水庫工程項目混凝土面板堆石壩施工技術(shù)

潘天俊

(江西省水利水電建設(shè)集團(tuán)有限公司，南昌 330000)

0 引 言

混凝土面板堆石壩和土質(zhì)壩相比，最大的區(qū)別在于，以堆石體作為支承結(jié)構(gòu)，并在壩體上游表面，設(shè)置一層混凝土面板，作為堆石壩的防滲結(jié)構(gòu)，混凝土面板堆石壩的防滲漏系統(tǒng)由基礎(chǔ)防身工程、趾板、面板三部分共同組成。具有施工工程量小、建設(shè)工期短、投資少、施工簡單、抗?jié)B性好等優(yōu)勢，壩身多為堆石結(jié)構(gòu)，而面板則采取了鋼筋混凝土，因此，堆石材料的質(zhì)量以及施工質(zhì)量是衡量混凝土面板堆石壩安全運(yùn)行的主要指標(biāo)，面板作為防滲結(jié)構(gòu)，既能滿足抗?jié)B性和耐久性的需求，而且具有一定的柔性，可很好的適應(yīng)堆石體的變形，更好的保證壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和運(yùn)行的安全性。

1 工程概述

新屯水庫作為望謨縣城區(qū)防洪工程措施之一，通過與納壩水庫聯(lián)合蓄洪錯峰，可使望謨縣城達(dá)50a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。同時，新屯水庫也肩負(fù)著縣城供水，規(guī)劃新屯水庫年供水量為486萬m3。 混凝土面板堆石壩壩軸線呈直線布置，壩軸線方位角為NE8.64°，最大壩高78m，壩頂高程735.00m，防浪墻頂高程736.20m，壩頂寬度9m，壩頂長255.33m，壩底最大寬225.15m。趾板建基面坐落于弱風(fēng)化巖體中上部，最低建基面高程 657.00m。大壩上游壩坡為1∶1.406，下游壩坡采用變坡，變坡點高程為 710.00m，上半段壩坡為1∶1.5，下半段壩坡為1∶1.4，并在下游壩坡高710.00m、685.00m均設(shè)一馬道，下游綜合壩坡為1∶1.485。壩體分區(qū)從上游到下游依次為上游石碴蓋重區(qū)1B、上游黏土鋪蓋區(qū)1A、混凝土面板 F、墊層區(qū)2A、過渡區(qū)3A、主堆石區(qū)3B、下游次堆石區(qū)3C、下游塊石護(hù)坡3D 等。

2 施工條件和施工方案

本工程左岸岸坡為凸出的山脊地形，地形坡度在35°～45°之間，無沖溝發(fā)育，岸坡中下部有一條四級公路穿過；右岸地形坡度30°～45°，局部>50°，岸坡有一定的起伏，少量沖溝發(fā)育，但切割較淺，坡腳有少量耕地；河床總體較寬緩、無跌坎及深潭等發(fā)育。為適應(yīng)壩體變形，在面板之上設(shè)置了橫縫，混凝土面板采取了C25W10F100混凝土，頂部厚度為0.3m，底部厚度為0.554m，兩岸受拉垂直張性縫間距為8m，中間受壓垂直壓性縫間距為16m。趾板基巖屬于弱透水巖體，采取了平趾板型式，厚度為0.6m，趾板的寬度為5.5m，趾板和基巖間采取Φ25(Ⅲ級)L=4.5m@2×2m 錨筋錨固?；A(chǔ)采用固結(jié)灌漿處理，基礎(chǔ)固結(jié)灌漿布置為兩排，孔深均為 8m，間排距均為 2m。

3 施工方法

3.1 土石方開挖

在土石方開挖中，需要結(jié)合施工分區(qū)的不同，采取有針對性的開挖方法。比如：在進(jìn)行岸坡趾板和壩肩基礎(chǔ)土石方開挖中，需要采取先開挖岸坡，再開挖河床的方法[1]。在河流截流之前，進(jìn)行河床地面以上岸坡開挖，截流之后進(jìn)行河床地面以下基礎(chǔ)土石方開挖。覆蓋層采取2m3挖掘機(jī)挖裝20t自卸汽車運(yùn)輸渣土，基礎(chǔ)石方采取潛孔鉆為主，氣腿式風(fēng)鉆為輔的開挖方法。臨近水平建基面可采取預(yù)留保護(hù)層的淺孔臺階爆破法進(jìn)行開挖，控制保護(hù)層厚度在1m左右。而在進(jìn)行河床部位基礎(chǔ)土石方開挖中，采取潛孔鉆輔以氣腿式風(fēng)鉆造孔，人工裝藥爆破，永久邊坡進(jìn)行預(yù)裂爆破，分層開挖。

