埋石混凝土坝施工技术研究

翟景科 吴川花

中国水利水电第十一工程局有限公司（450000）

1 工程概况

辛女溪大坝工程距泸溪县白沙新城约13 km，坝址区以上控制流域面积约24.3 km2，为沅江水系支流， 水库正常蓄水位高程为196.6 m， 相应库容424 万m3。工程等级为Ⅳ等小（1）型工程，主要建筑物为混凝土挡水坝段、 溢流坝段和灌溉取水口，建筑物设计标准为4 级。大坝共分为13 个坝段，从右至左依次为1～6#右岸挡水坝段、7#和8#为溢流坝、9～13#左岸挡水坝。

埋石混凝土相对常态混凝土施工比较复杂，主要是施工工艺和原材料方面，浇筑仓号时需要配置混凝土和块石的水平、垂直运输，在场面较小空间布置两套运输设备，入仓强度均需要满足施工质量和进度要求，对施工布置和设备配置合理性要求较高。 通过提高埋石率，最大限度地埋石可降低水化热减少裂缝，因此提高混凝土埋石率，是本工程项目施工的重要任务。 同时，形成埋石混凝土施工经验，保障埋石混凝土施工质量，具有十分重要的施工借鉴意义。

2 主要设计指标

工程主坝为埋石混凝土实体重力坝，最大坝高68.9 m，坝顶高程201 m，宽4.5 m；左、右岸非溢流坝长分别为100 m、116 m， 基本剖面为三角形，上游面高程159.0 m 以上为铅直面，159.0 m 高程以下设1：0.2 的斜坡面。中间溢流坝段长38.0 m，堰顶高程196.6 m，堰面采用WES 曲线。 本工程高峰期混凝土浇筑强度约为1.46 万m3/月。 坝体混凝土设计总量为21.5 万m3。 混凝土施工工期18 个月。

3 施工总体布置

3.1 施工道路布置

根据现场地形特性，根据不同施工时段，共布置四条施工道路。一是在大坝下游布置Z 型下基坑道路，是本工程最重要、交通量最大的道路。该道路前期满足5～8#坝段EL147 以下混凝土和块石运输， 大坝出基坑后该道路同步回填至原始地形高程，至下游高架门机区域，作为大坝施工全过程主要道路， 满足大坝所有埋石混凝土和其他材料入仓需要。 二是大坝下游右岸施工道路，满足大坝7～9#坝段EL147～EL154 高程埋石混凝土运输。三是大坝下游左岸道路， 满足大坝3～6#坝段EL147～EL163 高程埋石混凝土运输。四是左岸上坝公路，作为一条永临结合道路，作用亦非常重要，满足大坝1～3#坝段埋石混凝土及坝顶其他所有施工需要， 也是后期金属结构安装、联系左右岸交通等主要通道。

3.2 埋石混凝土垂直运输布置

本工程埋石混凝土垂直运输设备主要有高架门机、塔吊、长臂反铲，局部采用混凝土泵和轮胎汽车吊辅助。

3.2.1 高架门机

根据大坝设计体型， 最大仓面面积为900 m2，大体积混凝土按照分层厚度50 cm 计算， 单层混凝土450 m3。 平仓浇筑无法满足混凝土连续浇筑要求， 本工程采用台阶法浇筑。 台阶法浇筑最大入仓强度需要满足45 m3/h，考虑1.5 倍保险系数，本工程布置一台MQ900B 高架门机（最大吊重30 t），能够满足最大入仓强度需要。 同时， 高架门机可以辅助吊运块石、大型钢模板、钢筋、小型设备机具等出入仓号。

本工程现场采用30 t 吊钩绕法，可以起吊6 m3卧罐入仓。

3.2.2 塔吊

根据块石入仓强度和吊重需要，在大坝7#坝段上游侧安装一台C7052 塔吊，最大起吊重量19.4 t，最远端起吊重量5 t，最大覆盖半径70 m，塔吊采用固定基础，无行走轨道，主要负责4～10#坝段块石入仓、模板安装、钢筋等材料入仓，应急情况下辅助混凝土入仓。

3.2.3 长臂反铲

长臂反铲主要承担大坝EL154.00 m 高程以下混凝土和块石入仓， 长臂反铲布置根据道路情况随机安排。 根据仓号设计体型，最大单个坝宽20 m，选用一台臂长27 m 的长臂反铲， 斗容0.45 m3，能够满足最宽仓号入仓覆盖范围和强度要求。

3.3 水平运输布置

混凝土水平运输采用3 台15 t 自卸汽车，混凝土从拌合站运至门机起吊平台约4 min， 卸料约为3 min，自卸汽车一个运输循环为14 min，一台自卸汽车1 h 可拉运28 m3混凝土， 满足混凝土入仓强度需要。

