富漿RCC技術(shù)在美國迪普克里克壩的應(yīng)用

［美國］ T.菲茨杰拉德

迪普克里克壩位于美國北卡羅萊納州，為防洪與城市供水的綜合利用工程。該工程由美國農(nóng)業(yè)部自然資源保護局、亞德金縣、亞德金縣水土保持局，以及北卡羅萊州環(huán)境資源部下屬水土保持部門資助。施納貝爾工程公司為該工程提供了規(guī)劃、設(shè)計和施工服務(wù)。

迪普克里克壩設(shè)計理念是利用右側(cè)山谷(面向下游)的埋深較淺的基巖布置一座高23 m、長230 m的RCC重力壩(含溢流壩)。山谷左側(cè)是埋深較深且分布不穩(wěn)定的風化巖石。為了節(jié)約成本、有效利用當?shù)夭牧虾偷乩憝h(huán)境，將部分壩段設(shè)計成土壩，并一直向右岸延伸240 m，與RCC有效結(jié)合。特別值得指出的是，它是美國首次將富漿RCC作為防滲帷幕材料的項目。

美國大壩協(xié)會(USSD)每年評選一個優(yōu)秀項目，旨在介紹大壩設(shè)計和施工方面的先進技術(shù)。迪普克里克壩被USSD授予“2013年優(yōu)秀建筑工程獎”，項目的倡導者和設(shè)計團隊享有該榮譽。該項目合理利用場地資源，有效解決了制約項目的各種因素，降低了投資成本，同時兼顧了美學、環(huán)保理念，具有創(chuàng)新性，展示了團隊強大的靈活設(shè)計和科學施工的能力，因而最終獲獎。

1 建壩方案

項目設(shè)計之初，曾考慮了多種方案，包括富漿RCC方案和土壩方案。原始構(gòu)想是修建土石壩主體，并在左岸修建寬120 m的輔助溢洪道。但在實地勘測期間，發(fā)現(xiàn)左壩肩溢洪道部分施工存在問題，因為要在古老公墓遺址內(nèi)進行大量的石方開挖。要求泄洪能力強及埋深較淺的基巖讓RCC壩成為最佳方案。為了利用河谷右岸良好的基巖與巖面，增強欠穩(wěn)定巖石的穩(wěn)定性，最終選擇RCC壩和土壩組合的方案。

2 RCC設(shè)計

兩種材料的組合壩，其中RCC部分設(shè)計有泄洪道，且能與土壩段良好地結(jié)合，在預(yù)期荷載下保持穩(wěn)定。大壩上游面為垂直面，下游面為坡比1∶0.8的階梯面。除了溢洪道頂過渡部分外，每級臺階高91 cm。RCC拌和料由石料(粒徑3.8～5 mm)、基層骨料(3.8 cm～細料)和人工砂(5 mm～細料)以35%:35%:30%的大致均等比例組成。每組份膠凝材料中水泥和F類粉煤灰(低鈣粉煤灰)含量都為68 kg，并摻加減水劑、緩凝劑。大壩按18 m間距設(shè)置橫縫。

施納貝爾團隊考慮過3種RCC護面方案，即模制RCC護面、常規(guī)混凝土護面和富漿RCC護面。結(jié)合施工、防滲、耐久性、投資及美學等因素，最終選擇富漿RCC護面方案。

3 土壩段設(shè)計

上下游坡均為1∶3，壩中設(shè)置心墻，上、下游壩坡上設(shè)置馬道。壩基需清除沖積層，直到出露性狀較好的原狀土體。防滲措施包括垂直排水管，心墻，壩體背水坡土體和坡腳導滲溝。最關(guān)鍵的是土壩要包住RCC壩，重疊部分長度為4.9 m，并保護好這一重要的結(jié)合部位。由于該項目承擔著重大的防洪功能，土壩正常超高大于11 m，因此滲徑也相應(yīng)地增加而延長。由于采用了富漿RCC，使得包住RCC部分的土壩能更好地壓實，形成連續(xù)致密的接觸面。

