興隆水庫供水工程混凝土砌石壩施工技術(shù)淺論

王艷紅

（湖南省水利水電第一工程有限公司 長沙市 410015）

1 概 述

興隆水庫供水工程為南岳區(qū)目前最大的政府投資項目，是徹底解決南岳區(qū)城市供水緊張的民生工程。水庫為一座?。á瘢┬退畮?，庫容292 萬m3，水廠生產(chǎn)能力為2.0 萬t/d，年可供水量560 萬m3，水源充足，水質(zhì)良好，水庫大壩為混凝土砌石重力壩，最大壩高74 m，壩頂長294 m。

漿砌石壩在我國具有悠久的歷史，并且有一套成熟的施工工藝，主要施工內(nèi)容有壩體漿砌石、防滲面板混凝土、壩體分縫、分縫止水、壩體排水、壩基排水、固結(jié)灌漿及帷幕灌漿等。漿砌石壩的優(yōu)點是：就地取材、節(jié)約鋼材、木材、水泥，水化熱低，溫控措施簡單，壩頂可以泄流，施工期允許壩體過水，施工技術(shù)易于掌握，工期安排靈活。缺點是施工機械化較困難，施工速度較慢，使用勞力較多，壩體砌筑不易密實，施工質(zhì)量難控制。近年來隨著新型筑壩材料及筑壩工藝的發(fā)展，由于漿砌石壩在施工質(zhì)量和速度上的不足，大型水庫使用甚少，但是在中小工程中仍具有廣泛的應(yīng)用前景。

細石混凝土砌石壩與漿砌石壩的不同之處是把膠結(jié)材料由砂漿改為細石混凝土，采用振搗器進行振搗，壩體的密實度、容重容易控制，從而能較好保證施工質(zhì)量，同時，由于施工作業(yè)面相對平整，可適當增加機械化作業(yè)，提高施工速度。施工過程中，筑壩石料、膠結(jié)材料、砌筑工藝、施工機械、材料運輸、質(zhì)量控制等方面均有特殊的技術(shù)要求。

2 筑壩材料要求

2.1 筑壩石料

砌體材料為塊石，石料必須質(zhì)地堅硬，盡量使用新鮮巖石，最低必須保證每塊石料有兩個新鮮面，石料標號不低于300 號，石塊尺寸原理上越大越好，可以節(jié)省膠結(jié)材料，提高砌體強度，但石料太大，人工搬運砌筑困難。

在本工程的施工中，由于工程量較大，壩體較高，采用3 臺塔式起重機進行材料運輸，所以塊石可以適當加大，根據(jù)塔吊型號，塊石最大總量達到了1.5 t。其次小塊石重量以2～4 人能夠抬運為宜，采用（50～200）kg。砌筑時，為了各種尺寸的石料都能得到充分利用，通常大、中、小塊石搭配使用，有利于減少砌體的空隙，節(jié)省膠結(jié)材料用量，提高砌體密實度。塊石使用搭配方法是： 特大塊石 （1 500～1 000 kg）占40%；大塊石（1 000～200 kg）占30%；中塊石（200～50 kg）占20%；小塊石（50～20 kg）占10%。

石方開采總量計算：V=Vn（1－e）P/γ

式中 V——石方需要開采總量（m3）；

Vn——砌石壩體的幾何體積（m3）；

e——塊石空隙率，按12%；

P——石料施工損失系數(shù)，取1.05～1.1；

γ——石料開采成品率（%）；（由爆破試驗確定，無試驗條件時，塊石按60%～80%）。

規(guī)劃階段選擇石料料場時，料場石料的儲藏量應(yīng)大于需要開采量的2～3 倍，施工階段應(yīng)大于開采量的1.5 倍。

砌體采用南岳區(qū)特有的花崗巖作為主材，在水庫壩址上游約700 m 處的庫區(qū)內(nèi)，選擇了左岸山體巖石裸露較好的一處作為石料供應(yīng)，該處儲量豐富，質(zhì)地堅硬，經(jīng)檢測達花崗巖抗壓強度達到了117 MPa。

