岸堤水库主坝除险加固措施探讨

樊振生

（山东省临沂市水利工程保障中心，276000，临沂）

一、主坝除险加固工程设计方案

岸堤水库始建于1960 年， 位于山东临沂市蒙阴县东汶河中游。 加固后主坝坝顶高程不变，为181.8m。 拆除上游坝肩原浆砌石防浪墙，重新浇筑C20 混凝土心墙防浪墙， 花岗岩板镶面，墙顶高程182.8m；坝顶总宽度8.5m，拆除原坝顶混凝土路面，新建沥青混凝土路面及稳定层； 下游坝肩设预制C25 混凝土路沿石； 均质坝段上游坝坡坡比1∶3， 两坡面之间设渐变段，坡度由 1∶3.25 渐变至 1∶3；全坝段上游坝坡拆除后重新干砌毛条石护坡、 反滤层；局部修整下游坝坡，维持现戗台高程和宽度，拆除、翻修草皮护坡、坡面纵横向排水沟、岸坡排水沟；心墙坝段下游拆除原坝脚棱体排水体护面，结合压重和坝脚道路填筑要求重建贴坡排水体和反滤层， 顶高程160.2 m，顶宽 15.0 m，外边坡 1∶2，并新建下游坝脚干砌块石排水沟； 均质坝段拆除原贴坡排水体，结合坝脚道路填筑，顶高程 160.2 m，顶宽 15.0 m，外边坡 1∶2，新建下游贴坡排水体、 反滤层和下游坝脚浆砌块石排水沟。 拆除新建坝顶照明设施，拆除新建主坝观测设施。

大坝坝顶混凝土路面采用液压岩石破碎机拆除，拆除料采用1 m3挖掘机配8 t 自卸车运至坝前压重填筑，运距0.5 km。 原浆砌石防浪墙采用人工配电锤拆除， 拆除料采用1 m3挖掘机配8 t 自卸车挖运至坝前压重填筑，运距0.5km。 主坝原干砌石护坡采用人工拆除， 人工装自卸车运至大坝北端、 兴利水位以下土石方堆存区内进行挑拣分类，平均运距1 km，挑拣好的方块石人工装自卸车，重新用于主坝、副坝砌石工程（利用率计90%），剩余不合格石料采用1 m3挖掘机配8 t 自卸车挖运至坝前压重填筑，运距1 km。原干砌石排水体采用人工拆除， 胶轮车运至排水体沿线附近临时堆放，运距20 m，然后将挑拣好的块石重新利用（利用率计70%），剩余不合格石料采用1 m3挖掘机配8 t 自卸车挖运至坝前压重填筑，运距1 km。下游浆砌石排水沟采用人工配电锤拆除， 拆除料采用1 m3挖掘机配8 t 自卸车挖运至坝前压重填筑，运距1 km。

二、主坝翻压及堆石压重工程

1.主坝翻压施工

主坝翻压施工顺序为： 砌石拆除→垫层拆除→砂壳坝底部土料挖运至临时堆料场→平台清理整平碾压→检测压实度→上部翻压料推运至平台回填→整平碾压→下部翻压料回运→整平碾压→削坡。

心墙段坝体上游砂壳可分下部、上部两部分，翻压时采用“上下倒土”方式施工，首先采用1 m3挖掘机将下部砂壳按1∶1 边坡开挖， 拆除料采用8 t 自卸车运至大坝北端、坝前兴利水位以下临时堆存， 平均运距1.5 km。将上部砂壳以及垫层拆除料采用1 m3挖掘机配74 kW 推土机依次倒运至下部工作面铺填压实， 运距20 m。在上部砂壳料开挖回填时将临时堆存的砂壳料与垫层料运回筑坝。

均质坝段拆除的垫层料采用推土机推运成堆， 平均运距约20 m，然后采用挖掘机配自卸车挖运，其中部分拆除料运至大坝北端坝前兴利水位以下临时堆存，将来运至心墙坝段作为砂壳料填筑，运距500 m；剩余拆除料用于上游压重回填，运距1 km。

2.堆石压重工程

压重平台范围为主坝桩号0+000～0+730， 平台顶高程 174.0 m， 宽 60 m；0+730～0+780 渐变段宽度由 60 m 渐变为 15 m， 高程由 174.0 m 渐变为167.5 m；0+780～1+000 渐变段宽度由15m 渐变为3m，高程167.5 m。压重台上游边坡初步拟定1∶1.5。

根据土工试验结果，经坝坡稳定分析，压重料可采用溢洪道开挖的混合花岗岩、灰岩风化料。 要求粒径小于5 mm 风化料不超过30%。

压重料分三级： ①大粒径弃石料直径不小于400 mm；②中粒径弃石料直径不小于150 mm；③弃渣(孔隙率小于20%) 直径可小于150 mm，小于5 mm 风化料不超过30%。

高程168.0 m 以下， 根据上游坝脚现状可能淤积情况，利用溢洪道开挖的新鲜块石顺坝坡进行抛石挤淤筑基， 保证上游坝脚以外3 m 范围内无淤泥。 然后采用进占式施工法由坝坡向上游推进，并用推土机找平、振动碾压，要求压实后孔隙率小于28%。

抛石筑基完成后， 高程达到168.0 m 以上，利用溢洪道开挖的石渣料进行压重平台填筑， 填筑至高程174.0 m。压重填筑利用溢洪道开挖的风化料石渣分层压实， 分层厚度、压实遍数根据施工机械试验确定。 压重平台水上部分的边坡采用1∶1.5，压实标准要求孔隙率小于28%。 上游压重平台顶部铺设原坝体拆除旧料一层（要求筛分块重不小于30 kg）。

