浆砌圬工大坝安全管理维护的主要任务之一是对大坝进行安全监测和评估，尤其是每年汛前的安全监测尤为重要。通过监测发现安全隐患，进行评估后，进行事故处置、维护改善，同时也为大坝整体的风险评级与预警提供依据。浆砌大坝安全监测以仪器观测为主，以目视巡查为辅。

仪器监测主要使用渗压计、渗流观测仪、水准仪、测缝仪以及水位计，对大坝的渗压、渗流、位移等进行监测，监测内容主要包括大坝渗压、渗流量、垂直位移、坝段的张合度和坝前水位等。仪器的数量和分布位置可根据大坝体积规模及形状进行布设，根据大坝防护等级情况进行每日定时监测信息采集，或3-7日进行一次定时监测数据采集。采集的安全监测数据统一输入大坝安全监测系统。大坝安全监测系统集数据采集、处理和分析预测功能，有条件的坝区可通过通讯线路将安全监测系统与布设于各个位置的监测仪器联接，通过自动安全监测系统进行自动的数据定时采集。大坝安全监测系统减少了原有的人工数据处理的工作量和误差，系统根据所安装的软件的提供商不同，会有一定的差异，但都包括数据采集、数据处理和安全模型分析三个模块。最终的安全模型分析，除对局部的安全隐患进行发现和揭示外，将依据系统建立的内部分析模型，如渗流观测滞后时间推算模型、位势分析模型、渗流量分析模型断面、渗流浸润线模型等，进行比对分析评估，以阴确大坝当前的安全状态，并了解大坝整体的变化趋势，为预测大坝今后变化，供大坝安全建档和研究。

浆砌圬工大坝常见安全事故主要有：渗漏，管涌和裂缝。较成熟的处置方案有土工膜防渗，充填灌浆防渗和劈裂灌浆防渗。因土工膜防渗需将库水放干，工程造价高，而劈裂灌浆防渗将对坝体造成劈裂，有一定风险难以控制，所以通常采用充填灌浆防渗。

充填式灌浆技术工艺具体如下：

①坝体布孔，应用马格公式得出灌浆扩散半径，按照灌浆扩散半径进行布孔，采用逐渐加密法，孔距由疏至密，逐渐加密至设计孔距，各排孔位错开，按三角形布设，孔深要求达到渗漏层以下2米。

②灌浆配制，浆液以水泥为主，加入10-20%黄粘土和河砂，浆液要求有足够流动性，且固结快，凝固体积收缩小，浆液配制先稀后浓，分段灌注，遇到吃浆量大的孔洞，须配制浓浆灌注。

③灌浆压力，灌浆孔口压力一般控制在4.9 x 10⁴pa (0.5kgf/cm²)，瞬时压力一般控制在9.8 x 10⁴pa (1 kgf/cm²)，灌浆机和孔口须安装压力表，灌浆过程做好记录，重要孔洞应绘制过程线。

④封孔，按照设计的压力值，在孔洞完全不吃浆状态下延续0.5-1.0小时后结束灌浆，而后经复灌不吃浆即可封孔。

⑤检查与验收，灌浆压力、浆液配方和吃浆量及灌浆过程出现的问题、处理方法做记录，灌浆结束对资料进行整编分析，以作为质量验收参考数据，施工过程和完工后聘请质检工程师对灌浆质量进行检测，由工程负责人和大坝主管单位领导进行阶段验收 。

浆砌圬工作为水利工程坝体主要材料的历史是比较长的，从隋朝时代的大运河的建设到我国50、 60年代大量修建的水库大坝大多都是浆砌圬工，这种型式的坝体主要的特点就是造假、技术含量相对较低，加上这种坝体的材料可以因地制宜的利用当地资源的优势，使得我国解放初斯修建了许多这样的水库大坝，但是这种结构型式的坝体的缺点就是安全性能不高，维护管理成本比较高，特别是这些年来由于全球气候变暖导致的自然灾害、洪涝灾害等的危害不断的发生，直接关系到人民群众的生产生活安全，因此要总结这种技术，把这种技术的安全因素考虑周全，保证人民群众安全是水利各个部门应该尽到的基本职能 。

