新疆大壩50年施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展

李 江 李湘權(quán)

（新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局 新疆烏魯木齊 830000）

新疆大壩50年施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展

李 江 李湘權(quán)

（新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局 新疆烏魯木齊 830000）

新疆有500多座水庫，大部分為50、60年代修建的平原土壩，1990年是新疆水利大發(fā)展的起始時(shí)期，90年代以來相繼建成了新疆第一座修建在活斷層上的克孜爾水庫黏土心墻壩、第一座裝機(jī)超過50MW的水電站大山口重力拱壩、第一座高100m以上的烏魯瓦提水利樞紐工程混凝土面板砂礫石壩、第一個(gè)長(zhǎng)距離調(diào)水工程“635”引水樞紐及總干渠、第一座建在9度地震區(qū)壩高157m的吉林臺(tái)一級(jí)水電站面板壩等。參與建設(shè)的建管、勘察設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、科研等單位在西北嚴(yán)寒干旱地區(qū)創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡，在黏土心墻壩、均質(zhì)土壩、面板堆石壩、瀝青心墻壩、混凝土重力壩、拱壩等不同壩型的施工關(guān)鍵技術(shù)研究上取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。與國內(nèi)保持了大壩施工技術(shù)的同步，同時(shí)也針對(duì)新疆氣候特點(diǎn)取得了大量的創(chuàng)新成果。

大壩 施工 關(guān)鍵技術(shù)

引言

上世紀(jì)50、60年代新疆修建了大量的平原土壩，為綠洲經(jīng)濟(jì)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。90年代以來是新疆水利大發(fā)展的起始時(shí)期，大批大中型水利水電工程相繼開工。新疆第一座修建在活斷層上的克孜爾水庫黏土心墻壩，第一座高100m以上混凝土面板砂礫石壩烏魯瓦提水利樞紐工程，第一個(gè)長(zhǎng)距離跨流域調(diào)水工程“635”引水樞紐、總干、西干引水渠、風(fēng)城水庫工程，壩高157m處于9度地震區(qū)的吉林臺(tái)一級(jí)水電站等，均是這一時(shí)期的代表工程。

大壩的建設(shè)在一定程度上反映了新疆壩工建設(shè)的特點(diǎn)，在工程規(guī)模、機(jī)械化水平、施工技術(shù)等各方面取得了很大的成就，解決了一系列復(fù)雜地質(zhì)、地形條件下的施工難題，如狹窄河谷的施工導(dǎo)流問題、深厚覆蓋層的壩基處理、筑壩材料、壩體填筑、混凝土面板防裂、瀝青混凝土防滲、碾壓混凝土快速筑壩、嚴(yán)寒地區(qū)大體積混凝土溫控防裂、筑壩材料堿活性反應(yīng)與混凝土配合比研究等施工技術(shù)問題；其中在瀝青心墻防滲、混凝土超長(zhǎng)面板防裂、嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土快速筑壩、大體積混凝土溫控防裂等方面已處于國內(nèi)先進(jìn)水平。

通過幾十年的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)積累，新疆區(qū)筑壩水平有了大幅度的提高。大壩施工技術(shù)涉及內(nèi)容縱多，如施工導(dǎo)流度汛技術(shù)、料場(chǎng)開采規(guī)劃技術(shù)、混凝土骨料加工制備技術(shù)、混凝土拌合制冷與防裂技術(shù)、壩體填筑施工技術(shù)、高邊坡開挖加固技術(shù)、深厚覆蓋層防滲灌漿技術(shù)、大型地下洞室施工技術(shù)等等。這些施工技術(shù)成果體現(xiàn)在各個(gè)已建或在建的工程上，集中反映了當(dāng)代新疆水利人的智慧與心血。

隨著技術(shù)進(jìn)步，我區(qū)十二五以后又陸續(xù)規(guī)劃了一大批水利水電工程，數(shù)十座大壩即將開工建設(shè)，盡管我區(qū)筑壩技術(shù)起步較晚，但發(fā)展很快，今后一段時(shí)間，我區(qū)筑壩技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)有：

（1）向高壩發(fā)展。目前我區(qū)最高大壩是吉林臺(tái)一級(jí)水電站，壩高157m，正在規(guī)劃的阿爾塔什、大石峽、喬巴特、精河等壩高均超過170m。

壩高增加后結(jié)合新疆嚴(yán)寒干燥、施工期短的特點(diǎn)對(duì)導(dǎo)流度汛、壩體過水以及分期施工等，都提出了更高要求。斯木塔斯水電站采用圍堰與面板壩高趾墻結(jié)合方案，大大簡(jiǎn)化了施工導(dǎo)流工程量，對(duì)于狹窄河谷筑壩是一種全新的嘗試。過去我區(qū)采用全爆破石料開采筑壩很少，今后隨著大壩推向深山峽谷區(qū)會(huì)越來越多。

