水库除险加固工程淤泥开挖施工技术的研究

邵连方

(山西省水利建筑工程局，太原030006)

1 工程简介

某水库建设于1990年，经过多年的运行后，水库被列入了险情比较严重的三类水库，在2010年对该水库进行了除险加固，使用C25 混凝土重力墙对原堆石坝进行加固，底部的宽度为8.68 m，挡墙顶部的宽度为5.4 m，上游面边坡为1∶0.132，和新建石坝的施工相比，除险加固施工在施工内容方面是有一定的差异性存在的，特别是在开挖上游面时，淤泥的厚度已经达到了9.5 m以上，开挖起来非常的困难，本文重点对此工程的淤泥开挖施工技术进行探讨。

2 确立合理的施工方案

水库从2010年7月初开始放水，在2010年8月底到达死水位，并进行了水的抽排工作。在2010年9月4 号库底露出，对库底的高程进行初步测量为206 ～214 m，和设计的开挖基面之间还有十多米深的淤积体。

通过对以往的施工经验进行总结分析，本工程使用功率比较大的抽排设备进行抽排，抽排的时间为19 d，因为在淤积体中有比较多的杂物、树枝和砾石，而且泥质的黏性比较大，取得的效果并不好。

由于工期的限制，为了确保按时完成施工，经研究决定，使用机械进行强行开挖，具体的施工方案如下:①在入库区填入砂石料储料仓开挖料，并根据开挖深度的变化逐渐增加设备，组成多个平台同时进行作业;②分别在库区两侧高程为201 ～206.4 m的范围进行运输公路的开挖，做好淤泥运输的基础建设;③由于围堰和坝址范围中有部分来水，上游围堰有渗漏的情况存在，为了保证在开挖面不出现积水，要做好相应的排水工作;④在作业范围的限制下，分别使用一台50 装载机、2 台挖机、3 辆5 t自卸汽车进行配合施工;⑤考虑到淤泥的成分非常复杂，为了提升开挖效率和运输效率要对路线进行合理的利用，并使用石料填充到淤泥中。⑥为了降低开挖淤泥的工作量，要把拦淤坝安装到混凝土加固基坑段坝蹱位置［1］。

3 淤泥开挖的施工技术和施工工艺

3.1 使用的施工工艺

此水库淤积的淤泥层厚度为9.5 m以上，淤泥的抗渗透程度不高、含水量非常的高，有非常大的压缩性，而且河床基体在地下水、山体渗水和上游围堰渗水的同时影响下，加大了排水的难度，考虑到以上因素，在基坑的上游修建了一个小型的拦淤坝，以此来防止淤泥进入到基坑中，保证施工安全性和稳定性，具有易操性和经济性。

因为装卸淤泥非常的不方便，提升了出渣和清淤的困难程度，为了在工期内完成施工，要重新建设弃渣道路。

另外，因为基坑位于水库中比较低的位置，基坑会受到地下水、山体渗水的影响，开挖深度比较大，排水非常的困难。在挖掘淤泥的过程中，按照分层挖运、分层铺路、分层覆盖掺料的原则使用两台挖掘机进行联合开挖，在开挖过程中，要把道路的布置作为道路开挖施工的重点，要对开挖施工便道、坝体岸坡进行充分的利用，根据实际的需求随机布置淤泥的位置，分成3 ～4 层对清淤道路上的空间进行布置，且清淤道路要将弃渣场合施工道路前延段进行连接。

3.2 使用的施工技术和方法

1)设置拦淤坝的可行性和必要性。因为原河床基岩的高度为▽192 m，基坑上游的位置到淤泥淤积的高度为▽202.4 m，经过开挖后为▽191.1 m，淤泥淤积的厚度为9.5 m以上，上游围堰和基坑上游边线的距离为39 m，虽然已经把大部分的淤泥挖了出来，但是仍然有万余立方左右的淤泥未被挖出来，而且还有万余立方的淤泥堆积在围堰的上游。

