埋石混凝土壩施工技術(shù)研究

翟景科 吳川花

中國水利水電第十一工程局有限公司（450000）

1 工程概況

辛女溪大壩工程距瀘溪縣白沙新城約13 km，壩址區(qū)以上控制流域面積約24.3 km2，為沅江水系支流， 水庫正常蓄水位高程為196.6 m， 相應(yīng)庫容424 萬m3。工程等級(jí)為Ⅳ等?。?）型工程，主要建筑物為混凝土擋水壩段、 溢流壩段和灌溉取水口，建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為4 級(jí)。大壩共分為13 個(gè)壩段，從右至左依次為1～6#右岸擋水壩段、7#和8#為溢流壩、9～13#左岸擋水壩。

埋石混凝土相對(duì)常態(tài)混凝土施工比較復(fù)雜，主要是施工工藝和原材料方面，澆筑倉號(hào)時(shí)需要配置混凝土和塊石的水平、垂直運(yùn)輸，在場(chǎng)面較小空間布置兩套運(yùn)輸設(shè)備，入倉強(qiáng)度均需要滿足施工質(zhì)量和進(jìn)度要求，對(duì)施工布置和設(shè)備配置合理性要求較高。 通過提高埋石率，最大限度地埋石可降低水化熱減少裂縫，因此提高混凝土埋石率，是本工程項(xiàng)目施工的重要任務(wù)。 同時(shí)，形成埋石混凝土施工經(jīng)驗(yàn)，保障埋石混凝土施工質(zhì)量，具有十分重要的施工借鑒意義。

2 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

工程主壩為埋石混凝土實(shí)體重力壩，最大壩高68.9 m，壩頂高程201 m，寬4.5 m；左、右岸非溢流壩長分別為100 m、116 m， 基本剖面為三角形，上游面高程159.0 m 以上為鉛直面，159.0 m 高程以下設(shè)1：0.2 的斜坡面。中間溢流壩段長38.0 m，堰頂高程196.6 m，堰面采用WES 曲線。 本工程高峰期混凝土澆筑強(qiáng)度約為1.46 萬m3/月。 壩體混凝土設(shè)計(jì)總量為21.5 萬m3。 混凝土施工工期18 個(gè)月。

3 施工總體布置

3.1 施工道路布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形特性，根據(jù)不同施工時(shí)段，共布置四條施工道路。一是在大壩下游布置Z 型下基坑道路，是本工程最重要、交通量最大的道路。該道路前期滿足5～8#壩段EL147 以下混凝土和塊石運(yùn)輸， 大壩出基坑后該道路同步回填至原始地形高程，至下游高架門機(jī)區(qū)域，作為大壩施工全過程主要道路， 滿足大壩所有埋石混凝土和其他材料入倉需要。 二是大壩下游右岸施工道路，滿足大壩7～9#壩段EL147～EL154 高程埋石混凝土運(yùn)輸。三是大壩下游左岸道路， 滿足大壩3～6#壩段EL147～EL163 高程埋石混凝土運(yùn)輸。四是左岸上壩公路，作為一條永臨結(jié)合道路，作用亦非常重要，滿足大壩1～3#壩段埋石混凝土及壩頂其他所有施工需要， 也是后期金屬結(jié)構(gòu)安裝、聯(lián)系左右岸交通等主要通道。

3.2 埋石混凝土垂直運(yùn)輸布置

本工程埋石混凝土垂直運(yùn)輸設(shè)備主要有高架門機(jī)、塔吊、長臂反鏟，局部采用混凝土泵和輪胎汽車吊輔助。

3.2.1 高架門機(jī)

根據(jù)大壩設(shè)計(jì)體型， 最大倉面面積為900 m2，大體積混凝土按照分層厚度50 cm 計(jì)算， 單層混凝土450 m3。 平倉澆筑無法滿足混凝土連續(xù)澆筑要求， 本工程采用臺(tái)階法澆筑。 臺(tái)階法澆筑最大入倉強(qiáng)度需要滿足45 m3/h，考慮1.5 倍保險(xiǎn)系數(shù)，本工程布置一臺(tái)MQ900B 高架門機(jī)（最大吊重30 t），能夠滿足最大入倉強(qiáng)度需要。 同時(shí)， 高架門機(jī)可以輔助吊運(yùn)塊石、大型鋼模板、鋼筋、小型設(shè)備機(jī)具等出入倉號(hào)。