三、主坝坝基防渗工程

大坝坝基防渗工程组织流程如图1 所示。

图1 塑性混凝土防渗墙的施工流程图

1.制备泥浆

大坝坝基防渗工程施工过程中，泥浆质量是关键。 岸堤水库主坝坝基防渗工程使用膨润土作为工程中所用泥浆的基材，纯水和膨润土比例约为10:1。 为提升泥浆的流动性，在泥浆中加入5‰～10‰羧甲基纤维素。为保证泥浆稳定性和保水性，在泥浆中加入3‰以下NaOH。

制备泥浆时先将水、膨润土以及外加剂按比例准确称量好， 将膨润土放入搅拌机内，然后投入外加剂先干搅3 min， 使基材混合均匀。 接着向泥浆机中注水， 注水完成后启动泥浆搅拌机搅拌10 min，将基材充分分散到水中形成泥浆生料。 接着将泥浆生料抽离至泥浆储存池中静置8h，使膨润土颗粒充分吸水膨胀，即可用于防渗工程。 制备好的泥浆需要进行质量检验， 检验指标应符合表1 中的要求。

制备的新鲜泥浆抽检密度不能小于 1.04 g/cm3， 且不能大于 1.05 g/cm3。新制备的泥浆密度过低可能意味着基材比例不够，泥浆中起主要润滑作用的膨润土不足；泥浆密度过高可能意味着基材比例超标，泥浆中基材过多，泥浆流动性不足。 在施工作业中也要及时对泥浆进行抽检，保证泥浆的密度不小于1.25 g/cm3、不大于1.30g/cm3。 根据测土资料，在岩层不够密实的地层要将泥浆中膨润土的比例适当调高，保证泥浆的黏附性和润滑性。 每次打混凝土前都要随机提取一部分泥浆样品到实验室进行检测，记录其密度、黏度和含砂率，其中最重要检验指标为密度，当泥浆密度超过1.15 g/cm3要重新配制泥浆。

表1 泥浆主要性能指标

在使用泥浆进行施工时要定时抽检泥浆， 保障泥浆性能满足表1中的相关要求。 对泥浆性能出现波动的情况要及时处理，调整泥浆中各组分的比例，保证施工质量。

检验要求： 在成槽机工作过程中每3 h 提取一份泥浆样本，按表1中泥浆检测指标对泥浆进行检测；对施工槽进行清理前和清理后都要检测一次泥浆性能指标， 提取施工槽中间部位和最底层的泥浆样本进行检测。

施工过程中使用过的泥浆会出现基材丢失或含量上升的问题。 当泥浆质量不能满足工程需求时应及时将泥浆报废并补充新的合格泥浆。 报废的泥浆在澄清池中澄清，去除底部土渣后补充基材搅拌并陈化，待检验合格后再行使用。

2.基槽施工

基槽施工方法为隔槽施工， 所谓隔槽施工就是在底层较软时使用液压成槽机直接掘进形成基槽， 当遇到坚硬地层时使用冲击钻代替液压成槽机， 先使用圆形钻头在地层上钻出圆形的钻孔， 接着更换为正方形冲锤冲击圆形钻孔形成基槽。

本工程液压成槽机类型为液压抓斗成槽机，使用这种成槽机施工时要遵循由远及近的原则，所谓由远及近就是施工时掘出的槽段方向是从距离浇筑完成的地下较远槽段向着地下连续墙掘进。 在使用冲击钻机进行基槽施工时先使用直径为78 cm 的圆形钻头每隔75 cm 钻一个孔， 为了避免地层崩塌，钻孔顺序为第一遍每隔一个孔位钻一个孔，然后再返回将中间空开的孔钻好。 圆形孔全部钻好后会形成一个边缘不平整基槽，这时换用方形冲击锤冲击修正基槽边缘使其平整。

基槽施工完成后监理人员应对基槽质量进行检验，待基槽质量合格后进行清槽作业。 清槽目的主要是清理基槽中的泥浆和土渣，清理方式是采用真空泵吸取泥浆，在真空泵上安装直径12.5 cm 的管道， 将管道放置于基槽泥浆中，开动真空泵将废弃泥浆和土渣清理干净。 在吸泥作业完成1 h 后对槽底的泥浆进行检验， 检验要求抽取槽底以上0.5 m 范围内的泥浆进行检验，抽检的泥浆密度不能超过1.15 g/cm3，黏滞系数应不小于18 s 且不大于22 s，泥浆中的含砂率应小于4%。

四、措施特点及应用经验

①大坝翻压工程量大、 场地狭窄、施工时段集中、工作强度大。 摈弃传统粗放式管理方法，通过组建强有力的项目施工管理机构，优选施工设备型号和数量，同时做好项目总体策划，重点加强各节点工期关键项目施工进度的管理和监控，制定切实可行的工期延误应对预案，最终保证了施工质量和进度。

②具有蓄水功能的水库堤坝工程，必须对坝体做防渗处理。 在设计坝基垂直防渗方面，本工程结合现场实际情况和地质特点，综合考虑施工质量、安全、进度以及环保等因素，最终未选用深层搅拌混凝土防渗墙、挤压注浆（振动沉桩）防渗墙等传统方案， 而采取塑性混凝土防渗墙技术。实践证明， 通过动态严控泥浆性能，并按工序隔槽施工基槽，可有效提升塑性混凝土防渗墙施工质量，按期实现工期节点，为类似水库坝基防渗处理提供成功的借鉴。