双塔水库新增2#溢洪道控制段施工要点技术浅析

2018-03-26王波

水利规划与设计 2018年3期

王波

(甘肃省疏勒河流域水资源管理局,甘肃玉门 735211)

1 基本概况

1.1 工程概况

双塔水库原设计库容2.4亿m3,兴利库容1.2亿m3,控制流域面积34440平方公里,正常蓄水位1330.0m。水库枢纽主要建筑物有主坝、1#、2#副坝、输水洞、1#溢洪道(原称正常溢洪道)、2#溢洪道(原称非常溢洪道)、泄洪渠、输水渠等。1#溢洪道、2#溢洪道承担水库汛期泄水任务。

原非常溢洪道采用碎石土心墙自溃坝挡水,当水位超过高程1330.6m需要启用时,需采用人工破堤的方式,运行管理极不方便。本次除险加固工程对原非常溢洪道溢流坝段进行加高培厚,并在1#溢洪道与2#溢洪道之间增加新建2#溢洪道,由南北向东西泄水,至1#溢洪道桩号0+237.15-0+285处汇入1#溢洪道。新建2#溢洪道由进口段、控制段、消力池段、泄槽段、汇入段组成,其中控制段设计三孔闸门,有2个中墩和2个边墩,闸墩浇筑最高处10.74m,高程为1332.8m,最低处7.8m,高程为1325.0m。

1.2 工程地质条件

新建2#溢洪道沿线多为残坡积和人工堆积物覆盖层,厚2～8m不等,局部基岩裸露,基岩岩性主要为片麻花岗岩,属坚硬岩,表层岩体强风化厚约2～3m。闸室段地基无规模较大的构造破碎带通过,表层强风化厚5m,弱风化厚5～7m。

2 施工导流

新增2#溢洪道桩号0+000-0+018为1#副坝坝体部分,建设过程中为满足施工期水流控制和工程安全度汛,本工程利用水库低水位期,修筑土石围堰,围堰设计为弧形,起点于1#溢洪道泄洪闸右端,终点与1#副坝尾部连接,总长130m。堰体采用1m宽粘土心墙防渗,迎水面采用干砌块石防冲,背水面采用集水坑水泵抽排水。

3 地基处理

3.1 建基面软弱夹层处理

新增2#溢洪道沿线基岩岩性多为片麻花岗岩,岩体风化严重,部分地段存在岩石松散软弱夹层和淤泥软弱夹层,且软弱夹层抗剪强度极低,远不能满足地基承载力要求。施工时如果建基面清理不彻底,开挖深度不够,使混凝土置于强风化层上,水库蓄水会因坝基渗流造成地基软化,坝体与基岩接触面之间抗剪强度值减小,扬压力增大,会使建筑物基础滑动或引起建筑物局部沉降。因此要求建基面清理必须达到坚硬岩层,对软弱夹层部位采用换基法,利用破碎锤开挖至坚硬基岩,再用C20混凝土或C20抛石混凝土进行回填处理。

3.2 地基补强加固

对新增2#溢洪道控制段地基采用打锚杆及固结灌浆相结合的方式可有效提高地基的整体性、承载力和抗变形能力。锚杆采用Φ25,长为5m,入岩4.5m,外露0.5m,间、排距为3m。固结灌浆沿水流方向自下游往上游呈梅花形布置,灌浆孔深入基岩深度为3m,采用全断面盖重式灌浆,按分序、加密的原则分II序孔全孔灌浆,间排距为2.5m。

3.3 坝体防水帷幕

1#副坝桩号0+518.32～0+539.22为新建2#溢洪道,1#副坝坝体防渗采用防渗墙+帷幕灌浆的方式,新建2#溢洪道采用紫铜止水片与副坝两侧连接,分别镶嵌在新建溢洪道建筑物墙体内和1#副坝防渗墙墙体内,使溢洪道与防渗墙更好的连接。由于紫铜止水片耐腐蚀性强、强度高,所以可以长期使用,并充分阻水。溢洪道进口宽20.9m,每隔1.5m布设1孔帷幕灌浆,按分序加密的原则进行灌浆,与1#副坝帷幕灌浆形成一个闭合的防渗系统。帷幕灌浆可以填补基岩地基裂缝(空隙),从而形成连续的阻水帷幕,改善坝基渗流条件和减小渗漏量。

4 混凝土质量控制

合理的质量控制措施可以达到项目质量控制的目的。控制段混凝土一次性浇筑量大,外观面积大,钢筋密集,振捣困难。《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55- 2011)中认为,混凝土体积较大时,胶凝材料水化热将使混凝土结构产生有害裂缝,本工程控制段混凝土浇筑参照大体积混凝土施工进行质量控制。

4.1 混凝土原材及配合比设计

大体积混凝土设计主要考虑降低水化热,降低混凝土的绝热温升。本工程选用热膨胀系数较低、级配良好的天然砂和粒径为0.5～31.5mm的卵石作为混凝土骨料,能够满足混凝土和易性、粘聚性良好的要求。选用P.O42.5水泥采用掺高效引气减水剂和粉煤灰的“双掺”技术能够满足混凝土设计强度性能要求,在混凝土中掺入一定比例的粉煤灰取代部分水泥,还能降低混凝土水化热量,延缓混凝土热散失速率。

