江苏省工程勘测研究院有限责任公司,江苏 扬州 225000
摘要:我国为防汛抗旱,在近几十年建立了水库九万八千余座,这些水库在我国水利工程中为防洪、灌溉、发电以及水产养殖方面贡献了不可忽略的重要力量。然而,在水库建成之时受到财力、物力以及当时生产技术与施工条件等不同客观因素的限制,部分水库存在病险隐患严重的问题,防洪能力也逐年下降。因此,为确保水库快速“脱险”,本文对水库除险加固中抛石挤淤施工技术展开探究,从抛石挤淤施工技术的具体内容以及注意要点入手,分析如何更好运用于水库除险工程之中。
关键词:水库除险;抛石挤淤;施工方案
引言
当水库运行多年后,会产生大量淤泥,淤泥含水量较大,若使用人工清理或器械挖掘,则普遍存在挖方量过大、淤泥运输困难的问题。为此,为保证水利工程质量,一定要定期为水库进行除险加固工程,保证水库下方基础稳定性,最终保证施工质量。
1 抛石挤淤施工机理及现状
1.1 抛石挤淤施工机理
抛石挤淤实际就是为水库进行强迫换图的除险加固方法。水库在多年运行后,在坝前会堆积大量淤积物,此类淤积物由于常年被水体浸泡,因此具有含水量高、细粘粒含量大的特点,目前的普通清淤技术很难清理此类流塑状态的淤泥,若进行人工清理,则会产生成本过高、工期过长的问题。因此,抛石挤淤加固技术进入水库除险加固技术视线范围内。
抛石挤淤的具体操作步骤为在淤积物内投掷大量的石块与石片,通过抛掷与石块自身重量挤占淤积物位置,进而起到加固地基承载力、稳定土体且防范沉降量积累的作用。针对水库一类常年积水且无法利用水泵抽水作业的湖泊、水塘、河流等积水洼地,使用抛石挤淤法进行除险是十分有利的,上述水体的软土层普遍达到3~4米,且软土层流动性较大,有利于石块或石片的沉降,且抛石挤淤法大量节约人力物力,降低了施工成本的同时还能有效完成水库除险作业,因此普遍应用于水库除险施工现场[1]。
1.2 抛石挤淤施工技术研究现状
抛石挤淤法作为一种操作简单的软基处理方法,就当前我国水利工程而言具有工期短、成本低的优势。但目前国内外对其研究相对较少,相关文献也并未提出具有针对性的施工要点。本人调取相关文献后了解到,抛石挤淤过程中,挤淤深度、抛石填料的速率与成分都会影响到抛石挤淤施工。例如,若像水中抛入的石块与石片总量超出硬土层承载极限时,淤泥将产生整体剪切破坏,抛入水中的石块与石片会挤压硬土层继续下沉,导致水库除险工作需要重新计算后续工程相关数据。除此之外,抛石填料时使用的石块质量、石块大小以及抛石速度,都会对挤淤效果产生影响,但目前尚未见到上述影响因素的具体论述。导致当前为水库除险施工时,普遍采取将石块倾斜进淤泥再推平碾压的方法,但若缺乏相关理论依据,仅使用现有的施工经验进行抛石挤淤施工,一方面施工效果无法得到有力保障,另一方面抛石挤淤施工技艺无法得到优化和改进,此类施工技艺也不能进行有效推广,导致此项施工技术成本低、工期短的优势被埋没,无法对我国水利工程做出贡献[2]。
2 水库除险抛石挤淤施工方案
由于没有相当的理论支持与文献记录,因此水库除险的抛石挤淤工程开始前要制定完备的施工方案,尽力保证施工结果在可控范围内,充分发挥抛石挤淤施工方案成本低、工期短的优势,完成水库除险加固。
2.1 确定施工方案