这些淤泥均为液塑状，很容易流动，含水量也非常的高，对于以上情况，要把稳定坡比控制在25∶1以上。

通常情况下，当淤泥受到高度差为10 m左右的压力时，在外力的影响下，会加速淤泥的液化速度，稳定性降低，呈现出流动的状态，而且在冬天的时候，土地表面会多受到冻融，会对土粒间的作用力进行破坏，同时会破坏粒间的联结结构，加快淤泥的下滑速度，而且在主围堰上游堆积淤泥高度为▽204 m，随着上游水位的不断升高，会增加土粒间孔隙中水的压力，导致安全系数降低，产生的土压力和水压力会进一步加快淤泥的下滑速度，而且围堰和基坑之间的淤泥下部出现了隆起，中部出现了凹陷的情况，随时都有可能出现失稳滑动的情况。

而且如果出现下滑失稳的情况，会把淤泥冲入到基坑中，会造成非常大的负面影响，再加上下雨天在导流洞前会有雨水在此汇流会将水位抬高以及在对基坑进行爆破开挖的过程中会产生振动，都会加剧淤泥的下滑，所以降低围堰上以及围堰和坝基之间的淤泥堆积量是非常重要的。

为了防止淤泥滑入到基坑中，在基坑的上游建设了一个小型的拦淤坝，不仅提高了工程的施工效率、降低了淤泥的开挖量，而且具有良好的可操性和经济性，具体的淤泥拦截坝施工方案如下:

1)由于淤泥非常的滑，可以使用沉井基础作为拦淤坝的基础，使用壁厚为11 cm、内径为149 cm、长度为149 cm的钢筋混凝土预制管布置在基础位置，对水泥预制管进行竖直排放，然后挖除石渣和管中的淤泥使预制管下沉，直到管口完全沉没后，使用预制管和基岩进行连接，分别在上游的面积布置直径为20 cm的锚筋五根，锚入基岩69 cm，然后加大对中间管子的处理力度，在管中放置一个钢筋笼，钢筋笼要伸入混凝土上部40 cm，使用C20 混凝土对管内进行回填。

2)在大坝轴线上游9.4 m的地方布置拦淤坝坝轴线，和基坑上游开挖线的距离为3 m左右，不仅可以最大限度的降低淤泥的开挖量，而且可以对下游子围堰的布置进行保证。坝的高度为3.4 m，顶部宽度为59 cm，最大坝高为4.4 m，底部的高程为▽192。

3)因为上游渗水比较严重，要在沉井的基础上使用100PVC 排水管埋设在各大漏水点，从而避免淤泥受到水的浸泡，降低上游水的压力和淤泥的流动性。在坝后1 ～1.4 m的位置建设一个子围堰，并在围堰低洼的地方开挖一个集水井，为了避免大量的水进入到基坑中，要使用水泵将渗水排出。

4)使用C20 对拦淤坝坝体进行浇筑，浇筑的高度在不包含基础的情况下为7 m，上口的宽度为60 cm。使用钢筋网布置在下游，并使用锚筋埋设在坝肩左岸和右岸连接的地方，从而提升肩坝的抗滑能力。

3.3 排水施工措施和地下渗水处理

自从开始施工以来，水主要来自地下水、山体渗水、雨水、围堰渗水等，为了保证工程的施工质量，要及时把这些水排走，并安排专人负责施工排水工作，在四周布设集水井或者布设排水沟，在施工的过程中，要使用强抽排水的方法把水排放到施工区域以外的范围中，要在做好排水系统工作以后，才可以进行开挖。

排水系统主要是使用人工挖掘集水井和排水沟的方法建设的，使用潜水泵把流入到集水井中的水抽干净。使用六台ZlC30 型泥水泵共同进行水的抽排工作。通过老坝体发电洞和原坝体放空洞把污水排放到下游。

［1］石桂萍. 高家湾水库放水洞除险加固改造设计方案分析研究［J］. 水利规划与设计，2013(07):46 －48.