CN106381880B - 泥炭土坝基的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泥炭土坝基的处理方法，针对黏土心墙堆石坝坝段进行抛撒碎石增强承载能力，设置泵坑排水，做固结帷幕灌浆保证坝基的稳定性及渗透性；针对均质土坝坝段埋设管涵和排水沟排水晾晒后清理泥炭土，并在残积土层经晾晒后修建过渡段，最后进行压实；针对土石混合坝坝段在上游填筑围堰隔水，并开挖排水明渠泄流，且抛撒岩粉增加土壤强度，最后在下游侧抛石修筑通道，使清理设备驶入沼泽地清理泥炭。本发明方便泥炭土的挖除外运，且使坝基满足防渗要求；避免投入专门的清淤设备和设置防渗墙，同时避免进行大面积换填，在施工质量得到保证的同时，极大的节约了施工成本。

Description

泥炭土坝基的处理方法

技术领域

本发明涉及软坝基处理技术领域，具体为一种泥炭土坝基的处理方法。

背景技术

苏布雷水电站主坝全长约4.5km，最大坝高约20.5m。主要坝型有3种，分别为心墙堆石坝、均质土坝和土石混合坝。溢洪道布置在河床，其余建筑物大部分均布置在两岸。溢洪道和厂房的建基面均为基岩，其余坝段均在覆盖层上建坝。在现场施工过程中，大坝坝轴线经过几处由于降雨形成的长年沼泽地带，地带面临清淤设备难以进入、排水困难、清除困难、填筑时段难以把握等诸多问题。

该地地处热带雨林气候下的平原地区，沼泽属平原沼泽，排水困难。沼泽地土壤类型为泥炭土，过渡湿润，富含营养物质，生长着湿性植物和沼泽植物。泥炭土中存在大量的植物根茎和藻类植物的遗骸，土颗粒的形状多为管状或残缺管状体，空隙很大而且多为连通，并且数量很多，空隙体积超过了土颗粒体积。因此天然情况下泥炭土含水率极高，变形空间很大，渗透性较大，工程性质极差，原始状态呈流动状态，几乎无承载力。在其上直接建坝，存在施工安全隐患，建成后工程质量无法保证，因此该地区沼泽地的泥炭土应进行清除。

由于苏布雷沼泽地的泥炭土呈流动状态，现场除了反铲和自卸汽车外无其他清淤设备。且用自卸汽车运输自然状态下的泥炭土，会遗漏，泥炭土富含大量的腐殖质，有强烈的异味，对环境造成一定的影响。因此在清除时，应对土质进行处理，增强其抗压和抗剪强度，使其具有一定的凝聚力，方便外运。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种保证施工质量的同时，节约了施工成本的泥炭土坝基的处理方法，技术方案如下：

