銅灣水電站右岸防洪護坡施工技術

劉良宏

（貴州桐梓河水電開發有限責任公司 遵義市563002）

銅灣水電站右岸岸坡基巖由碎石粉質粘土長期堆積而成，原懷化市公路勘察設計研究院將該段設計成擋土墻，邊坡設計為1∶1.5的斜坡，斜坡上安裝六邊形混凝土預制塊作為防洪墻上的護坡。但由于江邊軟基礎較深，實測深度有（4～11）m。其靠右岸一側為沅江的主河道，水深（7～12）m，要施工擋土墻非常困難，成本也高。銅灣地段主要是砂巖和板巖較多，在大壩基礎尚未大量開挖時石料量較少，不能滿足施工需要，所需石料主要從20 km以外的料場運進來，費用較高。右岸沿江公路是主體一期工程開挖運輸的主要交通要道，為盡快完成右岸岸坡工程和沿江公路的建設任務。經與設計單位反復討論，最后確定了本文敘述的設計方案。此設計方案既節省了投資，又加快了右岸護坡工程與沿江公路的施工進度，滿足了設計功能的要求，同時也滿足了主體工程施工的需要。

1 工程概況

銅灣水電站樞紐建筑物主要包括大壩、電站廠房和船閘三部分。水庫正常蓄水位EL152.2 m，相應庫容1.2億m3。大壩包括河床溢流壩段及右岸非溢流壩段，壩頂高EL163.0 m，最大壩高42.0 m，溢流壩位于河床中部，堰頂高程EL137.0 m，共設10孔20 m×15.5 m弧形閘門，電站廠房位于河床右岸，為河床式電站，裝有4×45 MW燈泡貫流式發電機組。船閘位于河床左岸，設計為單級船閘。

電站建成以后將改變洪水對兩岸的沖刷，為確保岸坡穩定，防止洪水沖壞岸坡，使左右兩岸滿足防洪要求。根據右岸岸坡地形及地質情況，對右岸岸坡K0+040～K0+100段采用土工格柵和鉛絲籠技術，K0+100～K0+642.5段采用振動沉管式灌注樁和混凝土護坡技術進行加固處理。雖然土工格柵和鉛絲籠施工速度較快，但成本相對較高。本文主要介紹灌注樁和護坡混凝土施工技術。

2 工程地質

地質勘察表明，表層主要為黃褐色～灰褐色含碎石粉質粘土，可塑～硬塑狀，結構較緊密，厚度（0～9.0）m，其下部為紅～紫紅色砂巖、粉砂巖，上部強風化巖體厚（1～7）m，下部弱風化巖體巖性較為堅硬。

該地段位于流壟溪向斜SE翼，呈單斜構造。泥盆系統棋梓橋組灰巖和泥質灰巖產狀NW〈500～600，白堊系下統砂巖，粉砂巖產狀N450W，N〈E700～800，為區域性大斷層，破碎帶寬50～70 m，為糜棱巖，破碎巖及斷層泥。

地下水類型主要為基巖裂隙水，儲存于基巖裂隙中，接受大氣降水補給，地下水位埋深 （0.7～8.0）m，類型為HCO3-Ca.Mg.（K+Na）型，HCO3為 0.539 mmoI/L，pH 值為7.2～7.7，對混凝土具有溶出型腐蝕性。

3 施工順序

整個護坡的施工，采用從下游向上游方向漸進，平均每100 m作為一個周期循環；每個循環按右岸護坡施工流程圖（圖1）進行。

圖1 右岸護坡施工流程圖

4 施工方法

4.1 準備工作

（1）首先按照設計施工圖的高程沿河邊進行施工放樣，將基礎梁開挖邊線及高程標定后，挖掘機修便道至K0+594段基礎梁部位，從下游向上游方向沿開挖線開挖基槽到EL.139.2 m高程，預留30 cm的保護層由人工開挖至EL.138.9 m高程，開挖出的余土棄入河中。

（2）按設計要求軸線和樁的間排距在實地放出樁位，并埋設預制鋼筋混凝土樁尖。

（3）按設計要求完成鋼筋籠制作。所使用的鋼筋種類、型號和直徑必須符合設計圖紙的規定，其力學性能滿足有關國家標準的要求；制作鋼筋籠時，鋼筋的調直、除銹、截斷、彎折與焊接均應滿足設計和技術規范要求，主筋盡量為整根，需要對接時，宜采用搭接焊，搭接長度不小于5 d，主筋及旋轉箍筋間距施工誤差均不大于20 mm。

