铜湾水电站右岸防洪护坡施工技术

刘良宏

（贵州桐梓河水电开发有限责任公司 遵义市563002）

铜湾水电站右岸岸坡基岩由碎石粉质粘土长期堆积而成，原怀化市公路勘察设计研究院将该段设计成挡土墙，边坡设计为1∶1.5的斜坡，斜坡上安装六边形混凝土预制块作为防洪墙上的护坡。但由于江边软基础较深，实测深度有（4～11）m。其靠右岸一侧为沅江的主河道，水深（7～12）m，要施工挡土墙非常困难，成本也高。铜湾地段主要是砂岩和板岩较多，在大坝基础尚未大量开挖时石料量较少，不能满足施工需要，所需石料主要从20 km以外的料场运进来，费用较高。右岸沿江公路是主体一期工程开挖运输的主要交通要道，为尽快完成右岸岸坡工程和沿江公路的建设任务。经与设计单位反复讨论，最后确定了本文叙述的设计方案。此设计方案既节省了投资，又加快了右岸护坡工程与沿江公路的施工进度，满足了设计功能的要求，同时也满足了主体工程施工的需要。

1 工程概况

铜湾水电站枢纽建筑物主要包括大坝、电站厂房和船闸三部分。水库正常蓄水位EL152.2 m，相应库容1.2亿m3。大坝包括河床溢流坝段及右岸非溢流坝段，坝顶高EL163.0 m，最大坝高42.0 m，溢流坝位于河床中部，堰顶高程EL137.0 m，共设10孔20 m×15.5 m弧形闸门，电站厂房位于河床右岸，为河床式电站，装有4×45 MW灯泡贯流式发电机组。船闸位于河床左岸，设计为单级船闸。

电站建成以后将改变洪水对两岸的冲刷，为确保岸坡稳定，防止洪水冲坏岸坡，使左右两岸满足防洪要求。根据右岸岸坡地形及地质情况，对右岸岸坡K0+040～K0+100段采用土工格栅和铅丝笼技术，K0+100～K0+642.5段采用振动沉管式灌注桩和混凝土护坡技术进行加固处理。虽然土工格栅和铅丝笼施工速度较快，但成本相对较高。本文主要介绍灌注桩和护坡混凝土施工技术。

2 工程地质

地质勘察表明，表层主要为黄褐色～灰褐色含碎石粉质粘土，可塑～硬塑状，结构较紧密，厚度（0～9.0）m，其下部为红～紫红色砂岩、粉砂岩，上部强风化岩体厚（1～7）m，下部弱风化岩体岩性较为坚硬。

该地段位于流垄溪向斜SE翼，呈单斜构造。泥盆系统棋梓桥组灰岩和泥质灰岩产状NW〈500～600，白垩系下统砂岩，粉砂岩产状N450W，N〈E700～800，为区域性大断层，破碎带宽50～70 m，为糜棱岩，破碎岩及断层泥。

地下水类型主要为基岩裂隙水，储存于基岩裂隙中，接受大气降水补给，地下水位埋深 （0.7～8.0）m，类型为HCO3-Ca.Mg.（K+Na）型，HCO3为 0.539 mmoI/L，pH 值为7.2～7.7，对混凝土具有溶出型腐蚀性。

3 施工顺序

整个护坡的施工，采用从下游向上游方向渐进，平均每100 m作为一个周期循环；每个循环按右岸护坡施工流程图（图1）进行。

图1 右岸护坡施工流程图

4 施工方法

4.1 准备工作

（1）首先按照设计施工图的高程沿河边进行施工放样，将基础梁开挖边线及高程标定后，挖掘机修便道至K0+594段基础梁部位，从下游向上游方向沿开挖线开挖基槽到EL.139.2 m高程，预留30 cm的保护层由人工开挖至EL.138.9 m高程，开挖出的余土弃入河中。

（2）按设计要求轴线和桩的间排距在实地放出桩位，并埋设预制钢筋混凝土桩尖。

（3）按设计要求完成钢筋笼制作。所使用的钢筋种类、型号和直径必须符合设计图纸的规定，其力学性能满足有关国家标准的要求；制作钢筋笼时，钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均应满足设计和技术规范要求，主筋尽量为整根，需要对接时，宜采用搭接焊，搭接长度不小于5 d，主筋及旋转箍筋间距施工误差均不大于20 mm。

4.2 灌注桩施工工艺

4.2.1 工艺说明

本工程采用振动沉管灌注桩。振动沉管灌注桩是混凝土灌注桩的一种，根据承载的不同要求，桩可采用单打法、反插法或复打法施工。本工程采用单打法振动沉管法施工，按照设计要求梅花型布置灌注孔，排距1 m，间距1.5 m，基桩桩径为0.35 m。灌注桩孔位平面布置详见图2。