块石由石料厂通过进场公路运至现场储料场，采用20 t 自卸汽车运输， 场地内储料场占地1 300 m2，能够储存2 000 m3块石，按照15%埋石率计算，能够满足13 000 m3混凝土浇筑使用。 块石从储料场至仓面有200 m 距离，采用20 t 自卸汽车运至工作面，ZL50 装载机和长臂反铲配合入仓。 塔吊吊块石入仓时，配备一台1 m3反铲配合装入吊笼入仓。

钢筋、模板等其他材料通过平板汽车运至工作面，垂直运输设备吊运入仓。

3.4 风水电布置

大坝混凝土施工用水：利用布置在左岸的40 m3水池，水池为钢板焊接而成，采用φ50 mm 钢管作为主供水管布设至作业面附近，以保障大坝混凝土浇筑、养护、灌浆施工等用水。 现场道路洒水及其他临时用水，由10 m3洒水车临时供给。

施工用电方面，现场主要用电设备有高架门机、塔吊、电动空压机、强制拌合站、高压冲毛机、电焊机、混凝土振捣设备等。 该工程在大坝下游左右岸和拌合站分别布置三台400 kVA 变压器，在生活营地布置一台200 kVA 变压器，满足现场生产用电和生活用电。 另外，为保证临时停电等其他状况出现，另配置三台发电机作为备用电源，施工现场布置一台400 kW 发电机， 拌合站布置一台300 kW 发电机，生活营地布置一台50 kW 发电机。

施工供风： 在左坝肩EL201 平台布置1 台12 m3移动式电动空压机提供施工用风，主要用于混凝土施工用风， 机动配置两台21 m3电动空压机，用于灌浆工程施工。 供风主管路采用φ50 mm 钢管，工作面留有风包可随时接管用风。

3.5 砂石拌和系统布置

本工程坝址附近没有合适开采料，坝肩和基坑开挖料为泥质粉砂岩， 不能作为混凝土骨料使用。因此，本工程砂石骨料采用外购，外购砂石料场距离坝址12 km。 砂石料经过试验各项指标能够满足工程质量要求，砂石骨料产量满足大坝混凝土施工强度需要。

根据施工计划安排，混凝土生产强度需要满足45 m3/h。 本工程选配一台HZS90 强制拌和站，混凝土理论生产强度为90 m3/h， 实际按照75%出功计算可达到67.5 m3/h，能够满足本工程混凝土施工强度要求。拌和系统布置在大坝坝址下游500 m 处[1]。

4 埋石混凝土施工方案

4.1 技术交底

埋石混凝土施工需要配置两套垂直运输手段，同时满足混凝土和块石入仓，所以施工干扰大，施工协调工作较多。 项目部组织项目总工和技术人员作了充分的现场调查和方案策划，方案编制完成后由项目总工作全面技术交底。 交底对象有现场技术员、质检员、施工队长、班组长、拌合站技术员、设备操作手等，交底内容主要为施工方案、设计图纸、作业指导书、模板安装工艺、混凝土浇筑工艺和开始入仓工艺、浇筑顺序等。 交底形式包括室内理论讲解、现场实际讲解、设备运输试运行等。 通过全方面技术交底，汇总技术人员和施工管理人员提出建议和思路，进一步优化了方案和工艺，充分做好了技术准备工作，为后续施工中可能出现的问题提前准备应急预案。 所以，技术交底是一个系统工作，在埋石混凝土施工前是一项非常重要的环节。

4.2 施工缝面处理

4.3 钢筋制作及安装

钢筋原材料必须符合设计和规范要求。 进场钢筋均应附产品质量证明书及出厂检验报告，并按照规范进行钢筋相关项目试验，试验合格可用于工程施工。

大坝钢筋总共约500 t，钢筋在钢筋加工厂加工制作完成。8 t 随车吊经2#钢便桥运至坝址附近，由吊车或高架门机吊运至工作面安装。

钢筋加工设备有钢筋切断机和弯曲机，少量钢筋加工采用人工。

钢筋吊运至工作面后由人工安装绑扎焊接。 钢筋加工、运输、安装过程中避免污染。 安装绑扎的技术质量标准，应符合设计要求和行业规范。

4.4 止水安装

大坝工程共布置12 条横缝。 根据设计图纸要求，铜止水在金结加工厂压制成型，现场焊接安装。安装前将止水片表面的油漆、油污、锈污及污皮等清除干净，并将砂眼、钉孔补好、焊好。 采用双面焊搭接时，不得铆接、穿孔或仅搭接而不焊等，要求焊接质量符合规范。

