膠凝砂礫石筑壩技術概述

【摘要】膠凝砂礫石壩是在碾壓混凝土壩和堆石壩基礎上發(fā)展起來的一種新壩型，在我國水利水電工程中得到了初步應用，隨著《膠結顆粒料筑壩技術導則》的發(fā)布實施，使得這一新壩型應用取得了實質性的進展，本文以守口堡水庫大壩工程為例，對該壩型的施工工藝流程、上下游固坡、層面及特殊部位處理進行闡述，為同類型施工提供參考。

【關鍵詞】膠凝砂礫石壩；施工工藝；參數(shù)

1、前言

膠凝砂礫石壩是介于剛性體壩和散粒體壩之間的一種新壩型，是利用膠凝材料和砂礫石料經(jīng)拌和、攤鋪、碾壓形成的，其工藝與土石壩施工類似但不完全相同。其特點是：對筑壩材料要求較低，可就地取材，大壩施工基本實現(xiàn)零棄料，凸顯了在適應環(huán)境方面的優(yōu)勢，具有施工速度快、安全可靠性高等優(yōu)點，得到壩工界的高度重視。

山西省大同市守口堡水庫大壩是我國首座膠凝砂礫石壩，被水利部確定為膠結顆粒料筑壩技術示范項目。2013年山西省水利建筑工程局中標守口堡水庫樞紐工程，率先將膠凝砂礫石筑壩技術應用于永久工程，通過施工前科研生產(chǎn)性試驗和施工過程的不斷探索完善，尋找到膠凝砂礫石筑壩關鍵技術的解決路徑和方法，為膠凝砂礫石大壩施工提供了技術支撐，同時也為該壩型在材料選擇、施工工藝、質量控制等方面提供了參考，對這一新壩型的推廣起到了一定的推進作用。

2、守口堡水庫大壩簡況

守口堡水庫位于海河流域黑水河上游段，在陽高縣城西北約10km處，控制流域面積291km2，是一座集工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉及防洪等綜合利用的?。?）型水庫，總庫容980萬m3，工程等別為Ⅳ等。守口堡水庫工程包括樞紐工程和工業(yè)供水工程，樞紐建筑物包括大壩、供水工程取水建筑物和灌溉引水建筑物。

樞紐大壩為膠凝砂礫石壩，壩頂長354m，壩頂高程1243.6m，最大壩高61.6m。大壩由左右擋水壩段（底孔壩段）和中間溢流壩段組成。大壩主體為膠凝砂礫石，上下游防滲保護均采用常態(tài)混凝土。

3、膠凝砂礫石鋪筑操作要點

3.1 拌和

JGL200膠凝砂礫石專用設備通過攪拌筒對水、水泥、粉煤灰、砂礫石、外摻石等原材料進行拌合，然后由輸送皮帶將抖合料以拋物線軌跡落入儲料倉，由于骨料粒徑、比重等性能指標不同，使得大骨料集中分布于出料倉一側，造成嚴重的骨料分離。針對這一難題，我們研制了一種皮帶機運輸膠凝砂礫石防骨料分離機具，通過改變不同物料的運動軌跡，調整物料落點，使其混合均勻，解決了現(xiàn)有拌合設備拌合時因骨料分離導致拌合物質量不滿足要求的問題。

3.2 接料、卸料

膠凝砂礫石在接料、卸料、攤鋪等環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)骨料分離。為減少骨料分離和大骨料集中，自卸汽車在拌和站接料時采用三點式接料，即在車內形成三堆料疊加堆放以降低堆料高度，卸料時按梅花形依次堆放，采用兩點疊壓式卸料，即一車分兩次卸料，后卸料點位于前卸料堆高度的一半處，使兩次卸料相互疊壓堆放。

3.3 攤鋪

采用SD16型履帶式推土機平倉，邊角部位人工配合挖機平倉。攤鋪厚度55cm，采用水準儀測量相對高程控制，鋪筑條帶平行于壩軸線；大骨料集中、疊合時，將其分散到未碾壓的條帶。

3.4 碾壓

采用SSR260單鋼輪振動碾壓實。先靜壓2遍，再振動碾壓6遍，振動碾行走速度控制在1.5km/h以內，碾壓方向平行于壩軸線方向；相鄰碾壓條帶間搭接寬度0.3～0.4m，端頭搭接不小于1.0m；邊角部位加漿振搗或采用平板夯分兩層夯實。

3.5 層面處理

鋪筑面積應與鋪筑能力及允許層間間隔時間相適應，不滿足時進行層面處理。超過初凝時間但沒有終凝，鋪設砂漿后再鋪膠凝砂礫石；超過終凝時間，先沖毛再鋪設砂漿，然后鋪膠凝砂礫石。

