提高桃源水庫砌石重力壩埋石率的措施

張劍敏

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

提高桃源水庫砌石重力壩埋石率的措施

張劍敏

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

砼砌石重力壩是水利水電工程使用較為廣泛的壩型。能夠就地取材、節(jié)省投資、節(jié)約“三材”，具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。砼砌石重力壩中埋石率的控制是大壩施工質(zhì)量和成本控制的重要因素。以桃源水庫工程砼砌石重力壩為例，探討提高砼砌石重力壩中塊石比例的技術(shù)措施，從而提高砌石重力壩埋石率，保證工程質(zhì)量，降低工程成本。

砼砌石重力壩；壩體砌筑；埋石率；桃源水庫

1 工程概況

將樂縣桃源水庫工程是具有農(nóng)田灌溉及供水效益的水利樞紐工程。水庫壩址位于安仁鄉(xiāng)上際村的安仁溪上游河段，水庫總庫容為227.94萬m3，壩址以上流域面積為5.34 km2，河道長2.91 km。

新建擋水建筑物為砼砌石重力壩，大壩設(shè)計高度49.8 m，壩頂總長205.10 m，其中右岸擋水壩段長110.80m；左岸擋水壩段長58.30m，溢流段長36.00m。

2 砌體常規(guī)方法施工

桃源水庫砼砌石重力壩右岸一期，壩右0+18.0～壩右0+54.0段 414.0～ 419.0壩段，采用《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定（試行）》SD120-84的相應(yīng)規(guī)定的鋪漿法（俗稱“坐漿法”）進(jìn)行壩體砌筑。采用分段、分塊施工，“坐漿法”砌筑工藝流程如圖1。

圖1 “坐漿法”工藝流程圖

在對砌筑面進(jìn)行鑿毛、沖洗干凈后開始進(jìn)行壩體的砌筑，砌筑將倉面充分濕潤。砌筑料石堆放于上游塊石堆放場，根據(jù)來料情況沖洗干凈后，吊運(yùn)至倉面，進(jìn)行擺放。壩體砌筑前根據(jù)倉面大小、及工作能力分塊進(jìn)行，鋪設(shè)底層8～10 cm砂漿，確保在底層漿初凝前完成本塊砌體的施工。

塊石擺放時，相鄰塊石間盡量留有適當(dāng)空隙，以保證砼澆灌、振搗，塊石擺放時可以點接觸，避免塊石間面與面接觸，同層塊石大致砌平，以減小相鄰塊石間的高低差。

砌體豎縫分層澆筑砼，采用塔吊吊運(yùn)砼罐至倉面，豎縫每層澆筑高度控制在30～40 cm，采用插入式振搗棒進(jìn)行塊石間砼的振搗，以砼拌和物不顯著下沉，無氣泡冒起為止。

砌石重力壩埋石率對施工成本的控制有重要的影響，為檢測壩體施工質(zhì)量及壩體埋石率，在壩右0+40.0、 419.0處進(jìn)行了試坑試驗。以便對壩右0+18.0～壩右0+54.0、 414～ 419段所采用施工方法的效果進(jìn)行驗證，試驗情況如表1所示：

表1 桃源水庫工程壩體試坑試驗統(tǒng)計表

從試坑試驗數(shù)據(jù)可看出，采用此方法施工雖砌體質(zhì)量、干容重能滿足設(shè)計要求，但壩體埋石率為42.09%小于設(shè)計要求的48.0%，對施工成本影響較大。

3 砌體埋石率低的原因分析

根據(jù)該段砌體的施工成果，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，充分分析各方面的原因，從人員、機(jī)械設(shè)備、材料、方法、環(huán)境等方面入手，對導(dǎo)致埋石率偏低的原因進(jìn)行深入分析，影響埋石率的因素有：

（1）人。豎縫灌砼時，采用靜態(tài)澆筑法，雖節(jié)省了機(jī)械臺班、人工，但無法提高埋石率；

（2）機(jī)。料場開采時，所配備的機(jī)械設(shè)備偏小，裝運(yùn)至堆料場的部分塊石偏小。僅采用一臺塔機(jī)，吊運(yùn)能力無法滿足多個工序的要求，砌石工序受其影響較大，無法在澆筑豎縫時，同時吊運(yùn)小塊石進(jìn)行填縫，影響了砌體的埋石率；