在确定施工方案前,施工设计人员要对除险水库进行实地勘探,对水库水深、软土层深度、硬土层称重强度进行详细测量,随后依据具体测量数据制定相应的施工方案。其中,对抛石的直径、硬度要严格把关,依照就近原则,在施工当地选取直径为30~50公分的石块,保证石块硬度的同时清理石料上附着的杂物与石屑,保证石块抛出后满足挤淤要求,随后联系相关部门使用运输工具向施工地点运送石块,确保施工有序进行。抛石过程中,要使用相应型号的挖掘机械按照由近及远的顺序向软土层内抛石,逐层完成机械碾压,保证石块被压实至符合设计要求,以初始抛石点为圆心逐步扩大抛石范围,直至水库淤泥被完全挤压完毕,完成水库除险。
2.2 测量放样
由于缺乏相应理论支持,为确保施工质量,施工前应进行测量放样。根据实地勘探数据,设计人员会进行导线计算,相关工作人员则需要根据所得导线数据进行导线复测,复测后根据具体结果调整中桩与导线点。此时,监理人员会根据上报数据结果进行复批,当上述步骤符合施工标准后,即可依据设计图纸进行施工放样。在此期间,挤淤部分的硬土层宽度可被计算出来,为后续的施工提供相应便利[3]。
2.3 抛填碎石
当碎石被交通工具运输到施工地点,即可展开抛填碎石工作。展开工作时,要注意进行分层设计,在第一层石块抛掷完毕后,便使用挖掘机进行反复碾压,保证石块底部硬度后再进行第二层抛石,期间为避免石块体质过大而导致的沉降量大,施工队可先抛掷碎石,在进行碾压,淤泥通过挤压透过碎石缝隙浮至碎石表面后,再使用挖掘机由中间向两侧挤压,确保上浮淤泥从两侧被挤压出去,以达到挤淤效果。若施工条件允许的情况下,施工现场可安排推土机与挖掘机共同作业,提高工程效率,保证除险质量的同时进一步缩短工期。
2.4 碾压施工
在施工期间,要依据施工进度对碎石进行碾压,保证除险质量。施工方可以使用大型推土机对已抛石块进行碾压,确保碎石在硬土层上方结构稳定。随后条件允许的情况下使用振动压路机施工,进行至少3~4次的碾压,最后使用小石块进行缝隙填充,确保抛石层顶部平整,便于后续除险工作展开。
2.5 施工后检测
在整体施工完成后,为保证施工质量,要及时检验抛石层是否压实。一般采取的检测方法为使用重型压路机在抛石层顶层碾压,合格标准为顶层经过碾压后稳定且不留明显痕迹,即抛石层顶层满足出现要求。检测前要做好检测准备,例如使用白灰做好检测标识,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[4]。
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[5]。
3 结束语
综上所述,随着各项工程技术的飞跃,我国水利工程的各项技术也逐步迈向成熟。当前,为保证水利工程的正常运转,抛石挤淤技术以其成本低、工期短、操作便捷等优点一跃成为水库除险工程中的首选。虽然当前抛石挤淤法已经被我国水利工程广泛运用,但理论支持较少、施工中过于依赖实际经验等弊端也逐渐暴露出来,为此,我国相关单位必须加强理论研究,为我国水利工程在日后的稳定发展贡献力量。
参考文献:
[1]白杰,陈宇冰,郭小龙.厚层淤泥质软基抛石挤淤变形规律及工程应用[J].土木工程学报,2021,54(S1):42-47.
[2]周肖灿,张金香.抛石挤淤在建筑淤泥质软土地基处理中的应用[J].山东交通科技,2021(05):80-81.
[3]付林.抛石挤淤工艺的应用探究[J].珠江水运,2021(15):25-26.
[4]乔文宝,施升荣,廖柏辉.抛石挤淤与碎石换填结合的软地基处理方式[J].人民黄河,2021,43(S1):187-188.
[5]罗肇剑.换填+抛石挤淤联合法在江罗高速深层软基处理的应用[J].运输经理世界,2020(18):28-29.