守口堡水库枢纽工程胶凝砂砾石大坝面板混凝土施工工艺

2021-01-17吕建文

山西水利 2021年3期

吕建文

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西太原 030006）

1 工程概况

守口堡水库位于大同市阳高县龙泉镇守口堡村黑水河上游段，距阳高县城西北方向约10 km，控制流域面积291 km2，是一座集工业供水、农业灌溉及防洪等综合利用的小（一）型水库，总库容980万m3。守口堡水库工程主要构筑物包括枢纽工程和工业供水工程，枢纽建筑物包括大坝、供水工程取水建筑物和灌溉引水建筑物。

1.1 坝基地质结构

胶凝砂砾石大坝的坝基为岩基，坝基无大断裂发育，靠右岸处发育有小型断层及裂隙破碎带，破碎带宽度为0.1～2 m，延伸200～300 m，为角砾和泥质全充填，影响带宽度5～30 m。

岩体节理裂隙发育四组：①组N35°～45°W/NE∠70°～85°；②组N10°～25°E/SE或NW∠50°～70°；③组N70°～80°W/NE∠30°～80°；④组N65°～75°E/NW∠60°～70°。

从钻孔压水资料分析，坝基岩体在高程1 149～1 196 m以上岩体属中等透水性，厚度3～28 m，以下为弱透水岩体。地下水位高程1 202.38～1 203.8 m。

1.2 坝体结构设计

水库大坝坝体采用胶凝砂砾石料填筑而成，坝体上、下游分别为常态混凝土面板，坝体全断面为“金包银”结构（混凝土面板包胶凝砂砾石坝体）。大坝坝顶长354 m，最大坝高61.6 m，最大坝底宽97.9 m，坝顶宽为6 m，大坝上下游坡比均为1∶0.6。

大坝坝体内部胶凝砂砾石，设计强度指标为R180 C6 W2，大坝上游面板为混凝土防渗层，面板垂直厚度为1.5 m，混凝土标号为C25 W4 F200；大坝面板下游为混凝土保护层，面板垂直厚度为1.0 m，混凝土标号为C25 W2 F100。

大坝由左右挡水坝段、中间溢流坝段和底孔坝段组成。

挡水坝段。左右岸挡水坝段长度不同，其中左岸挡水坝长145 m，右岸挡水坝长129 m。左右岸挡水坝段上下游坝面，在高程1 240 m以上为垂直部分，以下坡比均为1∶0.6，坝顶高程为1 243.6 m。

中间溢流坝段。中间溢流坝段长度为62 m，设有6孔溢流表孔，每孔净宽为9 m，堰项高程为1 240 m，到坝顶高程1 243.6 m为交通桥，交通桥桥板为预制板，共设有6跨。

底孔坝段。左右底孔坝段分别位于溢流坝段与左右挡水坝段之间，左右底孔坝段长度各为18 m，分别布置2孔冲砂泄洪底孔，断面尺寸为4.0 m×4.8 m，进口底高程为1 210 m，进口设有事故检修平板闸门；出口设有弧形工作闸门，出口挑流鼻坎高程为1 212 m。

1.3 灌溉引水和供水工程取水建筑物

灌溉引水建筑物位于左挡水坝段（桩号0+017.14）处，在坝体高程1 228.8 m埋设一根管径D N 400钢管，在其坝面下游设有直径3 m的圆形检修控制阀室，阀室基础高程为1 228 m。

供水工程取水建筑物位于右挡水坝段，在其坝内埋设一根管径D N 800钢管，壁厚14 mm，管中心高程为1 227.9 m，取水建筑物主要为进水塔，进水塔内安装平面闸门，主要用来控制取水量。

2 面板混凝土施工工艺

面板混凝土施工主要工艺流程：铺料箱铺筑胶凝砂砾料固坡、坡面浮碴及松散胶凝砂砾料清洗、大钢模吊装校正、钢筋制安、铜止水安装、堵头模板和橡胶止水安装、排水盲管安装、清仓验收、混凝土浇筑、拆模养护。其操作要点分述如下：

2.1 铺料箱铺筑胶凝砂砾料固坡

上、下游面板混凝土与大坝胶凝砂砾结合部位采用富浆胶凝砂砾料挤压成型。如按传统方法施工，上、下游胶凝砂砾料填筑需要超出设计边线50～60 c m才能达到设计压实度，然后采用挖掘机削坡，人工进行整坡达到设计坡比1∶0.6，摊铺效率低，施工速度慢，会造成大量的材料浪费，施工成本高。为有效解决施工中带来的不利因素，根据以往其他水库大坝工程的成功经验，自行设计了无底铺料箱。

铺料箱的设计，根据胶凝砂砾料、上下游面板混凝土的坡比1∶0.6固定不变的要求，并满足每层胶凝砂砾料铺料厚度为55 c m的固定数值，设计而成。铺料箱体制作，采用8 mm厚钢板和50 mm宽角铁，焊接而成。箱体总尺寸：340 c m×160 c m×155 c m，出料口为梯形断面，高度等于铺料厚度55 c m，在出料口两侧各安装一台3 k W附着式振动器，随着铺料箱的前移，振动器不停地振动，使铺料初步形成梯形断面。再对铺筑成型的每层胶凝砂砾料，分别采用专用异型夯板进行夯实，夯实时间40～60 s可达到胶凝砂砾料填筑设计压实度标准。