（3）料。未對料場塊石進(jìn)行專門篩選，部分上壩塊石較小，塊石擺放工序增加，降低了塔機(jī)的工效，增加了塊石間的縫隙，影響砌體埋石率；

（4）法。采用傳統(tǒng)“坐漿法”砌筑，同層倉面分段、分塊進(jìn)行施工，倉面往往無法連續(xù)作業(yè)，增加了分塊間的接縫，影響砌體埋石率。同時作業(yè)倉面受其底部鋪漿面積、作業(yè)強(qiáng)度影響，底部鋪漿易形成水平薄弱面，影響砌體層間的膠結(jié)質(zhì)量，破壞了壩體整體性、影響膠結(jié)材料強(qiáng)度及其抗?jié)B性。豎縫澆筑砼時為保證塊石間砼充填密實，部分塊石之間的縫隙過大，且未在豎縫澆筑過程中拋填小塊石提高埋石率。

（5）原因分析魚剌圖見圖2。

圖2 原因分析魚剌圖

4 針對砌體埋石率低的改進(jìn)措施

針對以上原因，制定了相應(yīng)的措施，在保證施工質(zhì)量的前提下，盡量提高壩體埋石率，節(jié)約施工成本。

（1）人。在豎縫澆筑過程中，充分利用塔機(jī)交叉作業(yè)采用吊籃吊運(yùn)小塊石，增加作業(yè)人員在豎縫砼澆筑過程中拋填小塊石，雖增加機(jī)械臺班、人工，但能提高砌體質(zhì)量、埋石率，節(jié)約施工成本。

（2）機(jī)。在料場塊石開采過程中，加大挖運(yùn)機(jī)械型號，采用PC320挖掘機(jī)，盡量選擇約0.5～1.5 m3左右大塊石為主，再裝幾塊小塊石墊穩(wěn)大塊石，運(yùn)至大壩上游堆料場。

在壩左0+26.0壩上0-5.0處增設(shè)一臺塔式起重機(jī)，臂長60 m，臂末端起重重量1.5 t，增加垂直運(yùn)輸能力。垂直運(yùn)輸設(shè)備以左、右岸兩部固定式塔式起重機(jī)為主，吊裝安全重量在1.5～6.0 t，上壩塊石控制在0.5～1.5 m3。兩臺塔機(jī)能交叉吊運(yùn)塊石、砼吊罐、吊籃小塊石等，各工序交叉進(jìn)行，既能保證施工進(jìn)度又能在砌體豎縫澆筑過程中同時拋填小塊石，提高砌體埋石率。

（3）料。壩體所用塊石是砼砌石重力壩的主要材料，塊石的選用也是大壩砌體質(zhì)量的重要決定因素。塊石經(jīng)篩選達(dá)到要求后，由PC320挖掘機(jī)裝車運(yùn)至大壩上游塊石堆放場。在堆放場對大壩所需的塊石進(jìn)一步進(jìn)行篩選，選用新鮮、堅硬、無剝落層或裂紋石料，表面不得有粘附物，如泥塊、草皮、青苔、樹根等。

上壩前應(yīng)逐塊認(rèn)真檢查，并用高壓潔凈水沖洗、刷洗，待干凈后方可上壩。對于風(fēng)化、夾泥、有裂隙等不符合要求的塊石，經(jīng)處理合格后方可上壩。為提高砼砌石壩埋石率，塊石盡量選材選用較大規(guī)格（約0.5～1.5 m3），無尖角，無薄邊。

5 施工方法的改進(jìn)

5.1 采用“不鋪漿法”施工

隨著近些年工程機(jī)械、施工技術(shù)水平的發(fā)展和完善，砼砌石重力壩施工工藝也有所完善，壩體采用近些年新推行的“不鋪漿法”施工。按傳統(tǒng)的砌筑方法（鋪底漿-擺放塊石-豎縫澆筑砼、振搗-縫面沖毛、養(yǎng)護(hù)），施工質(zhì)量和進(jìn)度間存在矛盾，且兩者間矛盾較難解決。在倉面安排、塊石擺放、砌體埋石率也受同層倉面分段鋪漿的塊數(shù)影響。