一种泥炭土坝基的处理方法，包括：

靠近溢洪道土壤含水率极高，土质软弱，承载力低的黏土心墙堆石坝坝段：

在坝基抛撒碎石用于增强承载能力及加固基础；

在主坝基础开挖边界以外设置泵坑，由潜水泵循环抽水排放，以减小降雨对施工面的影响；

在该坝段建基面做固结帷幕灌浆以保证坝基的稳定性及渗透性；

上游侧地势高，下游侧地势的均质土坝坝段：

在下游埋设管涵将水引流至下游坝体外河道；

在基础面上开挖出横向和纵向的排水沟，把水流汇集排走，以增大晾晒面积及提高排水能力；

待泥炭土承载能力和抗剪强度增大到符合要求后，用清理设备将其清理；

清理至残积土层后，先进行晾晒处理以降低土壤含水率；

再对基础进行改良：在坝体和坝基之间设置一道过渡段，即疏松基础表面的残积土层，掺拌筑坝材料均质土，掺拌均匀后，待含水率符合要求后进行压实；

来水量充足，沼泽地深度较深的土石混合坝坝段：

在上游侧用均质土填筑一道围堰以隔绝水流渗入；

在水流外泄的通道处挖深扩宽形成排水明渠，以加大泄流能力；

在基础面上抛撒具有吸水性的岩粉以增加土壤强度；

待泥炭土水分持续蒸发从流动状态转变为可塑状态后，在下游侧采用抛石增强土壤强度的方法修筑通往沼泽地的通道，清理设备由通道驶入沼泽地将泥炭土清理干净。

进一步的，均质土坝坝段埋设的管涵的上游侧用级配碎石设成盲管以起到反滤作用。

更进一步的，在均质土坝坝段建基面四周修建截水沟，以防止雨水流入浸泡大坝基础。

更进一步的，待均质土坝坝段的基础面处理合格后快速进行第一层均质土坝的填筑施工，以提高均质土坝和基础面的结合度，避免形成渗漏通道。

更进一步的，在土石混合坝坝段的排水明渠上游侧采用级配碎石设置盲沟。

本发明的有益效果是：本发明对沼泽地采用了必要的排水和改造措施，使其流动性减少，方便挖除外运；对不满足防渗要求的坝基，采用简单有效的处理方法，使其满足防渗要求；在面临不良土坝基础时，避免投入专门的清淤设备，面临基础不满足防渗要求时，避免设置防渗墙，同时避免进行大面积换填，在施工质量得到保证的同时，极大的节约了施工成本。

附图说明

图1为黏土心墙堆石坝结构示意图。

图2为均质土坝结构示意图。

图3为土石混合坝结构示意图。

图中：1-粘土心墙料；2-土料；3-堆石料；4-抛石；5-反滤料；6-过渡料；7-道路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，本实施例为科特迪瓦苏布雷水电站大坝施工实例。

1）对于靠近溢洪道土壤含水率极高，土质软弱，承载力低的黏土心墙堆石坝坝段的坝基处理方法如下：

泥炭土处理：在坝基抛撒碎石用于增强承载能力及加固基础。

该坝段靠近溢洪道，大坝坝型为黏土心墙堆石坝，对坝基要求较高。探坑显示，此处大坝基础上层为沼泽地，下层为残积土层和基岩面。沼泽层厚度较薄，范围较小，雨天沼泽地土壤呈流动状态。晴天科特迪瓦气温高（30~40度），蒸发量大，土中自有水3天之内即可晒干，呈可塑状态，反铲和自卸汽车组合，可完成该处的清理工作。然而沼泽地带及周围一定范围内，地基土表面以下土壤含水率极高，土质软弱，承载力低，清理设备难以到达，为此需进行抛撒碎石增强承载力的方法进行基础加固，碎石料既增强了基础的强度，又起到了排水的作用，强度增加的路基满足了施工要求。

大坝建基面排水措施：在主坝基础开挖边界以外设置泵坑，由潜水泵循环抽水排放，以减小降雨对施工面的影响。

此处地形北低南高，顺坡向朝溢洪道方向，为防止暴雨雨水淹没溢洪道基坑，在主坝基础开挖边界以外设置两个较大的泵坑，由两台潜水泵在低处循环抽水排至撒桑德拉河，减小了雨天对施工面的影响。

大坝建基面的防渗处理：在该坝段建基面做固结帷幕灌浆以保证坝基的稳定性及渗透性。

该坝段的建基面为基岩，地质情况较为复杂，基岩面裂隙发育且破碎带较多，由压水试验测得基岩面以下5m、10m、15m透水率大于5lu（吕容），需做固结帷幕灌浆才能保证坝基的稳定性及渗透性，如图1所示。

2）对于上游侧地势高，下游侧地势的均质土坝坝段的坝基处理方法如下：

泥炭土处理：在下游埋设管涵将水引流至下游坝体外河道；在基础面上开挖出横向和纵向的排水沟，把水流汇集排走，以增大晾晒面积及提高排水能力；待泥炭土承载能力和抗剪强度增大到符合要求后，用清理设备将其清理。