（2）混凝土配比優(yōu)化。我區(qū)很多砂礫石骨料均存在潛在堿活性，為提高面板混凝土抗?jié)B、抗裂、抗凍；瀝青心墻壩抗?jié)B、抗裂；混凝土壩抗?jié)B、抗裂、抗凍等性能，不斷優(yōu)化混凝土配合比，在混凝土中摻加復(fù)合外加劑、粉煤灰、纖維等，在澆筑中注意改善混凝土性能和工藝措施，不斷提高混凝土耐久性。我區(qū)具有修建瀝青心墻高壩的條件，而對(duì)于低壩采用礫石骨料技術(shù)上完全可行，可在今后進(jìn)一步研究探討。

（3）面板壩固坡技術(shù)（ITA工法）。針對(duì)墊層料坡面在大雨或汛期過流時(shí)產(chǎn)生外部沖蝕問題，在巴西南部的ITA面板堆石壩的施工中，開發(fā)應(yīng)用了上游坡面保護(hù)的新方法（ITA工法），即在鋪設(shè)過渡料的同時(shí)修建擠壓式混凝土邊墻。目前，國內(nèi)外已有幾十座工程采用擠壓式邊墻作為上游邊坡保護(hù)措施，我區(qū)正在施工的斯木塔斯水電站、肯斯瓦特水利樞紐大壩等工程已研究應(yīng)用這一技術(shù)。

（4）利用天然材料筑壩。有些地區(qū)天然砂礫石材料豐富，砂礫石料具有壓縮性低、抗剪強(qiáng)度和變形模量較高、施工易壓實(shí)、單價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。已建成高131m 的新疆烏魯瓦提面板砂礫石壩采用天然材料。這一技術(shù)還有很大發(fā)展空間。

（5）先進(jìn)的施工機(jī)械。天生橋一級(jí)混凝土面板堆石壩使用激光導(dǎo)向反鏟、平板振動(dòng)碾對(duì)墊層料上游坡面修坡，解決大面積（坡面面積17.3萬m2)修坡、修坡量大及邊角部位振動(dòng)密實(shí)難的問題。這一技術(shù)在我區(qū)也開始應(yīng)用推廣。而大型的液壓抓斗造孔成墻、瀝青混凝土拌合澆筑成套設(shè)備、面板壩擠壓邊墻機(jī)械、振蕩振動(dòng)碾等也會(huì)不斷涌現(xiàn)在有關(guān)工程上。

（6）在砂礫石地基上澆筑混凝土趾板。在砂礫石地基上修建的面板壩日益增多，覆蓋層厚度在30m以內(nèi)時(shí)，通常開挖到基巖面澆筑趾板；但如覆蓋層較深，也可將趾板置于砂礫石層上，而以混凝土防滲墻對(duì)砂礫石地基作防滲處理，并用趾板或連接板將混凝土面板和防滲墻連接起來，構(gòu)成完整的防滲系統(tǒng)，如下坂地水利樞紐深厚覆蓋層采用槽孔防滲墻、斯木塔斯水電站面板壩利用高趾墻等。

1 黏性土防滲土石壩施工技術(shù)

從工藝來分析，黏土心墻壩筑壩技術(shù)幾十年來沒有實(shí)質(zhì)性的變化，其技術(shù)仍然是“挖、運(yùn)、填、碾”，但隨著機(jī)械設(shè)備技術(shù)的改進(jìn)，從解放初期采用的平碾、拖拉機(jī)碾壓，到60～70年代的8～10t振動(dòng)碾，到目前采用的13.5t～25t振動(dòng)碾，機(jī)械設(shè)備的變化導(dǎo)致填筑強(qiáng)度的不斷加大。西北干旱地區(qū)修建黏土心墻壩的關(guān)鍵技術(shù)之一主要還是解決土料含水量調(diào)整及改性問題。

1.1克孜爾水庫黏土心墻壩

克孜爾水庫為大（1）型Ⅰ等工程，是當(dāng)時(shí)我區(qū)建國以來修建的最大的水利水電工程。攔河壩主壩最大壩高44m，壩頂長(zhǎng)920.6m；副壩最大壩高32.6m，壩頂長(zhǎng)1288.0m。副壩右壩肩是F2斷層活動(dòng)將Ⅲ～Ⅳ級(jí)階地錯(cuò)斷上升形成的大方山，副壩右壩肩建筑在蠕動(dòng)變形的F2活動(dòng)斷層上，這在國內(nèi)尚屬首例，國外也不多見，可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)很少。

工程建設(shè)針對(duì)F2斷層進(jìn)行了一系列處理，工程運(yùn)行期經(jīng)受了多次地震的考驗(yàn)。工程建設(shè)首次在我區(qū)引進(jìn)了國內(nèi)先進(jìn)的筑壩技術(shù)，采用了大型土石方機(jī)械設(shè)備，首次選用了4m3電鏟、32t自卸汽車上壩，黏土心墻采用9.5t羊足碾和10t汽胎碾壓實(shí)，壩殼料采用13.5振動(dòng)碾壓實(shí)，220HP推土機(jī)輔助作業(yè)。壩體填筑高峰強(qiáng)度達(dá)19萬m3/月，使大壩填筑強(qiáng)度、壓實(shí)密度大幅度提高。1989年大壩截流時(shí)流量達(dá)104m3/s，流速大、單寬能量大，施工技術(shù)水平絲毫不遜色于我國同期建設(shè)的大壩。克孜爾水庫的成功建設(shè)標(biāo)志著我區(qū)的施工技術(shù)水平又上了一個(gè)新臺(tái)階，同時(shí)也標(biāo)志著我區(qū)大壩筑壩技術(shù)開始與全國同步。