“坐漿法”是在砼砌石重力壩施工過中，先在倉面上鋪設(shè)底漿，作業(yè)人員在鋪設(shè)的底漿上作業(yè)，在作業(yè)過程中倉面較難控制，在鋪漿面初凝后上部的砌石工作往往還在進(jìn)行，使鋪設(shè)的底漿無法正常凝結(jié)，強(qiáng)度無法達(dá)到設(shè)計要求，形成水平面的薄弱環(huán)節(jié)，對壩體整體性、砌體層間的膠結(jié)質(zhì)量、砼強(qiáng)度、抗?jié)B性都有較大影響。

采用“坐漿法”需根據(jù)倉面大小、工作強(qiáng)度的大小對同層倉面進(jìn)行分段、分塊施工。單塊砌體澆筑完畢后，進(jìn)行下一塊砌體施工時，在塊與塊間需留有足夠的間隙，以利于縫間砼的澆筑、垂直施工冷縫間的膠結(jié)、防滲等，同層倉面砌體塊劃分越多，對砌體的施工質(zhì)量、砌體的埋石率影響越大。

另外在砌石前鋪設(shè)底漿，在上部擺石后未在底漿初凝前澆筑砼，則底層鋪漿會與上層澆筑的砼間形成冷縫，影響壩體的整體性、抗?jié)B能力和密實性，而“不鋪漿法”能有效地解決這些問題。

在壩體塊石砌筑過程中，采用“不鋪漿法”有利于施工倉面安排，特別是冬季、夏季、雨天的施工，能減少同層倉面分塊數(shù)量，能有效地減少分塊對砌體質(zhì)量和埋石率的影響，能有效地避免砌體間出現(xiàn)水平面的冷縫，并且簡化了施工工序，擺壩體塊石前省去了鋪底層漿的工序，能夠提高塔機(jī)吊運(yùn)塊石、砼的效率，提高施工工效。同時也減少了氣候?qū)[石施工的影響，有利于塊石擺放、施工倉面的安排。

“不鋪漿砌筑法”的工藝流程見圖3：

圖3 “不鋪漿法”工藝流程圖

“不鋪漿砌筑法”在經(jīng)沖洗并保持濕潤的工作面上，經(jīng)選石、沖洗后，由塔機(jī)垂直吊運(yùn)至倉面，塊石盡可能大面朝上小頭朝下。擺放的塊石與下層面間、相鄰塊石間只允許點或線的接觸，不允許塊石間面與面接觸，在滿足豎縫澆筑要求的前提下，盡量減少塊石間的縫隙，塊石安砌應(yīng)錯縫、穩(wěn)定。根據(jù)塊石擺放情況，部分不穩(wěn)定或豎縫較小的塊石可采用小石進(jìn)行墊放，現(xiàn)場由專人跟蹤檢查。采用“不鋪漿砌筑法”可通倉擺放塊石，能有效地控制塊石與塊石間的間隙，塊石擺放完成后，再連續(xù)進(jìn)行豎縫砼的澆筑可有效地減少施工縫，提高砌體質(zhì)量和埋石率。

5.2 砌體豎縫砼澆筑

石料按要求安砌后，豎縫及時澆筑砼，分3～4層澆筑及振搗密實，先澆筑豎縫底層30～40 cm，振搗密實以利層間結(jié)合。在澆灌豎縫的同時，為了提高壩體的埋石率，采用吊籃吊運(yùn)小塊石，安排專人根據(jù)塊石間豎縫的大小選取小塊石。在底層砼振搗密實后，由人工抬運(yùn)小塊石拋填至豎縫中，邊拋填小塊石邊振搗砼，同時應(yīng)保證小塊石不與已擺放的石料面接觸，周邊砼應(yīng)振搗密實。