2.2 膠結(jié)材料

興隆水庫大壩細石混凝土砌塊石膠結(jié)材料為C15 細石混凝土。材料組成：水泥、砂、水、一級細石。細石粒徑：一級細石（5～20）mm。材料配比：通過實驗確定，塌落度為（5～8）cm 為宜。使用特點：受力好，節(jié)省水泥，但和易性較差，不容易搗實。改善方法：配制時，摻入適量的塑化劑或者其他摻和料，用以改善和易性，并用小型振搗器搗實。興隆水庫大壩采用的砂礫石來源于兩個渠道:一是利用采石場的棄料中（50～20）kg 的小石，進行清洗后經(jīng)過二道破碎和篩分，形成（0～5）mm、（1～3）cm 的細碎石，該碎石強度和粒徑，完全可以滿足施工質(zhì)量的要求，但產(chǎn)量有限，占全部砂礫石的25%左右。二是從距離18 km 的衡山縣砂石廠購進天然砂礫石，在距離料場200 m 設(shè)置砂礫石清洗車間，對天然砂礫石進行清洗。砌石用水泥采用華新牌散裝325#水泥，在攪拌樓設(shè)置兩個100 t 的水泥罐。

3 砌筑工藝

砌石壩施工最大的難題是施工質(zhì)量和施工速度。砌石壩的質(zhì)量要求主要控制指標是砌體容重和石料間粘結(jié)力，重力壩的抗滑穩(wěn)定與砌體容重、接觸面的摩擦系數(shù)密切相關(guān)。細石混凝土砌石壩采用分層砌筑，對同一砌筑層之間的石料粘結(jié)力容易達到結(jié)構(gòu)標準，重點要控制層間的粘結(jié)力，應(yīng)注意層面的清理，保證層面干凈，確保新老層間能很好地粘結(jié)，保證砌體完整性。要保證砌體的容重能達到設(shè)計指標，一是應(yīng)選用密度大的石塊，二是砌體要盡量密實，不能出現(xiàn)架空。

3.1 興隆水庫大壩砌石工程施工的工序流程

砌筑工作面清理→鋪墊細石混凝土→石料安放→豎縫灌砌振搗→質(zhì)量檢查→成品養(yǎng)護。采用分層砌筑，每層不超過1.5 m，均衡上升的施工順序。

3.1.1 工作面清理

砌筑工作面清理是一道關(guān)鍵工作，因為砌石壩施工以手工為主，工作面上活動的人員較多，而且材料運輸主要是從工作面上經(jīng)過，施工中很難保證層面的新鮮，因此在砌筑下一層之前一定要認真清理，驗收合格后才能進行砌筑施工，否則層間結(jié)合不好，摩擦系數(shù)達不到設(shè)計指標，會造成安全隱患。

3.1.2 鋪墊細石混凝土

鋪漿主要是控制鋪漿的厚度，以確保底層混凝土飽滿，安石穩(wěn)固。座漿厚度為砌體高度的1/5 為宜，為30 cm 厚，并以蓋住凹凸不平的層面為度。鋪漿后經(jīng)人工稍加平整，并剔除超徑突出的骨料，然后擺放石料。膠結(jié)材料鋪設(shè)后，石料的安砌應(yīng)在座漿初凝時間以內(nèi)完成。根據(jù)氣溫情況，混凝土超前鋪墊寬度一般一次性不超過5.0 m，以免石料安砌完成前混凝土發(fā)生凝固。

3.1.3 石料安放

在已座漿的砌筑面上，擺放洗凈濕潤的石料，使座漿開始溢出為度。塊石采用塔吊入倉，大塊石一般采用鋼絲繩綁扎吊運，小塊石采用鋼吊籃塔吊入倉，入倉前在料場對塊石進行清洗。石料安放主要是控制塊石之間灰縫的寬度，大塊石采用人工配合塔吊進行就位，塊石豎起擺放并大頭朝上，以便下部混凝土密實。要求石料之間的豎縫寬度為細石混凝土骨料最大粒徑的2～2.5 倍，約（6～8）cm。石料必須在混凝土初凝前完成安放。