克孜爾水庫大壩工程土石方開挖總量664.92萬m3，土石方回填總量653.74萬m3，混凝土總量25.18萬m3。工程設(shè)計(jì)總工期為6年。

1.2“635”水利樞紐工程黏土心墻壩

“635”水利樞紐工程攔河壩最大壩高73m，壩頂寬度10m，大壩軸線長(zhǎng)1900m。心墻防滲土料存在物理力學(xué)特性差異較大、粘粒含量高、壓

縮性和脹縮性較大、土料中鈉蒙脫石含量較高、具有一定的分散性等工程問題，加之主副壩連接部位相對(duì)高差較大，給大壩的設(shè)計(jì)和施工以及安全運(yùn)行帶來很大困難。工程實(shí)際應(yīng)用中，選用大心墻裂縫自愈式防滲結(jié)構(gòu)，并采取分區(qū)選填土料，利用河水對(duì)土料進(jìn)行改性處理，加強(qiáng)反濾設(shè)計(jì)和采用重型壓實(shí)機(jī)械提高土料填筑壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)等工程措施，實(shí)踐證明都是行之有效的。工程已經(jīng)成功運(yùn)行十余年，對(duì)我區(qū)大型土石壩的設(shè)計(jì)施工產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

工程土石方開挖總量134.54萬m3，土石方填筑總量448.17萬m3，混凝土總量16.84萬m3，工程設(shè)計(jì)總工期為4年。壩體填筑高峰強(qiáng)度為44.36萬m3/月，工程大量采用了4m3正鏟挖掘機(jī)、20～32t自卸汽車、13.5t拖式振動(dòng)碾及22.5t氣胎碾，在機(jī)械化施工、管理上再上新臺(tái)階。

1.3“500”水庫均質(zhì)土壩

均質(zhì)土壩在新疆是一種常見壩型，尤其是早期修建的平原土壩多屬此類，利用洼地在周圍三面或四面筑壩而成，基本特點(diǎn)是基礎(chǔ)防滲處理簡(jiǎn)單、壩體填筑質(zhì)量較差、蒸發(fā)滲漏損失較大。如農(nóng)七師柳溝水庫、農(nóng)八師蘑菇湖水庫等。由于缺乏石料，所修筑的土壩一般為均質(zhì)土壩。隨著技術(shù)的發(fā)展，此種壩型越來越少，水庫也向山區(qū)控制性水庫發(fā)展。2001年開工建設(shè)的新疆北部供水工程末端“500”水庫均質(zhì)土壩堪稱均質(zhì)土壩的典范。

“500”水庫是由四面筑壩而成的典型平原水庫，最大壩高為28m，屬大（2）型水庫。大壩是建在低液限粉土地基上的碾壓式均質(zhì)土壩，上游邊坡1：3，下游邊坡為1：2.0、1：2.5，壩基采用截水槽防滲，壩內(nèi)設(shè)豎式及水平排水體。大壩全長(zhǎng)17.76km。

水庫選擇粉質(zhì)壤土作為筑壩土料，土的砂礫含量平均值18.4%，粉粒含量平均值76.0%，粘粒含量平均值5.6%。不均勻系數(shù)平均值為7.42，曲率系數(shù)平均值為1.12。土料比重在2.67～2.72之間。土料顆粒級(jí)配良好。塑限平均值13.5%，液限平均值23.71%。按塑性土進(jìn)行分類，屬于低液限粉土。干密度介于1.79～1.84g／cm3之間。

在大壩施工前，進(jìn)行了含水量與碾壓施工工藝試驗(yàn)以及碾壓剪切破壞試驗(yàn)。試驗(yàn)表明土料對(duì)含水量非常敏感，設(shè)計(jì)含水量要求控制在12%～ 15%。施工中通過對(duì)“土牛法”、“地土牛法”和“筑畦灌水法”等制備方法的試驗(yàn)，采用了筑畦灌水法進(jìn)行土料制備。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，確定采用土料控制指標(biāo)含水量為12～15%，壓實(shí)度P≥0.98，鋪料厚度30cm，采用16t拖式凸塊振動(dòng)碾碾壓6～8遍，采用16t自行式凸塊振動(dòng)碾碾壓10遍。通過大量的試驗(yàn)研究，確定土料在“干側(cè)”條件下碾壓，具有宜于壓實(shí)、壓實(shí)性能較好、施工可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，施工含水量控制在12%—14%范圍內(nèi)。壩體填筑的壓實(shí)度可以滿足0.98的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，壩體產(chǎn)生較大的附加沉降和不均勻沉降的可能性很小。

