摘要:本文通过天华山水库工程实践,分析采用抛石处理沉积的软淤泥地基和实际施工中所采用的抛石的质量控制,可供同类工程参考。
关键词:抛石,挤淤,相对持力层,沉降量,天华山水库
近年来,国内采用抛石来处理软淤泥地基的技术发展迅速,应用范围日益广泛。在目前尚未有验收的具体规程,抛石的质量检测较困难,因此施工中对抛石的质量控制成了抛石效果好与坏的关键。
1 工程地质概况
天华山水库位于红河州建水县城西南面
7km的高营村附近,属珠江流域南盘江水系泸江支流塔冲河,是一座以农业灌溉为主,兼顾防洪及城镇供水的中型水利工程。水库多年平均年径流量1228.34万m3,除险加固后水库总库容1356.2万m3,设计灌溉面积1.97万亩,除此之外天华山水库还保护着下游15.1万城镇人口,4.56万亩农田,
5km长的国道323线(鸡街-石屏公路)和8km长的蒙自-宝秀铁路。
天华山水库始建于
1958年,至1965年完成坝高14.5m,1976年4月至1982年12月水库进行扩建,主坝加高到27m,副坝一坝高12m,副坝二坝高16m。水库 设计 总库容1410万m3。1988年10月水库进行续修配套,完成溢洪道衬砌和输水低涵改造。至1990年1月完工。天华山水库在工程建设初期,由于历史条件的限制,施工机械缺乏,施工手段落后,导致工程质量差,以后的工程扩建中,虽然动用一定的施工机械,但因质量控制不严,工程质量仍然得不到保证。水库建成后,一直带病运行。2002年5月经珠江委员会鉴定后确定为病险水库。经有关部门批准后,2003年11月决定对水库进行除险加固处理。主要措施为
:主、副坝帷幕灌浆;新建高、中、低输水隧洞并封堵原高、中、低输水隧洞;主坝坝体培厚;重做主副坝坝面工程及增加大坝观测设施;溢洪道的清淤整修等。
天华山水库库区位于建水盆地西南侧边缘中山沟谷之中。库盆东
.南.西三岸地势较高,且无低谷,加之整个库盘又由隔水性能较好的细、中粒长石石英砂岩夹泥岩、粉砂岩构成,并且属两岸地下水补给库水,库内又无沟通库外的漏水构造,蓄水条件总体较好。天华山水库库区地形狭窄,两岸坡大部份较陡(坡度角大于30度),岩石基本裸露,总体属层状同向缓倾结构岩质边坡(左岸)和层状反向结构岩质边垤(右岸),表层节理裂隙发育。水库运行多年,库内已有一定淤积。
2 工程措施
由于水库运行多年,库内淤积严重,主坝上游坝坡培厚基础部位淤泥厚
3m以上。基础清淤难度大,方量也较大,一方面为了保证主、副坝灌浆、输水隧洞施工的施工用水和各施工单位及高营村的生活用水。库区内的水不能放干;另一方面基础清淤又必须排水。在此情况下若采用基础清淤就需在库盘上游作围堰。为了保证2004年西庄镇的灌溉及生活用水,须在雨季到来之前下闸蓄水。因此,主坝上游坝坡培厚工期不得不缩短。在工期紧,任务重及施工困难的条件下,经建设、设代、监理等多方面人员研究决定对主坝上游坝坡培厚基础进行抛石处理。施工以机械为主,人工作辅。
3 抛石的施工方法
由于水库淤积层较厚,平均厚
3m以上,施工方法采用进占挤淤法施工。施工顺序:由左岸或右岸开始施工,一次施工宽度控制在10m以内,在施工中先抛内侧,靠外一侧略滞后,滞后距离一般比挖掘机工作半径小于2~3m,以便于进料。每施工20m左右就对抛石体进行碾压,以加强挤淤效果,使抛石达到相对持力层。
4 抛石的技术质量控制
4.1 石料质量
为了达到预期效果和防止大块石倒入库区内,石料质量需有一个控制指标:石料含土量控制在
30%左右;石料粒径控制在0.3~1.5m以内,石料密度≥2.4t/m3,石料应透水不透淤泥,级配良好,结构密实、抗剪强度高。严禁易软、质地疏松、表面不洁和含泥量大的石料进场。
4.2 抛石孔隙率和碾压
天华山水库抛石施工采用翻斗车进料,装载机辅助挖掘机进行抛填,用
14t震动碾碾压。为了避免出现抛石“架空”现象,在抛填时,用挖掘机进行翻捣压实;为使抛石体密实,进场石料须大小搭配,级配均匀,既保证抛石体有一定孔隙利于少量淤泥上翻,又尽量密实。抛石是否能够达到相对持力层是抛石质量控制的关键。除了对施工顺序及抛石宽度,长度的控制外,碾压是否及时、到位也是施工质量控制的一个极为重要的指标。天华山水库抛石厚度约为3m,用14t震动碾碾压。抛石面形成后,需对抛石体面进行全面碾压,尤其是各抛石段的结合处是淤泥较集中的地方,应加大碾压力度,直至无明显沉降为止。每碾一层抛石面,要同时观测沉降量,周围地表变形、侧向位移以及孔隙水压力变化情况,碾压作用下的沉降量与地表变形反映了碾压过程中抛石体的有效压实情况。直到全部抛石体经震动碾碾压后不再沉陷,无弹簧现象。抛石工程于2004年3月25日全部结束。2004年3月26日至3月27日,由建管处、设计、监理和施工四方在抛石面上随机选定六个试坑进行抛石体孔隙率测定和抛石底部地基承载力试验,试验成果如下:www.tmgc8.com
表1比重、孔隙率原位测试记录
坑号
坐 标
比重
t/m3
孔隙率
%
里程
距坝轴线距离(m)
1#
0+450.0
73.056
2.693
31.5
2#
0+405.3
75.356
2.669
16.8
3#
0+239.026
74.856
2.677
9.0
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表2动力触探试验记录
孔号
坐标
试验层位
试验名称
锤击数
N63.5
承载力
MPa
里程
距离坝轴线距离(m)
4#
0+424.0
75.365
抛石顶面碎石层
重型动力触探
30
>1.0
抛石底面持力层
标准贯入试法
55
>1.0
5#
0+371.2
74.856
抛石顶面碎石层
重型动力触探
60
>1.0
抛石底面持力层
标准贯入试法
12
0.3
6#
0+237.24
75.00
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