强夯在库区的应用
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作者:xunjie
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发布时间: 2020-11-20
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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
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，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。坝轴线位移小，坝体渗漏量减少至71/s以下。