本工程現(xiàn)場(chǎng)采用30 t 吊鉤繞法，可以起吊6 m3臥罐入倉。

3.2.2 塔吊

根據(jù)塊石入倉強(qiáng)度和吊重需要，在大壩7#壩段上游側(cè)安裝一臺(tái)C7052 塔吊，最大起吊重量19.4 t，最遠(yuǎn)端起吊重量5 t，最大覆蓋半徑70 m，塔吊采用固定基礎(chǔ)，無行走軌道，主要負(fù)責(zé)4～10#壩段塊石入倉、模板安裝、鋼筋等材料入倉，應(yīng)急情況下輔助混凝土入倉。

3.2.3 長臂反鏟

長臂反鏟主要承擔(dān)大壩EL154.00 m 高程以下混凝土和塊石入倉， 長臂反鏟布置根據(jù)道路情況隨機(jī)安排。 根據(jù)倉號(hào)設(shè)計(jì)體型，最大單個(gè)壩寬20 m，選用一臺(tái)臂長27 m 的長臂反鏟， 斗容0.45 m3，能夠滿足最寬倉號(hào)入倉覆蓋范圍和強(qiáng)度要求。

3.3 水平運(yùn)輸布置

混凝土水平運(yùn)輸采用3 臺(tái)15 t 自卸汽車，混凝土從拌合站運(yùn)至門機(jī)起吊平臺(tái)約4 min， 卸料約為3 min，自卸汽車一個(gè)運(yùn)輸循環(huán)為14 min，一臺(tái)自卸汽車1 h 可拉運(yùn)28 m3混凝土， 滿足混凝土入倉強(qiáng)度需要。

塊石由石料廠通過進(jìn)場(chǎng)公路運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)料場(chǎng)，采用20 t 自卸汽車運(yùn)輸， 場(chǎng)地內(nèi)儲(chǔ)料場(chǎng)占地1 300 m2，能夠儲(chǔ)存2 000 m3塊石，按照15%埋石率計(jì)算，能夠滿足13 000 m3混凝土澆筑使用。 塊石從儲(chǔ)料場(chǎng)至倉面有200 m 距離，采用20 t 自卸汽車運(yùn)至工作面，ZL50 裝載機(jī)和長臂反鏟配合入倉。 塔吊吊塊石入倉時(shí)，配備一臺(tái)1 m3反鏟配合裝入吊籠入倉。

鋼筋、模板等其他材料通過平板汽車運(yùn)至工作面，垂直運(yùn)輸設(shè)備吊運(yùn)入倉。

3.4 風(fēng)水電布置

大壩混凝土施工用水：利用布置在左岸的40 m3水池，水池為鋼板焊接而成，采用φ50 mm 鋼管作為主供水管布設(shè)至作業(yè)面附近，以保障大壩混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、灌漿施工等用水。 現(xiàn)場(chǎng)道路灑水及其他臨時(shí)用水，由10 m3灑水車臨時(shí)供給。

施工用電方面，現(xiàn)場(chǎng)主要用電設(shè)備有高架門機(jī)、塔吊、電動(dòng)空壓機(jī)、強(qiáng)制拌合站、高壓沖毛機(jī)、電焊機(jī)、混凝土振搗設(shè)備等。 該工程在大壩下游左右岸和拌合站分別布置三臺(tái)400 kVA 變壓器，在生活營地布置一臺(tái)200 kVA 變壓器，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)用電和生活用電。 另外，為保證臨時(shí)停電等其他狀況出現(xiàn)，另配置三臺(tái)發(fā)電機(jī)作為備用電源，施工現(xiàn)場(chǎng)布置一臺(tái)400 kW 發(fā)電機(jī)， 拌合站布置一臺(tái)300 kW 發(fā)電機(jī)，生活營地布置一臺(tái)50 kW 發(fā)電機(jī)。

施工供風(fēng)： 在左壩肩EL201 平臺(tái)布置1 臺(tái)12 m3移動(dòng)式電動(dòng)空壓機(jī)提供施工用風(fēng)，主要用于混凝土施工用風(fēng)， 機(jī)動(dòng)配置兩臺(tái)21 m3電動(dòng)空壓機(jī)，用于灌漿工程施工。 供風(fēng)主管路采用φ50 mm 鋼管，工作面留有風(fēng)包可隨時(shí)接管用風(fēng)。

3.5 砂石拌和系統(tǒng)布置

本工程壩址附近沒有合適開采料，壩肩和基坑開挖料為泥質(zhì)粉砂巖， 不能作為混凝土骨料使用。因此，本工程砂石骨料采用外購，外購砂石料場(chǎng)距離壩址12 km。 砂石料經(jīng)過試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿足工程質(zhì)量要求，砂石骨料產(chǎn)量滿足大壩混凝土施工強(qiáng)度需要。

