大石牛水電站漿砌石拱壩施工控制

孫以晴

大石牛水電站漿砌石拱壩施工控制

孫以晴

（丹東市鴨綠江防洪護(hù)岸工程建設(shè)管理局，遼寧 丹東 118000）

水電站壩體作為其水利樞紐工程的重要構(gòu)成部分，施工質(zhì)量直接影響著水電站后續(xù)運行效果。文章以遼寧大石牛水電站漿砌石拱壩施工為實例，結(jié)合施工實際，從壩體砌筑、壩體防滲和壩體施工質(zhì)量控制三方面入手，選用相應(yīng)的施工工藝與方法。經(jīng)實踐表明工程運行效果良好，施工控制成果顯著。

水電站；漿砌石拱壩；施工分析；質(zhì)量控制

1 工程概況

大石牛水電站地處遼寧省丹東鳳城市，是一座以發(fā)電為主，兼顧旅游開發(fā)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合性的水利樞紐工程，對于愛河支流草河水能的開發(fā)利用有著重要意義。水電站大壩為漿砌石拱壩設(shè)計，壩體總高66m，水庫庫容總量2430萬m3，電站裝機(jī)三臺，總?cè)萘?4MW，年發(fā)電總量1.2億 kW·h。工程于2014年正式建成投入使用。在大壩壩體施工過程中，充分結(jié)合施工地實際狀況，對漿砌石拱壩的施工工藝、施工質(zhì)量控制等進(jìn)行了創(chuàng)新探索，如選用“豎砌法”、“三角砌筑法”進(jìn)行砌筑作業(yè)，全壩面分條帶同步施工的工藝；壩體結(jié)合上游迎水面鉛絲網(wǎng)噴混凝土防滲；選用ZIZ-100型鉆機(jī)取芯檢測砌體密度和定期壓水試驗控制砌體透水率的方法控制壩體施工質(zhì)量。

2 壩體砌筑施工分析

2.1 “豎砌法”、“三角砌筑法”施工

大壩壩體的施工從壩底自上而下依照設(shè)計順序分層進(jìn)行，單層砌筑高度800～1000mm，平面上劃分為寬度4m、6m和5m不等的三個縱向作業(yè)帶，依照先上游后下游的順序開展，并逐層對水平條帶寬度順序進(jìn)行調(diào)整，以保障各層的水平錯縫；參照施工現(xiàn)場實際，整個壩體施工劃分為四個砌筑作業(yè)組，各組砌筑方向與順序如圖1所示。

隨著壩體施工高度的逐步增加，壩體厚度與寬度逐漸縮小，當(dāng)不能劃分為三個作業(yè)條帶和四個砌筑作業(yè)組同步施工時，結(jié)合現(xiàn)場實際，由兩個砌筑作業(yè)組按照1～2個縱向條帶施工；各小組間相向作業(yè)，確保上下層之間封拱位置間隔4m，實現(xiàn)逐層間的橫向錯縫。

圖1 壩體砌筑作業(yè)施工平面示意圖

2.1.1 面石砌筑

在施工作業(yè)前期，通過現(xiàn)場鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)，面石砌筑作業(yè)中塊石大面向下平砌時，超過85%以上的砌縫存在吃漿不飽的現(xiàn)象，后改為“豎砌法”進(jìn)行面石砌筑，所有塊石豎放，避免大面朝下，確保各塊石緊密交錯，縮小砌縫間隔。

砌筑所用面石選用M12.5水泥砂漿制成，除尾部外其余各面均進(jìn)行鑿平處理。砌筑作業(yè)前，使用高壓水清洗面石，并依照設(shè)計在高于層面1.2m的防護(hù)架上測量標(biāo)注邊線點，以確保上下游邊線不出現(xiàn)偏差；隨后于基礎(chǔ)面鋪設(shè)厚度60～80mm的砂漿，使用“豎砌法”進(jìn)行施工，并控制所有砌縫寬度不超過20mm；最后依次向砌縫內(nèi)灌注水泥砂漿至飽滿并使用鋼釬插搗密實。面石砌筑作業(yè)完成后，選用高標(biāo)號水泥砂漿對上下游面石砌縫進(jìn)行逐層勾縫，以避免使用中發(fā)生砌縫滲水現(xiàn)象。

2.1.2 腹石砌筑

采取四組相向同時砌筑的方式進(jìn)行腹石砌筑作業(yè)，這不僅能夠提升作業(yè)效率，避免相互影響，同時還能防止基礎(chǔ)面發(fā)生重復(fù)污染，從而提升局部砌筑的作業(yè)質(zhì)量。

