水利施组方案-桂林青狮潭水库大坝加固工程施工经验.pdf

收稿日期 2002209216 作者简介黄付辉19532 , 男,壮族,广西崇左人,高级工程师,从 事水利水电工民建筑施工及技术管理。 浅谈桂林青狮潭水库大坝加固工程施工经验 黄付辉 南宁市邕江防洪大堤修建管理处,广西南宁 530021 摘 要广西桂林青狮潭水库大坝在运行过程中,检查发现,在坝体下游高程为183100m处有软弱的稀泥夹 层,在高程为183180m～188110m之间有较大的常年渗漏水处。为确保水库下游桂林市等市县人民生命和 财产的安全,对水库大坝枢纽工程进行加固处理。本文总结了工程的加固处理措施和加固施工情况。 关键词水库大坝;渗漏;加固措施;施工方法;桂林青狮潭 中图分类号 TV 698123 文献标识码 B 文章编号 10092771620030320071203 1 工程概况 青狮潭水库,位于广西桂林漓江的支流甘棠 江上游,灵川县青狮潭乡境内,距桂林市34 km。 水库集水面积474 km 2, 总库容6亿m 3, 是灌溉为 主,结合发电、 养鱼等综合型的水利枢纽工程。灌 溉面积3508412 hm 2, 电站装机容量为1123万 kW h。 水库大坝长230m。 在大坝的右岸设有4孔 712 m10 m的弧形闸门的溢洪道和地下厂房水 电站一座。枢纽工程于1964年建成投入运行。按 枢纽工程规范及下游桂林市等各重集名城,大坝 属 级建筑物管理。 2 问题的提出 水库大坝枢纽工程建成投入运行中,经检查, 发现了如下的问题 1坝体下游高程在183100 m处,有一层软 弱的稀泥夹层,层厚20～60 cm。软弱夹层的土质 力学指标低,致使大坝稳定的安全系数降低,达不 到大坝安全的要求,对大坝的安全存在重大的隐 患。 2在坝体下游高程为183180～188110 m 间,发现较大的常年渗漏水5处,水的源头无法查 明,对大坝的安全存在重大的隐患。 3 处理措施 综合以上发现的问题,水库大坝已存在严重 不安全因素。 根据国家水利部的要求,水库大坝的 防洪标准要提高到可能最大的校核洪水位,以确 保水库下游桂林等市县人民生产和财产的安全。 经国家水利部批准,对青狮潭水库枢纽工程进行 加固处理。 1在原坝上增高212 m ,即坝顶高程从原 来的230120 m增高到232140 m。 2坝体下游培土加厚,增加坝体重量,宽度 12～18 m。高程在183100～1220100 m之间,用 砂砾石料填筑,高程在220100～229150 m间,用 砂砾质粘土填筑。 3对坝左岸基础破碎带进行帷幕灌浆。 4在平行坝轴线加设一道C10粘土混凝土 防渗心墙。 5加高加厚大坝堆石排水体。 6溢洪道加固改建。 7交通桥、 启闭机房加宽加高改建。 4 大坝加固填筑料的主要物理指标 1砂砾石料 湿容重 Χ湿 1815 tm 3 干容重 Χ干 1615 tm 3 粘聚力C 0 内摩擦角 27 2砂砾质粘土 湿容重 Χ湿 21 tm 3 干容重 Χ干 15 tm 3 粘聚力C 4 kgcm 2 内摩擦角 5 1318′ 含水量W 15～20 含砾石量P 20～40 17 城市道桥与防洪 第3期2003年5月 5 施工工期 施工分为二期进行,第一期为150100～ 229150 m高程的堆石排水及砂砾石料的施工;第 二期为229150～232140 m高程的砂砾质粘土的 施工。 工序为当第一期工程施工完工后,进行粘土 混凝土防渗心墙的施工,待防渗心墙完工后再进 行第二期砂砾质粘土的施工。 6 施工使用的主要机械设备 1载重量为12 t克拉斯自卸汽车17台, 5 t 自卸汽车8台,装载机6台。 2 120匹马力推土机8台,配套的小型推土 机、 羊足碾数台。 3 2 m 3 的正反铲挖掘机2台,链带式挖土 机4台。 4振动力为35 t的振动式辗压机1台。 7 工程施工情况 711 大坝推石排水体施工 基础开挖采取机械施工为主,人工修挖为辅。 