壩體總填筑量：土方1688萬m3，反濾料112萬m3，排水體料102.6萬m3，上游護(hù)坡墊層88.3萬m3，護(hù)坡混凝土20.28萬m3?？偣て?年，平均填筑強(qiáng)度93萬m3/月，最高月強(qiáng)度140萬m3/月。

2 混凝土面板堆石壩施工技術(shù)

隨著我區(qū)筑壩技術(shù)的發(fā)展，尤其是對(duì)冬季堆石填筑等問題進(jìn)行的研究，使得冬季負(fù)溫條件下，面板堆石壩能夠連續(xù)、正常地進(jìn)行填筑。吉林臺(tái)一級(jí)水電站混凝土面板堆石壩處于新疆嚴(yán)寒又是相對(duì)多降水地區(qū)，氣候條件惡劣，地質(zhì)復(fù)雜、基巖破碎、大小斷層和不穩(wěn)定的巖石結(jié)構(gòu)面密集，大壩處于高地震烈度區(qū)（9°設(shè)防）。為了達(dá)到大壩抗震設(shè)計(jì)要求，施工上采用了多項(xiàng)新技術(shù)、新工藝，解決了壩基F32特大斷層齒槽快速施工技術(shù)，超長(zhǎng)混凝土面板澆筑防裂技術(shù)，大壩混凝土趾板異型滑模施工技術(shù)，重型施工機(jī)械跨大壩混凝土趾板高強(qiáng)度筑壩技術(shù)等。使大壩填筑高峰強(qiáng)度最高達(dá)到70萬m3/月，創(chuàng)造了多項(xiàng)新疆大壩施工的新記錄。

2.1烏魯瓦提水利樞紐混凝土面板砂礫石壩

烏魯瓦提水利樞紐最大壩高131m，主壩壩頂長(zhǎng)365m。主堆石料215.89萬m3，次堆石料152.56萬m3，混凝土骨料、墊層料、過渡層料、排水體料、反濾料總量170萬m3。以上各種料除開挖利用料外均由C4天然砂礫料場(chǎng)供應(yīng)。設(shè)計(jì)工期為6年。

施工時(shí)做到三區(qū)同時(shí)上升填筑，對(duì)接縫處及壩面主要部位產(chǎn)生的壩料顆粒分離集中區(qū)域，采取人工和裝載機(jī)相結(jié)合的方法進(jìn)行處理，在填筑過程中允許墊層料占?jí)哼^渡區(qū)、過渡料占?jí)褐鞫?/p>

石區(qū)，但不允許過渡料占?jí)簤|層區(qū)、主堆石料占?jí)哼^渡區(qū)。本工程料場(chǎng)開采采用主要施工機(jī)械有3.7～5.6m3全液壓正（反）鏟；1.6m3全液壓反鏟，32～42t自卸汽車，220～370HP推土機(jī)。

為適應(yīng)壩體變形、氣溫變化和滿足滑模施工要求，采用條板式面板。考慮到日溫差及年溫差大，溫度變幅引起的面板底部約束應(yīng)力較大，采用窄面板。按照壩體施工期度汛要求，混凝土面板分三期澆筑。主壩混凝土面板用橫縫分成37個(gè)條板，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25W12F250。根據(jù)歷年面板檢查及裂縫匯總情況，裂縫主要集中在兩岸壩座部分、左右趾板及二、三期面板頂部；貫通整個(gè)條板寬度的裂縫較多，達(dá)總數(shù)的30%(2003年)以上；三期面板處在水位變幅區(qū)，受水壓及溫度影響，歷年裂縫多數(shù)集中在每個(gè)條板的上半部。對(duì)于裂縫，選用GT固凝材料(改性聚氨脂)、表面封縫和化學(xué)灌漿幾種方法進(jìn)行處理，效果良好。

2.2吉林臺(tái)一級(jí)水電站面板堆石壩

吉林臺(tái)一級(jí)水電站大壩最大壩高157m，大壩設(shè)防烈度9°。上游壩坡坡度為1︰1.7，下游壩坡坡度為1︰1.5。在下游坡設(shè)寬12m、縱坡為8%的“之”字形上壩公路。本工程土石方開挖總量417.26萬m3，土石方回填總量836.2萬m3，混凝土澆筑總量46.29萬m3。工程施工總工期為6年。

壩體共設(shè)9個(gè)分區(qū)。面板上游1340m高程以下設(shè)5m厚的土料和10m厚的任意料保護(hù)大壩面板。面板下為4m厚(水平方向)墊層料。砂礫料從墊層料下游到壩頂壩軸線向下游1︰0.5坡度范圍，在砂礫料內(nèi)設(shè)置排水料。砂礫料下游到壩頂壩軸線向下游1︰1.5坡度范圍為堆石料區(qū)，其中1385m高程以上為主堆石區(qū)，1385m高程以下為次堆石區(qū)。堆石區(qū)下游為塊石壓重區(qū)。大壩砂礫料主要來源于漫灘I級(jí)階地上的砂礫料場(chǎng)。堆石料來自大壩下游右岸的石料場(chǎng)，其巖性為晶屑凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r。根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，壩體施工高峰期平均填筑強(qiáng)度為40.48萬m3/月，在工程施工過程中最高填筑強(qiáng)度達(dá)到70萬m3/月。