4.5 模板安装及加固

根据大坝的结构特点，模板主要采用多卡翻转模板、局部采用散装钢模板及木模板。 大坝主体上下游面主要采用多卡模板，基础或结构部位采用组合钢模板拼装。 坝体灌浆廊道采用预制混凝土模板。

4.6 埋石混凝土入仓浇筑

采用台阶法从大坝上游向下游铺料， 先铺块石，后铺混凝土，前进同时加高，逐步推进形成明显台阶，直至整个仓号浇筑至收仓面高程。

布料要求：

观察组在对照组的治疗基础上，给予贞芪扶正颗粒（修正药业集团股份有限公司，国药准字Z20053398）15g，口服，每日2次，以21 d为1个疗程，共用药2个疗程。

1）严格按混凝土浇筑仓面设计要求施工，浇筑方向、台阶宽度、坯层厚度、布料顺序等工艺严格控制、分层摊铺，台阶宽度不小于2 m。

2）铺料厚度控制在40～50 cm，布料应均匀有序、分层清晰。

3）除特殊部位外仓内下料不允许堆高，堆料高度不大于1 m，人工摊铺。

4）仓内出现泌水情况时要及时排出。

5）严禁不合格混凝土入仓，已入仓的不合格混凝土需清除干净。

6）混凝土自由下落高度不得超过1.5 m，遇有钢筋网不得大于1.0 m。

7）根据设计图纸要求，大坝上游临水面和建基面2.5 m 范围内不埋石，下游侧1 m 范围内不埋石。

8）埋石混凝土浇筑时，严格控制块石和模板之间距离，块石要规范摆放，块石周边混凝土振捣密实，振捣棒尽量避免与块石和模板拉筋接触。 块石强度不得低于设计要求。

9）埋石混凝土浇筑时应严格控制厚度、宽度、强度及块石所占比例等指标。

10）埋石混凝土埋石率控制在设计要求范围内，浇筑时应先铺一层混凝土，再放一层块石，振捣密实至混凝土将块石包裹严密，不允许先摆石再铺混凝土。

11）根据设计要求，块石直径不得大于分层浇筑混凝土厚度的1/3。 要求块石质地坚硬，无风化，无裂缝，饱和抗压强度指标大于设计要求强度，清洗干净。

12）浇筑时要求石料铺放要均匀排列，石料间距不小于100 mm，石料与模板的间距按设计要求执行，以确保混凝土将块石包裹密实。

5 提高埋石率措施研究

5.1 埋石率统计

通过对2018 年3-6 月各坝段在施工过程中的埋石率统计， 并结合设计图纸给出的埋石率要求，统计各坝段实际埋石率，见表1。

表1 大坝埋石率数据统计表（2018 年3 月-2018 年6 月）

5.2 存在问题

1）块石入仓设备少，在6 月之前块石入仓为自卸车运输至长臂挖机覆盖范围内，长臂挖机完成块石入仓。 由于长臂挖机还承担混凝土入仓任务，所以造成埋石率较低。

2）块石入仓顺序：摊铺混凝土→振捣密实→摆放块石→摊铺混凝土→振捣密实→摆放块石。 现场施工过程中，发现块石周边难以振捣密实，振捣棒很容易碰到块石，工人振捣混凝土存在困难，施工进度偏慢。

3）降雨后，施工道路泥泞，块石水平运输影响较大，单仓块石入仓量较少。

4）现场施工人员更替较快，主要骨干人员流失，人员功效低。

5.3 处理措施

1）做好技术交底，做好工人培训教育，提高工人工作积极性，提高工作效率。

2）增加设备一台仓内挖机、一台汽车吊、一台装载机，配合吊装模板、钢筋，运输混凝土、块石。 加快块石入仓，提高每一仓号的块石入仓量，提高埋石率[2]。

3）块石入仓顺序，提前规划好每个仓号块石、混凝土入仓方式，提前用自卸车、装载机、挖机、长臂反铲、汽车吊将块石放入仓号。 仓号内配置小挖机，在浇筑过程中摆放块石，施工时先铺一层混凝土，铺料厚度不大于50 cm，然后再放一层块石，振捣密实至块石沉入混凝土。 现场施工时，适当提高混凝土坍落度，容易振捣密实，能提高埋石率。

4）降雨后，施工道路泥泞，块石水平运输受影响较大，现场采用挖机修整道路、铺设钢板、焊接防滑条等来保证雨天块石、混凝土运输。

6 结语

辛女溪水库工程提高大坝埋石率的施工技术研究和应用， 总结了埋石混凝土施工工艺和工法，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。 为辛女溪项目节省了一定的投资和施工成本，为大坝埋石混凝土施工积累了丰富和宝贵的经验，形成的成果可在类似水利水电工程中推广和应用。