浅析水库除险加固中抛石挤淤施工技术
孙燕军
摘要：在我国水利工程建设中，水库除险加固极为重要。目前我国上世纪60年代建设的多数水利工程逐渐呈现出老化问题。经长期使用水库坝前淤积物越来越多，且具有较高含水量及较大细粘粒含量，为流塑状淤泥，清淤较为困难，且耗费工期长，成本高。基于经济性原理，为保证清淤方式合理化，本文结合具体工程案例，在充分掌握抛石挤淤施工机理的基础上，对水库除险加固中抛石挤淤施工工艺进行了探讨。
关键词：水库施工；除险加固；抛石挤淤
作为一种在静态或缓慢流水环境中沉积的流塑状黏性土，软土具有较大天然含水量、孔隙比及高压缩性等特征，淤泥作为软土的一种常见形式，在工程实际施工中，为实现土体自身地基承载力的有效提升，必须处理好地基，主要处理方法包含排水固结法、复合地基法及抛石挤淤法等，其中作为置换法的主要类型，抛石挤淤法在表层淤泥处理方面不仅具有良好的施工效果，还具有一定经济价值。本文在水库除险加固方面合理选用抛石挤淤法，有效处理了厚度大范围广的淤泥地基，还获取了良好的施工效果。
1工程概况
某水库主要构成部分包含大坝、溢洪道及输水管等，3.25km2为其所控制流域面积，均质土坝为大坝坝型，加固后17m为最大坝高，50m为坝顶长度，5m为其宽度，230m为坝顶高程，32.44万m3为总库容，该水库工程的主要作用为防洪及灌溉。白该工程建成以来，使用时间较长，坝前淤积厚度为6m，219.23m为淤积面高程，低液限粘土为淤积物。在除险加固时，因库底淤泥较多、挖方量大，且运输难度大等问题，将严重影响施工进度。
本工程为均质土坝，两岸为筑坝材料来源，多数材料为低液限粘土，钙质结核含量少。坝体构成材料为红黄色、红色低液限粘土，土的成分、颜色具有较大变化，且土质均匀性差。在坝身土料总重中，19%为沙粒，71%为粉粒。每立方厘米干容重为1.72g，含水量为18.1%。压缩性土为坝体材料，局部为高压缩性土，经分析选取4.38x10-5cm/s作为坝体土渗透系数。为保证工程质量，需做好除险加固工作，可将粘土斜墙铺筑到大坝迎水坡全段位置，降低上游坝坡坡比，以此实现坝体防渗能力增强及坝坡稳定性提升的目的。施工过程中有2m厚淤泥层分布为库底位置，属于流塑状态，清淤难度大，因淤泥为流动状态，车辆斜坡运输难度加大，同时接近汛期，工期紧张，如清淤工作不进行，将粘土直接铺筑到上游坝坡，因其下部为软弱的淤泥，基础稳定性差，施工质量无法控制。为有效解决上述问题，软弱淤泥处理可选取抛石挤淤法施工，以此按期完成除险加固施工。
2抛石挤淤施工机理
作为软弱地基处理的主要方式之一，抛石挤淤是在路基底部按照“中间一两侧”的顺序抛投相应量碎石，把淤泥向路基范围外挤出，进而达到路基强度提升的目的。抛石过程是一种自由落体运动，石块进入水中后因水体、淤泥阻力影响，尤其是淤泥阻力，将呈现为一种缓慢减速下落过程，直至不再下落保持稳定。由此可见，淤泥状态直接决定抛石挤淤处理厚度的多少，不断增加淤泥液性指数，则抛石下落距离也会随之增长，则淤泥处理厚度也会越来越大。