4 大壩施工

2008年10月，項目中標，價格在1680萬美元到2250萬美元之間。主承包商分別和兩大分包間，即ASI建筑公司和萊恩地質(zhì)工程公司合作承擔混凝土和灌漿工程施工。主承包商提出了一個計劃，加快施工導流，在5個月時間內(nèi)(12月到次年4月)完成RCC壩基開挖、清基及灌漿等工作。如果這些前期工作能夠盡快完成，RCC澆筑即可在春季末進行。夏季時進行土壩段填筑，整個工程就可提前順利完工。

要進行施工導流，必須先建好RCC壩段。按10 a的洪水標準設(shè)計，導流需要建一個寬12 m、長800 m、深3 m的導流渠，以減小水流沖刷。

巖石表層和表土覆蓋層情況與預(yù)測相符。開挖先使用大型設(shè)備，再使用小型裝備，最后的基礎(chǔ)面用人工和高壓水槍沖洗。不規(guī)則凹凸部位用混凝土充填，然后再進行找平混凝土施工，為RCC澆筑提供作業(yè)面。RCC在2009年5月開始澆筑。兩周后因溫度較高而停澆。這時承包商只得進行消力池尾檻、側(cè)墻、消力戽等部位的鋼筋混凝土施工。RCC在2009年9月重新開始澆筑，但僅限在夜間環(huán)境溫度低時進行。承包商將骨料遮蓋堆放，并采用冷卻措施對骨料進行冷卻。

10月份溫度降低，開始兩班制(每班10 h)日夜?jié)仓CC。連續(xù)澆筑減少了裂縫和冷縫的產(chǎn)生。12月，在澆筑工作進行了65 d后，RCC澆至壩頂，累計澆筑方量為39000 m3。富漿RCC澆筑進展較順。

在RCC澆筑的同時，進行了RCC壩段和導流渠之間的土壩段基礎(chǔ)開挖，也進行了部分坡腳導滲滲溝、豎向排水管和排水口的施工。承包商計劃在RCC壩段上升的同時進行分區(qū)土壩段的施工。隨著RCC澆筑的推進，承包商將采用直徑1.5 m的主泄洪管道，改變導流路線進行導流。原導流渠拆除，在此進行土壩段施工。

天氣原因大大影響了土壩段施工。11月的暴雨使已建土壩段超飽和，料場的土料含水量大大增加。11月至元月份持續(xù)降雨，較低的氣溫和較短的日照，不能使其在下一場大雨來臨之前變干。1月下旬，暴雨持續(xù)6 h降雨量達到80 mm。土壩段被淹沒，沖走了大約12000 m3填土。

2月迎來了干爽但更加寒冷的天氣。施工人員晝夜不停地更換豎井排水管，修復受損的壩體，加高土壩至安全高度。

晝夜不停施工還要防止土壩表面凍結(jié)，避免徒勞的施工。2010年4月土壩段竣工。

5 經(jīng)驗教訓

20世紀60年代開始就提出興建迪普克里克大壩。它的成功建設(shè)在防洪和供水方面造福了亞德金河周邊居民。工程的經(jīng)驗教訓為將來類似的工程提供了重要借鑒。

(1)富漿RCC規(guī)范的施工，要依靠承包商嚴格的質(zhì)量控制和持續(xù)的監(jiān)管。

(2)混凝土壩與土壩的重疊部位的施工非常重要。如果處理不當，剛性與柔性材料在整個壩高的連接部位會出現(xiàn)很大的隱患。因此，在土壩與RCC壩的重疊部位，土壩段采用大量最優(yōu)含水量的黏性土包裹住RCC壩，并在重疊部位控制滲流，允許有一定的塑性沉降。

(3)兩種不同材料的組合壩，通常需要若干有不同專長的承包商來籌劃一系列的相關(guān)工作。對于迪普克里克壩，則是一個土方工程承包商，一個RCC分包商和一個灌漿分包商組成的團隊。綜合規(guī)劃的成功制定及其貫徹執(zhí)行，可便于工作的有序開展，并最大限度地加強各承包商間的合作。