大壩迎水面預制混凝土六角塊護坡施工技術

赫俊嶺,陳 杭

(中國水利水電第五工程局有限公司,成都 610066)

1 概述

隨著國家對水利建設投資日益增加,越來越多的水利工程開工建設,大量的病險水庫進行除險加固,以提高防洪標準。普通的干砌石、漿砌石護坡易出現(xiàn)穩(wěn)定性、整體性、耐久性差,抗風浪及抗沖刷能力低,已不能滿足當今水利工程護坡需要。廣州市白云區(qū)大源水庫等13宗水庫除險加固工程和廣州市白云區(qū)磨刀坑水庫等23宗水庫更新改造工程共涉及36宗小型水庫除險加固,水庫大壩迎水面拆除原干砌石護坡,鋪設預制混凝土六角塊護坡方案。

預制混凝土六角塊厚度為120 mm,邊長30 cm,混凝土采用C30。為滿足大壩排水需求,設置無排水孔預制混凝土六角塊和帶排水孔預制混凝土六角塊兩種,帶排水孔預制混凝土六角塊按梅花形布置,間距1.8 m。

2 工藝原理及流程

在空庫狀態(tài)下,首先對大壩迎水面按設計坡比進行修整碾壓達到壓實度要求,在坡腳位置先施工阻滑墻,在迎水面上按六角塊尺寸模數(shù)施工縱橫框格梁進行分格,在每個框格梁分格中進行預制六角塊鋪設[1]。

鋪設前先在壩面上鋪設土工布及砂石墊層,墊層施工按設計粒徑和厚度,嚴格把關,平整度滿足鋪設六角塊要求,施工完成面要避免擾動。施工六角塊以框格梁分格內(nèi)空間為施工單元,先采用裝載機將六角塊運輸至大壩頂部,采用自研夾鉗裝置進行短距離搬運及安裝[2]。

預制混凝土六角塊護坡施工技術工藝流程如圖1所示。

圖1 大壩迎水面六角塊護坡施工技術工藝流程

3 施工方法

3.1 壩面清理、夯實

施工前首先清理現(xiàn)狀壩面干砌石或漿砌石護面,對壩面進行整平、夯實。

3.2 排布方式優(yōu)化

六角塊排布方式直接影響鋪設效率及美觀性,在施工框格梁之前就要先對六角塊的鋪設方式進行設計和優(yōu)化,保證每格框格梁內(nèi)六角塊整齊、均勻、美觀,同時,減少現(xiàn)場切割六角塊,影響施工效率。

通過多次模擬,結(jié)合六角塊的形式,最佳的排布方式是定制三種定型模具:1——完整的六角塊模具、2——按對角線分半塊的六角塊模具、3——按對邊分半塊的六角塊模具[3],具體見圖2和圖3。

圖2 三種定型模具

圖3 最優(yōu)六角塊排布方式

3.3 阻滑墻、框格梁施工

阻滑墻平行于大壩位于大壩坡腳位置,截面尺寸1000 mm×600 mm,框格梁截面尺寸700 mm×300 mm,分橫向框格梁和縱向框格梁,橫向框格梁間距約5 m,縱向框格梁間距約10m。阻滑墻和框格梁沿長度方向每10m設置一道瀝青模板伸縮縫。縱向框格梁施工時鋼筋與阻滑墻鋼筋連接。

阻滑墻基槽采用機械開挖,開挖按1∶1放坡,開挖完成后進行地基承載力檢測,不滿足設計要求時采用拋石換填。為保證阻滑墻穩(wěn)定性,在阻滑墻后及底部設置干砌石護腳,防止阻滑墻向庫內(nèi)滑動。

框格梁施工在回填壓實度達到設計要求的坡面上采用人工開挖框格梁溝槽,溝槽深度為0.43 m,兩側(cè)1∶1放坡開挖,開挖完成后鋪設500g/m2兩布一膜土工膜,兩側(cè)預留足夠的搭接長度?？蚋窳喉敳扛叱毯涂v向順直度應嚴格控制以保證與鋪設六角塊一致。

3.4 土工布鋪設

采用復合土工膜作為壩體防滲,土工膜自壩頂鋪設至上游壩腳阻滑墻,框格梁下的土工膜與框格梁內(nèi)的土工膜焊接牢固可靠。鋪設土工膜前應將壩坡上的碎石層及護坡塊石拆除,將壩體表面含夾的碎石、尖石等清除,且將表面進行平整。先鋪一層厚15 cm的細砂土墊層,再鋪設土工膜。為保護土工膜,在其上鋪設10 cm厚的砂墊層,砂粒徑不能超過0.5 mm。然后在砂墊層上鋪預制六角塊,預制六角塊厚12 cm,既可作為土工膜的壓重,又可起到護坡作用。