3.1.4 豎縫灌漿與搗實

豎縫灌漿與搗實，是保證砌體質(zhì)量的重要措施。石料安放好，應(yīng)立即進行灌搗工作。砌層高度在50 cm 以下的，可以一次性灌平后，用小型插入式振搗器進行振搗，超過50 cm 時應(yīng)分層貫注、振搗。由于塊石的不規(guī)則性，有的地方豎縫較大，為了節(jié)省細石混凝土用量，同時有利于增加砌體容重，在灌上混凝土的豎縫上嵌入小塊石，邊振搗邊用腳踩小塊石，使小塊石擠進豎縫中。表面應(yīng)盡量砌平整，可用混凝土和小石塊把大石塊間的凹陷部位填平，以利于下一層施工時材料運輸交通。

3.2 石料砌筑質(zhì)量控制要點

質(zhì)量控制要求可歸納為“平、穩(wěn)、滿、錯”：

“平”：同一層石塊應(yīng)大致砌平，相鄰石塊高差不宜過大，以便上下層水平縫座漿結(jié)合密實，并有利于丁、順石的交錯安砌。

“穩(wěn)”：單塊石料的安砌務(wù)求自身穩(wěn)定，要求大面向下放置，切勿輕重倒置或依賴小塊石或片石支撐維持穩(wěn)定，上下兩面應(yīng)稍加平整，四角應(yīng)無尖角突出。任何石料均不得屬于有扭曲、楔形等異形石，以免形成架空。

“滿”：砌體上下左右砌縫中的膠結(jié)材料必須飽滿密實，使各單塊石料能互相膠結(jié)緊密。水平砌縫應(yīng)防止被石瘤或小石架空。

“錯”：同一砌筑層內(nèi)，石塊應(yīng)互相錯縫砌筑，不允許存在順流向的通縫；上下相鄰砌筑層的石塊應(yīng)錯縫搭接，避免形成豎向通縫。做到同一層徑向錯縫，上下層豎向錯縫。

漿砌石體砌筑時還應(yīng)注意：應(yīng)先從外圍的邊行開始砌筑，行列定位的鑲面石應(yīng)選用堅硬、平整的石料。石料需事先試放，不合適的地方用大錘修鑿，保證石塊放平座穩(wěn)。砌體每層厚度視石塊尺寸而定，約為150 cm。但由于石塊大小不一，故應(yīng)每砌3 層找平一次。為了保證砌體的整體性，當砌筑工作需要中斷時，在間斷處宜留平緩的臺階。禁止在已砌成但砂漿未達足夠強度的砌體上敲擊、滾動石塊、拖拉重物，以防震動脫縫。漿砌石體結(jié)構(gòu)尺寸和位置的砌筑允許偏差，應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。砌體經(jīng)砌筑完成或在間歇時間內(nèi)應(yīng)及時進行養(yǎng)護，混凝土砌體養(yǎng)護時間為21 天。

4 施工機械與材料上壩及進倉

混凝土砌石工程是一種主要依靠設(shè)備入倉，手工施工為主的工程，所需施工機械主要有塔吊或門機用于提升石料及混凝土進倉，自卸汽車運輸塊石及混凝土進倉，混凝土攪拌機拌制細石混凝土，小型插入式振搗器石縫混凝土振搗，保證砌石密實度。

混凝土砌石壩施工速度慢的主要原因就是上壩及進倉方法落后，傳統(tǒng)的進倉方法是靠人工抬，架子車運輸，或采用簡易提升設(shè)備運輸上壩，因而難于提高施工速度。

