膠結(jié)顆粒料壩用箱式固坡初步成型裝置在守口堡水庫的應(yīng)用

牛 耀

（山西省水利建筑工程局集團有限公司 山西太原 030006）

1 工程背景

大同守口堡水庫是一座?。?）型水庫，為山西省應(yīng)急水源工程之一，目的是為工業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉提供水源。大壩初設(shè)為碾壓混凝土重力壩，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，水庫壩址區(qū)的覆蓋層較厚，河床砂礫料豐富，可就地取材、加快施工進(jìn)度、利于環(huán)保，適宜于采用新型的膠結(jié)顆粒料壩型。為促進(jìn)山西省水利工程技術(shù)的發(fā)展以及膠結(jié)顆粒料筑壩的研究和推廣應(yīng)用，大壩由碾壓混凝土重力壩改為膠結(jié)顆粒料壩，并被水利部確定為膠凝砂礫石試驗壩。大壩壩體采用膠凝砂礫石，壩面為混凝土面板，其膠凝填筑量為40 多萬m3。

2 技術(shù)背景

膠結(jié)顆粒料壩是一種新發(fā)展的壩型，我國只在四川、貴州一些南方地區(qū)的圍堰等臨時工程進(jìn)行了一些試驗性應(yīng)用，守口堡水庫大壩首次將該技術(shù)應(yīng)用于永久性工程，施工技術(shù)尚不成熟。在施工過程中借鑒土石壩填筑工藝，研究并完善適合膠結(jié)顆粒料壩型的施工方法?，F(xiàn)有土石壩邊坡處理施工技術(shù)用于膠結(jié)顆粒料填筑時存在以下不足。

1）削坡法施工

根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求和實際施工需要，在設(shè)計邊線外進(jìn)行適當(dāng)?shù)某瑢捥钪?，碾壓成型后，機械配合人工剔除超填部分。此種方法導(dǎo)致超填料不能再次利用，從而施工成本大大增加；另外，壩體與上游防滲層混凝土、下游保護(hù)層混凝土同步上升，施工相互干擾大，加大了安全隱患，同時直接影響施工進(jìn)度。

2）模板固坡法施工

模板固坡施工工序為：模板制作安裝→膠凝顆粒料鋪筑→模板拆除→界面處理。此種方法工序多、速度慢，并且模板與排水盲管周圍1.0 m 范圍內(nèi)碾壓機具無法靠近，使得該部位膠結(jié)顆粒料不能壓實，需采用變態(tài)混凝土替代膠結(jié)顆粒料，使施工成本劇增（膠結(jié)顆粒料單方造價遠(yuǎn)低于變態(tài)混凝土）；其次模板制作、安裝、拆除及變態(tài)混凝土界面處理同樣會加大施工成本，延誤施工進(jìn)度工期。

3 技術(shù)應(yīng)用

為了解決現(xiàn)有膠結(jié)顆粒料采用削坡法或模板固坡法施工時存在施工成本較高、施工效率低下且安全隱患較大的問題，根據(jù)膠結(jié)顆粒料壩上下游邊坡坡比和施工工藝，結(jié)合現(xiàn)場常規(guī)牽引設(shè)備（裝載機、推土機、挖掘機）的性能特點，設(shè)計制作了箱式固坡初步成型裝置。

3.1 箱式固坡初步成型裝置設(shè)計

箱式固坡初步成型裝置設(shè)計的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2所示。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖 （正面）

箱式固坡初步成型裝置是一種無蓋無底箱式成型、附帶平板振搗器的裝置，材料主要采用厚度為10 mm 的鋼板制作，其主要尺寸為：總長度360 cm，總高度115 cm，上、下部總寬度均為150 cm，料箱凈寬度150 cm，出料口高度60 cm，上頂寬80 cm，兩側(cè)坡比根據(jù)壩坡設(shè)計坡比設(shè)為1：0.6，平板振搗器設(shè)于出料口的兩側(cè)鋼板上。