根據(jù)施工計(jì)劃安排，混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度需要滿足45 m3/h。 本工程選配一臺(tái)HZS90 強(qiáng)制拌和站，混凝土理論生產(chǎn)強(qiáng)度為90 m3/h， 實(shí)際按照75%出功計(jì)算可達(dá)到67.5 m3/h，能夠滿足本工程混凝土施工強(qiáng)度要求。拌和系統(tǒng)布置在大壩壩址下游500 m 處[1]。

4 埋石混凝土施工方案

4.1 技術(shù)交底

埋石混凝土施工需要配置兩套垂直運(yùn)輸手段，同時(shí)滿足混凝土和塊石入倉，所以施工干擾大，施工協(xié)調(diào)工作較多。 項(xiàng)目部組織項(xiàng)目總工和技術(shù)人員作了充分的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和方案策劃，方案編制完成后由項(xiàng)目總工作全面技術(shù)交底。 交底對(duì)象有現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、質(zhì)檢員、施工隊(duì)長、班組長、拌合站技術(shù)員、設(shè)備操作手等，交底內(nèi)容主要為施工方案、設(shè)計(jì)圖紙、作業(yè)指導(dǎo)書、模板安裝工藝、混凝土澆筑工藝和開始入倉工藝、澆筑順序等。 交底形式包括室內(nèi)理論講解、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際講解、設(shè)備運(yùn)輸試運(yùn)行等。 通過全方面技術(shù)交底，匯總技術(shù)人員和施工管理人員提出建議和思路，進(jìn)一步優(yōu)化了方案和工藝，充分做好了技術(shù)準(zhǔn)備工作，為后續(xù)施工中可能出現(xiàn)的問題提前準(zhǔn)備應(yīng)急預(yù)案。 所以，技術(shù)交底是一個(gè)系統(tǒng)工作，在埋石混凝土施工前是一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)。

4.2 施工縫面處理

4.3 鋼筋制作及安裝

鋼筋原材料必須符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。 進(jìn)場(chǎng)鋼筋均應(yīng)附產(chǎn)品質(zhì)量證明書及出廠檢驗(yàn)報(bào)告，并按照規(guī)范進(jìn)行鋼筋相關(guān)項(xiàng)目試驗(yàn)，試驗(yàn)合格可用于工程施工。

大壩鋼筋總共約500 t，鋼筋在鋼筋加工廠加工制作完成。8 t 隨車吊經(jīng)2#鋼便橋運(yùn)至壩址附近，由吊車或高架門機(jī)吊運(yùn)至工作面安裝。

鋼筋加工設(shè)備有鋼筋切斷機(jī)和彎曲機(jī)，少量鋼筋加工采用人工。

鋼筋吊運(yùn)至工作面后由人工安裝綁扎焊接。 鋼筋加工、運(yùn)輸、安裝過程中避免污染。 安裝綁扎的技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和行業(yè)規(guī)范。

4.4 止水安裝

大壩工程共布置12 條橫縫。 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，銅止水在金結(jié)加工廠壓制成型，現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝。安裝前將止水片表面的油漆、油污、銹污及污皮等清除干凈，并將砂眼、釘孔補(bǔ)好、焊好。 采用雙面焊搭接時(shí)，不得鉚接、穿孔或僅搭接而不焊等，要求焊接質(zhì)量符合規(guī)范。

4.5 模板安裝及加固

根據(jù)大壩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模板主要采用多卡翻轉(zhuǎn)模板、局部采用散裝鋼模板及木模板。 大壩主體上下游面主要采用多卡模板，基礎(chǔ)或結(jié)構(gòu)部位采用組合鋼模板拼裝。 壩體灌漿廊道采用預(yù)制混凝土模板。

4.6 埋石混凝土入倉澆筑

采用臺(tái)階法從大壩上游向下游鋪料， 先鋪塊石，后鋪混凝土，前進(jìn)同時(shí)加高，逐步推進(jìn)形成明顯臺(tái)階，直至整個(gè)倉號(hào)澆筑至收倉面高程。

布料要求：

觀察組在對(duì)照組的治療基礎(chǔ)上，給予貞芪扶正顆粒（修正藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司，國藥準(zhǔn)字Z20053398）15g，口服，每日2次，以21 d為1個(gè)療程，共用藥2個(gè)療程。

1）嚴(yán)格按混凝土澆筑倉面設(shè)計(jì)要求施工，澆筑方向、臺(tái)階寬度、坯層厚度、布料順序等工藝嚴(yán)格控制、分層攤鋪，臺(tái)階寬度不小于2 m。