腹石以C15細(xì)石混凝土制成，砌筑前，需先對腹石基礎(chǔ)面進(jìn)行鑿毛和沖洗，確保毛面率達(dá)到90%以上；隨后采用“三角砌法”開展作業(yè)，在基礎(chǔ)面鋪設(shè)100mm砂漿層后，先布設(shè)料石3～4塊，中間留設(shè)三角形縫，邊長60～80mm，三角形縫內(nèi)充填混凝土并進(jìn)行振搗。單層砌筑厚度以800～1000mm為宜，每層料石與混凝土分兩小層鋪設(shè)，兩小層鋪設(shè)厚度均為400mm，以臺階式砌筑前行，下層始終超前于上層，層間料石間隙的留設(shè)以不存在“點、線、面”為準(zhǔn)則。

砌筑完成且砌體初步凝結(jié)后，進(jìn)行草袋的覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，持續(xù)21天，整個過程中確保砌體表面的始終濕潤，以避免產(chǎn)生裂隙。

2.2 上游迎水面鉛絲網(wǎng)噴混凝土防滲

參照國內(nèi)相似工程施工運行經(jīng)驗，大石牛水電站漿砌石拱壩不設(shè)立專用防滲墻，壩體防滲依托砌筑材料、施工工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行保障。上下游壩面均鋪設(shè)厚度500mm的砂漿砌石塊，同時在砌筑作業(yè)上升時，在上游壩面掛鉛絲網(wǎng)噴涂厚度600～800mm的C20混凝土層作為壩面保護(hù)層，壩體選擇C15細(xì)石混凝土砌料石砌筑，圖2所示即為壩體橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 大壩壩體橫截面結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

壩體上游所布設(shè)的鉛絲網(wǎng)C20混凝土具備雙重功效：一是保護(hù)壩體上游迎水面；二是輔助防滲。針對混凝土噴層的施工，需要在壩體的砌筑作業(yè)時，先在壩體上游砌體中預(yù)設(shè)短鋼管，然后壩體施工每上升6m，便借助預(yù)設(shè)的短鋼管構(gòu)建工作平臺，通過平臺進(jìn)行掛網(wǎng)和混凝土噴涂作業(yè)。

3 砌筑作業(yè)質(zhì)量控制方法

為確保壩體防滲質(zhì)量，在施工作業(yè)中不僅要嚴(yán)格把控砌筑材料質(zhì)量，設(shè)計科學(xué)可行的施工工藝，同時還應(yīng)通過科學(xué)的檢測技術(shù)對施工質(zhì)量進(jìn)行控制。

3.1 砌體密度檢測

通過傳統(tǒng)的試坑灌水法檢測砌體密度，若在砌體凝固前進(jìn)行則數(shù)據(jù)誤差較大，無法準(zhǔn)確反映砌體密度；若在砌體凝固后進(jìn)行則操作難度大，成本高且影響后續(xù)工序的正常開展。針對于此，本次施工中采用ZIZ-100型鉆機(jī)通過巖芯取樣的方法對砌體密度進(jìn)行檢測。通過實踐表明，這種方法既能夠大幅提升砌體密度檢測效率與準(zhǔn)確率，還能最大程度避免檢測作業(yè)對正常施工的干擾，有助于提升施工效率。ZIZ-100型鉆機(jī)巖芯最大取深400mm，符合項目施工中小層砌筑工藝需求。

在壩體施工全過程中共計鉆取巖芯35組，其中33組符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，合格率達(dá)95%，各組中砌體密度測值最大為2.68g/cm3，測值最小為2.28g/cm3，平均測值為 2.51g/cm3，均符合施工設(shè)計要求。

3.2 透水率控制

為實現(xiàn)砌體透水率的及時檢測和有效控制，避免混凝土干縮等形成內(nèi)部滲水通路，壩體施工每上升4m開展壓水試驗一次，試驗壓力為0.3MPa，試驗孔深5m，鉆孔橫豎間隔均為6m，同時對于檢測中發(fā)現(xiàn)的施工質(zhì)量薄弱區(qū)域應(yīng)當(dāng)增設(shè)試驗孔進(jìn)行檢查，并對發(fā)現(xiàn)的孔隙采取灌漿封堵和返工重砌的方法進(jìn)行處理。由于在現(xiàn)場施工中注意對施工質(zhì)量的控制，開展大強度、高頻率的檢查，大壩施工全過程共計開展壓水試驗280余次，檢測合格率100%，其中透水率最大為2.5Lu，均值為0.6Lu（設(shè)計施工要求為透水率q不超過3Lu），檢測總長達(dá)1168m。

4 結(jié)語

大石牛水電站樞紐工程壩體建成投入使用兩年以來，通過對壩體下游面的持續(xù)觀測，未發(fā)現(xiàn)大壩砌石體存在明顯的滲漏現(xiàn)象，表明工程施工實現(xiàn)了依靠大壩自身防滲，輔助上游迎水面鉛絲網(wǎng)混凝土噴涂防滲的目標(biāo)，工程運行效果良好。

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2017-01-22

孫以晴（1981年—），女，工程師。