丹江口水庫大壩加高混凝土施工技術(shù)

肖康

（中電建生態(tài)環(huán)境集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518102）

1 丹江口水庫概況

丹江口水庫位于中國(guó)湖北省丹江口市與河南省淅川縣境內(nèi)，且位于漢江中上游，是亞洲第一大人工淡水湖。丹江口水庫工程是于1958 年修建的，在2005 年進(jìn)行了大壩主體加高。在大壩主體加高之前，丹江口水庫的正常蓄水位是157 m，庫容是174.50億m3，在加高之后水庫的正常蓄水位變?yōu)榱?70 m，庫容也變?yōu)榱?80.50 億m3，可有效緩解中國(guó)北方地區(qū)的水資源短缺問題。

2 丹江口水庫大壩加高的目的

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升、水資源日漸緊缺的背景下，丹江口水庫大壩的高度已無法滿足實(shí)際需求。對(duì)丹江口水庫大壩進(jìn)行加高處理可以提升水庫的正常蓄水位與庫容，有利于提高水庫的供水量與防洪能力。

3 丹江口水庫大壩的施工度汛與水位控制

3.1 施工度汛標(biāo)準(zhǔn)與方案

當(dāng)前，中國(guó)沒有針對(duì)水庫大壩加高施工制定明確的度汛標(biāo)準(zhǔn)。但丹江口水庫的運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，且需要持續(xù)擔(dān)任防洪任務(wù)，所以施工單位需要應(yīng)用千年一遇洪水的施工度汛標(biāo)準(zhǔn)。其次，施工單位應(yīng)根據(jù)工程施工情況制定施工度汛方案，并通過優(yōu)化泄流建筑物等方式進(jìn)行度汛控制。

3.2 施工水位控制

降低水庫的水位、控制大壩的變位有利于增強(qiáng)新老混凝土的共同受力，但是這也會(huì)造成較大的發(fā)電量損失。為此，施工單位應(yīng)根據(jù)不同施工階段的情況控制水庫的水位。在第一年至第三年的枯水期時(shí)需進(jìn)行貼坡混凝土施工，所以需要將水庫的水位控制在152 m，在汛期時(shí)將水庫的水位控制在149 m。在第四年至第五年的枯水期時(shí)需進(jìn)行大壩加高施工，所以需要將水庫的水位控制在157 m，在汛期時(shí)將水庫的水位控制在145 m。

4 丹江口水庫大壩加高混凝土施工方案

4.1 綜合分析原大壩的情況

丹江口水庫大壩的長(zhǎng)度為1 141 m，一共有58 個(gè)壩段，其中部分壩體的蓄水位符合170 m這一要求，所以施工單位只需要對(duì)水庫大壩的部分位置進(jìn)行加高處理。

4.2 科學(xué)制定加高混凝土施工方案

在對(duì)丹江口水庫大壩進(jìn)行加高處理時(shí)，施工單位應(yīng)科學(xué)制定混凝土施工方案。施工單位可以制定全斷面寬槽回填、直接貼坡澆筑以及在直立面上進(jìn)行寬槽回填并在斜坡面上進(jìn)行貼坡澆筑等三種不同的方案。在制定施工方案之后，施工單位需要對(duì)這三種施工方案進(jìn)行對(duì)比分析，并從中選擇最佳的方案。從實(shí)際情況來看，在進(jìn)行丹江口水庫大壩加高混凝土施工時(shí)，施工單位應(yīng)選擇直接貼坡澆筑這一方案。

5 丹江口水庫大壩加高混凝土施工技術(shù)

5.1 老壩體混凝土拆除技術(shù)

在進(jìn)行水庫大壩加高混凝土施工時(shí)，施工單位應(yīng)做好老壩體混凝土拆除工作。從丹江口水庫大壩的實(shí)際情況來看，老壩體混凝土拆除的難度相對(duì)較大。例如：老壩體混凝土拆除部位距離微波樓以及電站廠房等設(shè)施較近，上方有大量的通信設(shè)施與輸電線塔，在拆除時(shí)可能會(huì)受到影響；需要拆除的混凝土壩段較多，且不同部位有不同的要求，加大了拆除難度；混凝土拆除部位與保留部位距離較近，很難保障保留部位的完整性。針對(duì)這些問題，施工單位應(yīng)制定完善拆除方案，將不同的拆除技術(shù)結(jié)合起來，提高拆除質(zhì)量。施工單位可以將人工拆除、機(jī)械拆除、靜爆拆除等不同的方式結(jié)合起來。人工拆除具有工藝簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，比較適用于施工環(huán)境復(fù)雜且拆除量少的拆除任務(wù)，施工單位可以將其應(yīng)用在距離混凝土保留部分較近的拆除任務(wù)中；機(jī)械拆除的效率相對(duì)較高，不會(huì)對(duì)混凝土保留部分造成較大影響，施工單位可以將其應(yīng)用在緊鄰發(fā)電廠等位置的拆除任務(wù)中，充分發(fā)揮手風(fēng)鉆、振動(dòng)錘等機(jī)械設(shè)備的作用；靜爆拆除不會(huì)造成較大的振動(dòng)與噪聲，可以將其應(yīng)用在不允許有噪聲和振動(dòng)的拆除任務(wù)中。