3.2 趾板混凝土澆筑

為保證施工質(zhì)量，本工程在趾板混凝土澆筑中，采取了分段的澆筑的方法，河流截流前，需要完成河床地面以上部位趾板澆筑混凝土，截流后進(jìn)行河床地面以下部位趾板混凝土澆筑[2]。趾板用木模板立邊模，頂模采取剛模板拉模法施工，混凝土泵送土倉后，及時跟進(jìn)人工平倉，并用插入時振搗棒充分振搗。

3.3 灌漿

灌漿是混凝土面板堆石壩施工的核心環(huán)節(jié)，如果灌漿不充分，會影響混凝土面板堆石壩的穩(wěn)定性，甚至?xí)饑?yán)重的滲漏現(xiàn)象。為保證施工質(zhì)量，案例工程在灌漿施工中，采取了先固結(jié)灌漿，再進(jìn)行帷幕灌漿的方法[3]。在固結(jié)灌漿操作中，用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)來造孔，分兩排鉆孔，每排灌漿孔不分孔序施工，注漿方式采取從下到上的分段純壓式灌漿方法。而在進(jìn)行帷幕灌漿時，用沖擊鉆成孔，鉆孔也分兩序施工，先施工一序孔，再施工二序孔，采取從下到上的分段孔內(nèi)循環(huán)灌漿法。

3.4 壩體填筑

壩體填筑是整個混凝土面板堆石壩施工的重中之重，如果壩體填筑的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，會對整個混凝土面板堆石壩運(yùn)行的安全性造成嚴(yán)重威脅，必須嚴(yán)格把控好壩體填筑質(zhì)量。因此，在具體施工中，每層堆石壩壩體填筑施工工藝流程是：測量放樣→第一層擠壓邊墻基礎(chǔ)找平、與過渡區(qū)料結(jié)合部位的主堆區(qū)塊石料鋪填(80cm)→第一層擠壓邊墻澆筑(40cm)→第一層過渡層料鋪填(40cm)與碾壓→ 第一層墊層料鋪填(40cm)與碾壓→測量放樣→第二層擠壓邊墻基礎(chǔ)找平→第二層擠壓邊墻澆筑(40cm)→第二層過渡層料鋪填(40cm)與碾壓→第二層墊層料鋪填(40cm)與碾壓→主堆區(qū)塊石料鋪填(80cm)與碾壓→次堆區(qū)塊石料鋪填(80cm)與碾壓→下游壩面干砌石護(hù)坡。墊層料坡面防護(hù)施工方法采用BJY40 混凝土邊墻擠壓機(jī)施工 C5混凝土擠壓邊墻。在案例工程施工中，為保證壩體填筑質(zhì)量，采取了分區(qū)填筑的方法。

本工程壩體填筑共分為四個區(qū)域，包括3B主堆區(qū)、3C次堆區(qū)、3A過渡料區(qū)、2A墊層料區(qū)。但由于3A區(qū)和2A區(qū)的填筑面積比較小，可將這兩區(qū)域合二為一進(jìn)行填筑，以提升填筑效率。而3B區(qū)和3C區(qū)填筑的面積比較大，可進(jìn)一步劃分三個施工塊區(qū)采取循環(huán)法進(jìn)行填筑。即一個施工輔料填筑，一個施工塊區(qū)進(jìn)行碾壓施工，另一個施工塊區(qū)進(jìn)行取樣驗收，三個施工塊區(qū)都沿著混凝土面板堆石壩的軸線進(jìn)行劃分施工。

在進(jìn)行墊層料和過渡料填筑中，當(dāng)每層擠壓邊墻完成混凝土澆筑，并且達(dá)到一定強(qiáng)度之后，再進(jìn)行堆墊層料的填筑的測量放線，通過撒布白粉的方式，明確標(biāo)記出墊層料填筑的寬度邊線，作為本次墊層料填筑的標(biāo)記[4]。選擇20t自卸汽車將填筑材料運(yùn)輸?shù)綁|層料填筑區(qū)域之后，選擇后退法進(jìn)行卸料填筑，填料完成之后，及時用挖掘機(jī)整平，控制填筑厚度在40cm左右，并噴灑適量的水，以提升碾壓效果。等過渡料全部填筑完成之后，再采取平碾振動碾按照碾壓試驗確定好的參數(shù)進(jìn)行全范圍碾壓。