圖2 側(cè)視示意圖

箱式固坡初步成型裝置其上、下端面均為敞口結(jié)構(gòu)的料箱，料箱的后端開有成型口，成型口的截面為等腰梯形狀，成型口的邊緣設(shè)置有下端面、前后端面均為敞口結(jié)構(gòu)的成型箱體，成型口的左右邊緣固定有向左側(cè)延伸且與料箱內(nèi)壁固定的導(dǎo)料板，兩導(dǎo)料板圍成的空間向左側(cè)逐漸變大；料箱的左端面外側(cè)固定有牽引支架，牽引支架的端部固定有牽引環(huán)。

3.2 具體實施方式

1）在施工過程中，先將箱式固坡初步成型裝置吊放至邊坡處，裝載機向料箱內(nèi)喂入膠結(jié)顆粒料，當(dāng)牽引料箱前進(jìn)時，在口徑逐漸變小的兩導(dǎo)料板的作用下，將膠結(jié)顆粒料擠壓塑形，接著在成型口的作用下，呈所需形狀完成固坡成型。

2）箱式固坡初步成型裝置箱體的左右外側(cè)壁均設(shè)置有附著式振搗器，附著式振搗器上設(shè)置有一端與其固定、另一端穿入箱式固坡初步成型裝置箱體的連接桿，連接桿的端部均固定有緊貼箱體左右內(nèi)側(cè)壁的振搗板。

3）當(dāng)牽引料箱前進(jìn)的同時，開動附著式振搗器的開關(guān)，通過對固坡初步成型的膠結(jié)顆粒料進(jìn)行振搗，進(jìn)一步提升了膠結(jié)顆粒料成型的穩(wěn)定性能。

4）附著式振搗器與其相鄰的成箱箱體左右側(cè)壁之間均設(shè)置有橡膠層。通過橡膠層的緩沖性能，使得振搗過程更加平和。

4 裝置應(yīng)用效果分析

箱式固坡初步成型裝置解決了膠結(jié)顆粒料固坡問題，避免了削坡法和模板固坡法的弊端，在守口堡水庫膠結(jié)顆粒料壩工程中得到成功應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1）降低了施工成本

同一鋪筑厚度，采用延米工程費用計算成本，采用箱式固坡初步成型裝置施工技術(shù)和削坡法相比降低成本約65 元/m，和模板固坡法相比降低成本約131元/m?？梢娫摷夹g(shù)大大降低了施工成本，提高了經(jīng)濟效益。

2）加快了施工進(jìn)度

箱式固坡初步成型裝置實現(xiàn)了膠凝砂礫石料的連續(xù)作業(yè)，使得膠凝砂礫石料的攤鋪速度大大提高，同時還給相鄰上下游面板防滲體混凝土得施工創(chuàng)造工作面，使膠凝砂礫石料和上下游面板混凝土可以同步施工，防止窩工現(xiàn)象，加快了大壩整體填筑速度。

3）減少了安全隱患

箱式固坡初步成型裝置工序簡單，方便管理和操作。同時施工時不需要人工進(jìn)行模板制作、安裝及拆除、以及變態(tài)混凝土的澆筑、加漿振搗等工序，避免了人員和機械的交叉作業(yè)，減少了施工隱患，保障了施工安全。

4）提升了環(huán)保效益

常用的超填削坡法，會產(chǎn)生大量不能重復(fù)利用的工程廢料，對環(huán)境造成一定影響。而箱式固坡初步成型裝置置避免了超填料的廢棄，減少了材料浪費，提升了環(huán)保效益。

5 結(jié)語

箱式固坡初步成型裝置是一種帶有平板振搗器的無蓋無底箱式成型裝置。裝載機喂料，挖掘機牽引箱式成型裝置鋪料，平板振搗器預(yù)壓膠結(jié)顆粒料成型，輔以液壓專用夯具定型夯實，完成邊坡固坡。

箱式固坡初步成型裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適用性強，實現(xiàn)了連續(xù)作業(yè)，提高了工程質(zhì)量，在膠結(jié)顆粒料固坡施工中與削坡法和模板固坡法相比較，降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度，減少了安全隱患，提升了環(huán)保效益，對膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)的推進(jìn)起到了積極的推動作用，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益，值得類似工程借鑒。