图2 灌注桩孔位平面布置图

4.2.2 施工方法

（1）桩机就位。将振动式孔桩机械按标定的孔位就位，就位后吊起桩管，对准预先埋好的预制钢筋混凝土桩尖，然后缓慢放入桩管，桩管下端活合拢，利用振动机及桩管自重振动冲击钻孔，把桩尖压入土中。

（2）沉管。开动振动箱，桩管在强迫振动下迅速沉入土中，在振动沉管的过程中，要保持桩管处于垂直状态，当桩管桩尖到达设计要求的落在岩石上时，停止振动。为了适应不同土质条件，常采用加压的方法来调整自振频率，桩尖压力的改变可利用卷扬机把桩架的部分重量传到桩管上加压，并根据桩管沉入速度，随时调整离合器，防止桩架抬起发生安全事故。

（3）混凝土运输。用0.25 m3强制搅拌机拌制C25混凝土，人工推手推车水平运输混凝土至打桩机处到入上料斗中，卷扬机提升上料斗垂直运输混凝土至桩管顶部。

（4）上料。桩管沉到设计调和后，停止振动，将上料斗内的混凝土灌入桩管内；混凝土应灌满桩管或略高于地面。

（5）拔管。开始拔管时，应先按要求开动激振器，振动（5～10）s，通过振动使孔内混凝土置密；再次开动沉桩机和卷扬机拔出桩管，边振动边向上拔管，每拔（0.5～1.0）m，停止拔管并振动（5～10）s，反复直到套管全部拔出，桩管内的混凝土被振实而留在软基础中成桩；在拔管的过程中，桩管内的混凝土应尽量保持2 m高或不低于地面，可用吊砣探测，不足时及时补灌，以防混凝土中断形成缩颈，每根桩的混凝土灌注量，应保证达到制成后桩的平均截面积与桩管端部截面积的比值不小于1.1。

（6）安放钢筋笼。将配置直径为12 mm的钢筋主筋6根，直径6 mm的螺旋形箍筋制作成的钢筋笼，采用人工对准孔桩中心插入混凝土柱中；在钢筋笼的安放过程中，应检查钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口要进行补焊；同时，还要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁，钢筋笼安装完毕后，即单孔桩施工完毕。待监理验收合格后，施工下一个孔。钢筋笼结构尺寸见图3。

图3 钢筋笼结构图

4.2.3 施工中应注意的事项

（1）作好对测量放线及预埋尖桩的保护工作，使其不被破坏；沉管前应及时复测。

（2）由于灌注桩施工是隐蔽工程，事后不便于检测，因此，施工中应作好对原材料的检验工作，混凝土配合比必须满足设计要求，施工过程中要加强现场管理。

（3）当桩距小于3.5倍桩径时应采用跳打法施工。

（4）沉管时桩点要对准，调整好沉管的垂直度后方可沉管。

（5）拔管时应先振动片刻再开动卷表扬机拔桩管，即先振动（5～10）s后再开始拔管，边振动边拔管，每提0.5 m 停拔，振动（5～10）s，再拔 0.5 m，再振动（5～10）s，如此反复进行直至地面，同时，应派人检查管内混凝土不得低于地面。

4.3 基础梁施工工艺

（1）孔桩混凝土强度满足设计要求后，人工开挖基础至138.7 m高程，修整灌注桩规格并凿毛。

（2）将基础清洗干净并通过有关单位联合验收后，按设计图的要求立模扎筋，并按设计要求预留足够的保护层，浇筑基础梁时，采用农用拖拉机水平运输混凝土，利用溜槽垂直运输混凝土至基础梁仓面，设计基础梁混凝土为C25，基础梁宽1.5 m，厚0.8 m，13 m长设置伸缩缝，安装胀缝板并作为一个单元验收。基础梁钢筋结构尺寸见图4。

图4 基础梁钢筋结构图

（3）施工顺序。采用跳仓浇筑法，沿上游方向，每13 m一段进行混凝土浇筑。

4.4 基础梁背后按设计要求进行边坡处理

（1）回填区采用碎石粉质粘土回填，按规范要求进行分层填筑，分层碾压，大面积用压路机进行分层碾压，小面积用打夯机进行分层碾压，通过贯砂法检测，压实度均不小于0.93。

（2）开挖区用挖掘机进行修坡，平整坡面时，清除坡面一切可能损伤土工布的带尖棱硬物，清除坡面植被及其他杂物。

（3）最后用人工修整边坡为 1∶1.5，实际修整的边坡比与设计坡比偏差不得大于3%。详见图5右岸护断面图。

图5 右岸护坡断面图

4.5 土工织物铺设边

边坡按设计要求夯实并修整完毕后，用5.0 m宽的土工布沿垂直方向，由基础梁上方向沿江公路上方铺设。铺设中不得将土工布损伤，保持其不受脏物污染，铺设中力求平顺，松紧适度，不得棚拉过紧，与岸坡坡面密帖，不留空隙，相邻土工布拼接采用搭接，搭接宽度不小于500 mm，上游接块盖在下游土工布上；铺设完成后应进行检查，发现有损坏时，即时修补或更换。

