張希紅

（臨汾市水利機械工程局 山西臨汾 041000）

1 工程概況

西梁水庫又名澤民水庫，位于黃河流域汾河水系澮河北支上，1965年開工興建，1968年竣工驗收。水庫樞紐由大壩、溢洪道和臥管組成。大壩為均質(zhì)水中倒土壩，最大壩高25 m，壩頂寬4 m，壩頂長190 m，上游壩坡1∶3，下游壩坡1∶2.5。

西梁水庫改造后擔(dān)負(fù)防洪、灌溉任務(wù)的同時，將其作為禹門口提水東擴工程在農(nóng)業(yè)灌溉期供水翼城的調(diào)蓄水庫，水庫總庫容377萬m3。

2 原工程施工中存在的主要問題

西梁水庫始建于1965年，1968年建成投入使用，是文化大革命的產(chǎn)物，屬典型的“三邊”工程。由于設(shè)計不盡到位、施工管理不到位、質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因，致使大壩存在著嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，經(jīng)勘測分析，大壩存在的主要問題是：

1）施工時壩基清基不徹底，壩體與岸坡未做結(jié)合槽，蓄水后繞壩滲流嚴(yán)重。

2）施工時用土未做詳細(xì)的勘測和試驗，上壩土料土質(zhì)有的不符合要求，含水量時高時低，控制不嚴(yán)。

3）質(zhì)量控制方法簡單，測定項目很少，只測填土厚度，控制在35-40 cm。

4）施工方法和管理存在問題，當(dāng)時在文革期間，采用人海戰(zhàn)術(shù)，以村為單位分段施工，壩體人為的形成許多橫向接縫，各段之間搭接不好，成為質(zhì)量的薄弱點，各段施工面很難均衡上升，且凹凸不平，壩體多處壓實度達(dá)不到設(shè)計要求。

根據(jù)施工前對舊壩體進(jìn)行勘察鉆孔，壩體填筑土主要由淡黃色、棕紅色低液限黏土組成，均勻性差。壩體土屬中、高壓縮性土，從干密度、滲透系數(shù)等指標(biāo)分析，其差異性大，壩體土填筑質(zhì)量不均勻。本次設(shè)計采用素土擠密樁對已筑壩體進(jìn)行加固處理，同時在大壩上游坡腳采用高噴防滲墻對壩基滲漏進(jìn)行處理。

3 素土擠密樁試驗

3.1 試驗方案的選定

擠密樁試驗樁布設(shè)在大壩上游高程547.5 m平臺上，試驗樁孔位布置采用兩種孔位布置方式，方案一：樁距1.2 m，排距1.0 m，樁徑40 cm共7孔；方案二：樁距1.0 m，排距0.87 m，樁徑40 cm共7孔。擠密樁試驗孔位布置圖如圖1、圖2所示。

圖1 方案1樁孔布置

3.2 設(shè)計要求

素土擠密樁加固處理后，樁體平均壓實度不小于0.97，樁間土平均擠密系數(shù)不小于0.93，最小擠密系數(shù)不宜小于0.88。壓實度指的是土料壓實后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比。擠密系數(shù)指的是土料擠密后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比。

3.3 試驗結(jié)果分析

按《建筑地基處理規(guī)范》（JGJ79-2002）要求，素土擠密樁夯填完成后，工程項目部委托山西省第五地質(zhì)工程勘察院進(jìn)行素土擠密樁試驗，分段取樣、檢驗樁間土與樁體土的壓實度，方案一、二各取樁間土、樁體土的壓實度樣品各6個，方案一、二樁體土均達(dá)到設(shè)計要求，方案一樁間土合格率67%，方案二樁間土合格率100%。土工試驗成果見表1、表2。