浆砌圬工坝体修建都是在中小型水库、水电站的拦截蓄水坝，地处乡野山区，所以常规的安全管护技术措施仍为浆砌圬工大坝安全维护的基础。常规的管护技术措施包括：

①严禁在大坝上放牧、饲养牲畜，又寸坝体上有牲畜大便，应及时清除以防白蚊生驻；

②严禁于坝面及坝坡上堆放坛工料等重物，防止引发坝体不均匀沉陷或滑坡；

③定斯根除坝坡上的杂草等；

④严禁在大坝和坝区建筑物附近进行炸鱼、挖坑及放炮炸坛工等危害坝身安全的活动；

⑤积极预防坝体滋生白蚁，如发现有白蚊活动，应立即开展防治；

⑥保证坝区排洪沟排水畅通，尤其春夏汛斯前应进行检查；

⑦严格按水库的水位运行标准和计划进行水位控制，以保证大坝在安全负载内运行 。

浆砌圬工大坝的技术管理是在原有管理经验技术基础之上，依据浆砌圬工大坝的特点，对其进行现代大坝安全维护技术和风险管理方法的完善和加强。对于浆砌圬工大坝，常规的安全管护技术措施仍为安全维护的基础，其次安全监测评估、隐患事故处置和安全档案管理为浆砌圬工大坝管理三项主要技术内容，对于安全监测评估重点是对计算机大坝安全监测系统的应用，通过其完成安全监测数据的自动收集、整理和分析，为安全评估提供科学数据，相对于传统的人工监测数据采集和整理分析，其工作量小，高效，但同时人工巡查仍为浆砌圬工大坝安全监测不可缺少的工作内容，其在于监测仪器无法涵盖的范围和不能发现的问题和状况，应予以完善和科学规范化 。2100433B

以砖、石或者混凝土包括以其块件和砂浆或小石子混凝土结合而成的砌体作为建筑材料，砌筑或建造成为建筑物或构造物的基础，此类基础统称为圬工基础。2100433B

圬工是指除钢筋砼、预应力砼、钢结构以外，由纯混凝土或砖石砌体材料建筑的，由纯混凝土或砖石砌体材料建筑的。准确地说圬工就是材料强度不能充分发挥的结构,比如大体积的混凝土,内部混凝土的强度远没得到充分发挥,也就是说材料的实际应力很小,远没达到材料的设计强度.基本结构就是前面所说的几种类型。2100433B

圬工桥工程概况

S306 线K210 267 小湖六桥建于1995 年，原桥为跨径2 × 16 m 的石拱桥，2000 年3 月对该桥进行改造，主桥上部结构改建为钢筋混凝土T 梁，跨径2 ×16 m，桥长50．65 m，桥宽组合9 m 2 × 1．5 m，斜交35°，设计荷载汽—20 级，挂—100。桥台结构为浆砌片石U 形桥台，桥面铺装为水泥混凝土。

圬工桥机理分析

2．1 主要病害

1)大田桥台上、下游侧墙各有2 条竖向裂缝，前墙有1 条竖向裂缝，三明桥台上游侧墙有2 条竖向裂缝，并延伸到前墙，下游有1 条竖向裂缝，大田台上游1 号竖向裂缝长4 m，2 号裂缝长4．2 m，最大缝宽为25 mm，下游3 号裂缝长3．7 m，4 号裂缝长3．5 m，最大缝宽18 mm，大田台前墙5 号裂缝长4．2 m，最大缝宽20 mm，三明台上游6 号裂缝长为4．5 m，7 号裂缝长为3．5 m，最大缝宽23 mm，下游8 号裂缝长3．2 m，最大缝宽为16 mm;

2)桥面铺装损坏，三明台、大田台桥头已严重下沉; 这些病害严重影响该桥的承载能力和车辆的通行能力。

2．2 病害成因分析

通过对病害的表象及特征的观察分析，其主要病害原因为:

1)大量超重、超载车辆通过施加的超负荷荷载，致使桥面铺装损坏及桥头路面下沉;

2)施工期间台背填料较差且回填碾压不密实;

