丹江口水库大坝加高混凝土施工技术

2022-04-07肖康

河南水利与南水北调 2022年11期

肖康

（中电建生态环境集团有限公司，广东深圳 518102）

1 丹江口水库概况

丹江口水库位于中国湖北省丹江口市与河南省淅川县境内，且位于汉江中上游，是亚洲第一大人工淡水湖。丹江口水库工程是于1958 年修建的，在2005 年进行了大坝主体加高。在大坝主体加高之前，丹江口水库的正常蓄水位是157 m，库容是174.50亿m3，在加高之后水库的正常蓄水位变为了170 m，库容也变为了280.50 亿m3，可有效缓解中国北方地区的水资源短缺问题。

2 丹江口水库大坝加高的目的

在经济发展水平不断提升、水资源日渐紧缺的背景下，丹江口水库大坝的高度已无法满足实际需求。对丹江口水库大坝进行加高处理可以提升水库的正常蓄水位与库容，有利于提高水库的供水量与防洪能力。

3 丹江口水库大坝的施工度汛与水位控制

3.1 施工度汛标准与方案

当前，中国没有针对水库大坝加高施工制定明确的度汛标准。但丹江口水库的运行时间较长，且需要持续担任防洪任务，所以施工单位需要应用千年一遇洪水的施工度汛标准。其次，施工单位应根据工程施工情况制定施工度汛方案，并通过优化泄流建筑物等方式进行度汛控制。

3.2 施工水位控制

降低水库的水位、控制大坝的变位有利于增强新老混凝土的共同受力，但是这也会造成较大的发电量损失。为此，施工单位应根据不同施工阶段的情况控制水库的水位。在第一年至第三年的枯水期时需进行贴坡混凝土施工，所以需要将水库的水位控制在152 m，在汛期时将水库的水位控制在149 m。在第四年至第五年的枯水期时需进行大坝加高施工，所以需要将水库的水位控制在157 m，在汛期时将水库的水位控制在145 m。

4 丹江口水库大坝加高混凝土施工方案

4.1 综合分析原大坝的情况

丹江口水库大坝的长度为1 141 m，一共有58 个坝段，其中部分坝体的蓄水位符合170 m这一要求，所以施工单位只需要对水库大坝的部分位置进行加高处理。

4.2 科学制定加高混凝土施工方案

在对丹江口水库大坝进行加高处理时，施工单位应科学制定混凝土施工方案。施工单位可以制定全断面宽槽回填、直接贴坡浇筑以及在直立面上进行宽槽回填并在斜坡面上进行贴坡浇筑等三种不同的方案。在制定施工方案之后，施工单位需要对这三种施工方案进行对比分析，并从中选择最佳的方案。从实际情况来看，在进行丹江口水库大坝加高混凝土施工时，施工单位应选择直接贴坡浇筑这一方案。

5 丹江口水库大坝加高混凝土施工技术

5.1 老坝体混凝土拆除技术

在进行水库大坝加高混凝土施工时，施工单位应做好老坝体混凝土拆除工作。从丹江口水库大坝的实际情况来看，老坝体混凝土拆除的难度相对较大。例如：老坝体混凝土拆除部位距离微波楼以及电站厂房等设施较近，上方有大量的通信设施与输电线塔，在拆除时可能会受到影响；需要拆除的混凝土坝段较多，且不同部位有不同的要求，加大了拆除难度；混凝土拆除部位与保留部位距离较近，很难保障保留部位的完整性。针对这些问题，施工单位应制定完善拆除方案，将不同的拆除技术结合起来，提高拆除质量。施工单位可以将人工拆除、机械拆除、静爆拆除等不同的方式结合起来。人工拆除具有工艺简单、灵活性强等优势，比较适用于施工环境复杂且拆除量少的拆除任务，施工单位可以将其应用在距离混凝土保留部分较近的拆除任务中；机械拆除的效率相对较高，不会对混凝土保留部分造成较大影响，施工单位可以将其应用在紧邻发电厂等位置的拆除任务中，充分发挥手风钻、振动锤等机械设备的作用；静爆拆除不会造成较大的振动与噪声，可以将其应用在不允许有噪声和振动的拆除任务中。

5.2 新增键槽施工技术

为了增强新老混凝土的结合性，增强混凝土的受力性能，施工单位应根据设计要求在施工缝当中设置键槽。在丹江口水库大坝初期工程施工时，施工单位已经在老坝体的下游中设置了键槽，现在只有部分位置没有键槽，所以施工单位只需要在这些位置补设键槽。键槽断面属于不等边的三角形，短边深度约为500 mm，长边深度约为760 mm，施工单位可以利用盘锯切割和静裂联合施工这种技术手段设置键槽。例如：施工单位可以利用液压盘锯系统以及相应直径的锯片进行长边切割，利用手风钻对短边进行钻孔并灌注适量的静态破碎剂，使其膨胀分离。

5.3 明确新浇混凝土的原材料与配合比

在进行加高混凝土施工时，施工单位应科学选择混凝土的原材料，优化混凝土的配合比。首先，施工单位应科学选择水泥、砂石、细骨料、粗骨料等原材料，在优化混凝土性能的同时提高施工质量。其次，在配制混凝土时，施工单位尽量少应用水泥，并添加适量的外加剂，增强混凝土的耐久性与抗渗性；优先选择I级粉煤灰、复合外加剂、发热量低的水泥，控制混凝土的水化热，增强混凝土的抗裂性能；优化混凝土的配合比，增强混凝土的抗拉强度。

5.4 结构施工措施

在进行结构施工时，施工单位不仅需要进行键槽施工，也需要设置灌浆系统、止排水系统。第一，设置灌浆系统。施工单位需要在新老混凝土的结合面上设置灌浆系统，利用灌浆系统进行接缝灌浆。第二，设置止排水系统。在新老混凝土的结合面上设置止排水系统可有效降低结合面的渗透性，减少渗透对坝体的影响。第三，设置锚筋。在浇筑新混凝土前施工单位应在老坝体中设置锚筋，从而控制新老混凝土结合面的开裂宽度。

5.5 新老混凝土结合面的处理技术

为了使新老混凝土更好地结合在一起，施工单位应做好结合面处理工作。首先，应对老坝体表面的碳化层进行凿除处理，改善坝体的受力状态。丹江口水库大坝的混凝土碳化层厚度约在2～3 cm，需全面清除，并在结合面上铺设水泥砂浆等材料，增强结合面的密实性。其次，应在特殊的结合位置涂抹界面剂，增强新老混凝土的黏结性，施工单位可以在溢流坝段老闸墩与新加高溢流堰的结合面上涂抹界面剂。

5.6 混凝土温控措施

混凝土温控质量影响着大坝加高混凝土施工质量，施工单位应完善温控措施。第一，施工单位应优化混凝土施工工序与施工进度。需要在每年十月至次年四月进行贴坡混凝土施工，并将贴坡混凝土相邻块的高差控制在4～6 m。且每年五月至次年九月不能进行混凝土浇筑。第二，施工单位应降低混凝土的浇筑温度，控制混凝土的水化热。在夏季施工时，施工单位可以将混凝土浇筑机械的温度控制在7 ℃～10 ℃，并加快混凝土的出仓速度。同时，需要通过控制水泥用量等方式控制混凝土的水化热。第三，施工单位应做好混凝土的养护工作，即对混凝土进行洒水养护。