某水库主体工程的施工控制

2024-03-29安波

建材与装饰 2024年7期

关键词：坝基垫层灌浆

安波

（贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550002）

0 引言

水库主体工程施工包含诸多内容，其施工质量直接决定整个水库的质量，要想从根本上保证水库主体工程施工质量，需要对施工控制引起足够的重视，以下结合水库实例，对其主体工程施工控制进行深入分析探讨。

1 工程概况

大洋溪水库坝址位于玉屏侗族自治县新店镇丙溪村大洋溪寨子上游河谷内。大洋溪全流域面积8.91km2，主河道河长7.17km，主河道平均比降38.1‰。大洋溪水库上坝址以上流域集水面积6.61km2，主河道河长4.71km，主河道平均比降58.9‰。大洋溪水库工程任务是集镇供水、农村人畜饮水和沿线灌区灌溉供水。

工程主要任务是解决新店镇城镇供水90.6 万m3/a（规划13000 人），农村人畜及养殖场用水18.4 万m3/a（人口1497 人，养殖场规模8000 头猪），同时解决沿线灌区5690 亩（水田2320 亩，旱地780 亩，蔬菜290 亩，果树2300 亩）。年总供水量237 万m3，下放环境用水34.7 万m3/a。

本工程由首部枢纽工程及灌区供水工程组成。首部枢纽工程为C15 细石混凝土砌毛石双曲拱坝+大坝顶中部溢流表孔+右岸取水兼放空系统等建筑物，供水灌区工程包括输水管道、提水泵站及水池等建筑物。水库正常蓄水位493.00m，最大坝高50.0m（含1m 垫层），总库容153 万m3，兴利库容125.02 万m3。水库校核洪水位（P=0.50%）为495.20m，设计洪水位（P=3.33%）为494.77m。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2017），本工程水库规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等。主要建筑物有大坝、溢流表孔、取水兼放空系统等，其建筑物级别为4 级，输水管道及水池等次要及临时建筑物级别均为5 级[1]。

2 主体工程施工控制

以大洋溪水库的大坝施工为例，挡水坝体为C15细石混凝土砌毛石双曲拱坝，坝顶高程496.00m，河床建基面高程446.00m，最大坝高50.0m（含1m 垫层），坝顶长131.05m。大坝土方开挖约1.71 万m3，石方开挖约5.99 万m3，坝体C15 细石混凝土砌毛石3.15 万m3，混凝土浇筑总量为1.77 万m3，固结灌浆7327m，帷幕灌浆10362m。

主要施工程序如下：岸坡土石方开挖→河床基础土石开挖→垫层浇筑及固结灌浆→坝体及溢流表孔浇筑→帷幕灌浆→坝顶结构混凝土浇筑。

2.1 土石方开挖与边坡支护

2.1.1 土石方开挖

坝基开挖按照先岸坡后河床的顺序从上到下分层进行，该工程分成两期完成，其中，一期为开挖两坝肩，二期为开挖河床。坝基覆盖层开挖施工借助2.0m3挖掘机进行挖装，由15t 自卸汽车进行运输出渣；石方开挖方法为潜孔钻+手风钻造孔+人工装药爆破，永久边坡采用预裂爆破的方法，在与坝体建基面临近的部位预留厚度为1.0m 的保护层，通过小炮爆破将其挖除，弃渣借助TY200 推土机集渣，借助2m3挖掘机挖装，由15t 自卸汽车运输出渣。

2.1.2 边坡支护

边坡开挖完成后，以揭露出来的地质条件为依据，尽快施作喷锚支护，以保证后续施工安全进行，相关施工人员站在临时搭设的工作平台上完成钻孔、锚杆安装与混凝土喷射，所用混凝土在指定拌和站集中拌制，采用可移动搅拌机运输到喷浆机，混凝土应做到随拌随用，喷射按照从下到上的顺序进行[2]。

2.2 灌浆平硐施工

灌浆平硐的石方开挖工程量为0.14 万m3，石方开挖方法为手风钻钻孔+全断面光面爆破，出渣由胶轮车进行，和坝肩处的开挖料一同在河床借助15t 自卸车将开挖产生的渣料运输到弃渣场。

2.3 垫层混凝土施工

垫层混凝土浇筑数量为1591m3，采用通仓浇筑的方法，浇筑从河床开始，在大坝下游左岸设置的搅拌站中拌制垫层施工时使用的混凝土，拌制完成后由6m3罐车运抵现场，到达现场后直接入仓，并采用振捣棒将其振捣密实。