（1）沖毛

膠凝砂礫石膠材用量少，層間結合部位質量要求相對更高，因此，層面處理對保證壩體質量顯得尤為關鍵。施工中針對膠凝砂礫石早期強度特別低的特性，綜合考慮壓實密度、溫度、濕度、日照及時間等因素對膠凝砂礫石強度的影響，通過多次試驗分析，確定膠凝砂礫石鋪筑完后8～12小時進行沖毛為宜，以露出砂粒、小石，且不破壞已凝結的膠凝砂礫石為準。

（2）鋪設砂漿

在經(jīng)壓力水沖毛清理后的倉面上鋪設一層水泥砂漿以提高層間結合力。砂漿鋪設采用條帶法，砂漿強度等級為M7.5，厚度以2～3cm為宜；采用鋸齒高度3cm的專用設備控制攤鋪厚度及均勻性；砂漿從開始拌和到上層膠凝砂礫石鋪設的最長允許時間為2h，在相應時間內確保完成上層膠凝砂礫石的鋪設；外界溫度較高時，對砂漿表面進行噴霧加濕處理，以表面不泛黃為宜。

3.6 上下游固坡

上下游固坡是膠凝砂礫石快速鋪筑的關鍵環(huán)節(jié)，固坡方案的選擇尤為重要，通過現(xiàn)場試驗，采用鋪料箱、異型夯板組合固坡，即先采用鋪料箱預壓成型，再采用膠凝砂礫石壩固坡專用夯具——異型夯板壓實固坡。鋪料箱、異型夯板組合固坡方法具有厚度均勻、外形規(guī)整、施工進度快、施工安排靈活（常態(tài)混凝土與膠凝砂礫石可同步上升，也可分別澆筑）等優(yōu)點。

（1）鋪料箱預壓成型

按設計圖紙放線，并標識出膠凝砂礫石鋪筑的邊線位置。用PC-220型挖機將鋪料箱放置到指定位置，使其外側邊緣與鋪筑邊線吻合；用ZL-50裝載機裝料，裝滿后用挖機沿壩軸線方向牽引前行；鋪料箱外側坡比與大壩坡比相同，尾部及外側安裝振動器，使膠凝砂礫石預壓成型。

（2）異型夯板壓實固坡

采用異型夯板專用固坡夯具對預壓成型的膠凝砂礫石進行壓實，夯實時間40～60s。異型夯板水平面長度以振動碾碾壓時不導致邊坡破壞寬度確定，斜面長度以膠凝砂礫石鋪筑壓實厚度確定，斜面與水平面夾角根據(jù)壩坡坡比確定；異型夯板與挖掘機連接，通過調整挖掘機液壓參數(shù)和壓實時間達到膠凝砂礫石壓實指標。

3.7 與常態(tài)混凝土、岸坡接觸部位處理

膠凝砂礫石與大壩廊道等建筑物及岸坡接觸部位，振動碾壓機械無法靠近，人工夯實又難以保證施工質量。在這樣的情況下，采用變態(tài)混凝土很好的解決了膠凝砂礫石與常態(tài)混凝土、岸坡等部位的接觸，起到了有效的銜接作用，確保膠凝砂礫石能夠連續(xù)施工，有效的保證了大壩整體的施工質量。

變態(tài)混凝土鋪設

變態(tài)混凝土鋪設厚度與膠凝砂礫石相同，為防止變態(tài)混凝土表面風干，對新鋪設的變態(tài)混凝土進行噴霧加濕處理。與常態(tài)混凝土結合部位，先鋪膠凝砂礫石，后鋪設變態(tài)混凝土，攤鋪自然坡底部距常態(tài)混凝土結合面為30cm，頂部寬度控制在80cm為宜；與岸坡結合部位，岸坡坡度緩于或等于1：0.5時，先鋪設變態(tài)混凝土，再鋪筑膠凝砂礫石；當坡度陡于1：0.5時，先鋪設膠凝砂礫石，再攤鋪變態(tài)混凝土，攤鋪自然坡底部距結合面為50cm。

（2）勾槽、加漿

為防漿液外溢而造成不必要的浪費，在變態(tài)混凝土面沿中心線進行勾槽（勾槽寬度為25cm、深度為25cm），再采用帶有刻度的容器沿溝槽均勻加漿鋪灑。變態(tài)混凝土單位體積的加漿量為30L，水泥漿液比為1：0.8。

（3）覆蓋溝槽

待漿液下滲完后，人工對溝槽進行覆蓋。

（4）振搗

振搗采用ф100高頻振搗器，變態(tài)混凝土加漿振搗結束條件與常態(tài)混凝土標準相同，振搗控制時間為25～30s。

（5）結合部位碾壓

鋪筑完成后，采用26t單鋼振動碾對膠凝砂礫石與碾壓混凝土結合部位進行碾壓，碾壓參數(shù)與膠凝砂礫石碾壓參數(shù)相同。

作者簡介：胡可可，男，1987年4生，2009年畢業(yè)于西京學院，2013年畢業(yè)于太原理工大學，助理工程師。