雷山縣西江水庫(kù)工程上游圍堰膠凝砂礫石筑壩施工技術(shù)

胡 波

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550002）

0 引言

膠凝砂礫石筑壩的主要特征是把少量膠凝材料、水混合到砂礫石當(dāng)中,結(jié)合水利工程實(shí)際進(jìn)行針對(duì)性的配比計(jì)算,最終拌和制作而成[1]。膠凝砂礫石筑壩能夠同時(shí)兼顧碾壓混凝土壩、面板壩的優(yōu)勢(shì),同時(shí)本身的施工更為便捷,在有效縮小壩體斷面的同時(shí),能夠針對(duì)成本進(jìn)行有效的控制[2]。此外,由于膠凝砂礫石筑壩能夠?qū)崿F(xiàn)就地取材的目標(biāo),基本達(dá)成了零棄料的要求,能夠有效減少水利工程對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響,已經(jīng)成為當(dāng)前水利工程研究的焦點(diǎn)技術(shù)之一[3]。因此,深入研究膠凝砂礫石筑壩施工技術(shù),對(duì)水利工程成本控制、環(huán)境保護(hù)均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 雷山縣西江水庫(kù)工程概況

雷山縣西江水庫(kù)工程位于黔東南州雷山縣西江鎮(zhèn)境內(nèi),壩址距西江鎮(zhèn)2.0 km,距雷山縣城36 km,距凱里市城區(qū)44 km,工程位置見(jiàn)圖1。

圖1 工程區(qū)位置圖

上游圍堰擋水設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)按枯水期P=20%的頻率流量進(jìn)行設(shè)計(jì),相應(yīng)的導(dǎo)流時(shí)段10 月~次年3 月的導(dǎo)流流量為35.2 m3/s。上游圍堰布置于大壩迎水面坡腳上游側(cè)40 m 處。堰體采用膠凝砂礫石C1808 W4F50,軸線長(zhǎng)55.37 m,堰頂高程863.50 m,堰基高程856.00 m,最大堰高7.5 m,堰頂寬6.7 m,最大底寬10.9 m,迎水坡鉛直,背水坡呈臺(tái)階狀,高1.0 m,寬0.7 m。圍堰上游側(cè)、堰頂采用70 cm厚富漿膠凝砂礫石C18015 W4F50 防滲。基礎(chǔ)墊層采用C10 混凝土找平。

2 雷山縣西江水庫(kù)工程上游圍堰材料選擇

2.1 膠凝砂礫石原材料

2.1.1 水泥

應(yīng)按各建筑物部位設(shè)計(jì)文件的膠凝砂礫石強(qiáng)度等級(jí)要求,配置所需水泥,膠凝砂礫石所用水泥為P·O 42.5普通硅酸鹽水泥,水泥的各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合國(guó)標(biāo)《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）的要求,并滿足表1技術(shù)指標(biāo)要求。

表1 普通硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)要求

2.1.2 利用料

可使用的利用料有西江旅游公路開(kāi)挖棄料A料（飽和抗壓強(qiáng)度大于30 MPa）,大壩河床及壩肩開(kāi)挖A料（飽和抗壓強(qiáng)度為30 MPa~40 MPa）、B料（飽和抗壓強(qiáng)度為15 MPa~30 MPa）、C料（飽和抗壓強(qiáng)度為7 MPa~15 MPa）共四種。圍堰膠凝砂礫石澆筑筑骨料在高程860.5 m以下利用大壩河床及岸坡開(kāi)挖的A料,高程860.5 m~863.5 m共3 m高度的堰體用作大壩膠凝砂礫石生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn),根據(jù)擬定的碾壓試驗(yàn)方案主要用西江旅游公路開(kāi)挖棄料A料、河床及岸坡開(kāi)挖A、B、C料共五種組合。

2.1.3 粉煤灰

（1）粉煤灰應(yīng)采用II級(jí)以上（包含II級(jí)）粉煤灰。

（2）粉煤灰的品質(zhì)、驗(yàn)收、保管必須符合《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5055-2007）的要求。

2.1.4 外加劑

外加劑的使用應(yīng)符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5100-2014）的要求,其摻量必須通過(guò)試驗(yàn)確定。

2.1.5 水

拌和與養(yǎng)護(hù)混凝土或膠凝砂礫石用水的指標(biāo)要求見(jiàn)表2。

表2 拌和與養(yǎng)護(hù)膠凝砂礫石用水的指標(biāo)要求

2.2 膠凝砂礫石配合比

圍堰膠凝砂礫石等級(jí)及主要設(shè)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 膠凝砂礫石強(qiáng)度等級(jí)及室內(nèi)試驗(yàn)推薦配合比

3 膠凝砂礫石筑壩施工技術(shù)

3.1 碾壓

（1）振動(dòng)碾機(jī)型的選擇,應(yīng)考慮碾壓效率,激振力,滾筒尺寸,振動(dòng)頻率,振幅,行走速度,維護(hù)要求和運(yùn)行的可靠性。參考類似工程,振動(dòng)碾機(jī)型可選擇三一重工SSR260 單鋼輪振動(dòng)碾或者類似振動(dòng)碾。

對(duì)于大型振動(dòng)碾不能操作的部位,宜用小型振動(dòng)碾或振動(dòng)夯板等機(jī)具壓實(shí),其允許壓實(shí)厚度初擬為45 cm、50 cm、55 cm碾壓遍數(shù)初擬為6 遍、8 遍、10 遍,最終選定壓實(shí)厚度及碾壓遍數(shù)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。

