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。