當(dāng)完成兩層墊層料和過渡層料填筑和碾壓之后，再按照填筑分區(qū)的要求，開展主堆區(qū)料和次堆分區(qū)料的分區(qū)填筑和碾壓。本工程在主堆區(qū)填筑施工中，采取20t自卸汽車，將選擇好石料運(yùn)輸?shù)街付ǖ姆謮K填筑區(qū)域，采取進(jìn)占法和后退法相互結(jié)合的方法進(jìn)行卸料，再用TY200推土機(jī)進(jìn)行鋪料和平整處理，主堆區(qū)填料填筑的厚度要控制在80cm左右，填筑完成后及時灑水潤濕，嚴(yán)格按照《混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》 規(guī)定，采用平碾振動碾按碾壓試驗確定的參數(shù)進(jìn)行碾壓。

3.5 護(hù)坡

混凝土面板堆石壩下游壩坡需要進(jìn)行有效的護(hù)坡處理，才能提升使用壽命，提升運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。案例工程在下游壩坡護(hù)坡中采取了干砌石護(hù)坡方法，隨混凝土面板堆石壩壩體上升之后2.0m進(jìn)行砌筑。由20t自卸式汽車將選擇好的塊石運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，經(jīng)過現(xiàn)場測量放線之后進(jìn)行人工砌筑。為最大限度上提升護(hù)坡效果，在砌筑中采取相鄰兩層錯縫鎖結(jié)的砌筑方式，和堆石料采取相互交替的鋪筑方法，一邊回填，一邊砌筑，從上到下，錯縫砌筑，保證每塊砌石緊靠密實，墊塞穩(wěn)定。盡量用大塊砌石進(jìn)行封邊處理，以提升護(hù)坡面的平整性。

3.6 混凝土面板施工

混凝土面板施工同樣也是混凝土面板堆石壩施工的主要工序，其施工質(zhì)量對混凝土面板堆石壩的抗?jié)B性、抗腐蝕性有很大影響。實際施工中，為確?；炷撩姘迨┕べ|(zhì)量，在進(jìn)行混凝土澆筑中采取了跳倉澆筑方法，兩個工作面進(jìn)行流水作業(yè)[5]?；炷撩姘宀扇o軌滑動模板按照從下到上，一次到頂?shù)姆椒仓?/p>

在具體澆筑中，為降低澆筑難度，提升澆筑速度，靠岸邊不規(guī)則地帶將滑膜斜向放置，兩端上升速度不同，需要等滑模達(dá)到水平狀態(tài)之后，再進(jìn)行同步上滑。無軌滑動模板由壩頂5t專用卷揚(yáng)機(jī)來牽引模板，以初始滑模能夠持續(xù)穩(wěn)定上升，控制滑模上升的速度在2m/h以下，混凝土在拌合站拌和完成之后，通過運(yùn)輸罐車運(yùn)輸?shù)绞┕の恢煤笸ㄟ^溜槽接料入倉，人工攤鋪、平倉處理后，用插入式振搗棒進(jìn)行充分振搗。

3.7 防浪墻

防浪墻的主要作用是抵消水浪對混凝土面板堆石壩造成的沖擊影響，對提升混凝土面板堆石壩使用壽命，保證運(yùn)行安全等方面有非常重要的意義。本工程壩頂防浪墻為混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土澆筑時采取了跳倉澆筑方法，鋼模板立模，混凝土泵送入倉后，人工平倉，并用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，以提升混凝土的密實度，充分發(fā)揮出放浪效果。

4 結(jié) 語

綜上所述，結(jié)合工程實例，分析了水庫工程項目混凝土面板堆石壩施工技術(shù)，結(jié)果表明，混凝土面板堆石壩雖然優(yōu)勢比較多，但施工工序比較多，任何一個施工環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，都會對總體施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。這就要求在混凝土面板堆石壩施工中，能夠結(jié)合現(xiàn)場實際的施工條件，制定科學(xué)有效的施工方案，并從土石方開挖、趾板混凝土澆筑、灌漿、壩體填筑、護(hù)坡、混凝土面板施工及防浪墻等要點同時入手，才能最大限度上發(fā)揮出混凝土面板堆石壩的優(yōu)勢，確保質(zhì)量安全。