2.4 大坝基础处理

2.4.1 固结灌浆

为了使坝基岩体保持完整，增加承载能力，需采用固结灌浆技术进行坝基处理。在整个坝基面上均匀布置灌浆孔，同时重力墩和基岩之间的接触面也要做好灌浆孔布置。灌浆孔应布置成梅花形，排距按3.0m 控制；坝基面灌浆孔的纵向间隔距离为3.0m，大坝右岸坝肩处的灌浆孔需深入基岩中11m，F1 断层处结合开挖情况适当加密；对于左坝肩与河床段，因基础条件相对较好，所以可将钻孔深度调整至深入基岩中5.0m。浇筑适当盖重后立即进行固结灌浆，灌浆压力采用试验的方法确定，初步确定为0.2MPa~0.4MPa。

对于河床段坝基的固结灌浆，需在垫层浇筑结束后集中实施，而岸坡的固结灌浆则和坝肩浇筑交叉实施。灌浆孔钻孔借助YQ-100 潜孔钻机进行，按两序施工，先对一序孔进行施工，再施工二序孔，灌浆由BW-200 电动双缸卧式灌浆机采用内循环法进行。灌浆完成后需使用浓浆灌注，以起到闭浆封孔的作用，并用标号较高的水泥砂浆进行回填，直到密实，最后将其抹平。河床段坝基和岸坡基础灌注所用浆液都在制浆站中集中拌制，为防止地表抬动或地面冒浆，需在相应坝段浇筑施工结束且强度不低于设计要求70%后进行[3]。

2.4.2 接触灌浆

为避免沿基础接触面发生渗漏，同时为进一步增强表层固结灌浆效果，在两岸建基面进行接触灌浆处理。为保证接触灌浆效果，需按照从下到上的顺序分区进行，在每个灌区的周围分别安装止水铜片。岸坡坝段接触灌浆可以和相应部位固结灌浆一同进行，也就是先在混凝土面上直接进行钻孔，在分次序逐孔灌浆。在固结灌浆过程中，同时对基础混凝土和岩基接触段实施灌浆处理。

2.4.3 帷幕灌浆

帷幕灌浆在灌浆廊道、平硐和两岸地面分别进行，钻孔施工需按照三序进行，即先对一序孔进行施工，再对二序孔进行施工，最后对三序孔进行施工。帷幕灌浆按照从上到下的顺序分段实施。坝体混凝土与基岩接触的部位，应先对其灌浆段进行灌浆，岩石中接触段长度应控制在2m 以内，下部各灌浆段实际长度按5~6m控制，在特殊情况下可进行适当的加长或缩短，长度不超过10m。灌浆完成后，用浓浆替换孔中的稀浆，待管道排出浓浆后进行闭浆封孔，用标号较高的水泥砂浆进行回填直到密实，最后将其抹平。帷幕灌浆孔借助YQ-100 潜孔钻机造孔，灌浆借助BW-200 电动双缸卧式灌浆机进行。

帷幕灌浆应按设计要求分序进行，施工工序如下：测量放样→定空位→钻机就位→造孔→钻至设计深度→试压水→制浆→灌浆→下一孔→质量检查。

（1）钻孔。按设计要求预先做好钻孔放样，钻进借助YQ-100 潜孔钻机按照要求的序次进行，冲洗并压水直到设计要求的深度，孔斜顶角按不超过1.2°控制，钻孔直径控制在75~110mm。钻孔冲洗压力按照灌浆压力80%控制，冲洗到回水达到清洁后保持10min。

（2）压水试验。每钻进10m 进行一次简易的压水试验，持续20min，期间每5min 测度一次实际的压水流量，根据最后一次稳定流量通过计算确定透水率。

（3）灌浆。灌浆按照分序加密原则以从下到上的顺序分段进行，对于孔距在6m 以下的灌浆孔，不可同时灌浆，浆液的水灰比为0.6:1。在灌浆施工过程中，若累计灌浆量已经达到300L 或吸浆量超过30L/min，则需进行间隙灌浆或减小灌浆压力。基于设计要求的灌浆压力，在灌浆段实际吸浆量不超过0.4L/min，则继续灌注30min 的时间后方可完成灌浆。

（4）封孔。全孔灌浆完成后，按照压力灌浆封孔要求进行封孔。在灌注的浆液达到凝固后及时将孔中的浮浆与污水清除，并回填水泥砂浆，直到密实。

（5）质量检查。灌浆完成14d 后布置检查孔实施压水试验，以确定灌浆质量，检查孔数量应达到灌浆孔总数10%。检查孔借助XU-100 型回转钻机按照设计要求的位置、深度和角度进行钻进，并按照设计压力80%实施压水试验，试验使用单点法或五点法。当透水率不超过5Lu 时，视为灌浆质量合格。孔段的合格率不能低于80%，对于不合格的孔，其透水率不能超过设计要求的数值的50%，同时分布不能集中[4]。否则要按照相关要求重新施钻，直到检查结果合格。