2.2 坡面浮碴及松散胶凝砂砾料清洗

对上、下游挤压密实的胶凝砂砾料固坡后，残留下的胶凝料浮碴及松散物采用电镐进行凿除，然后用高压冲毛机清洗干净。

2.3 大钢模吊装校正

大钢模吊装采用25 t汽吊，并辅以人工进行安装。为了提高悬臂大钢模的周转速度，加快混凝土的施工进度，根据设计图纸分段长度，定做了不同规格的钢模，定做的悬臂大钢模结构尺寸有：300 cm×200 cm、320 cm×200 cm、250 cm×200 cm和200 cm×200 cm四种。

上、下游面板悬臂大钢模安装前，先在第一层模板基础面，测设控制边线和高程，弹出模板安装边线。在模板安装前，提前在基础面上打孔插锚筋，锚筋直径不小于22 mm，锚筋应与受力方向形成一定的倾角，以便增强锚筋的受力和稳定性。安装时用25 t汽吊，将大模板吊运至安装位置，人工辅以就位，与大钢模联接的调节杆的另一端和基础锚筋连接固定，相邻两块大钢模板之间用20 mm×50 mm的螺栓连接，调节杆与大钢模连接用20 mm×100 mm的螺栓连接。每层模板初装完成后，要进行整体挂线调整就位，通过调节模板背面的调节杆，达到设计精度。

模板定位后，再在每块大钢模预留的不小于孔径14 mm的孔内，插入长度50 c m紧固螺栓，紧固螺栓一端通过拉筋与地锚焊接，焊接长度不小于10 c m，另一端通过带有垫片的紧固螺母进行拧紧，保证混凝土浇筑模板不发生移位。待模板安装定位后，人工清理仓内杂物，并用压力不小于20 M P a的冲毛枪冲洗仓面，要求达到验仓标准。在混凝土浇筑过程中，要派模板工检查堵头模板和拉筋螺母等有无松动，并及时进行校正。第一层混凝土浇筑完成，且强度达到2.5 M P a以上时，可以进行第二层模板的安装，待第二层混凝土浇筑完成并达到一定强度后，再拆除第一层模板安装至第二层模板上，如此重复直到面板混凝土浇筑至坝顶。

2.4 钢筋制安

根据上、下游面板配筋图纸，上、下游面板钢筋直径分别为16 mm和14 mm，网格尺寸为15 cm×15 cm，单层钢筋网片。钢筋绑扎自下而上进行，面板架立筋的固定，可利用拉结悬臂大钢模的拉筋进行定位。绑扎时先绑纵向筋，后绑横向筋和加强筋。

2.5 铜止水安装

铜止水成型采用自制铜止水成型机，根据设计长度一次冲压成型。铜止水接头焊接，采用双面气焊焊接，将焊接成型的铜止水按设计要求的位置摆放，然后用木模板夹紧，使铜鼻子位于伸缩缝中间与面板分缝重合，其偏差不得大于3 mm。位于浇筑混凝土一侧的铜止水，再用钢筋卡子夹紧，使其时刻保持顺直，保证在浇筑混凝土时不发生位移。

2.6 堵头模板安装和橡胶止水安装

堵头模板采用木工板制作，木模板加固采用内拉外撑方式，内部采用直径14 mm圆钢拉筋，外部支撑采用直径48 mm钢管。模板拼装完成之后，进行永久加固并调整就位。

上、下游面板每隔15 m设一道伸缩缝，伸缩缝内设651型橡胶止水带，橡胶止水带接头采用热熔连接。热熔连接开始时，首先将橡胶止水带需熔接两端的5 c m部分，用打磨机打磨干净，露出新鲜的橡胶面，两端头搭接处中间，预留长20～30 mm的空间，用于干净生胶片的连接。在加工打磨橡胶止水带连接端头的同时，预热橡胶止水带的熔接模具，预热时间约30 m in左右，目的是将模具温度控制在140℃～150℃度之间。然后用千斤顶将安放好的顶模具加压，加压后，保持模具温度在140℃～150℃之间，持续时间约20～30 min即可开模。开模后检查接头的熔接质量，质量合格后可将熔接的橡胶止水带温度降至常温，开始橡胶止水带的安装。

2.7 排水盲管安装

排水盲管采用直径150 mm聚乙烯管，外包一层土工布而成。此种管材具有极高的表面渗水能力和内部通水能力，并具有极好的抗压能力及适应变形的能力；同时还具有重量轻、易裁剪、施工安装方便等优点。根据设计图纸要求，排水盲管位于面板混凝土和胶凝砂砾料结合部位，排水盲管间距为3 m。排水盲管安装前，现场测量放线定位，按施工图纸要求安装，然后用钢筋制作的固定支架夹紧固定，支撑牢固。在排水盲管接头处采用对接连接，先用12号铅丝对拉扎紧，再在连接好后的排水盲管接头外侧包土工布一层，防止混凝土浇筑施工过程中堵塞排水盲管。

2.8 面板混凝土浇筑

上、下游面板混凝土浇筑，拟采取分块跳仓法施工，由低向高逐层推进。混凝土搅拌采用H L S90搅拌机搅拌，混凝土运输采用10 m3混凝土罐车运至施工现场直接入仓，按通仓法分层浇筑，分层厚度为50 c m，人工摊铺平仓，直径70 mm型软轴振捣器振捣密实，混凝土入仓坍落度控制在7～9 cm。在铜止水和橡胶止水周围采用直径30 mm型软轴振捣器振捣，确保混凝土振捣密实。