塔吊輸送進倉是汽車運輸進倉的有效補充途徑。采用鋼絲繩自制的繩網(wǎng)作為吊籃，人工把塊石搬入鋼絲網(wǎng)內(nèi)，沖洗干凈后直接進倉砌筑。

根據(jù)興隆水庫施工進度計劃分析，高峰期最大月混凝土砌石強度12 500 m3，平均最大日澆筑強度為420 m3/d，該強度主要發(fā)生在基坑非溢流壩段與溢流壩段同時施工的時候。按照“同時開2～3 個澆筑倉面、砌石擺放與混凝土循環(huán)作業(yè)”的施工方法，確定3臺“江麓牌”QTZ63（5015）塔吊布置于基坑上游（盡量靠近壩踵位置），其中1 號塔機布置在左岸0+100 樁號132 m 高程處、2 號塔機布置在河床下流0+150 樁號處126 m 高程處、3 號塔機布置在右岸0+180 樁號140 m 高程處，3 臺塔機運行方向相互避開，形成群塔作業(yè)方式。實際施工中，最高施工強度達到了12 000 m3/月，基本上達到原設(shè)計工作量，采用塔吊入倉的吊運方式，確保了大壩主體工程施工進度。

石料儲存是影響施工速度的不可忽視的因素，必須合理規(guī)劃、統(tǒng)籌安排。因為料場較遠，并有夜間施工要求，根據(jù)塔吊布置，在每個塔吊的30 m 范圍左右設(shè)立儲料場。冬季和雨季前應(yīng)儲備一定的石料，避免受氣候原因?qū)е虏牧瞎?yīng)中斷影響施工。

5 質(zhì)量控制及檢測

混凝土砌石壩的主要質(zhì)量控制項目有倉面清理、砌筑厚度、壩體排水孔保護、壩體分縫。每砌一層砌體時，前一層砌體表面的浮碴必須清除，砂漿或混凝土表面必須鑿毛，并將倉面沖洗干凈，排干積水?？刂破鲶w每層的砌筑厚度，防止厚度過大造成漏振和架空，每層砌筑厚度為150 cm 左右。因為倉面上作業(yè)人員較多，相互干擾大，應(yīng)避免小塊石、混凝土掉入排水孔內(nèi)造成堵塞。壩體分縫應(yīng)掛線砌筑，做到上下垂直，前后平順，分縫面用C15 混凝土澆筑平整。

砌體質(zhì)量檢查內(nèi)容主要包括：砌體的容重、砌體密實度、灰漿是否飽滿、砌筑的壩體是否存在漏水通道等。通常采用挖試坑的辦法進行檢測，計算砌體干容重，干容重必須大于或等于設(shè)計容重，試坑要求每砌（5～10）m 挖一組，每組3 個試坑，共實驗85 組，合格率97.7%。對開挖試坑還應(yīng)進行表面觀測，觀察試坑表面膠結(jié)材料的密實情況，同時直接對試坑進行充水，觀測砌體漏水情況。另外根據(jù)設(shè)計要求，壩體透水率不超過5 Lu，湖南省水利水電第一工程有限公司按照業(yè)主要求，每5 m 一層進行一次壓水實驗，共檢測壓水實驗256 組，合格率為92.6%。各項參數(shù)符合設(shè)計及《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定》（SD 120-84）的要求。

6 結(jié) 論

混凝土砌石壩是漿砌石壩改進的壩型，施工技術(shù)簡單，施工設(shè)備投入小，工程造價相對較低，建筑材料豐富，在中小型工程中有較強的生命力，關(guān)鍵是規(guī)范施工工藝確保工程質(zhì)量，解決材料的上壩及進倉以提高施工速度。從興隆水庫施工施工實踐總結(jié)來看，完成18 萬m3砌石，工期為20 個月，平均每月混凝土砌石量達到了（9 000～10 000）m3左右，混凝土砌石干容重達到了2.35 t/m3以上，完全滿足設(shè)計2.2 t/m3的要求，而且縮短了工期。