先用推土机前后排列式方法推集土,再用反铲挖 掘机装于汽车外运,人工配合基础底部土层和边 坡的修整和削坡处理。 施工时,水库内的水位高程 为214 m ,由于内外水位高差较大,基坑周围出现 了渗漏水现象,加上河卵石与泥土混合,给施工带 来困难。因此,我们每天安排三班连续作业,每台 班平均挖运土方约500 m 3, 历时31天完工,共用 机具台班300多个。 71111 堆石排水体反滤料的铺筑 堆石排水体基础开挖结束经验收合格后,即 进行底部反滤料的铺筑工作。 根据设计要求,反滤 料分三层铺筑,每层厚为20 cm ,所用的三层级配 反滤料均经人工筛分级配所得。 第一层为砂子,砂 子粒径d 1～5 mm ,第二层为中砾石,粒径d 5 ～50 mm ,第三层为河卵石,粒径d 50～100 mm。施工方法,是用打桩挂线方法控制铺料厚 度,人口挑料进工作面,推平并用木板锤打拍平压 实,并逐段分层铺筑,保证反滤料密实和层厚符合 设计和规范要求。 71112 堆石排水体的施工 新增的堆石排水体,是附在原堆石排水体的 下游坡面上,其规格长宽高为100 m10 m 815 m。使用的片石块,是当地新开采的质地紧 硬的石灰岩石。 汽车运输至工作面边,由人工搬运 到堆石工作面,分层砌筑,每层厚度80 cm ,保证 堆石体块石相互交错,接触紧密。 712 大坝培厚加高施工 71211 填筑材料布置 大坝培厚加高填筑材料的部位布置,在 220100 m高程以下的坝体培厚,是采用透水性能 好且容重大的自然河床中的砂砾石, 220100～ 232140 m高程间的坝体培厚,是采用防渗性能较 好的天然的砂砾质粘土。 71212 施工方法 用人工清除原坝坡的护坡草,要求挖深10 cm左右。对岸坡上松动的石块,人工撬和推土机 推相配合。 填筑基础经过清杂、 碾压并经试验符合 设计要求后即进行回填程序。 随着填筑的增高,用 推土机把原坝坡面推成台阶式,台阶高度与填筑 层厚相同,以便新旧接触面的紧密结合。 采取挖土机挖装,自卸汽车沿坝坡面的临时 修筑的道路直接运料至坝体填筑工作面,推土机 推铺,每层厚018～110 m ,由当班现场技术员控 制,用振动力为35 t的振动式碾压机碾压6～8 遍,经现场取样试验合格后再继续上一层的填筑 工作。在200100 m高程之间,设置了皮带运输设 施。施工中,部分汽车直接运料至工作面,部分汽 车运料至皮带进口处,利用皮带运输机送至工作 面,这样的施工安排,解决了车辆在坝坡路上的拥 挤问题,加快了运料和填筑的进度,日均填筑850 m 3, 日填高018～110 m。 大坝左右两岸坡的连接部位,振动碾压机无 法碾压,是用电动式蛙式打夯机夯打。 在220100 m高程以上的进料道路,采取经 原坝顶推斜坡修筑临时道路直至工作面。层厚控 制在40 cm ,振动碾压机振碾8～10遍,由于砂砾 质粘土经碾压后表面光滑,为了接触面能紧密,采 用羊足碾压机充分打麻处理。 8 施工中发现的问题和采取的处理措施 1当坝体培厚填土至208100 m高程时,检 查发现在高程为218140～220120 m之,在原坝 坡面与轴线平等的方向,发现长为112m ,宽为20 ～50 mm的裂缝,可见深度50～100 cm。经挖坑 检查和日常观察分析,这条裂缝应是早期发生,为 27 城市道桥与防洪 第3期2003年5月 何未被发现,主要是护坡草复盖所致。 当施工设置 的皮带运输机在运行中产生的震动和振动辗动辗 压机工作时振动波的影响,以及堆积在皮带运输 机出口处的填料没有及时堆平,这样就使裂缝增 大,在此范围内有10处渗漏水现象,经取7个试 样实测结果,干容重最大值仅 Χ 111 5 t m 3, 土体 含水量大,处于饱和状态。 我们采取的处理措施是把皮带机出口处堆 积的约500多立方米的砂砾石料推辅,临时停止 皮带运输机运行。