3)由石拱桥改造成T 梁桥时，对原桥台进行加高，由于施工工艺等原因，致使台腔填料难于碾压密实，新旧桥台联结处处理不当，经过近10 年的使用，病害逐渐显现出来。

2．3 预应力锚索加固桥台机理

对于桥台加固处理方案有体外支护、预应力对锚、预应力地预应力锚索在圬工桥台加固中的应用锚等。采取预应力对锚加固桥台，其加固机理就是通过对桥台本身实施自平衡，而且通过锚索对拉可有效地减小侧墙的倾覆力矩，从而限制了桥台的变形; 预应力地锚加固机理就是通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部地层中，在被加固的桥台前墙表面对钢绞线张拉力产生预应力，从而达到施加固体稳定或限制其变形的目的，另外通过在侧墙、前墙上浇筑混凝土框架构件，充分采用框架所提供给锚索的反力来加强侧墙、前墙的整体性，从而达到加固桥台目的。这种桥台加固技术，最大优势在于占用体外空间小，对地层没有过多要求，是同等条件下较优的桥台加固技术。

2．4 桥台加固技术

针对本桥台出现的病害情况，结合实践经验对其采取以下加固技术:

1)对两桥台的两侧墙采用预应力对锚进行加固在三明台两侧墙水平方向上各设2 根横梁，1 根顶梁，在大田台两侧墙水平方向上各设3 根横梁，1 根顶梁，横梁宽度为40 cm，厚度为30 cm，顶梁宽度为25 cm，厚度为20 cm。竖直方向上两桥台的两侧墙各设置2 根竖肋，竖肋的宽度为40 cm，厚度为30 cm。框架主筋为HRB335 钢筋，直径18，箍筋为R235 钢筋，直径10@25，框架梁均为C30 混凝土浇筑，框架节点钢筋应特殊处理。在两桥台的侧墙各设2 排共8 个预应力对锚锚索孔，锚孔间距为3．5 m，分布在框架各个节点上。锚索采用4 15．24 mm 标准强度为1 860 MPa 的高强度低松弛预应力钢绞线制作，单孔对锚设计拉力为500 kN。

2)对两桥台前墙用预应力地锚进行加固 。在两桥台前墙水平方向上各设2 根横梁，横梁宽度为40 cm，厚度为30 cm，设置4 根竖肋，竖肋的宽度为40 cm，厚度为30 cm，框架梁均为C30 混凝土浇筑，其钢筋材料与侧墙框架梁相同，框架节点钢筋应特殊处理。两桥台的前墙各设2 排共8 个预应力地锚锚索孔，锚孔间距3．5 m，分布在框架各个节点上。上排地锚索向下角度20°，下两排向下角度10°，单孔自由段均为3 m，地锚单孔设计拉力为500 kN，其锚索材料与对锚锚索相同。

3)挖除破损桥面铺装及桥台处行车道并重新浇筑。

圬工桥加固技术

3．1 加固施工流程

为了有效地确保锚索加固质量，必须先检验材源的选取，同时对张拉设备采取标定，然后按以下步骤施工: 锚索孔定位→搭脚手架→钻孔→清孔→编锚→下锚→注浆→浇筑框架混凝土→预应力张拉→自由段灌浆→封锚。

3．2 锚索孔定位

按照设计要求采用拉线尺量，结合水准测量进行放线，并用油漆标记准确定位锚索孔位置。

3．3 搭脚手架

用无缝钢管分层搭脚手架，作为施工操作平台。

3．4 钻孔

钻孔前要选用合适的钻机，本工程钻孔选择潜孔钻，其优点是钻进速度快，形成的孔壁比其他旋转钻形成的孔壁粗糙，有利于锚固。钻机在施工操作中要保证不移位，确保锚孔位置的精确度。钻孔过程中，在穿过桥台填料时，除采用套管跟进防止塌孔外，还要注意工作风压，调整钻进速度，防止钻孔偏斜、扭曲或变径。

3．5 清孔

钻孔结束后，采用高压空压机吹渣清孔，保证孔壁干净。

3．6 编锚、下锚

锚索编制前对钻孔实际长度进行测量，并按孔号截取锚索体材料，钢绞线必须采用机械切割，严禁电弧切割，同时也不得采用焊接，锚索体下料应整齐准确，误差不大于± 5 cm，预留张拉段钢绞线长度1．5 m。材料截取后，在编索平台上进行拉直编索，在自由段采取防腐处理，主要是在钢绞线上涂油，然后外套PVC 波纹管，同时在波纹管末端安装止浆环，并且采用胶布缠绕，以有效地避免浆液进入自由段，注浆管捆扎在锚索体的中间，随锚索一起下入孔内。锚索编制完成后，按对应的孔号下入锚索孔内，入孔时沿轴线方向每隔1 m ～2 m 设一个隔离架，隔离架采用50 无缝管自制，隔离架之间用紧箍环。下锚时应用力均匀，避免在推送过程中损伤锚索配件和保护层。