此段地形上游侧地势高，下游侧地势低，由此天然条件可在下游埋设一道管涵将水自然引流至下游坝体外河道，管涵上游侧用级配碎石设成盲管，起反滤作用，以防管涵堵塞和泥炭土外泄污染环境。同时在基础面上开挖出横向和纵向的排水沟，以便把水流汇集排走，也增大了晾晒面积，进一步提高了排水能力。由于饱和的流动性的泥炭土有了排水通道，即上晒下排，土中的自由水得以迅速消散，土的承载能力和抗剪强度都明显增大。此段沼泽带片区面积较小，配置一台挖机和数辆自卸汽车后可完成清理工作。

坝基处理：清理至残积土层后，先进行晾晒处理以降低土壤含水率；再对基础进行改良：在坝体和坝基之间设置一道过渡段，即疏松基础表面的残积土层，掺拌筑坝材料均质土，掺拌均匀后，待含水率符合要求后进行压实。

当清理至残积土后，坝基土质已满足均质土坝的建坝承载力的要求。但由于其上长年的沼泽地影响，土壤的含水率非常高，难以压实。另一方面，该段坝基的残积土层组成成分非常复杂，既有占多数的防渗性好的黏性土，又有防渗性差的砂砾土，还有少量的块石等。因此坝基的防渗处理显得非常重要。首先应进行晾晒处理，使土壤含水率降低。其次对基础进行改良，坝体和基础面材料存在一定程度的差异，不同材料之间的结合面往往会出现缝隙，为了防止基础面和坝体接触面出现因结合不良导致渗漏通道的产生，应当在坝体和坝基之间设置一道过渡段6，如图2所示。设置方法为疏松基础表面的残积土层，掺拌筑坝材料均质土，掺拌均匀后，测量含水率是否在最优含水率范围之内，符合要求后及时进行压实。该过渡段使大坝在竖直方向上，坝基材料缓和的过渡到坝体材料，有效的解决了结合不良导致的渗漏问题。

另外，由于科特迪瓦高温多雨，为了防止雨水流入浸泡大坝基础，建基面四周修建了截水沟，防止雨水流入。为了进一步提高均质土坝和基础面的良好结合，防止人为原因形成渗漏通道，基础面处理合格后快速进行第一层的均质土坝的填筑施工，后续填筑工作正常进行。

3）对来水量充足，沼泽地深度较深的土石混合坝坝段的坝基处理方法如下：在上游侧用均质土填筑一道围堰以隔绝水流渗入；在水流外泄的通道处挖深扩宽形成排水明渠，以加大泄流能力；在基础面上抛撒具有吸水性的岩粉以增加土壤强度；待泥炭土水分持续蒸发从流动状态转变为可塑状态后，在下游侧采用抛石增强土壤强度的方法修筑通往沼泽地的通道，清理设备由通道驶入沼泽地将泥炭土清理干净。

该段上游汇水面积大，几乎常年有水流注入，水量充足，天然蒸发量不足以平衡来水量。常年的汇水使该段的沼泽地深度较深，上层为富含植物根茎的泥炭土，下层为淤泥层，并且沼泽区面积比较大。

首先在上游侧填筑一道围堰，围堰采用均质土填筑，应具有一定的防渗能力以隔绝水流渗入。该段沼泽地具有水流外泄的一处通道，为了加大泄流能力，将该处挖深扩宽形成一道排水明渠，同样上游侧采用级配碎石设成盲沟形式。由于该段地形比较平坦，因此依靠自然方式排水的强度有限，不满足工期的要求。该段靠近引水渠和主厂房，对安全性和防渗性的要求比较高。