本工程受壓和受拉區(qū)面板共44塊，面板的寬度為12.0m～6.0m，單塊面板最大斜長(zhǎng)為297.8m。面板承受的最大水力梯度為187.5 m。面板混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍等級(jí)為C30W12F300。工程處于嚴(yán)寒地區(qū)，對(duì)混凝土抗?jié)B、抗凍和耐久性要求高，為了提高抗裂能力、抗?jié)B性和抗凍性，摻加了15%的I級(jí)優(yōu)質(zhì)粉煤灰和0.9kg／m3聚丙烯纖維（4%）。面板施工時(shí)，相應(yīng)壩體已沉降4個(gè)月。經(jīng)統(tǒng)計(jì)裂縫為0.12條／100m，低于國內(nèi)面板平均水平，特別是二期面板裂縫均未超過0.2 mm，裂縫經(jīng)處理后滿足要求，面板施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。

3 瀝青心墻壩施工技術(shù)

根據(jù)新疆獨(dú)特的氣候特點(diǎn)及施工季節(jié)，瀝青混凝土心墻目前多采用碾壓式或澆筑式。水利建設(shè)者規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工了一大批瀝青心墻壩，如吐魯番坎爾其水庫大壩、克孜加爾水利樞紐大壩均采用碾壓式瀝青心墻；49m高的恰甫其海上游圍堰、31m高的喀臘塑克上游圍堰為滿足導(dǎo)流度汛要求，充分利用枯水期采用冬季澆筑瀝青心墻，創(chuàng)造了單月上升30m的澆筑強(qiáng)度?？矤柶渌畮鞛r青混凝土心墻施工的成功實(shí)踐，是我國中小型瀝青混凝土心墻施工技術(shù)的一次飛躍，它在工藝流程和質(zhì)量檢測(cè)控制手段、設(shè)備的研創(chuàng)制造方面均有創(chuàng)新和發(fā)展，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。這批瀝青心墻壩的建設(shè)為規(guī)劃設(shè)計(jì)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，目前瀝青混凝土在新疆水利工程中的應(yīng)用越來越被重視，并在新疆壩工建設(shè)中已有了長(zhǎng)足發(fā)展。正在建設(shè)的庫什塔依水電站大壩為91m高瀝青心墻壩，定居興牧25個(gè)水源工程中有15座水庫采用了瀝青心墻壩。

3.1坎爾其水庫碾壓式瀝青心墻壩

坎爾其水庫大壩壩高51.3m，壩頂長(zhǎng)326m，是新疆首座碾壓式瀝青混凝土心墻壩。承建單位中國水利水電第十五工程局通過科研創(chuàng)新在我國率先使用了自行研制的第一臺(tái)中小型瀝青混凝土聯(lián)合攤鋪機(jī)，使用效果優(yōu)于國內(nèi)進(jìn)口的大型自動(dòng)化控制聯(lián)合攤鋪機(jī)，節(jié)約了大量資金，與全斷面人工攤鋪相比，提高工效3.5～4倍。這種成套施工機(jī)械、施工技術(shù)已在全區(qū)推廣使用。

對(duì)心墻厚度>0.6m及兩壩肩結(jié)合部位必須人工攤鋪。人工攤鋪部位需安裝涂刷過脫膜劑的鋼模板，模板單塊長(zhǎng)度1m，模板高度25 cm（相當(dāng)于人工虛鋪層厚度），攤鋪前用遠(yuǎn)紅外加熱器、汽油噴燈等加熱設(shè)備將混凝土表面烘烤至70℃以上，方可將瀝青用涂刷過廢機(jī)油的裝載機(jī)直接從專用自卸車上接料送入倉面，人工平倉。墻寬≤0.6m采用大面積機(jī)械攤鋪，攤鋪機(jī)行進(jìn)速度

為1.2～1.5 m／min，壓實(shí)厚度為20cm，允許誤差±1cm，攤鋪入倉溫度為140℃±20℃。人工配合攤鋪機(jī)向攤鋪機(jī)尾部的拖式料斗加投并平整過渡料。心墻橫向接縫，結(jié)合坡比為1：3，上下層接縫錯(cuò)位應(yīng)大于20m。

心墻初碾溫度嚴(yán)格控制在130℃±10℃范圍內(nèi)，首先用2臺(tái)2t自行式振動(dòng)碾將心墻兩側(cè)的I區(qū)過渡料同時(shí)、同向靜壓兩遍，然后再將心墻瀝青混凝土靜壓兩遍。此后再依次振壓心墻兩側(cè)過渡料6遍、心墻瀝青混凝土4～6遍。心墻終碾結(jié)束時(shí)，溫度不應(yīng)低于100℃。

瀝青混凝土質(zhì)量工藝控制，關(guān)鍵是瀝青混凝土溫度，監(jiān)理旁站值班，隨機(jī)抽測(cè)各工藝期的瀝青混凝土溫度，瀝青140～180℃、骨料160～190℃、出機(jī)混合料140～170℃、入倉溫度130～170℃、初碾溫度130～150℃、終碾溫度110℃、廢瀝青混凝土溫度＜110℃或＞185℃。