3．7 注浆

下锚后及时进行注浆，注浆采用UBJ-2 型高压注浆机，最大工作压力为1．4 MPa，正常工作压力为0．6 MPa。浆体为1∶1 水泥砂浆，水灰比0．38 ～0．45，水泥为42．5 MPa 普通硅酸盐水泥。锚孔注浆时，对锚孔采用“封一头反压法”，即将锚孔的一头封堵，封堵压力大于1．4 MPa，再将压浆管的出口置于封堵的一头，使浆液从封堵的一头反压向开口处; 地锚孔直接采用反压法，以保证水泥砂浆在孔内充分填补裂隙与钻孔。

3．8 浇筑框架混凝土

浇筑框架混凝土时，应从竖肋基础开始从下往上逐渐浇至下排横梁→竖肋→上排横梁→竖肋→顶梁。浇筑框架混凝土时，必须控制好混凝土振捣施工，特别是对于锚孔周围，其钢筋较密，因此必须留意该处的振捣问题，以确保混凝土密实为目标。

3．9 张拉施工

预应力张拉施工必须在混凝土强度满足设计要求后才能进行，本工程的锚索张拉主要采取穿心式千斤顶实施。鉴于张拉锚索对于本工程的加固是重点施工环节，为了有效地确保张拉施工质量，本工程实行张拉双控技术，即通过张拉力以及锚索伸长值来共同控制锚索张拉施工，采取张拉油表示数为主，伸长值辅助张拉。张拉锚索前，先清干净锚垫板表面，安装锚具确保其与千斤顶体积锚垫板居中，而且保证锚索轴线与千斤顶轴线一致。实行分级张拉，先预张拉0．2P 张拉力，每级张拉稳荷应大于5 min。

3．10 灌浆施工

锚索张拉后，采取对自由段灌浆，鉴于自由段钢绞线是确保防腐的重要措施之一，因此施工中必须确保灌浆饱满。

3．11 封锚

当锚索张拉力达到设计张拉力的值后，自由段灌浆结束，用 OVM15 型锚具锚固。切去多余钢绞线，封锚采用C40 混凝土，保证锚具净保护层大于6 cm，作为锚索、锚具的永久防锈层。

圬工桥控制技术

1)钻孔的孔位、孔深、倾斜度按照设计要求严格控制，且每钻进5 m，用测斜仪校正一次，保证孔位达到设计要求。对穿锚孔必须水平，点位的左右上下误差控制在2 cm 以内，地锚方向应与路线方向一致;

2)工具锚夹片与工作锚夹片不得混用，工具锚夹片使用一般不超过10 次，工作锚板、限位板和工具锚板之间的钢绞线一定保持顺直，不能相互扭结，以保证张拉顺利进行;

3)注浆过程要保证锚固的注浆长度符合设计要求。锚固段和张拉端交接处的止浆环必须能承受0．6 MPa 的注浆压力，止浆环处钢绞线与止浆环之间必须密封好;

4)封孔灌浆的沉缩部分复灌后不得有空缩现象;

5)锚索入孔时索体的弯曲半径必须大于5 m;

6)灌浆结束标准: 灌浆量大于理论吸浆量; 回浆比重不小于进浆比重，稳压15 min，孔内不再吸浆，即进排量一致;

7)认真做好施工记录，各道工序施工人员必须经过培训并考核合格后方可上岗操作，严禁违章操作;

8)严格执行“三检制”，必须做好各工序的施工记录，施工中上道工序不合格或未经过监理工程师验收，不得进入下道工序。

圬工桥5结语

该桥加固工程于2009 年7 月完工，加固工程完工后，在圬工桥台病害处设点进行监测，病害不再发展，使用，状况良好。实践证明，桥梁圬工病害采用预应力锚索进行加固，不仅可节约工程造价，延长构造物的使用期限，而且施工工艺简单、施工设备小型化，占用体外空间小，是一种较好的桥梁圬工病害治理方法。