一般选取风化难度大的大石块作为碎石，要求其尺寸在15cm以上。抛石挤淤法包含两种形式，即：分散式挤淤、整体式挤淤。结合本工程具体施工现状，决定选取分散式挤淤法用于除险加固施工。其施工机理为将较大粒径的坚硬石块或卵石通过机械向淤泥内抛填，通过挤压作用，挤出淤泥，石料孔隙也可被少量淤泥填充，要求一层一层施工，随后利用机械设备做好碾压施工作业，进而实现软弱地基承载力、强度增强的目的，且可保证其渗透性良好，待稳定性达到设计要求后，即可进行下一阶段施工。
3水库除险加固中抛石挤淤施工工艺
伴随我国水利工程建设规模的不断扩大，施工所面临的环境愈加复杂，必须结合工程实际情况，选取相应的施工技术，确保工程质量及稳定性。抛石挤淤技术施工操作相对简单，有效提升地基强度，降低后期不均匀沉降，具有良好的软基处理效果。
3.1施工方案
在当地选取粒径30到50cm的坚硬块石作为施工材料，要求清理干净石料上的杂物、石屑等，在20mpa以上控制其抗压强度。随后选用汽车向施工场地运送，按照从近到远的顺序通过小型挖掘机向淤泥内抛填石料，一层一层选取机械做好碾压施工，直至压实度符合设计要求，随后逐步向周围扩大处理半径，直至处理完全部淤泥。
3.2测量放样
完成导线复测作业后，需加密导线点与中桩，随后向监理人员上报结果，待批复后，即可按照施工图要求进行施工放样。可根据设计标高将抛石挤淤路段顶面路基宽度计算出来，并将其顶面边桩、路线中桩定出。
3.3抛填碎石
向水库底部抛填上小下大粒径在50cm左右的碎石。石料通过自卸汽车向施工现场运送，先选取挖掘机分层抛投，也就是说大粒径碎石通过挖掘机一层一层均匀地向软弱淤泥内抛投，第一层可抛填毛石，待挖掘机反复碾压后，再进行第二层抛石，如石块仍具有较大沉降量，需先抛一层碎石再进行碾压施工，直到淤泥面露出碎石，由中间向两侧挤淤，保證淤泥从两侧挤出。为提高挤淤成效，可选取推土机结合挖掘机的方法进行抛石。
3.4碾压施工
选取大吨位推土机进行碾压施工，保证碎石沉入基本稳定。随后，选取18t以上振动压路机施工，遍数为4到5遍，碾压时通过人工方式选取石屑、小碎石填满孔隙，保证抛石层顶面平整度良好。
3.5检测
选取沉降观测法用于压实度检测，碾压机械为重型振动压路机，待压实层顶面稳定、没有明显轮迹时，即可认为其密实度符合施工要求。检测点设置在检测路段内，选取白灰做好标识，先进行初始高程记录，随后通过压路机进行2遍振动碾压施工，此时可对检测点高程进行检测，如3mm以内为两次测点高程差，则可确定其沉降基本稳定，压实度与设计要求相符。
作为抛石挤淤施工中的关键环节，加强碾压施工的质量控制措施，结合工程具体要求确定所需碾压设备的规格及数量，既保证施工顺利进行，又避免出现设备闲置的情况，造成资源浪费现象。由专门操作人员调试设备参数及性能，避免后期出现设备故障。在压路机运行过程中保持匀速运行状态，速度在2km/h左右，同时组织施工人员整平工作面，填平块石之间的缝隙，避免存在孔隙现象影响最终挤淤效果。
4结束语
综上所述，随着社会经济的高速发展，我国水利工程事业也得到了极大发展。水库除险加固工程是水利建设的主要任务，抛石挤淤技术因其成本低、施工工期短及操作简单等优点在水库除险加固施工得到了广泛应用。目前抛石挤淤法研究已经取得了不错的成绩，但仍需进一步深入研究。为克服设计、施工中严重依照经验办事的现状，为进一步推广抛石挤淤法，必须加大设计理论、施工理论及检测技术等方面的研究力度，这对提高坝坡抗滑稳定性意义重大。