5.2 新增鍵槽施工技術(shù)

為了增強(qiáng)新老混凝土的結(jié)合性，增強(qiáng)混凝土的受力性能，施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求在施工縫當(dāng)中設(shè)置鍵槽。在丹江口水庫大壩初期工程施工時(shí)，施工單位已經(jīng)在老壩體的下游中設(shè)置了鍵槽，現(xiàn)在只有部分位置沒有鍵槽，所以施工單位只需要在這些位置補(bǔ)設(shè)鍵槽。鍵槽斷面屬于不等邊的三角形，短邊深度約為500 mm，長(zhǎng)邊深度約為760 mm，施工單位可以利用盤鋸切割和靜裂聯(lián)合施工這種技術(shù)手段設(shè)置鍵槽。例如：施工單位可以利用液壓盤鋸系統(tǒng)以及相應(yīng)直徑的鋸片進(jìn)行長(zhǎng)邊切割，利用手風(fēng)鉆對(duì)短邊進(jìn)行鉆孔并灌注適量的靜態(tài)破碎劑，使其膨脹分離。

5.3 明確新澆混凝土的原材料與配合比

在進(jìn)行加高混凝土施工時(shí)，施工單位應(yīng)科學(xué)選擇混凝土的原材料，優(yōu)化混凝土的配合比。首先，施工單位應(yīng)科學(xué)選擇水泥、砂石、細(xì)骨料、粗骨料等原材料，在優(yōu)化混凝土性能的同時(shí)提高施工質(zhì)量。其次，在配制混凝土?xí)r，施工單位盡量少應(yīng)用水泥，并添加適量的外加劑，增強(qiáng)混凝土的耐久性與抗?jié)B性；優(yōu)先選擇I級(jí)粉煤灰、復(fù)合外加劑、發(fā)熱量低的水泥，控制混凝土的水化熱，增強(qiáng)混凝土的抗裂性能；優(yōu)化混凝土的配合比，增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度。

5.4 結(jié)構(gòu)施工措施

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工時(shí)，施工單位不僅需要進(jìn)行鍵槽施工，也需要設(shè)置灌漿系統(tǒng)、止排水系統(tǒng)。第一，設(shè)置灌漿系統(tǒng)。施工單位需要在新老混凝土的結(jié)合面上設(shè)置灌漿系統(tǒng)，利用灌漿系統(tǒng)進(jìn)行接縫灌漿。第二，設(shè)置止排水系統(tǒng)。在新老混凝土的結(jié)合面上設(shè)置止排水系統(tǒng)可有效降低結(jié)合面的滲透性，減少滲透對(duì)壩體的影響。第三，設(shè)置錨筋。在澆筑新混凝土前施工單位應(yīng)在老壩體中設(shè)置錨筋，從而控制新老混凝土結(jié)合面的開裂寬度。

5.5 新老混凝土結(jié)合面的處理技術(shù)

為了使新老混凝土更好地結(jié)合在一起，施工單位應(yīng)做好結(jié)合面處理工作。首先，應(yīng)對(duì)老壩體表面的碳化層進(jìn)行鑿除處理，改善壩體的受力狀態(tài)。丹江口水庫大壩的混凝土碳化層厚度約在2～3 cm，需全面清除，并在結(jié)合面上鋪設(shè)水泥砂漿等材料，增強(qiáng)結(jié)合面的密實(shí)性。其次，應(yīng)在特殊的結(jié)合位置涂抹界面劑，增強(qiáng)新老混凝土的黏結(jié)性，施工單位可以在溢流壩段老閘墩與新加高溢流堰的結(jié)合面上涂抹界面劑。

5.6 混凝土溫控措施

混凝土溫控質(zhì)量影響著大壩加高混凝土施工質(zhì)量，施工單位應(yīng)完善溫控措施。第一，施工單位應(yīng)優(yōu)化混凝土施工工序與施工進(jìn)度。需要在每年十月至次年四月進(jìn)行貼坡混凝土施工，并將貼坡混凝土相鄰塊的高差控制在4～6 m。且每年五月至次年九月不能進(jìn)行混凝土澆筑。第二，施工單位應(yīng)降低混凝土的澆筑溫度，控制混凝土的水化熱。在夏季施工時(shí)，施工單位可以將混凝土澆筑機(jī)械的溫度控制在7 ℃～10 ℃，并加快混凝土的出倉速度。同時(shí)，需要通過控制水泥用量等方式控制混凝土的水化熱。第三，施工單位應(yīng)做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，即對(duì)混凝土進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

5.7 混凝土澆筑技術(shù)

混凝土澆筑是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，施工單位需要利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行混凝土澆筑。施工單位可以利用塔帶機(jī)進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，并通過分層澆筑、一次澆筑等手段進(jìn)行澆筑。

6 結(jié)語

在進(jìn)行丹江口水庫大壩加高混凝土施工時(shí)，施工單位應(yīng)做好施工度汛與水位控制工作，也應(yīng)根據(jù)老壩體的情況制定大壩加高混凝土施工方案，靈活應(yīng)用壩體拆除技術(shù)、新增鍵槽施工技術(shù)、混凝土配制技術(shù)以及新老混凝土結(jié)合技術(shù)，提高工程施工質(zhì)量。