圖2 方案2樁孔布置

表1 西梁水庫素土擠密樁試驗方案一土工試驗成果

表2 西梁水庫素土擠密樁試驗方案二土工試驗成果

3.4 施工方案的確定

通過對試驗資料整理，分析數(shù)據(jù)和論證，建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位共同確定采用方案二的試驗參數(shù)。確定擠密樁施工參數(shù)為：樁間距1.0 m，排距0.87 m，每一層填料厚度不超30 cm，每一層的錘擊次數(shù)不少于6次。

4 施工準(zhǔn)備

4.1 施工場地

首先將舊壩體削成平臺，擠密樁平臺高程為547.5 m，利用挖掘機開挖至平臺高程后，采用人工配合推土機的方法平整場地，使平臺基本處于水平狀態(tài)。對樁機運行的松軟場地進(jìn)行預(yù)壓處理，場地形成橫坡，做好臨時排水溝，保證排水暢通。

4.2 施工材料

回填土料采用指定土場的土料，通過擊實試驗確定土料的最優(yōu)含水量為14.1%，最大干密度1.78g/cm3。經(jīng)過過篩，使其顆粒直徑不大于15 mm。土內(nèi)有機質(zhì)含量不超過5%。嚴(yán)禁使用塊狀的黏土和粉土、淤泥、耕植土、凍土。擊實結(jié)果曲線見圖3。

4.3 施工設(shè)備

為了確保施工進(jìn)度，施工單位將設(shè)備性能優(yōu)良、效率高的設(shè)備調(diào)入本工程，并全部檢修完畢。主要機械設(shè)備如下：

成孔設(shè)備：D18重錘式打樁機3臺；

夯實設(shè)備：重力式夯填機（錘重0.4 t）4臺。

圖3 擊實結(jié)果曲線

土料運輸設(shè)備：CGB16B型小裝載機3臺、12 t自卸汽車4輛。

4.4 施工組織管理

根據(jù)設(shè)計要求、結(jié)合現(xiàn)場實際情況，制定明確的質(zhì)量、技術(shù)、工期、管理、成本控制目標(biāo)，充分發(fā)揮施工單位裝備技術(shù)力量和施工經(jīng)驗的優(yōu)勢，精心組織、科學(xué)管理。嚴(yán)格按照項目施工的要求和工期安排，保質(zhì)保量按時完成工程任務(wù)。成立了工程項目部，負(fù)責(zé)整個素土擠密樁工程的組織施工管理及質(zhì)量保證。由項目經(jīng)理、項目技術(shù)負(fù)責(zé)人、施工負(fù)責(zé)人、安全負(fù)責(zé)人等人員組成管理班子，并實行項目經(jīng)理負(fù)責(zé)制。

5 擠密樁施工方法及有關(guān)技術(shù)

5.1 施工工藝流程

場地平整施工→測量、定位放線→樁機就位→第一遍擠密成孔（檢查記錄成孔深度）→第一遍樁孔夯填→第N遍定位放線→第N遍擠密成孔→第N遍樁孔夯填→清除松動層→底面層碾壓（竣工高程測量）（探井檢驗）→施工驗收。

5.2 施工方法

遵循設(shè)計、規(guī)范要求，采取隔行隔樁跳打，順序如圖4所示。

總的施工順序控制原則是：從里向外，隔行隔樁跳打，分四個層次進(jìn)行施工。

圖4 施工順序圖

5.2.1 測量放樣

確定平面位置后，建立平面位置的控制樁，以備下步施工使用。每排樁中心距為0.87 m，先在施工區(qū)邊線上分出每排樁的控制線。拉線用50 m鋼尺定出每個樁的位置，孔內(nèi)插竹筷并灌白灰，對每個樁都建立編號。定位完成后，復(fù)核所放樁位位置、數(shù)量是否與施工樁位圖一致，核對無誤后，報監(jiān)理工程師驗收。