（2）碾壓作業(yè)程序及主要參數(shù)應(yīng)根據(jù)配置的碾壓機(jī)械進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定,且要根據(jù)不同氣候條件制定出不同膠凝砂礫石的工作度（VC值）,如要調(diào)整機(jī)口VC值,需征得監(jiān)理工程師同意。

（3）本膠凝砂礫石采用平層碾壓施工,未經(jīng)論證研究不得采用斜層碾壓施工。

3.2 層間縫面處理

（1）堰基采用C10 墊層混凝土找平至設(shè)計(jì)高程后進(jìn)行上部膠凝砂礫石施工,墊層混凝土初凝前進(jìn)行上部膠凝砂礫石施工可直接澆筑,如初凝后必須采取沖毛、鋪設(shè)砂漿后再進(jìn)行膠凝砂礫石施工。水泥砂漿強(qiáng)度應(yīng)比膠凝砂礫石等級(jí)高一級(jí),攤鋪面積應(yīng)與澆筑能力相適應(yīng),從砂漿攤鋪至膠凝砂礫石覆蓋不宜超過(guò)15 min。

（2）連續(xù)上升鋪筑的膠凝砂礫石,各碾壓層面和施工縫面必須進(jìn)行控制和處理：連續(xù)上升鋪筑時(shí),層間間隔時(shí)間應(yīng)控制在直接鋪筑允許時(shí)間以內(nèi)。超過(guò)直接鋪筑允許時(shí)間的層面應(yīng)加墊層,超過(guò)加墊層鋪筑允許時(shí)間的層面即為冷縫。直接鋪筑允許時(shí)間和加墊層鋪筑允許時(shí)間,應(yīng)根據(jù)工程要求,由現(xiàn)場(chǎng)貫入阻力試驗(yàn)確定。

（3）施工縫及冷縫經(jīng)監(jiān)理工程師檢查確認(rèn)處理合格后,方能繼續(xù)施工。

（4）除按以上要求鋪設(shè)水泥砂漿墊層外,還應(yīng)對(duì)下列層面進(jìn)行鋪設(shè)：上游防滲過(guò)渡區(qū)內(nèi)（富漿膠凝砂礫石范圍內(nèi)）每個(gè)碾壓層面；監(jiān)理工程師指定的其它部位。

（5）砂漿的配合比及從拌和完畢到被覆蓋的時(shí)間應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定,并應(yīng)通過(guò)監(jiān)理工程師的批準(zhǔn),以保證膠結(jié)效果和質(zhì)量。

（6）高壓水沖毛時(shí)間及壓力應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定,未經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn),不得提前沖毛。

（7）已處理好的層面和縫面,在澆筑過(guò)程中應(yīng)保持潔凈和濕潤(rùn),不得有污染、干燥區(qū)和積水區(qū)。

（8）碾壓層在收倉(cāng)時(shí)要基本達(dá)到同一高程或預(yù)定的層面形狀,因故造成施工中斷時(shí),應(yīng)及時(shí)對(duì)已入倉(cāng)的膠凝砂礫石進(jìn)行攤鋪和碾壓,停止鋪筑處宜碾壓成不陡于1∶4的斜坡面,并將坡腳處厚度小于15 cm的部分切除。

3.3 富漿膠凝砂礫石

（1）富漿膠凝砂礫石應(yīng)隨著膠凝砂礫石澆筑逐層施工,富漿膠凝砂礫石鋪層厚度應(yīng)與平倉(cāng)厚度相同。在有富漿膠凝砂礫石的部位,膠凝砂礫石鋪筑完畢后,按設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的范圍,在膠凝砂礫石內(nèi)注水泥摻合料漿（摻量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定）,用插入式Φ100 高頻振搗器振搗密實(shí)。加漿方式及用漿量應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定,并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。

（2）富漿膠凝砂礫石需用強(qiáng)力振搗器將膠凝砂礫石和漿液的混合物振搗均勻密實(shí)。振搗器應(yīng)深入下層富漿膠凝砂礫石內(nèi)5 cm~10 cm,振搗器應(yīng)緩慢拔出,膠凝砂礫石表面不得留有孔洞。

（3）富漿膠凝砂礫石與膠凝砂礫石結(jié)合部位,應(yīng)專門(mén)進(jìn)行碾壓密實(shí),碾壓搭接寬度應(yīng)大于20 cm。

（4）水泥摻合料漿攤鋪的速度應(yīng)與膠凝砂礫石的攤鋪速度相適應(yīng)；在漿液攤鋪的過(guò)程中,應(yīng)對(duì)漿液進(jìn)行不停地?cái)嚢?以保證漿液均勻混合。

3.4 加漿振搗施工加漿振搗膠結(jié)砂礫石施工工藝

造孔→注漿（底部、中部注漿）→振搗。同一個(gè)碾壓層應(yīng)先施工加漿振搗部位后施工振動(dòng)碾壓部位。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,膠凝砂礫石筑壩施工技術(shù)在雷山縣西江水庫(kù)工程上游圍堰的應(yīng)用,有效滿足了圍堰設(shè)計(jì)需求,在保障圍堰質(zhì)量的同時(shí),又能夠充分發(fā)揮安全環(huán)保、施工便捷、成本低等諸多優(yōu)勢(shì),為水利工程后續(xù)施工奠定了良好的基礎(chǔ)。