根據(jù)技術要求,土工膜采用熱熔焊接,在焊接時,采用雙焊縫焊接,每條焊縫寬度10 mm,避免漏焊、燙傷和折皺等缺陷。土工膜焊接好后,使用彩條布將其覆蓋,避免陽光直曬,以防受損。

3.5 碎石墊層施工

砂石墊層鋪設厚度15 cm,采用人工攤平,預先設好3 m×3 m網(wǎng)格標高樁控制鋪設平整度。壓實后進行壓實度檢測,合格后再進行六角塊鋪筑。

3.6 六角塊鋪設

(1)坡面進行六角塊鋪設前,應在每格框格梁中設置縱、橫、斜控制線,便于鋪設平整度控制。

(2)六角塊搬運采用自制的搬運裝置輔助裝載機進行吊運,運送至壩頂后,在坡面上采用角鐵、模板特制滑梯,通過滑梯將六角塊下滑至工作面,效率可以比人工搬運大大提高,也可避免鋪設好的砂石墊層被擾動。

(3)預制混凝土六角塊鋪筑采用自制的六角塊簡易夾鉗裝置,兩人輕松抬起,自由放下,大大加快鋪設效率并能很好地控制平整度。

(4)預制混凝土六角塊鋪設應按從下往上的順序,鋪設應平整。鋪設時依放樣樁縱向拉線控制坡比,橫向拉線控制平整度,使平整度達到設計要求。預制混凝土六角塊鋪設應平整、穩(wěn)定、縫線規(guī)則。坡面平整度用2m靠尺檢測,凹凸不超過3 cm。

3.7 接縫調(diào)直、勾縫

預制混凝土六角塊鋪設完后,在混凝土塊落實再調(diào)整其平整度后用水泥砂漿勾縫,勾縫前先灑水,將預制塊濕潤,清理干凈縫隙間雜物,確保水泥砂漿把縫塞滿,勾縫要求表面抹平,整齊美觀,勾縫后應及時灑水養(yǎng)護,縫線整齊、統(tǒng)一,無垂直通縫。

4 施工控制要點

(1)防滑移措施牢固可靠:干砌石固腳與阻滑墻緊密配合,防止阻滑墻滑動;縱向框格梁與阻滑墻有效連接,阻滑墻施工時,預留縱向框格梁鋼筋,保證阻滑墻與框格梁緊密連接。

(2)大壩排水順暢:土工布滿鋪,防止壩體土顆粒析出,帶排水孔預制混凝土六角塊按梅花形布置,間距符合設計要求,排水孔底部采用土工布包裹,孔內(nèi)滿填砂石料反濾。

(3)六角塊運輸防止磕碰受損:從預制場到大壩運輸采用人工配合叉車運輸,防止磕碰掉角;從大壩到鋪筑面運輸配合斜面溜槽滑至對應框格梁內(nèi)后采用自研六角塊夾鉗進行鋪設。施工過程中做到輕拿輕放、鋪設時采用橡膠錘等措施防止六角塊受損,影響鋪設效果。

(4)線性、平整度控制:鋪設時采用縱、橫、斜掛線法確保線性順直、平整度滿足要求。

(5)勾縫飽滿:確保水泥砂漿把縫塞滿,勾縫要求表面抹平,整齊美觀,勾縫后應及時灑水養(yǎng)護,縫線整齊、統(tǒng)一,無垂直通縫。

5 應用效果

拆除現(xiàn)狀干砌石或漿砌石護坡,設置阻滑墻、采用框格梁分隔方式對大壩進行預制混凝土六角塊護坡鋪設(見圖4),滿足了水庫標準化安全運行要求。本技術的應用,節(jié)約了施工周期,減少了機械、人工等費用的支出,節(jié)約施工成本,大大提高水庫迎水面抗沖刷性和穩(wěn)定性。同時大大提高了迎水面護坡外觀效果,對水庫景觀提升起到了決定性作用。

圖4 迎水面六角塊鋪設效果

6 結(jié)語

本工程大壩迎水面現(xiàn)狀為干砌石護坡,本次除險加固采用預制混凝土六角塊護坡,通過自研裝置的應用和排布方式優(yōu)化措施,提高了施工效率,減少了機械、人工等費用的支出,節(jié)約施工成本,為安全、優(yōu)質(zhì)、快速完成施工任務提供了重要的技術支持,具有較為明顯的技術進步和社會效益。