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水利大坝除险加固施工设计李磊

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李磊

[导读] 摘要：近年来，一直带病运行，存在多处安全隐患，急需除险加固。

        淄博洪图水利工程有限公司山东淄博 256400
        摘要：近年来，一直带病运行，存在多处安全隐患，急需除险加固。按照水利工程规范设计，结合实际对症下药，制定改造加固方案，科学控制施工质量及进度。除险加固后，有效消除了工程安全隐患，提高了水库防汛抗洪、灌溉抗旱综合效益，为同类工程提供了有益借鉴。
        关键词：水利大坝；除险加固；施工设计
        引言
        众多病险水库普遍存在设计洪水偏低，泄洪能力不足、地基处理不到位，坝体或坝基沉降、渗漏，坝体填筑质量不达标等问题。应根据水库坝体的自身特点，针对性地开展全面检测评估，严格控制风险，采取相应措施优化除险加固设计方案彻底解决险情。
        1存在主要问题
        ①大坝迎水坡未进行砌护，导致坡面冲刷破坏严重，部分滑塌，并有多条水流形成的冲沟。背水坡因碾压质量差，坡面无排水系统，坝面随处可见雨水形成的冲沟，大坝工程结构以及渗流性态不够安全。②溢洪道施工质量差，左岸边坡经常滑塌、淤堵，浆砌石冲刷破坏、勾缝脱落。
        2水利大坝除险加固施工设计
        2.1除险加固防渗方案
        防渗心墙直接置于强风化岩石上，深2.8m左右，风化岩石质地及完整性较差且节理裂隙发育，承载力较低导致坝体出现不规则裂缝。鉴于坝体土石填筑料均匀度较差、坝基岩石风化承载力低、坝体局部渗漏等问题，须通过灌浆和修筑防渗墙来提高坝基弹模、承载力和增强坝体防渗性能。鉴于七里坡土石坝最大坝高只有31.50m、防渗墙须贯穿坝顶至坝基等特点，经与劈裂灌浆和复合土工膜等防渗方案进行对比，振动沉模防渗墙施工技术不仅适用于20cm超薄防渗墙施工，同时其经济效益和防渗效果更佳。考虑到坝高31.50m已经超过振动沉模技术的最优防渗深度20m以内，设计优化确定分段联合振动沉模和高喷灌浆两种施工技术，通过两者间的优势互补，在满足防渗的基础上，提高工程施工工效和投资经济效益，即:坝体中上部(20m)采用振动沉模技术施工超薄防渗墙，厚20cm;坝基采用高压喷射灌浆以提高坝基承载力，并向上与振动沉模防渗墙连接(高12.5m)，厚5～30cm;高喷灌浆与振动沉模间搭接1m。在坝基和坝体内部自下而上浇筑施工形成连续完整的垂直防渗幕墙，经防渗墙截水、阻水达到防渗目的。
        2.2溢洪道改造工程
        主要内容包括边坡砌护、陡坡段原砼底板加固处理。①砌体拆除。主要是对陡坡段原碳化脱落的砼底板及部分边坡浆砌石进行拆除。采用人工凿除，局部采用风镐凿除，并打孔埋设锚筋。凿除后的砼渣块用装载机装车，自卸汽车运往弃渣场。②砼浇筑。首先做好浇筑前清理及报验工作，砼采用翻斗车运输到各施工平台，翻斗车不便运输的地段用人工手推车配合。砼入仓后采用人工平仓，插入式振捣器配合平板振捣器振捣密实。
        2.3增设导滤盲沟及时排除渗水
        堤身黏土土方填筑至堤顶级配碎石开始铺设时，即在级配碎石层铺筑前，沿堤纵轴线每间隔20m，向两侧堤坡边坡方向设置横向滤水导渗盲沟,沟深0.2-0.3m，沟宽0.3-0.4m。沟槽开挖采用人工与小型挖掘机开挖相结合的方式，用小型挖掘机抽槽，开挖出矩形断面的轮廓后，通过人工修整达到设计要求的断面尺寸。沟槽断面达到设计要求后，开始向沟内填筑滤料。先在沟底平铺一层中细砂，然后铺设直径为10cm的PVC管道，在PVC管的外壁等间距开孔，孔直径为0.8-1cm，间距为15-20cm，呈梅花形布置，防止填筑黏土时堵塞级配碎石间渗水通道，确保渗水畅通。随后在横向滤水导渗沟内铺设级配碎石，铺设厚度为15-20cm，将PVC管道覆盖。砂石滤料含泥量小于或等于3%，经抽样送检合格后，由现场监理工程师确认后方可使用。横向滤水导渗沟向堤身两边边坡方向倾斜一定坡度，控制在2%左右，以便及时排除渗入堤身的雨水，防止雨水软化路基，从而确保路基的稳定性和耐久性。

