会昌县石陂水库施工要点分析

2020-07-06何伟华

黑龙江水利科技 2020年6期

何伟华

(会昌县水利局，江西赣州 342600)

0 前言

位于高排乡南田村的会昌县石陂水库属于小(1)型水利枢纽工程，以灌溉和供水为主，拥有3.4km2的坝址以上集水面积。水库正常蓄水位、总库容、死水位、死库容分别为335.00m、2088万m3、314.00m、10万m3，采用混凝土重力坝。工程区位于低山丘陵剥蚀地貌，河岸边坡未见大规模泥石流、滑坡等不良物理地质现象。

1 工程概况

石陂水库枢纽由挡、泄水、输水取水及放水建筑物组成，按“一”字排开的坝轴线上建筑物从右至左分别为66m的右岸非溢流坝坝段、15m的输水取水口坝段、13m的溢流坝坝段、15m的放水孔坝段、45m的左岸非溢流坝坝段，坝顶长、最大坝高、坝顶高程分别为154m、43.08m、338.08m，采用分层取水布置结构的取水口，坝体埋设的取水涵管为DN800钢管。工程施工场地较开阔、混凝土工程量大且会受到施工洪水影响，因此施工导流贯穿于整个工程施工，能够提供机械化施工条件。介于篇幅限制，文章主要对石陂水库的施工导截流、大坝工程、金属结构设备及安装三个环节的施工及管理进行深入探讨，表1为工程选定规模主要特征指标表，图1为水库库容曲线图[1]。

表1 工程选定规模主要特征指标表

图1 水库库容曲线图

2 施工难点

会昌县石陂水库施工难点主要体现在施工导截流、大坝工程施工两方面。围绕施工导截流进行分析可以发现，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，相应大坝导流建筑物为5级。5级临时建筑物对应土石类导流建筑物洪水标准为5-10a一遇，工程选用5a一遇洪水标准。根据工程的规模及施工进度安排，选择导流标准和时段分别为：枯水期导流时段为10-2月，导流标准为5a一遇，相应流量Q=3.5m3/s。全年度汛洪水标准P=10%，相应流量Q=47.1m3/s，导流方式优选、导流建筑物施工均属于施工需要关注的重点；作为工程的重点组成，大坝工程施工同样具备多方面难点，如溢流坝、非溢流重力坝、冲砂放空孔坝段、输水取水口坝段等处的施工，文章研究将综合介绍大坝施工要点。

3 各阶段施工要点

3.1 施工导截流

3.1.1 导流标准及时段

作为典型的小(1)型水库，石陂水库主要建筑物为4级、工程等别为Ⅳ等、大坝导流建筑物为5级，选用5a一遇洪水标准。根据施工进度安排及工程规模，施工选择10-2月作为枯水期导流时段，相应流量为3.5m3/s，采用5a一遇的导流标准，全年度汛洪水标准、相应流量分别为10%、47.1m3/s。

3.1.2 导流方式

导流方式选择基于工程总工期的安排、坝址河谷地形地质条件、枢纽布置确定，采用一次断流、全断面围堰挡水的导流方式，上、下游在枯水期时全河段截流，利用围堰内侧导流涵管或导流明渠、围堰下部预埋涵管导流。大坝在枯水期分别为两个施工时段，第一时段需首先进行左岸放空孔坝段、非溢流坝段、1孔溢流坝坝段，期间的导流基于右岸开挖的明渠和围堰下部预埋涵管实现。第二时段指的是浇筑放空孔坝段至310.50m以上后，大坝放空孔应基于导流涵管连接围堰下部预埋涵管，并以此开展右岸输水取水坝段、非溢流坝、1孔溢流坝坝段施工，期间的导流基于围堰下部预埋涵管和导流底孔实现。上、下游施工围堰需在汛前拆除，已建大坝导流底孔负责全年度汛导流，大坝坝体浇筑应在遇洪水时暂停，此时应允许坝面过水[2]。

3.1.3 导流建筑物施工

石陂水库的导流建筑物包括施工围堰、导流明渠、导流涵管。施工围堰采用土石围堰作为上、下游横向围堰，采用编织袋土护坡作为迎水坡，围堰顶高程、迎水面坡度、堰顶宽、背水面坡度、编织袋土护坡厚度分别为308.00m、1∶2.0、3.0m、1∶2、0.5m，上、下游横向围堰堰顶长分别为26m、60m；导流明渠底宽、左右岸坡比分别为3.0m、1∶1.0，明渠段长、纵坡、上游渠底高程分别为70m、1/100、306.50m；导流涵管采用壁厚100mm的D1000mmⅡ级混凝土预制涵管，上游围堰、下游预埋涵管总长分别为6m、33m，同时存在总长83m的上下游横向围堰与放空孔导流涵管。在具体的导流建筑物施工中，工程采用自卸汽车于填筑地点运土，并利用开挖料，配合推土机平料、振动碾压实满足施工需要，围堰拆除在施工后期进行，反铲拆除，弃渣由自卸汽车运输，同时采用双胶轮车将拌制后的混凝土运至工地现场直接入仓，表2为施工导流主要工程量表。

表2 施工导流主要工程量表

3.2 大坝工程施工

1)土方开挖：该环节主要围绕全风化岩、表土、覆盖层开展不用钻爆的开挖，场区回填和围堰填筑会使用开挖料，其余运至渣场弃渣。具体施工过程采用推土机负责河床部分集渣，反铲挖掘机负责挖装，出渣由5-15t自卸汽车负责。采用推土机负责两岸岸坡施工，以此推到相应的开挖出渣平台，装渣采用1-2m3正铲，自卸汽车出渣。直接采用1.0m3挖掘机进行不用钻爆部位的边坡修整，集渣与清理工作面由推土机配合。