在委托试验室对进场原材料性能的分析的基础上,根据设计对混凝土性能的要求确定混凝土配合比。施工过程中根据骨料的实际含水率和粒径变化,适当调整混凝土施工配合比。

4.2 混凝土施工质量过程控制

4.2.1 混凝土拌合及运输

由于本工程地处戈壁,商品混凝土运输困难,在施工现场建立搅拌站对混凝土进行集中拌合。为保证混凝土输送过程中不发生分离、漏浆及泌水,采用混凝土输送泵配合输送钢管及软管直接输送,塔吊配合输送软管入仓浇筑。

4.2.2 混凝土浇筑难点部位施工

混凝土浇筑前,需要建基面清理、钢筋制安、模板架设等工序验收合格,预埋件符合规范和设计要求,所有准备工作就序。

(1)溢流面浇筑

溢流面采用C30混凝土分仓浇筑,每孔闸门分为一仓。由于溢流堰面为曲线,且溢流面要承受高速水流冲刷,在保证混凝土设计强度性能的前提下要满足堰面平整度和光洁度的要求,且不允许堰面存在蜂窝麻面现象。本工程采用5.5m*0.5m钢度较好的滑动模板配合人工二次抹面技术,利用溢流堰闸墩钢筋制安,事先用扁铁焊接好溢流面轮廓作为测量放样点,然后从堰面底部自下往上浇筑,利用扁铁加滑模控制溢流面曲线。为减少混凝土振捣对滑模产生向上的托力,施工中在滑模上增加配重。混凝土入仓振捣密实后稍有凝结再向上移动滑模,每次滑升高度要与上仓保持10cm左右的接缝。在滑升过程中要配合专人观察模板形状,尽可能两边同步操作,以避免歪斜模板。对提升模板后新浇的混凝土表面,利用滑动模板作为工作平台,使人站在滑模上,用木抹子拍打混凝土表面,消除滑模板分条带和凹凸不平面、水线、气泡等；正确掌握混凝土凝结时间,利用混凝土达到初凝后终凝前的时间人工用铁抹子进行最后一次抹面处理,抹压时作用力以感觉到混凝土的干缩性为准,使混凝土面层再次密实,保证混凝土表面的光洁度。待混凝土达到终凝以后,前几天养护应采取洒水养护,以防止造成混凝土表面流砂,影响其混凝土强度质量。

本工程溢流面施工采用的滑模配合人工二次抹面的技术,很好的克服了传统施工出现的蜂窝、麻面等外观通病,在内部质量得到保证的同时,溢流面的光洁度也得到了极大的提高。

(2)闸墩浇筑

基于闸墩浇筑施工高度高、模板底部受力大、闸墩牛腿柱浇筑施工困难的特点,采用分层、跳仓的流水浇筑方法进行溢洪道闸墩混凝土浇筑。由于大体积混凝土表面系数较小,水化过程中将产生大量的热量,聚集于水工结构体内部不容易散失,造成混凝土内外温差较大,一般情况借助于混凝土表面自然冷却降温,需要2～6天,因此二期混凝土浇筑应以间隔不小于6天时间为宜。待一期混凝土强度达到规范要求后,对其进行深度凿毛、清理,再进行二期混凝土浇筑。混凝土浇筑布置的原则是薄,短间歇,连续均匀上升。

混凝土浇筑采用ZX- 50插入式振捣器振捣,对闸墩和门槽节点位置、闸门牛腿柱钢筋密集区,选用行星式振动棒进行振捣,牛腿柱振捣利用振捣器的振捣惯性,从模板外围进行轻度振捣,以确保混凝土密实,减少混凝土外观蜂窝麻面。

在混凝土浇筑过程中,随时检查钢筋、预埋件及模板的稳定情况,如有变形跑模及漏浆等情况应随时纠正。必要时暂停施工进行修正处理,再行浇筑。

4.2.3 混凝土浇筑温度控制

混凝土应遵循低温浇筑,避让高温的原则。为了减少混凝土温度上升,减少内部和外部结构之间的温差,合理控制混凝土出机温度和浇筑温度。在气温高于30℃时,应先对骨料进行洒水降温或对拌合水进行冷却,最高气温连续3天高于30℃时,对骨料搭设简易遮阳帐篷,以确保混凝土出机温度。

4.3 混凝土浇筑后质量控制

溢洪道墩体浇筑体积大,混凝土硬化产生水化

热多,在硬化和散热过程中因为外界条件的不同,会出现裂缝。为防止因表面干裂和内外温差过大,在高温天气,待新浇混凝土达到终凝后,应对整个仓面进行洒水或薄层流水养生,有效降低混凝土温升。在干燥气候条件下,养护时间应至少延长至28天以后,在寒冷季节,施工通过对混凝土表面覆盖保温棉帘,延迟四周模板拆除时间等来延缓降温速度,防止混凝土的“应力松弛效应”而产生裂缝。