其次是如何提高该段泥炭土沼泽地的强度，考虑进行抛撒岩粉增强。尾水渠岩石爆破开挖工程量非常大，并且距该段较近。爆破钻孔的岩粉含有大量的Fe³⁺和Ca²⁺，这些岩粉颗粒细小，任意抛撒会对环境造成污染，如果加以利用，其中的高价可溶性盐可以减少泥炭土中结合水层厚度，增加土壤强度，又减少了任意抛撒对环境的污染。另一方面由于岩粉非常干燥，吸水性很强，使泥炭土中的自由水得到减少。由于该段沼泽地的水源已得到控制，加上科特迪瓦的高温气候，蒸发量很大，以及下游侧的自然排放，泥炭土几天之内就可以从流动状态转变为可塑状态。高价阳离子改良后的可塑性泥炭土凝聚性很强，反铲和自卸汽车配合就可完成清理工作。

最后是如何清理该区域的泥炭土，该区域的沼泽地面积大，泥炭土经处理后的强度不足以承受清理设备的重量，因此需要进一步增强。该段坝坝型为土石混合坝，上游侧为土防渗，下游侧为石排除渗漏水（见图3）。故在下游侧采用抛石增强的办法，修一条进入沼泽地的通道，而后期不用挖除该通道。泥炭土和普通黏土的特性不同，其空隙率在80%以上，透水性很强，受到压力后土中的水容易排出。抛石增强对泥炭土来说相当于排水固结，强度增加的比较快，强度和垂直压力基本程线性关系。抛石厚度越厚，泥炭土地基固结越充分，强度越高，同时应力扩散也越明显，清理设备重量传递到泥炭土地基的压力越小。抛石增强后，进入通道的路基稳定，承载力强，满足安全稳定的要求。

Claims (5)

1.一种泥炭土坝基的处理方法，其特征在于，包括：

靠近溢洪道土壤含水率极高，土质软弱，承载力低的黏土心墙堆石坝坝段：

在坝基抛撒碎石用于增强承载能力及加固基础；

在主坝基础开挖边界以外设置泵坑，由潜水泵循环抽水排放，以减小降雨对施工面的影响；

在该坝段建基面做固结帷幕灌浆以保证坝基的稳定性及渗透性；

上游侧地势高，下游侧地势低的均质土坝坝段：

在下游埋设管涵将水引流至下游坝体外河道；

在基础面上开挖出横向和纵向的排水沟，把水流汇集排走，以增大晾晒面积及提高排水能力；

待泥炭土承载能力和抗剪强度增大到符合要求后，用清理设备将其清理；

清理至残积土层后，先进行晾晒处理以降低土壤含水率；

再对基础进行改良：在坝体和坝基之间设置一道过渡段，即疏松基础表面的残积土层，掺拌筑坝材料均质土，掺拌均匀后，待含水率符合要求后进行压实；

来水量充足，沼泽地深度较深的土石混合坝坝段：

在上游侧用均质土填筑一道围堰以隔绝水流渗入；

在水流外泄的通道处挖深扩宽形成排水明渠，以加大泄流能力；

在基础面上抛撒具有吸水性的岩粉以增加土壤强度；

待泥炭土水分持续蒸发从流动状态转变为可塑状态后，在下游侧采用抛石增强土壤强度的方法修筑通往沼泽地的通道，清理设备由通道驶入沼泽地将泥炭土清理干净。

2.根据权利要求1所述的泥炭土坝基的处理方法，其特征在于，均质土坝坝段埋设的管涵的上游侧用级配碎石设成盲管以起到反滤作用。

3.根据权利要求1所述的泥炭土坝基的处理方法，其特征在于，在均质土坝坝段建基面四周修建截水沟，以防止雨水流入浸泡大坝基础。

4.根据权利要求1所述的泥炭土坝基的处理方法，其特征在于，待均质土坝坝段的基础面处理合格后快速进行第一层均质土坝的填筑施工，以提高均质土坝和基础面的结合度，避免形成渗漏通道。

5.根据权利要求1所述的泥炭土坝基的处理方法，其特征在于，在土石混合坝坝段的排水明渠上游侧采用级配碎石设置盲沟。