2)石方开挖：采用潜孔钻钻孔、炸药爆破进行石方开挖，挖装采用1.0m3挖掘机，自卸汽车运输，填筑围堰使用部分渣料，其余弃渣至弃渣场。需留50cm厚的保护层于设计开挖面以上，此处开挖采用风镐松动方法或浅孔小孔径小炮爆破施工，人工运输出渣，特殊情况需开展预裂爆破施工或针对性设置防震孔[3]。

3)混凝土工程施工：采用由强制式搅拌楼(1×2m3)、骨料输送系统、水泥仓库组成的混凝土生产系统，布置于大坝右岸下游，采用自卸汽车负责混凝土水平运输，垂直运输采用10/25t塔机1台布置于大坝下游，混凝土入仓基于塔机吊罐完成，采用履带式起重机用于塔机覆盖不到地方。具体的混凝土施工流程为：“施工准备→测量放样→清理基面→安装模板→混凝土浇筑→处理伸缩缝→拆模养护”。在施工准备阶段，需针对性设置挡水围堰并进行集水坑抽水、周边排水沟开挖，以此避免场外水影响施工，同时做好积水的排除工作；在测量放样阶段，采用水准仪、经纬仪、钢尺，放样桩按照伸缩缝间距设置，施工过程需有针对性的保护水准点、基准线、基准点；在清理基面阶段，需清除岩基上松动岩石、泥土、杂物，随后进行混凝土浇筑。在第一层混凝土浇筑前，需铺设一层水泥砂浆，厚度在2-3cm，采用与混凝土浇筑强度相适应的砂浆水灰比，需保证基岩石与混凝土结合良好；在安装模板阶段，采用悬臂大模板用于永久外露面大体积混凝土施工，采用组合钢模板用于门槽二期等部位施工，采用散钢模进行垫层混凝土施工，采用木模板进行基岩间的填缝施工，采用定型钢模板用于溢流坝闸墩圆头和溢流面施工，采用散装木模用于不规则部位施工。在具体安装模板前，测量放样需基于结构物外形设计尺寸进行，控制点需多方向设立，架模时需在木支撑上固定模板钉，并在坚固的地面上支承木支撑。

在混凝土浇筑阶段，工程在拌和场集中搅拌混凝土，需进行2-3min拌和，并针对性设置出口缓溜，采用双胶轮车或混凝土罐运输的混凝土需保证仓面与入口垂直距离在1.5m内，如存在过大的垂直距离，必须针对性设置溜筒或溜槽缓置。埋石混凝土埋石率为15%，具体施工需首先铺设一层混凝土和一层块石，为保证块石沉入混凝土中，需开展振捣密实处理，采用<1/3的最小一次浇筑混凝土块体尺寸作为埋石用块石尺寸标准，块石应保证无风化或裂缝、质地坚硬新鲜，且存在300kg/cm2以上的饱和抗压强度并清洗干净。具体施工过程的混凝土打底厚度为100-150mm，具体施工需均匀排列铺放石料，并做到小头朝上、大头向下、受力与石料的纹理方向垂直，石料与模板(或槽壁)、石料与石料的间距需分别控制在100mm、150mm及以上。铺放石料后按照每层200-250mm厚度进行混凝土施工，通过逐层铺石料并浇筑混凝土完成施工，石料顶面的混凝土覆盖层最薄应为100mm；在处理伸缩缝阶段，需在混凝土施工完成后进行伸缩缝施工，需按照模板与设计厚度在分缝处安装上沥青木板；在拆模养护阶段，洒水养护需在施工完成后12-18小时内进行，需铺盖草帘保湿，养护时间为7d。需基于施工图纸规定进行模板拆除，避免出现混凝土强度、拆模损失等问题。

4)钻孔和灌浆施工：施工采用移动式空压机供风进行灌浆钻孔施工，施工用水来自集中供水系统，同时布置集中制浆站、废浆沉淀池(2m3)、排水排污沟。基于混凝土盖重进行固结灌浆，采用1m厚盖重混凝土，帷幕灌浆在固结灌浆合格后进行，在廊道内进行设廊道部位的帷幕灌浆施工。正在灌浆或完成灌浆的地区不进行爆破作业，具体包括附近30m内，特殊情况需开展针对性爆破设计并辅以防震、减震措施，排水孔钻进不得在灌浆孔尚未完成前进行。基础固结灌浆施工严格遵循“分序加密”原则，采用移动空压机和锚固钻机(MGJ—50型或MD30型)进行钻孔，采用“循环式”灌浆方式进行固结灌浆，对于6m内、6m及以上的固结灌浆孔，分别采用一段灌浆、阻塞分段灌浆(自上而下)施工方法。基础帷幕灌浆采用150型地质钻机钻孔与分段循环式灌浆法(自上而下)，灌浆采用BW—250/50型泥浆泵。

5)土石方填筑施工：土石方填筑施工涉及的内容包括填筑土石围堰、场地回填平整、弃渣场弃渣填筑。在土石围堰填筑施工中，工程采用水平分层填筑方法，同时采用平铺法推进，纵向分层填筑基于填筑区横断面全宽度开展，厚度、振动碾碾压次数分别为50cm、3-5次，分层层数计算需结合建筑高度；场地回填平整基于开挖料进行施工，在清理完成后，原始地面坡需开展针对性的降坡处理，处理对象为陡于1∶1.5的坡面，施工过程需保证纵向和横向填层平顺均匀，最终达到预期碾压效果；弃渣场弃渣填筑采用80cm内的铺筑厚度，堆渣分层碾压，以此开展弃土造田，需保证压实干容重最低为1.90t/m3，施工过程需碾压3遍(14T振动碾)。