杜選明

（呂梁市吳城水庫(kù)管理處，山西 呂梁 033000）

水力沖填筑壩技術(shù)在吳城水庫(kù)中的應(yīng)用

杜選明

（呂梁市吳城水庫(kù)管理處，山西 呂梁 033000）

水力沖填筑壩技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中非常多，以吳城水庫(kù)為例研究了水力沖填筑壩的技術(shù)要點(diǎn)。通過(guò)對(duì)吳城水庫(kù)大壩的試驗(yàn)研究，顯示沖填壩體浸潤(rùn)線正常而且優(yōu)于碾壓壩體。提出了水力沖填筑壩的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，水力沖填筑壩在一定條件下人為因素影響壩體質(zhì)量的概率不大，壩土體經(jīng)脫水固結(jié)后成整體，透水系數(shù)小，壩體穩(wěn)定，節(jié)約投資，施工簡(jiǎn)便，具有很好的應(yīng)用前景。

水力沖填筑壩技術(shù)；除險(xiǎn)加筑壩技術(shù)；吳城水庫(kù)

1 概況

吳城水庫(kù)位于呂梁市離石區(qū)吳城鎮(zhèn)西塔村西，屬于三川河流域大東川河上游，距呂梁市市區(qū)31 km，控制流域面積220 km2，工程于1974年2月開(kāi)工，1976年竣工。水庫(kù)筑壩土料以重粉質(zhì)壤土為主的沖填和碾壓混合型土壩，壩高33 m，壩頂長(zhǎng)550 m，輸水洞位于右岸山腳巖上，為鋼盤(pán)混凝土壓力壩下涵管，內(nèi)徑2 m，管壁厚0.5 m混凝土、2 mm厚鋼板內(nèi)襯，全長(zhǎng)162 m，管底進(jìn)口高程1 009 m，設(shè)有平板檢修閘并有進(jìn)水塔及起閉機(jī)閘房。出口高程1 008.2 m，設(shè)有平板工作閘及起閉機(jī)房，設(shè)計(jì)泄量45 m3/s。溢洪道位于右岸山腰基巖上，為開(kāi)敞式正槽溢洪道，全長(zhǎng)476.4 m，進(jìn)口寬20 m，堰頂寬10.4 m，進(jìn)口漸變段建有5.25 m×5 m弧型閘門(mén)和疊梁門(mén)，堰頂高程1 028 m，進(jìn)口側(cè)墻及溢洪道底板均為鋼筋混凝土澆筑高程1 022 m，槽身側(cè)墻由漿砌石砌筑。水庫(kù)總庫(kù)容1 700萬(wàn)m3，是以防洪、灌溉為主兼水產(chǎn)養(yǎng)殖年調(diào)節(jié)控制性工程。在施工中，由于搶工期，未等脫水固結(jié)就大量沖填，降低了抗滑強(qiáng)度，導(dǎo)致0+350—0+440段，壩高11.5 m產(chǎn)生滑坡，滑動(dòng)土體4萬(wàn)m3。壩頂垂直位移550 mm，壩體質(zhì)量受到很大影響。1981年10月由于壩底集中滲漏突然加大而定為病險(xiǎn)庫(kù)，為了水庫(kù)的安全于1985年對(duì)益洪道下挖7 m，1986年襯砌，益洪道底板高程為1 022 m，泄量440 m3/s。2004—2005年對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固，達(dá)到100年一遇設(shè)計(jì)，1 000年一遇校核標(biāo)準(zhǔn)。

2 沖填壩質(zhì)量研究分析

1979年7月—1981年8月，專(zhuān)家組對(duì)水庫(kù)大壩做了大量試驗(yàn)研究工作，得出水力沖填筑壩可靠依據(jù)，用3年時(shí)間通過(guò)灌漿等技術(shù)對(duì)吳城水庫(kù)大壩進(jìn)行試驗(yàn)、研究分析。由呂梁水利勘探打井隊(duì)500 m鉆機(jī)和離石縣水利打井隊(duì)50 m鉆機(jī)鉆孔灌漿，共鉆孔94孔，進(jìn)尺2 737 m壩基和壩體中，總灌漿5 058 t，平均單孔灌漿53.8 t，單米灌漿1.85 t，吃漿量主要在壩基及壩體右端0+350—0+440滑坡段，說(shuō)明該段滑坡未徹底處理滑動(dòng)松軟土體，給大壩造成質(zhì)量隱患。通過(guò)人工鉆孔23個(gè)，6 m探井一個(gè)，下游壩坡探槽3個(gè)，進(jìn)行取樣觀察發(fā)現(xiàn)經(jīng)長(zhǎng)期脫水固結(jié)的沖填土體質(zhì)量較好，反映在土體的結(jié)構(gòu)組織上與碾壓體顯然不同。沖填土體呈細(xì)致、均勻、致密的特點(diǎn)，碾壓體呈粒大、面粗，密實(shí)的特征。通過(guò)干容重、含水量、強(qiáng)度等試驗(yàn)表明，碾壓體中干容重在1.61～1.79范圍的占84.7%，其變幅較大，在1.5～1.8范圍內(nèi)，含水量在18%～20%之間；沖填體中，干容重在1.55～1.6范圍內(nèi)的占94.3%，其變幅小，含水量在20%～24%之間。壩體土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)按規(guī)程要求，分別對(duì)碾壓體和沖填體進(jìn)行了原狀土的直剪快剪試驗(yàn)。其中有三組沖填原狀土的固結(jié)慢剪成果。試驗(yàn)結(jié)果表明，碾壓體中30～40°間的占74%，沖填體中30～35°間的占81%，碾壓體的凝聚力平均最大值為0.24，平均最小值為0.09，平均值為0.16。沖填體中沖填體的凝聚力為0的41組，占65.1%。

