水库土坝加固及施工

关于水库土坝加固及施工探讨

摘要：水库的长期运行，使水库土坝存在老化、人为破坏、自然侵蚀等现象，为土坝的继续安全运行，需要对水库土坝进行加固。本文从坝顶加高、护坡加固、坝坡放缓设计、土坝坝体防渗、坝基截渗设计、排水减压沟加固等几个方面简要的介绍了水库土坝的加固施工措施。

关键词：水库土坝；加固方案；施工措施

中图分类号：tv697 文献标识码：a 文章编号：

以一座防洪、灌溉为主，发电、养鱼为辅进行综合利用的中型水库为例。该

水库建于1973年9月，大坝为均质土坝，目前主坝为粘土心墙坝，最大坝高37m，坝顶高程100 m，坝顶宽3.0 m，坝长130 m；坝前粘土铺盖厚0.5~2.6m；上游坡1:3，在168 m高程处设2.0m

宽马道，块石护坡；下游坡1：2.25~1：2.5，采用碎石护坡；下游坝脚采用褥垫式排水与减压沟结合，其下游设减压井。

1. 水库土坝的问题分析

土坝的安全也就是水库的安全，它关系着人民群众的生命和财产，而由于历史条件的限制，很多该土坝质量已不能满足现行规范的要求，工程运用过程中出现不少险情，虽然进行了多次加固处理，但安全隐患仍未消除，目前该水库土坝存在以下问题：

坝体填筑质量差，存在渗流安全隐患，防渗不满足要求；坝基残积土层及强风化砂岩透水严重；大坝坝顶及上下游坝坡局部塌陷，

变形严重。在非常运行工况时，上游坡抗滑稳定安全系数小于规范值，抗滑稳定不满足安全要求。主坝上游块石护坡大范围脱坡致使风浪直接冲刷坝体；下游护坡局部有塌陷，排水减压沟大部分冻胀破坏，减压井全部冻拔淤堵失效，坝下游有严重渗水现象，在渗出水处冬季不结冰；下游坝脚在原河道处有明显集中渗流，且该处马道平台明显塌陷；排水沟出口处量水堰冻胀破坏失去作用；土坝观测设备失效。

2.土坝加固施工方案

土坝加固设计主要包括以下内容：坝顶加高；护坡加固；坝坡放缓设计；土坝坝体防渗、坝基截渗设计；排水减压沟加固等。

2.1坝坡放缓设计

该水库为已有工程，土坝为粘土心墙坝，粘土心墙体为多次填筑成型，其强度指标各不相同。土坝稳定分析主要核算稳定渗流期的下游坝坡和设计水位降落至1/ 3坝高水位时的上游坝坡。上游坝坡培土放缓加固，一般采用比原坝坡材料透水性大的材料，有利于库水降落时排水，如采用块石料、石渣料、砂砾料及砂土等。但有的水库加固时不能放空，水下培厚部分无法碾压密实，一般采用抛石培厚放缓坝坡方法。下游坝坡培土放缓加固，其下部培土应采用透水性好的材料，以利降低下游坝体浸润线。

2.2坝顶加高

首先根据水文计算坝顶高，如果现状低于要求坝顶高，可以选择加高土坝或者增设防浪墙方案，为了节约成本且容易控制施工质

量，我们一般选用防浪墙方案，经计算，现状坝顶高程比要求的坝顶高程低0. 64 m。故坝顶选择增设1.0m防浪墙方案，墙顶高程175.94m，主坝坝顶全长160 m。另外，由于现有坝顶宽3.0 m，每到汛期交通极为紧张，本次设计坝顶宽为6.0m，并做泥结石路面，厚40 cm。