3.2恰甫其海澆筑式瀝青心墻圍堰

恰甫其海水利樞紐上游圍堰為土石圍堰，與大壩壩體完全結(jié)合，最大堰高49.0m，澆筑式瀝青心墻設(shè)計(jì)厚度為0.4m～0.3m。心墻兩側(cè)各設(shè)2m寬過渡料。主要工程量：瀝青混凝土1951.9m3，過渡料回填1.8×104m3，爆破料回填19.2×104m3，拋石護(hù)坡3.25×104m3。工期從2003年元月1日至2003年4月30日。施工時(shí)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件為：元月～2月，日平均氣溫均在5℃以下，夜間氣溫一般在-10℃以下，需要夜間施工以搶出作業(yè)面。

經(jīng)過一個(gè)汛期運(yùn)行，堰前最高水位達(dá)到935.4 m高程，瀝青混凝土心墻未見滲漏現(xiàn)象。通過這一工程的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：（1）瀝青混凝土在運(yùn)輸過程中的溫度損失不大，在1.5km范圍內(nèi)不超過10℃，基本無離析現(xiàn)象；（2）瀝青混凝土的溫度主要取決于骨料溫度，應(yīng)重點(diǎn)控制好骨料加熱溫度；（3）澆筑式瀝青混凝土心墻施工層間無須加熱處理，只要干凈干燥即可澆筑。施工采用“立模板—回填過渡料—澆筑瀝青混凝土—拔模”，工序相對(duì)簡(jiǎn)單并可緊密銜接，能滿足壩體填筑的強(qiáng)度需要；（4）在冬季施工的條件下，澆筑式瀝青混凝土的施工質(zhì)量可以得到保證。

4 碾壓混凝土重力壩施工技術(shù)

碾壓混凝土筑壩技術(shù)于2000年在新疆瑪納斯石門子拱壩上首次應(yīng)用，并在快速筑壩上展現(xiàn)了突出優(yōu)勢(shì)。2005年以后新建的喀臘塑克水利樞紐、沖乎爾水電站、特克斯山口水電站主壩均采用了碾壓混凝土，結(jié)合新疆嚴(yán)寒干旱的特點(diǎn)，在快速澆筑、溫控防裂上取得突破性進(jìn)展。

快速是碾壓混凝土筑壩技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)，具有強(qiáng)大的生命力，施工又具有土石壩快速施工的特點(diǎn)。其建設(shè)周期比同類的常態(tài)混凝土壩可以縮短工期1/3以上，顯示出蓬勃發(fā)展的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)?！皩娱g結(jié)合、溫控防裂”是碾壓混凝土快速筑壩的核心技術(shù)，通過大量的實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)例，采用外摻粉煤灰或外摻石粉代砂、代石粉，精確控制拌和、VC值動(dòng)態(tài)控制，通倉斜層碾壓等技術(shù)的成功應(yīng)用，有效改善了碾壓混凝土可碾性、液化泛漿和層間結(jié)合質(zhì)量。嚴(yán)寒地區(qū)修建碾壓混凝土壩溫控問題極為突出，冬季不能施工，年有效施工時(shí)段約6～7個(gè)月。夏季高溫降溫、冬季停工保溫均成為快速筑壩的制約因素。圍繞高緯度嚴(yán)寒地區(qū)碾壓混凝土重力壩的建設(shè)，進(jìn)行了大量的科研工作，在寒冷地區(qū)混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律、筑壩材料配合比、石灰石粉與粉煤灰雙摻、溫控防裂保溫保濕措施研究、短澆筑時(shí)段有效施工技術(shù)等方面取得了突破進(jìn)展，有力的促進(jìn)了大壩的建設(shè)。

4.1喀臘塑克水利樞紐碾壓混凝土重力壩

喀臘塑克水利樞紐主壩最大壩高121.5m，壩頂全長(zhǎng)1570m，大壩混凝土澆筑量約280萬m3，其中碾壓混凝土250萬m3。工程所在地區(qū)緯度高，夏季氣溫高，冬季嚴(yán)寒，氣溫年相差懸殊，日較差明顯，多年平均氣溫僅2.7℃，最大積雪厚度75cm，最大凍土深175cm，年有效施工期僅6～7個(gè)月，其氣象和氣候條件十分惡劣?！袄?、熱、風(fēng)、干”是制約本工程溫度控制的主要環(huán)境因素。

（1）大壩施工技術(shù)

根據(jù)工期的安排，筑壩施工期將跨越2個(gè)冬季，越冬施工層面的溫度控制和保護(hù)、壩體上下游永久保溫是本工程的難點(diǎn)；由于負(fù)溫時(shí)間較長(zhǎng)，可用于碾壓混凝土施工的時(shí)段短，且不可避免的要在高溫期施工，極端最高氣溫40.1℃，無論是施工強(qiáng)度，還是碾壓混凝土高溫作業(yè)期的溫度控制都存在極大難度；工程區(qū)位于河谷風(fēng)口位置，多年平均風(fēng)速1.8m/s，最大風(fēng)速25m/s，控制混凝土水分散失是溫控的重點(diǎn)之一；工程區(qū)多年平