在2004年除險(xiǎn)加固工程中，再次對(duì)大壩鉆孔進(jìn)行壩基帷幕灌漿。通過(guò)大壩鉆孔取樣化驗(yàn)，沖填土體中干容重達(dá)到1.61～1.75，含水量為18%～21%，土體脫水固結(jié)很好，鉆孔過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。說(shuō)明水庫(kù)大壩經(jīng)過(guò)30余年的運(yùn)行，壩體經(jīng)脫水固結(jié)更加密實(shí)穩(wěn)定。水庫(kù)在運(yùn)行管理中對(duì)大壩浸潤(rùn)線觀察資料分析，沖填壩體浸潤(rùn)線正常且優(yōu)于碾壓壩體。

3 水力沖填筑壩技術(shù)要點(diǎn)

第一，結(jié)合現(xiàn)在工程施工特點(diǎn)，水力沖填筑壩土體比例不宜過(guò)大，應(yīng)控制在1/3，并以水力沖填心墻壩、黏土斜墻水力沖填心墻壩為宜。第二，泥漿脫水固結(jié)特性是上沉淀、下滲出，在施工沖填前開(kāi)挖井字型砂溝，與反濾連接以便排水。第三，采用直徑127 mm的套管打開(kāi)花眼，外包裹2～3 cm砂包，以梅花形預(yù)埋在砂溝上方以利排水。當(dāng)壩筑到相應(yīng)高度時(shí)起管封孔。第四，邊埂不宜太窄以大壩斷面的1/3為宜，且按碾壓壩技術(shù)規(guī)程施工，干容重必須達(dá)到1.8，并嚴(yán)密監(jiān)測(cè)位移情況，防止鼓肚、跑漿甚至滑坡。第五，在沖填時(shí)，淤成一定規(guī)格的泥池采用由遠(yuǎn)而近、先兩邊后中間的順序進(jìn)行施工。第六，在施工中隨時(shí)檢測(cè)含水量，當(dāng)含水量小于25%時(shí)方可進(jìn)行上一層的施工。第七，在沖填時(shí)盡量加大泥漿的稠度，達(dá)到能自然流動(dòng)為宜。第八，大壩竣工運(yùn)行一年后要及時(shí)壩體灌漿，防止泥漿在脫水固結(jié)產(chǎn)生內(nèi)部裂縫。

4 結(jié)論

近年來(lái)，筑土壩中大多采用機(jī)械化施工碾壓土壩，雖然加快了筑壩速度，但碾壓土體很難保證土體的密實(shí)一致，碾壓土體呈層狀，土顆粒間有一定孔隙，浸潤(rùn)性大，影響大壩質(zhì)量，且存在工程投資大等弊端。水力沖填筑壩只要按技術(shù)規(guī)范施工，沖填土體就會(huì)形成均勻、致密的整體結(jié)構(gòu)，壩土體經(jīng)脫水固結(jié)后成整體，透水系數(shù)小，壩體穩(wěn)定，節(jié)約投資，施工簡(jiǎn)便，不會(huì)出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。且大壩隨著時(shí)間的推移，壩體土含水量越來(lái)越小，干容重越來(lái)越大，浸潤(rùn)線明顯下降，大壩質(zhì)量愈來(lái)愈穩(wěn)定可靠。采用水力沖填心墻壩的方式筑壩效果極佳，凸顯水力沖填筑壩的優(yōu)越性，筑壩速度加快，工程投資降低。因此，水力沖填筑壩是目前切實(shí)可行的具有發(fā)展前景的工程。建筑土壩時(shí)，在施工條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮水力沖填筑壩。

TV641

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1004-7042（2016）12-0040-02

杜選明（1961-），男，1978年畢業(yè)于呂梁市吳城中學(xué)，工程師。

2016-10-09；

2016-11-20