5.2.2 樁機就位

樁位經(jīng)驗收合格后，進(jìn)行樁機就位，調(diào)平樁機機身，使管身保持垂直。由施工人員檢查核對樁位，并設(shè)置4個定位點，以4個定位點確定樁點中心位置，以保證D18重錘式打樁機中心垂直對準(zhǔn)樁位，樁位偏差小于5 cm，樁基要保持穩(wěn)定，使其在成孔過程中不發(fā)生位移和傾斜。

5.2.3 成孔

樁機就位后采用D18重錘式打樁機成孔。重錘式打樁機就位后報驗監(jiān)理，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后開始沉樁打孔。打孔施工采用沖擊法成孔擠密。沖擊法成孔是利用重錘，將帶有通氣樁尖的鋼制樁管打入土中到設(shè)計深度。樁管沉至設(shè)計深度后慢慢拔出樁管，在土中形成樁孔。

成孔過程中產(chǎn)生擠密作用，每片成孔順序由里向外，分批隔排隔行跳打，以保證擠密效果。成孔直徑為400 mm，允許誤差-20 mm。成孔深度偏差+500 mm。

成孔過程中經(jīng)常檢查樁孔的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差及時調(diào)整、保證成孔垂直度小于等于1.5%。

成孔后及時檢查樁孔質(zhì)量、對超差、縮孔等采取措施及時處理。

5.2.4 驗孔

沉孔完成后，經(jīng)自檢合格，通知監(jiān)理單位復(fù)檢驗孔。按《建筑地基處理規(guī)范》（JGJ79-2002）規(guī)定和設(shè)計要求，對沉孔進(jìn)行檢驗。合格后，進(jìn)行下一道工序。

5.2.5 回填土料的配制

樁孔填料按設(shè)計要求進(jìn)行，土料使用指定料場的合格土料，采用裝載機配合人工進(jìn)行素土翻拌、過篩、無大土塊、雜草樹根，在翻拌過程中灑水使其含水量接近最佳含水量。

5.2.6 樁孔的夯填

樁孔經(jīng)驗收合格后及時進(jìn)行夯填，夯實機就位，將夯錘對準(zhǔn)樁基中心，機身要支穩(wěn)，落距要準(zhǔn)確，擊數(shù)必須按要求打夠，嚴(yán)禁打溜錘及帶剎車放錘，必須充分發(fā)揮重錘的沖砸擠壓作用，以滿足設(shè)計要求。

采用重力式夯填機（錘重0.4 t）并保證夯錘的落距不小于2 m。孔內(nèi)填料前，夯實孔底、夯擊次數(shù)不小于8次。并適當(dāng)調(diào)整回填土料的含水率，使其含水量接近最佳含水量，入料派專人按規(guī)定數(shù)均勻向孔內(nèi)填進(jìn)，每次填入量控制在30 cm左右，每次的錘擊次數(shù)不少于6次，聽到清脆的錘聲，方進(jìn)行上一層填料夯實，直至距孔口20 cm為止。填料與夯擊要配合好，保證施工的連續(xù)性。夯實機就位要平正穩(wěn)固，夯錘與樁孔相互對中，使夯錘能自由落底，為了保證夯填質(zhì)量，現(xiàn)場技術(shù)員嚴(yán)格控制并記錄每一樁孔的填料數(shù)量和夯實時間，夯實施工派專人監(jiān)督。待施工結(jié)束后，將表層擠松的土體挖除并分層夯實。

5.2.7 取樣檢驗

為確保樁孔的夯填施工質(zhì)量，對實際填料數(shù)量、填入次數(shù)、夯擊次數(shù)做詳細(xì)的記錄。夯填完成后，在監(jiān)理人員的監(jiān)督下試驗員及時取樣試驗，合格后進(jìn)行下一樁孔的施工。

