强夯在库区的应用
来源:    发布时间: 2016-12-26 14:07   341 次浏览   大小:  16px  14px  12px
    强夯法在西沥水库大坝加固设计与施工中的应用

   
    强夯法在西沥水库大坝加固设计与施工中的应用
    西沥水库工程位于深圳市区西北角,水库枢纽由主坝、副坝、溢洪道、坝下输水涵管和水电站组成。原主坝采用水中填土方法修建,当初“大跃进”建库时,坝基末能进行认真处理,加之筑坝方法等问题,虽经1961年、1973年、1978年和1990年多次加固,坝体渗漏问题得到了解决,但坝上游坡比仍然是1∶1.8,坝坡稳定不能满足规范要求,致使大坝长期处于低水位运行,水库未能合理的发挥其防洪供水综合作用。
    一、坝体加固设计
    西沥水库大坝加固,主要是解决上游坡的稳定。为此曾作了3个方案的比较,最后选用水下填筑用块石石渣混合料填出水石后进行了强夯的方案。此方案坝顶宽7m,除对下游坝坡进行修坡植草皮外,坝脚处还设置排水道,加设量水堰,坝顶上游侧设置高0.9m的防浪墙,上游坝坡比为1∶2.75至高程23.5m,23.5m坝高程以下,采用块石、石渣混合料进行水下填筑,水深3~7m,使其形成平台,平台长370m,宽21m,在平台进行重锤强夯,对基础2m厚淤泥和填筑体进行挤密,使混合料的孔隙率小于25%,平台也作为填土培坡的基础,23.5m高程以上进行分层碾压至坝顶,并预留宽度1m作为削坡,削坡后要求新填筑体的干容重达到1.62t/m3的95%以上,坝坡面设置厚25cm的C20混凝土护坡。
    根据钻探坝体的资料、强夯后相关指标和大坝运行最不利工况,稳定计算按土坝计算程序,得出大坝边坡稳定安全系数上游Kmin=1.22,下游Kmin=1.28。上下游坡的稳定安全系数均大于规范要求。
    二、水下填筑采用强夯施工
    强夯块石桩墩复合基加固是近年发展起来的一种比较新颖的施工方法。它适用于处理具有相当厚度的软基,具有施工安全、高效、快捷、经济等优点。它利用一定的夯击能量将块石为主的混合料夯击到淤泥层中,并穿过淤泥层到建基面上,使混合填料经强夯后内部颗粒重新排列组合,从而改变淤泥层的物理力学指标,使坝体填筑料各项指标达到设计要求。坝体加固标准断面见图。
    目前强夯法用于大坝加固在广东省尚无先例,为保证原坝体边坡稳定的混凝土防渗心墙的安全,在施工前先要进行强夯试验,通过试验对坝坡和心墙进行测试来确定施工参数。
    1.测试项目
    a.观测边坡有无产生裂缝和位移。
    b.强夯产生的冲击波振动速度 不损坏大坝防渗心墙,为确保防渗心墙安全,以抗震烈度在理论值6度的基础上减少1.5度4.5度 为原则,并根据《爆破安全规程》GB3722-89安全振动速度1.5cm/s为依据,确定西沥水库大坝安全振动的速度值不能超过1.5cm/s。
    2.锤型选用
    本工程选用平锤,锤重150kN,锤底直径2.26,面积4m2;异型锤,锤重170kN,锤底直径1.0,面积0.785m2。
    3.对振动速度的测试
    振动速度测试采用异型和平锤两种锤型,通过测试可以看出异型锤能很大,而振动速度比较小,仅0.3cm/s对混凝土防渗墙影响较小,而平锤对混凝土防渗心墙影响相对较大,个别点超过1.5cm/s。
    4.强夯的实施
    整个工区分为两个工区:A区,软基区,距离涵管中心8m至68m范围内坝右B区,从距离涵管中心68m至坝左端,长288m。
    A区,每排5个夯击点,中间3个点采用异型锤,夯击能2000kN·m,8击;两边2个点用平锤,夯击能1100kN·m,不少于4击,以最后两击沉降差小于10cm为收锤标准。然后,进行B区的间夯,同样每排5个点,近坝区一点和近水区两点用平锤,中间两点用异型锤,夯击方法与A区同。完成A、B区间夯之后,把整个场地平整,再进行满夯。满夯也分为两个区,靠坝边3.5m区,夯击能为700kN·m,近水边15m区,夯击能为1000kN·m,且前后左右夯击点搭接长度大于30cm。同样不少于4击,以最后两击沉降差小于10cm为收锤标准。
    三、运行效果
    工程于1996年底竣工,经2年运行,现大坝水平位移极微,垂直沉降仅为5mm,均小于一般土石坝的沉降量,也少于振动碾压堆石坝的3%~5%;坝体渗量比未加固时明显减少,由原20l/s。s降至71/s。将强夯技术应用于坝前淤泥处理,避免了水利工程中常用围堰工程大,抽水量多,工期长和投资大的问题,节省投资近千万元。经两年多运行检验坝体的垂直变形沉降量仅为5mm。坝轴线位移极小,坝体渗漏量减少至71/s以下。