均降水量為183.9mm，多年平均蒸發(fā)量為1915.1mm，氣候干燥，濕度最低為10%～20%，保持濕度相對(duì)穩(wěn)定也是溫控的重點(diǎn)之一。

現(xiàn)場(chǎng)配備了2×4.5m3強(qiáng)制式拌合樓兩座、2 ×3.0m3強(qiáng)制式拌合樓一座、DW連續(xù)式拌合樓一座，高峰期可生產(chǎn)常態(tài)混凝土1020m3/h，碾壓混凝土860 m3/h，制冷混凝土660 m3/h。出機(jī)口VC值控制在1s～3s，現(xiàn)場(chǎng)VC值控制在3s～6s。上游二級(jí)配防滲區(qū)范圍內(nèi)，每個(gè)碾壓層面一般都要均勻鋪2mm～3mm厚水泥粉煤灰凈漿。超過初凝時(shí)間2小時(shí)以內(nèi)的層面增鋪2mm～3mm厚的水泥粉煤灰凈漿，超過初凝時(shí)間2h～4h的層面增鋪15mm厚的水泥砂漿后，方可再鋪筑上層碾壓混凝土繼續(xù)施工。針對(duì)混凝土層面長(zhǎng)間歇的特點(diǎn)，采取了增設(shè)一道水平銅止水、在老混凝土上下游范圍內(nèi)人工鑿毛增加新老混凝土結(jié)合面的措施。

（2）碾壓混凝土的溫控措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的施工方案和溫控方案，碾壓混凝土壩體澆筑控制的基礎(chǔ)溫差控制指標(biāo)為：上下層溫差△T≤15.0℃；混凝土的內(nèi)外溫差△T內(nèi)外≤19.0℃；基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)≤26.0℃、基礎(chǔ)弱約束區(qū)≤31.0℃、非約束區(qū)≤32.0℃。

為控制澆筑溫度，采取了各項(xiàng)措施：堆料高度大于8m，廊道底部取料；骨料二次風(fēng)冷；上料皮帶加蓋遮陽棚；高溫季節(jié)制備冷卻水進(jìn)行混凝土拌和；加強(qiáng)混凝土運(yùn)輸組織與管理，加快入倉速度；高溫季節(jié)對(duì)運(yùn)輸車采用遮陽措施，減少熱量倒灌。夏季高溫季節(jié)采用倉面噴霧、噴淋及聚氨酯隔熱被覆蓋。對(duì)澆筑的混凝土進(jìn)行一期、二期冷卻。

大壩上游面保溫：涂刷2mm厚的防滲涂層，同時(shí)粘貼10cm厚的XPS，表面涂刷2mm厚的防滲漆。大壩下游面保溫：采用粘貼厚度為10cm的XPS保溫板+鉚釘+厚度在10mm～15mm的防裂聚合物砂漿，并將耐堿網(wǎng)格布鋪嵌于聚合物砂漿之中，每9m×9m設(shè)置伸縮縫。

（3）壩體澆筑進(jìn)度三維仿真

管理單位結(jié)合工程情況，依托科研單位開發(fā)了施工動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)不僅可在三維數(shù)字地形模型及三維建筑物結(jié)構(gòu)數(shù)字模型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)直接面向施工現(xiàn)場(chǎng)的可視化信息查詢及管理，而且可按施工進(jìn)度及管理要求，動(dòng)態(tài)地仿真工程施工的三維場(chǎng)景，有助于工程管理者通過三維施工面貌直觀地理解工程施工各環(huán)節(jié)之間復(fù)雜的邏輯關(guān)系。同時(shí)，系統(tǒng)集成的進(jìn)度動(dòng)態(tài)管理及控制模塊，可為管理人員提供迅速準(zhǔn)確的決策支持，以便于指導(dǎo)施工，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

4.2沖乎爾水電站碾壓混凝土重力壩施工

沖乎爾水電站最大壩高71m，壩頂寬度為8m。采用分期圍堰導(dǎo)流方式。根據(jù)分期實(shí)施的特點(diǎn)，結(jié)合溫控計(jì)算，采取如下溫控措施：夏季溫控的主要目標(biāo)是降低（同自然拌和相比）壩體混凝土最高溫度5～7℃；基礎(chǔ)約束區(qū)的高溫夏季溫差較大，盡可能安排在較低氣溫季節(jié)內(nèi)完成，如4～5月份及9月份后施工；混凝土4、10月份澆筑混凝土?xí)r，由于外界溫度較低，在自然情況澆筑即可滿足溫控要求，基礎(chǔ)溫差在允許范圍內(nèi)，所以無須進(jìn)行特殊的溫控措施，只須加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后及時(shí)以保溫板進(jìn)行覆蓋；5、9月份，可以采用一般的溫控措施——降低骨料和水泥溫度，來降低混凝土的澆筑溫度，從而控制混凝土的最高溫度；6、7、8月份必須采取降低骨料和水泥的溫度并通冷卻水降溫等特殊溫控措施，否則，壩體最高溫度會(huì)超出要求。大壩越冬保溫采用噴涂5cm厚聚氨酯泡沫。相對(duì)于傳統(tǒng)的保溫方式，聚氨酯保溫保濕效果顯著，且施工方便，工程建設(shè)期兩個(gè)越冬期的實(shí)踐證明，未發(fā)現(xiàn)混凝土的貫穿裂縫。