豎縫砼采用手持插入式振動器，以達(dá)到砼面不冒氣泡，并開始泛漿為宜。工作面應(yīng)連續(xù)施工，保證其整體性。各壩段內(nèi)塊石分層錯開砌筑，平衡上升，砌筑層厚100～120 cm，塊石之間按規(guī)定縫寬留有足夠縫隙。同層壩體盡量形成下游高上游低的斜面，并力求縮小相鄰石塊高差，以利上下層砼結(jié)合緊密及上下層交錯填筑。大壩上、下游600 mm為C20砼，壩體塊石擺放與上下游模板間預(yù)留不少于600 mm空間，壩面C20砼與壩體同時施工，保證其銜間，避免、減少施工冷縫，嚴(yán)格按質(zhì)量要求施工。

6 改進(jìn)后的質(zhì)量檢測與效果分析

6.1 壩體壓水試驗

壩體壓水試驗是檢驗漿砌石重力壩砌筑質(zhì)量的重要手段，壩體砌筑的密實性以單位及水量ω值（Lu）表示，ω值越小，則砌體密實度就越好。根據(jù)設(shè)計要求將樂縣桃源水庫砼砌石重力壩在施工過程中每升高5.0 m按要求布置壓水試驗孔，以檢測上下兩層砌體施工水平縫間的密實性。當(dāng)砌體單位吸水量ω值大于3.0 Lu時需對該壩段進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿。

通過對將樂縣桃源水庫工程已施工完成壩體按規(guī)范、設(shè)計要求進(jìn)行壓水試驗，經(jīng)檢查大壩砌體密實度均符合要求，試驗成果見表2。

6.2 試坑試驗

為檢測改進(jìn)措施實施后壩體質(zhì)量及測驗壩體埋石率，在 424.0、 429.0按要求各做了1個試坑試驗，試驗情況如表3所示。

6.2 效果分析

通過試驗發(fā)現(xiàn)，桃源水庫工程改進(jìn)措施實施以后，料場采用PC320挖機(jī)裝運(yùn)大塊石，砼砌石重力壩采用左、右岸兩臺塔吊施工，單塊塊石控制在0.5～1.5 m3，上壩單塊塊石的體積有了明顯增大。砌體采用“不鋪漿法”施工，倉面安排更靈活，塊石間的間隙得到有效的控制，豎縫砼分層澆筑并在澆筑過程中人工拋填小塊石，埋石率有明顯提高。

改進(jìn)措施實施后該壩段砌體埋石率為55.62%、53.28%，較之前施工方法的埋石率42.09%有顯著提高，并超過設(shè)計的埋石率48.0%。使得施工質(zhì)量得以保證，且能有效的節(jié)約施工成本，效果顯著。

表2 桃源水庫部分砌體壓水試驗成果匯總表

表3 桃源水庫工程壩體試坑試驗統(tǒng)計表

7 結(jié)語

將樂縣桃源水庫工程砼砌石重力壩施工中結(jié)合工程內(nèi)外部條件、技術(shù)措施、管理措施，能更好地在保證工程質(zhì)量的前提下提高了砌體的埋石率。經(jīng)改進(jìn)后實際施工埋石率較原施工方法的埋石率有較大提高，并超過設(shè)計要求的埋石率48.0%。不僅減少了砼用量，降低了施工成本，增加工程效益，而且加快工程進(jìn)度，降低水化熱，有效防止裂縫產(chǎn)生，提高工程質(zhì)量。

（責(zé)任編輯：劉征湛）

Measures for increasing buried stone rate of masonry gravity dam at Taoyuan Reservoir

ZHANG Jian-min
（Fujian Water Conservancy and Water Power Engineering Bureau Company Limited，Quanzhou 362000，China）

As a dam type widely adopted by water conservancy and hydropower project，concrete masonry gravity dam permits obtaining raw materials locally，less cost and less material consumption of cement，steel and wood.For construction of a masonry gravity dam，the control of buried stone rate is important for construction quality and cost.Taking the construction of the masonry gravity dam of Taoyuan Reservoir as example，the author discussed the technical measures for increasing the proportion of stone and the buried stone rate，so as to guarantee construction quality and reduce cost.

Concrete masonry gravity dam；dam body building；buried stone rate；Taoyuan Reservoir

TV523

B

1003-1510（2016）03-0051-04

2016-02-19

張劍敏（1980-），男，福建泉州人，福建省水利水電工程局有限公司工程師，從事水利水電工程施工工作。