3) 浆砌毛石施工工艺流程:缝面冲洗、铺浆、人工摆毛石、分层灌竖缝、缝面冲毛、养护。

(1) 将基础表面泥土、石片及其他杂质清除干净, 以免结合不牢。在砌体外将石料上的泥垢冲洗干净, 砌筑时保持砌石表面湿润, 采用坐浆法分层砌筑。 (2) 每一块片石均应先铺砂浆, 再安放石块, 铺浆厚度宜3cm~5cm。石块经左右揉动几下, 再用手锤轻击, 将下面砂浆挤压密实。在已砌好片石侧面继续安砌时, 除座浆外并应在相邻石块侧面铺抹砂浆, 再砌片石, 并向下面及抹浆的侧面用手挤压, 用锤轻击, 将下面和侧面的砂浆挤实。挤出的砂浆可刮起再用。 (3) 铺放第一层石块时, 所有石块都必须大面朝下放稳, 上面的石块不一定必须大面朝下, 做到犬牙交错, 搭接紧密, 同时在砌下面石块时, 即应考虑上层石块如何接砌。大石块石面应能直接与土面接触。填放腹石时, 应根据石块自然形状, 交错放置, 尽量使块石与石块间的空隙最小, 然后按规定拌好的砂浆填在空隙中, 基本上做到大孔用大块石填, 小孔用小石填, 在灰缝中尽量用小片石或碎石填塞以节约灰浆, 挤入的小块石不要高于砌的石面, 也不必用灰浆找平。 (4) 砌筑要求平整、稳定、密实, 座浆及竖缝需用砂浆填充饱满, 不得无浆直接贴靠。砌缝内砂浆应采用扁铁插捣至表面泛浆为止。砌石外露面应平整美观, 外露面上的砌缝应预留约4cm深的空隙, 以备勾缝处理;水平缝宽应不大于2.5cm, 竖缝宽应不大于4cm。 (5) 砌筑因故停顿, 砂浆无超过初凝时间, 应待砂浆强度达到2.5MPa后才可继续施工;在继续砌筑前, 应将原砌体表面的浮渣清除;砌筑时应避免振动下层砌体。勾缝前必将缝槽冲洗干净, 不得残留灰渣和积水, 并保持槽内湿润, 砂浆应分次向缝内填塞密实;按实有砌缝勾平缝, 砌筑完毕后应保持砌体表面湿润, 做好养护。