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        2.4新建进水闸设计
        原进水渠紧靠大坝右坝肩，其出口与大坝输水洞洞口距离很近，而且上游渠道泥沙含量难以控制，致使洞前淤深达12m多，造成平时放水极为困难。为了减轻洞前淤积，改善放水条件，设计对进水渠进行改线，使其出口远离输水洞口，尽量向上游偏移。在进水渠渠首布置一孔进水闸，孔口尺寸2.5m×2.8m，设计水头2.54m，底槛高程552.00m，闸门为前水封、滑道支承、双主梁平面焊接钢闸门，门体和埋件材料为Q235。闸门工作方式为动水启闭，启闭机选用螺杆启闭机QLSD100kN-4m。由于有足够时间确保检修，进水闸工作闸门前未设检修闸门。
        2.5振动沉模施工
        鉴于七里坡水库原防渗心墙的黏土特点，振动沉模防渗加固施工以水泥和优质黏土为主要材料。防渗板墙布置在坝体中上部20m，并分别向左右两坝肩嵌入山体10m。防渗浆液采用普通硅酸盐水泥和优质黏土配置(水泥∶黏土∶水的配比为1∶0.3∶1)，浆液比重不小于1.6。高频液压振动锤激振力为570kN，频率为1050次/min。放样测量误差不大于2cm，平整6m宽作业平台，并沿防渗墙轴线设置40cm(宽)×60cm(深)浆液导向槽，槽中心误差不大于5cm;浆液泵灌浆量30m3/h;模板浆液灌满后振动上拔提升速率2-3m/min。灌浆中要严格控制灌浆间隔时间和模板倾斜度，对于漏浆、冒浆等问题要根据现场实际情况合理采取限流、嵌缝、浓浆等补救措施，确保整个防渗板墙具有完整连续性和良好防渗质量。
        2.6护岸典型断面设计
        本项目共选三种典型断面分别是斜坡式护岸、复合式护岸、垂直式护岸。斜坡式护岸：护脚采用叠石，护脚基础为C20砼，护脚以上采用1∶1.5的水土保护毯护坡接至现状坡面，之上至护岸顶段坡面有条件时按缓于1∶1.5水土保护毯护坡，局部置石点缀。在现状河道护岸顶宽阔处设置2.0m宽滨水步道，采用5cm厚石板路面。复合式护岸：下部采用高1.0m仰斜式半干砌M7.5浆砌块石挡墙，面层不露浆，挡墙坡比1∶0.25，顶宽0.40m。挡墙以上采用水土保护毯护坡，护坡采用1∶1.5的坡比直至护岸顶。在现状河道护岸顶宽阔处设置2.0m宽滨水步道，采用5cm厚石板路面。垂直式护岸：适用于紧邻民房、村道及与桥梁、滚水坝和水闸衔接段。采用仰斜式半干砌M7.5浆砌块石挡墙，面层不露浆。挡墙顶宽0.40m，迎水侧坡比1∶0.05，背水侧坡比1∶0.25。挡墙顶有空地段设置2m宽5cm厚石板路面。
        2.7施工进度控制
        ①加强形象进度监控。按照总工期要求，实行目标管理，做到阶段任务明确，条块分解协作，责任到组到人，以阶段小目标确保总工期目标实现。即对分项、分部工程编制施工具体进度计划，施工中及时掌握实际进度，当实际完成进度滞后时，要分析原因，制订相应对策，及时纠偏对改进，以确保施工进度。②加强单项指标进度监控。该项目点多面广，应合理安排，根据项目的实际情况制定节点工期，及时统计施工各项实际进度指标，并与施工组织设计进度指标进行比较。在实施过程中发现实际指标低于计划指标时，及时调整工序，增加投入等措施，以确保单项进度指标的实现。③加强关键钱路控制。在工程实施中，因为出现事先未预见或估计不充分的因素，具体实施方案变更优化等都会带来工程进度计划的变更，应适时调整工期网络图，明确不同阶段的关键线路，采取相应的有力措施，加强施工组织管理，狠抓关键工序和关键环节，以促进工程进度和建设目标的实现。
        结语
        重点堤防除险工程结构在施工时，需开挖牙口，形成向堤内倾斜的台阶，以防止滑动。堤顶道路设计为柔性结构型式，采用底层、基层水泥稳定级配碎石层+面层沥青混凝土的柔性结构。底层、基层水稳层确保了路基的稳定性，有利于适应路基的不均匀沉降和变形，能有效解决堤顶路面出现裂缝或断裂问题。基层水泥稳定级配碎石层，以及面层沥青混凝土均采用振动碾施工，能极大地提高施工速度，且结构简洁、合理、适用，沥青路面碾压成型后，堤顶路面可立即投入防汛道路通行和使用。
        参考文献
        [1]李增辉,徐杰.某带有消浪平台的斜坡式护岸结构的优化设计[J].广东土木与建筑,2020，27(06):66-68.
        [2]王思腾,唐慧雅.关于生态河道堤防护岸工程的设计[J].工程建设与设计,2020(11):113-115.
        [3]张灿峰，孙晓范，白永年．振动沉模超薄防渗墙成墙技术新进展［J］．水利建设与管理，2010，30(9):1-3．