2.4.4 右岸F1、左岸F2 断层处理

浅层岩体由于受到顺河向断层F1 的影响，使局部岩体不完整，有必要对断层破碎带实施刻槽开挖，并置换C20 混凝土，其深度需达到断层破碎带宽度的2 倍，在坝基上下游扩大处理范围，扩大范围长度为断层破碎带宽的2~3 倍。本工程考虑到断层处对坝肩稳定产生的不利影响，右坝肩F1 断层461m 高程以上进行刻槽开挖，外边坡1:0.5，内边坡1:0.3，根据开挖揭露地质情况先对断层处灌浆处理，再坑槽回填C20 混凝土。以保障坝肩抗滑稳定拥有足够的抗滑岩体。右岸F1 断层充填较好，断层破碎带宽度一般1~10cm，对坝肩稳定影响不大，对断层破碎带刻槽开挖，置换C20 混凝土进行处理。

2.4.5 右岸DL1、DL2、DL3 裂隙处理

DL1：位于硐深4.9m 处，切割层面发育，裂隙面较平直，倾坡内，起伏差2~7mm，张开宽度2~10cm，局部大于10cm，充填物为黏土夹碎石，充填物较松散，为张性，延伸较远，连通率100%，切割深度20~25m。

DL2：位于硐深8.7m 处，切割层面发育，裂隙面较平直，倾坡内，起伏差1~6mm，张开宽度4~10cm，局部大于10cm，充填物为黏土夹岩屑，局部呈空腔状，岩屑充填部分较为紧密，为张性，延伸较远，连通率100%，切割深度25~30m。

DL3：位于硐深10m 处，切割层面发育，裂隙面较平直，倾坡内，起伏差2~5mm，张开宽度4~10cm，局部大于10cm，无充填，空腔状，在两个裂隙面之间空隙处有凉飞吹出，用电筒照射，延伸较远，为张性，连通率100%，切割深度25~30m。

对大坝基础区域范围DL1、DL2、DL3 张开裂隙大部分已被开挖清除，局部位置钻孔充填C15 混凝土，底部采用微压力充填，灌浆压力0.2MPa~0.3MPa，顶部无压力充填。垫层混凝土浇筑完成后，局部加强固结灌浆处理，提高边坡岩体的整体性。

2.5 坝体浇筑

坝体浇筑材料为C15 细石混凝土砌毛石，抗渗等级为W4，抗冻等级为F50，砌筑量为3.15 万m3，总浇筑方量为1.77 万m3。考虑该工程浇筑施工强度要求，临时度汛断面顶部高程为472.00m，458.00m 高程以下坝体浇筑自卸汽车运输直接入仓，458.00~463.00m 高程之间采用起重机垂直运输，463.00~472.00m 采用塔吊垂直运输。

砌筑施工按照以下流程进行：先对开挖完成且经验收确认合格的基础面进行清理，并清除或引排基坑范围内的积水→筑垫层混凝土→架立上下游模板→铺M15 水泥砂浆→铺设毛石（上下游面留出混凝土面板厚度尺寸）→砌筑混凝土入仓→混凝土振捣。每层砌筑高度控制为0.5~1.0m。

为了使砌体表面始终保持平整，面石应尽量平整方正，且质地坚硬、密实，没有风化剥落与裂纹存在，砌筑前将石料刷洗干净，使其保持湿润。在砌筑面石前还应做好放样立标，砌石的放置应保持平整、稳定和密实，并有适当的错缝。

上下游的防渗混凝土和护坡混凝土都使用多卡悬臂模板及定型钢模，对于局部异型仓面可使用小钢模或木模进行拼装。对于分布在模板周围的混凝土，宜借助HZ6X-50 型软轴振捣棒进行振捣，使其达到密实[5]。

2.6 坝顶细部结构施工

对于坝顶路面施工所用混凝土，由拌和站统一供应，采用6m3混凝土罐车运输到工作面；坝顶防浪墙施工所用混凝土也由拌和站统一供应，采用6m3混凝土罐车运输，到场后采用HB30 混凝土泵泵送入仓。混凝土模板以组合钢小模板为主，采用人工将其安装到位，在浇筑的同时借助插入式振捣棒均匀振捣，使混凝土达到密实。拆模需要在混凝土强度达到要求后进行，养护结合现场施工条件采用洒水喷雾的方法。