2.3护坡设计加固土坝

土坝下游经过多年的运行，会因为冻胀、冰推、浪淘等原因，破坏护坡块石。因此，为了加固土坝，可以对护坡进行返修、维修。原土坝上游为块石护坡，下游为碎石护坡，经30年的运行，因冻胀、冰推、浪淘，加之砌筑质量不好等原因，下坝护坡块石破坏严重，形成多处冲沟，干砌石平台多处沉陷。副坝上游护坡也多处破坏。为加固土坝护坡可采用正六边形 c15砼预制块，预制块砌筑前每块混凝土砌块孔洞下设置反滤层，防止水面上下升降时，混凝土块被反向拉离基层或剥落。护坡面板沿堤线方向每 12.24 m设一伸缩缝，缝宽 20mm，用沥青砂填缝。预制块间采用砂勾缝，预制砼块顶面缝宽为 20 mm。现浇砼护坡脚排水孔采用φ70 的 pvc管，管底部用预制砼块护坡排水孔底部垫 300 mm×300 mm土工布。护坡脚槽现浇砼沿堤线方向每 3 m 设一缝，缝宽为 20 mm，用沥青杉板填缝。坝顶高程路面 171.66 m，采用220 厚砂砾石路面。砌体中心的反渗排水孔一定要注意预留好，绝不能让砂浆堵塞，保证孔下积水（渗水）在水面下降时能顺利流出；孔下反滤层铺设不能漏设，保证每孔均能通畅排出积水（渗水），从而保证坡面泥土不

流失。

2.4坝体坝基防渗设计的常见措施

2.4.1机械造槽法修建沥青混凝土防渗墙

沥青混凝土具有较好的塑性和柔性，防渗和适应变形的能力均较好，产生裂缝时，有一定自行愈合的能力。在大坝坝体范围内，采用机械造槽法修建沥青混凝土防渗墙，结合坝肩及坝基帷幕灌浆方案，形成一道防渗体系。设计防渗墙厚度参照基础防渗墙的实践经验和造孔能力，采用018m。设计选用cz-20型冲孔钻机施工，造孔宽度为018m，用泥浆固壁防渗防塌。

2.4.2劈裂灌浆

本方案是指在坝体的填土层、冲积土层、残积土层及坝基接触面采用劈裂灌浆。劈裂灌浆防渗机理是沿土坝轴线的小主应力面，用一定的泥浆压力人为地劈开坝体，灌注泥浆，利用浆坝互压、泥浆析水固结和坝体湿陷密实等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴等隐患得到充填、挤压密实，形成竖直边浆体防渗墙。同时，由于灌浆压力在坝体内部所产生的应力再分配，也能改善坝体的应力状态，促进变形稳定。劈裂灌浆按双排孔布置，孔距为410m，孔径为110mm，排距为15m，孔深入基岩强风化层110m。钻孔灌浆采用分序钻灌，这样可以使灌入的浆液平衡均匀分布于坝体，有利于泥浆排水固结，避免坝体产生不均匀沉陷和位移。施工时，先钻灌一序孔，后在序孔中间等分插灌二序孔。坝体灌浆帷幕设计厚度为30cm。第一序孔复灌次数为10次，第二序孔复灌次数为5次。为保证灌

浆效果，灌浆孔应布置在原大坝轴线上或偏上游处，同时考虑施工方便，2排灌浆孔中心线分别位于新大坝中心线偏上游160m、120m 处。

2.5 坝顶道路

浆砌石防浪墙与砼路边石达到标准强度后要进行坝顶道路施工。由自卸汽车直接运料卸至现场。采用人工配合机械进行全断面满铺法，先摊铺一段进行试验，反复进行检测虚厚高度，确定施工参数。摊铺时，将粒径超过设计要求的石块捡出。人工配合推土机进行整平。用光轮压路机（12～15 t）由路拱低处向路拱高处慢速稳压两遍，碾压全过程高程控制，人工处理凸凹不平地方，使之符合要求。稳压随时进行洒水。若出现推移，应适当洒水、整平、压实；分段进行施工，衔接处可留一段不压，供下一段施工回转机械之用。保持湿润状态下养生，当表面过于干燥时，可洒水养生，养护期宜在 5～7 天。

2.6设计排水减压沟加固

水库土坝固化不好的一个重要原因就是排水减压沟实效。为了加固水坝，可以在原排水沟后坝下公路下游，即新坝脚下游重新做排水减压沟，挖至基础透水层做好反滤、护砌，使排水通畅。原排水沟块石拆除利用到新排水沟砌护上，在集中渗流处做好反滤填料，用无砂砼管将原排水沟渗水导入新排水沟内。然后用风化料将原排水沟填平。新设计排水沟经计算底宽5.0 m，两侧边坡1：1.5。在排水沟内做2. 5 m宽的集水沟，集水沟块石护砌厚60 cm，其下设