2）鋪料厚度控制在40～50 cm，布料應(yīng)均勻有序、分層清晰。

3）除特殊部位外倉內(nèi)下料不允許堆高，堆料高度不大于1 m，人工攤鋪。

4）倉內(nèi)出現(xiàn)泌水情況時(shí)要及時(shí)排出。

5）嚴(yán)禁不合格混凝土入倉，已入倉的不合格混凝土需清除干凈。

6）混凝土自由下落高度不得超過1.5 m，遇有鋼筋網(wǎng)不得大于1.0 m。

7）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，大壩上游臨水面和建基面2.5 m 范圍內(nèi)不埋石，下游側(cè)1 m 范圍內(nèi)不埋石。

8）埋石混凝土澆筑時(shí)，嚴(yán)格控制塊石和模板之間距離，塊石要規(guī)范擺放，塊石周邊混凝土振搗密實(shí)，振搗棒盡量避免與塊石和模板拉筋接觸。 塊石強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)要求。

9）埋石混凝土澆筑時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制厚度、寬度、強(qiáng)度及塊石所占比例等指標(biāo)。

10）埋石混凝土埋石率控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，澆筑時(shí)應(yīng)先鋪一層混凝土，再放一層塊石，振搗密實(shí)至混凝土將塊石包裹嚴(yán)密，不允許先擺石再鋪混凝土。

11）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，塊石直徑不得大于分層澆筑混凝土厚度的1/3。 要求塊石質(zhì)地堅(jiān)硬，無風(fēng)化，無裂縫，飽和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)大于設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度，清洗干凈。

12）澆筑時(shí)要求石料鋪放要均勻排列，石料間距不小于100 mm，石料與模板的間距按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，以確?；炷翆K石包裹密實(shí)。

5 提高埋石率措施研究

5.1 埋石率統(tǒng)計(jì)

通過對(duì)2018 年3-6 月各壩段在施工過程中的埋石率統(tǒng)計(jì)， 并結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙給出的埋石率要求，統(tǒng)計(jì)各壩段實(shí)際埋石率，見表1。

表1 大壩埋石率數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表（2018 年3 月-2018 年6 月）

5.2 存在問題

1）塊石入倉設(shè)備少，在6 月之前塊石入倉為自卸車運(yùn)輸至長臂挖機(jī)覆蓋范圍內(nèi)，長臂挖機(jī)完成塊石入倉。 由于長臂挖機(jī)還承擔(dān)混凝土入倉任務(wù)，所以造成埋石率較低。

2）塊石入倉順序：攤鋪混凝土→振搗密實(shí)→擺放塊石→攤鋪混凝土→振搗密實(shí)→擺放塊石。 現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，發(fā)現(xiàn)塊石周邊難以振搗密實(shí)，振搗棒很容易碰到塊石，工人振搗混凝土存在困難，施工進(jìn)度偏慢。

3）降雨后，施工道路泥濘，塊石水平運(yùn)輸影響較大，單倉塊石入倉量較少。

4）現(xiàn)場(chǎng)施工人員更替較快，主要骨干人員流失，人員功效低。

5.3 處理措施

1）做好技術(shù)交底，做好工人培訓(xùn)教育，提高工人工作積極性，提高工作效率。

2）增加設(shè)備一臺(tái)倉內(nèi)挖機(jī)、一臺(tái)汽車吊、一臺(tái)裝載機(jī)，配合吊裝模板、鋼筋，運(yùn)輸混凝土、塊石。 加快塊石入倉，提高每一倉號(hào)的塊石入倉量，提高埋石率[2]。

3）塊石入倉順序，提前規(guī)劃好每個(gè)倉號(hào)塊石、混凝土入倉方式，提前用自卸車、裝載機(jī)、挖機(jī)、長臂反鏟、汽車吊將塊石放入倉號(hào)。 倉號(hào)內(nèi)配置小挖機(jī)，在澆筑過程中擺放塊石，施工時(shí)先鋪一層混凝土，鋪料厚度不大于50 cm，然后再放一層塊石，振搗密實(shí)至塊石沉入混凝土。 現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，適當(dāng)提高混凝土坍落度，容易振搗密實(shí)，能提高埋石率。

4）降雨后，施工道路泥濘，塊石水平運(yùn)輸受影響較大，現(xiàn)場(chǎng)采用挖機(jī)修整道路、鋪設(shè)鋼板、焊接防滑條等來保證雨天塊石、混凝土運(yùn)輸。

6 結(jié)語

辛女溪水庫工程提高大壩埋石率的施工技術(shù)研究和應(yīng)用， 總結(jié)了埋石混凝土施工工藝和工法，提高了施工效率，保障了施工工期，找出了一系列提高埋石率的方法和措施，取得了良好的成效。 為辛女溪項(xiàng)目節(jié)省了一定的投資和施工成本，為大壩埋石混凝土施工積累了豐富和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，形成的成果可在類似水利水電工程中推廣和應(yīng)用。