5 混凝土拱壩施工技術(shù)

拱壩屬于設(shè)計(jì)、施工較為復(fù)雜的壩型，建設(shè)周期相對(duì)較長(zhǎng)。一般均位于深山峽谷地區(qū)，交通條件較差，多需要修建交通洞、道路至壩頂，大多采用纜機(jī)澆筑，但拱壩以其超載能力強(qiáng)、耐久性好、投資較省等優(yōu)點(diǎn)在狹窄河谷具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合新疆嚴(yán)寒干旱的特點(diǎn)，在澆筑方式、溫控防裂、壩體保溫保濕技術(shù)上取得突破性進(jìn)展。

5.1大山口混凝土重力拱壩

大山口水電站重力式混凝土拱壩的壩高為72m，厚高比為0.352，壩頂弧長(zhǎng)為220.09m。大山口水電站是我區(qū)第一座裝機(jī)超過50MW的水電站。1988年工程建設(shè)時(shí)第一次引進(jìn)了壩面全年保溫技術(shù)，在我區(qū)率先采用了拱壩壩肩預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)。

大壩混凝土澆筑采用10t門機(jī)和10t/25t塔機(jī)吊3m3料罐入倉澆筑，機(jī)械振搗。大壩混凝土分層日最大澆筑強(qiáng)度1350m3/d?；炷翂问┕て跒槊磕?月～11月底。對(duì)重力拱壩施工采取以下主要技術(shù)措施：（1）壩基巖石開挖采用“保護(hù)層一次爆破技術(shù)”；（2）采用高架門機(jī)做為垂直運(yùn)輸手段，控制主壩所有壩段，如1989年和1990年就分別澆筑10.2萬m3和9萬m3；（3）依據(jù)不同季節(jié)和情況，調(diào)整澆筑層厚度，大山口水電站重力拱壩主壩共15個(gè)壩段，原設(shè)計(jì)澆筑層厚度均為1.6m，除老混凝土工作面上及夏季仍保持原設(shè)計(jì)1.6m外，其他澆筑層都改為4.5m，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了投資；（4）混凝土表面常年采用保溫措施，在大壩的上、下游壩面用聚乙稀泡沫保溫板常年加以保護(hù)，收到了極好的防裂效果。

5.2布爾津山口混凝土拱壩

布爾津山口水利樞紐常態(tài)混凝土雙曲拱壩，最大壩高94m，水平拱圈線型采用拋物線體型。厚高比0.266。拱壩位于嚴(yán)寒地區(qū)，環(huán)境惡劣。結(jié)合當(dāng)?shù)卦牧锨闆r，研究實(shí)現(xiàn)了混凝土“良好的抗裂性、高耐久性、適宜的強(qiáng)度”的高性能化目標(biāo)。設(shè)計(jì)提出采用“內(nèi)抗”（提高混凝土自身耐久性）和“外封”（表面封閉保護(hù)）兩種提高耐久性措施相配合。配合比技術(shù)路線采取“兩低三摻”（低水膠比、低用水量、摻粉煤灰、摻減水劑、摻引氣劑）。

為了將混凝土溫度應(yīng)力值控制在允許范圍，在基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)和新老混凝土結(jié)合部將混凝土的澆筑溫度控制在15℃內(nèi)。在壩體的其它部位，當(dāng)外界氣溫高于20℃時(shí)，澆筑溫度控制在20℃內(nèi)。采用兩臺(tái)纜機(jī)控制入倉澆筑。大壩首次研究解決了鈣膜骨料利用問題，全疆率先實(shí)現(xiàn)大壩四級(jí)配混凝土的應(yīng)用。大壩目前正在施工當(dāng)中。

6 結(jié)束語

我區(qū)“十二五規(guī)劃”當(dāng)中確定的一批中高壩即將開工興建，一百米級(jí)的有瀝青心墻壩、粘土心墻壩、面板堆石壩、重力壩、拱壩等各種不同壩型，二百米級(jí)的面板堆石壩也在規(guī)劃當(dāng)中。新興壩型如堆石混凝土筑壩技術(shù)、膠凝砂礫石筑壩技術(shù)也在我區(qū)開始規(guī)劃與應(yīng)用，我區(qū)廣大建設(shè)者在五十年的歷程中為此付出了心血和努力，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著我區(qū)三化建設(shè)的全面展開，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下建設(shè)山區(qū)控制性水利樞紐將是未來一段時(shí)間我區(qū)水利工作者的重要任務(wù)，也是廣大水利水電建設(shè)者面臨的更大發(fā)展以及更高難度的技術(shù)挑戰(zhàn)。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.001

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李江（1971年—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師。