【业界资讯】强夯法在西沥水库大坝加固设计与施工中的应用

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，最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最不利工况，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，以最后两击沉降差小于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，以最后两击沉降差小于10cm为收锤标准。

  三、运行效果

  工程于1996年底竣工，经2年运行，现大坝水平位移极微，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。坝轴线位移极小，坝体渗漏量减少至71/s以下。