夯填完成后，試驗員及時按照試驗和規(guī)范要求取樣檢測樁體和樁間土的壓實系數(shù)，不合格的樁孔及時返工處理。

6 質(zhì)量檢測

6.1 質(zhì)量控制的要點及檢驗項目

1）檢查樁位放線是否符合設(shè)計要求。

2）檢查樁孔直徑、深度、垂直度是否符合設(shè)計和《規(guī)程》要求。

3）樁孔夯填前，檢查孔底是否流入了夯填料或雜物，造成虛樁；檢查樁孔縮徑、塌孔是否進(jìn)行了復(fù)樁處理。

4）檢查樁孔夯填質(zhì)量。檢查填料質(zhì)量（如配合比、含水量、拌和是否均勻等），檢查分層虛填厚度和夯擊次數(shù)是否符合要求。

5）施工單位試驗員對樁體分層取樣、深度、數(shù)量、試驗、做全過程的記錄。隨機抽樣檢驗數(shù)量不少于總樁數(shù)的2%，且每個臺班不少于1根樁，并在打樁圖上的樁位圓圈（O）用紅鉛筆涂紅，表示見證取樣檢驗樁。

6.2 質(zhì)量檢測結(jié)果

按《建筑地基處理規(guī)范》（JGJ79-2002）要求，素土擠密樁夯填完成14 d后，工程項目部委托山西省第五地質(zhì)工程勘測院對素土擠密樁進(jìn)行分段取樣、探井檢驗，樁間土擠密系數(shù)及樁體土的壓實度各取樣120個，其中樁間土擠密系數(shù)合格119個，合格率99.2%，80%擠密系數(shù)的值在0.93附近。樁體土的壓實度，共檢測120個，合格120個，合格率100%，大部分壓實度的值在0.98附近。試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求。

6.3 大壩沉降及滲流觀測

由于西梁水庫無水源保證，且無運行管理單位。施工前處于無人管理狀態(tài)，水庫一直干庫運行，無任何大壩沉降及滲流觀測設(shè)施。

本次西梁水庫改造工程增設(shè)大壩觀測設(shè)施，包括大壩水平、垂直位移觀測設(shè)施及滲流滲壓觀測設(shè)施。大壩水平、垂直位移觀測設(shè)施采用強制對中盤，滲流滲壓觀測設(shè)施采用南京南瑞集團生產(chǎn)的NVP振弦滲壓計。大壩改造完成兩年以來，通過對大壩水平、垂直位移觀測及滲流滲壓觀測，觀測結(jié)果符合設(shè)計要求。

7 結(jié)語

通過以上大壩加固的資料和2013年到2014年兩年度高水位安全度汛證明，此次施工達(dá)到了設(shè)計和規(guī)范要求，解決了大壩存在的問題，達(dá)到了預(yù)期的效果。

8 經(jīng)驗與建議

通過西梁水庫大壩素土擠密樁加固施工實踐，我們深深體會到，該項技術(shù)是一項既經(jīng)濟實用，又可就地取材、較易操作的壩體加固措施，可在中、小型水庫、塘壩加固中廣泛推廣應(yīng)用。只是在施工時要特別注意以下幾點：

1）施工前做好充分的準(zhǔn)備：如機具的檢修、人員的培訓(xùn)、施工計劃、管理制度的制定，特別是施工方案和參數(shù)的試驗確定，抽檢設(shè)備準(zhǔn)備情況等，是施工的關(guān)鍵所在。

2）施工中一定要按照施工工藝流程嚴(yán)格組織施工，控制好各項施工參數(shù)，認(rèn)真做好記錄、抽樣檢測和驗收工作。

3）施工中，除要求控制好各項參數(shù)外，特別要嚴(yán)格觀測回填土料的土質(zhì)和含水量的變化，依據(jù)其變化情況，要及時采取相應(yīng)措施加以調(diào)控。

4）施工中還要對壩體土的含水量進(jìn)行監(jiān)控測定，如發(fā)現(xiàn)含水量過高或過低，一定要采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保施工質(zhì)量。

5）施工中，土料的填充速度與夯填機的夯實速度相匹配，過快或過慢都會直接影響施工質(zhì)量，必須嚴(yán)加控制。