4.6 铺设砂砾石垫层

用采砂船运输砂砾石至江边，采用皮带输送机运输砂砾石至岸坡指定地点，人工移动皮带机，使砂砾石摊铺在岸坡上，然后用人工按照设计要求摊铺砂砾石，摊铺厚度为0.15 m。

4.7 现浇护岸混凝土块

4.7.1 混凝土分块

现浇混凝土根据实际情况，将其分块为5.9 m×4.5 m，混凝土块体厚度为0.25 m，强度为C20，错缝浇筑，缝内嵌泡沫板，缝面浇沥青。混凝土分块见图6。

图6 混凝土护坡分块图

4.7.2 准备工作

按照设计分块施工图放出板块边线,施工前根据设计要求确定的理论配合比及材料供应情况作好材料的试验工作。将理论配合比换算成施工配合比作为混凝土配料的依据，按照施工配合比要求及施工进度计划，准备足够的水泥、砂砾石等原材料。

4.7.3 木模安装

采用杉板，板厚5 cm，长度大于板块，模板按放线位置立起，用钉铁固定。模板支好后，在内侧均匀涂刷一层隔离剂，支好的模板高程准确，线条直顺，内侧与顶部光滑平整，拼缝接头处不漏浆。允许偏差：高度+2 mm，长度+5 mm，局部变形允许偏差3 mm。

4.7.4 混凝土运输

浇筑混凝土时，水平运输采用农用拖拉机运输，利用溜槽垂直运输混凝土至仓面，人工铲混凝土进行二次倒运。

4.7.5 摊铺混凝土

摊铺时，要考虑混凝土振捣后的沉落，要求高出模板（2～2.5）cm，摊铺混凝土时至下而上，从中间到两边，一块混凝土板必须连续浇筑，中途不得终断。

4.7.6 振捣及平整

首先用插入式振捣器对已经摊铺完的混凝土进行振捣，然后再用自制振动梁进行平仓振捣；并用人工缓慢均匀地自下而上，拉动振动梁挤压混凝土，人工将多余的混凝土铲掉，通过挤压使混凝土表面平整。

4.7.7 清 光

第一遍抹面在振捣完成后，紧跟进行，达到去高填低，揉压出灰浆，使其均匀在混凝土表面；第二遍在第一遍抹面完成后进行；第三遍抹面工作，根据气温的实际情况，间隔一定时间，以排出混凝土出现的泌水，视天气情况而定，一般为2 h。最后一次抹面要求细致，消灭砂眼，使混凝土板面符合平整度要求。

4.7.8 养 生

清光完成，在混凝土终凝后，用稻草铺在混凝土板上，然后洒水养护，经常保持湿润，一般养护不少于14 d。养护初期，禁止人在其上面行走，养生终了时，及时清除板块上的稻草，保持混凝土表面清洁。

4.7.9 拆 模

拆板时必须注意，避免碰伤混凝土边角，拆模时间按以下规定进行控制：气温（10～15）℃,拆模时间不少于36 h；气温15℃以上，拆模时间不少于24 h。

4.7.10 施工中应注意的事项

（1）人工转运混凝土时应均匀摊铺，减少混凝土的转运次数，便于振动梁挤压均匀，摊铺平整。

（2）清光时，应根据气温等边界条件和实际工作经验的总结，确定清光的时间；清光时要加强施工现场的管理，确保混凝土振捣密实，确保混凝土表面平整。

（3）根据气温的变化调整混凝土的坍落度，满足有关施工和设计要求。

（4）加强现场养护管理，使混凝土洒水养护满足规程规范要求。

4.8 排水孔施工

混凝土护坡满足28 d强度要求后，采用电钻按设计要求的3 m孔距，在距基础梁水平高度0.5 m的混凝土表面上水平打一排排水孔，排水孔深入混凝土面以下50 cm。

5 结语

灌注桩最早在房屋建筑工程地基处理中应用，是房屋软基础处理的一种常用的方法。水电工程运用时间不长，多在临时工程中运用。铜湾水电站根据工程的实际情况，采用振动式灌注桩作为护岸混凝土面板及基础梁的基础，既加快了施工速度，降低了右岸护坡施工难度，又节约了投资，操作简便，效益高，同时也满足了防洪的要求，经过2007年汛期的考验，达到了预期的效果。对于斜坡混凝土浇筑，水工中主要是采用拉模、滑模或安装模板加固等技术施工，而将公路施工工艺运用于面积不大的斜坡混凝土施工，减化了施工工序，加快了施工进度，费用相对较低，浇筑设备及模板简单，从根本上满足了设计要求。