用推土机将裂缝范围老填土推 深115～2 m ,再用相同的土料进行分层回填压 实。 对于渗漏水现象,采取集中埋管引流的方法处 理。 采取上述的处理方法,清除了发现的问题和事 故的隐患,效果良好。 2当堆石排水体基础开挖至174100 m高 程时,基坑四周出现渗漏水情况,特别是靠近原坝 体边,渗漏水量较大,经集水井测试,基坑的渗漏 水量为41149 m 3 h。经观察,渗漏点没有带出砂 粒泥尘,水质清洁。 施工中,我们采取处理措施是 引水集中,用水泵连续不停地向外抽排,使工作面 保持干燥,符合设计的要求。 当堆石排水体砌筑到 渗漏水能自流并不影响施工后,则停止抽水。 3堆石排水体的外坡面,原设计是干砌片 石护坡,施工中我们了解到,漓江的支流甘棠江洪 水期水位较高,如果用干砌片石护坡,可能因水的 冲刷而淘空堆石体基脚,我们提出了建议并得到 同意,即使用混凝土预制块铺砌护坡,预制块规格 为60 cm50 cm15 cm ,混凝土标号为C15,保 证了堆石排水体外观美又能防水冲刷的作用。 4原设计砂砾石料的施工压实干容重 Χ 161 5 t m 3, 施工中,试验实得施工压实干容重均 值 Χ 22 tm 3, 故建议设计单位修改参数,同意改 为压实干容量 Χ 20 tm 3 控制。砂砾质粘土,原 设计的施工压实干容重 Χ 15 tm 3, 施工中,取样 试验均很难达到设计要求。 经分析,指定使用的填 料,其含水量和含砾石量均偏大,故施工碾压很难 达到设计的参数指标要求。建议并得到设计单位 的同意。压实参数指标改为 Χ 1416 tm 3。 9 对加固工程施工质量分析 911 基础的开挖和处理 测量定点放样后,由人工清理工作面的杂草、 树根、 腐植物,推土机推集工作面一定深度内的杂 泥土,装载机、 汽车配合外运废料。开挖至设计高 程后,经设计、 建设、 施工等三家单位有关单位人 员验收合格后,方进行下道工序的施工。 开挖使用 机械为主,人工修削为辅,施工质量良好。 912 砂砾石料填筑施工质量分析 先对指定的料区取样试验,得结果为含砾量 为76 ,粒径5 mm以下的含量为16 ,含泥量 为8 ,不均匀系数C d60d30 419 5,可见 颗粒的粒度分布厂,属于不均匀级配。 由于砂砾石 含量大,在工程中可起到骨架和压重的作用。 施工 中,经振动辗压机振压,细颗粒料充实缝隙,其施 工控制指标干容重和相对密实度即能达到或超过 设计要求。 工程施工的质量控制办法,我们的做法是在 工作面上,设置相对的固定点,当碾压一定遍数 后,即现场使用灌砂法进行试验,试验合格的,则 进行下道工序的施工,否则增加碾压遍数再经试 验合格为止。 经统计,现场试验的各项参数指标是平均干 容重 Χ 2210 tm 3, 平均含水量W 7112 ,孔 隙比E 01063,砾石含量P石 7211 ,砂子含量 P砂 1913 ,含泥量P泥 816 23。可见砂砾石料填筑达到紧 密状态。施工各项参数指标累计合格率达96。 砂砾石料填筑工程施工质量优良。 3砂砾质粘土填筑施工质量分析 工程施工的质量控制方法与砂砾石料填筑的 方法类同。使用环刀试验法取样试验,经统计,现 场试验的各项技术参数指标是平均干容重 Χ干 151 7 t m 3, 平均含水量W 2414 ,含砾石量P石 5016 ,凝聚力最大值为Cmax 0126,最小值 Cm in 012,施工各项参数指标累计合格率达 99。砂砾质粘土料填筑工程施工质量优良。 10 结束语 青狮潭水库大坝加固工程,坝体的加固措施 是心墙混凝土防渗和坝体身培厚加重。填筑材料 为河床天然级配的砂砾石料和天然的砂砾质粘 土。 采用砂砾石料作大坝加固填筑料在广西首例, 没有施工经验借鉴。 施工中,我们主要按设计的技 术参数指标控制,严格把握各个施工环节。 采用了 吨位重容积大的施工机械最优组合,充分发挥了 机械的作用,提高施工机械台班产量。 37 城市道桥与防洪 第3期2003年5月