4.2 灌注樁施工工藝

4.2.1 工藝說明

本工程采用振動沉管灌注樁。振動沉管灌注樁是混凝土灌注樁的一種，根據承載的不同要求，樁可采用單打法、反插法或復打法施工。本工程采用單打法振動沉管法施工，按照設計要求梅花型布置灌注孔，排距1 m，間距1.5 m，基樁樁徑為0.35 m。灌注樁孔位平面布置詳見圖2。

圖2 灌注樁孔位平面布置圖

4.2.2 施工方法

（1）樁機就位。將振動式孔樁機械按標定的孔位就位，就位后吊起樁管，對準預先埋好的預制鋼筋混凝土樁尖，然后緩慢放入樁管，樁管下端活合攏，利用振動機及樁管自重振動沖擊鉆孔，把樁尖壓入土中。

（2）沉管。開動振動箱，樁管在強迫振動下迅速沉入土中，在振動沉管的過程中，要保持樁管處于垂直狀態，當樁管樁尖到達設計要求的落在巖石上時，停止振動。為了適應不同土質條件，常采用加壓的方法來調整自振頻率，樁尖壓力的改變可利用卷揚機把樁架的部分重量傳到樁管上加壓，并根據樁管沉入速度，隨時調整離合器，防止樁架抬起發生安全事故。

（3）混凝土運輸。用0.25 m3強制攪拌機拌制C25混凝土，人工推手推車水平運輸混凝土至打樁機處到入上料斗中，卷揚機提升上料斗垂直運輸混凝土至樁管頂部。

（4）上料。樁管沉到設計調和后，停止振動，將上料斗內的混凝土灌入樁管內；混凝土應灌滿樁管或略高于地面。

（5）拔管。開始拔管時，應先按要求開動激振器，振動（5～10）s，通過振動使孔內混凝土置密；再次開動沉樁機和卷揚機拔出樁管，邊振動邊向上拔管，每拔（0.5～1.0）m，停止拔管并振動（5～10）s，反復直到套管全部拔出，樁管內的混凝土被振實而留在軟基礎中成樁；在拔管的過程中，樁管內的混凝土應盡量保持2 m高或不低于地面，可用吊砣探測，不足時及時補灌，以防混凝土中斷形成縮頸，每根樁的混凝土灌注量，應保證達到制成后樁的平均截面積與樁管端部截面積的比值不小于1.1。

（6）安放鋼筋籠。將配置直徑為12 mm的鋼筋主筋6根，直徑6 mm的螺旋形箍筋制作成的鋼筋籠，采用人工對準孔樁中心插入混凝土柱中；在鋼筋籠的安放過程中，應檢查鋼筋籠的連接焊縫質量，對質量不符合規范要求的焊縫、焊口要進行補焊；同時，還要注意鋼筋籠能否順利下放，沉放時不能碰撞孔壁，鋼筋籠安裝完畢后，即單孔樁施工完畢。待監理驗收合格后，施工下一個孔。鋼筋籠結構尺寸見圖3。

圖3 鋼筋籠結構圖

4.2.3 施工中應注意的事項

（1）作好對測量放線及預埋尖樁的保護工作，使其不被破壞；沉管前應及時復測。

（2）由于灌注樁施工是隱蔽工程，事后不便于檢測，因此，施工中應作好對原材料的檢驗工作，混凝土配合比必須滿足設計要求，施工過程中要加強現場管理。

（3）當樁距小于3.5倍樁徑時應采用跳打法施工。

（4）沉管時樁點要對準，調整好沉管的垂直度后方可沉管。

（5）拔管時應先振動片刻再開動卷表揚機拔樁管，即先振動（5～10）s后再開始拔管，邊振動邊拔管，每提0.5 m 停拔，振動（5～10）s，再拔 0.5 m，再振動（5～10）s，如此反復進行直至地面，同時，應派人檢查管內混凝土不得低于地面。

4.3 基礎梁施工工藝

（1）孔樁混凝土強度滿足設計要求后，人工開挖基礎至138.7 m高程，修整灌注樁規格并鑿毛。

（2）將基礎清洗干凈并通過有關單位聯合驗收后，按設計圖的要求立模扎筋，并按設計要求預留足夠的保護層，澆筑基礎梁時，采用農用拖拉機水平運輸混凝土，利用溜槽垂直運輸混凝土至基礎梁倉面，設計基礎梁混凝土為C25，基礎梁寬1.5 m，厚0.8 m，13 m長設置伸縮縫，安裝脹縫板并作為一個單元驗收。基礎梁鋼筋結構尺寸見圖4。

圖4 基礎梁鋼筋結構圖

（3）施工順序。采用跳倉澆筑法，沿上游方向，每13 m一段進行混凝土澆筑。

4.4 基礎梁背后按設計要求進行邊坡處理

（1）回填區采用碎石粉質粘土回填，按規范要求進行分層填筑，分層碾壓，大面積用壓路機進行分層碾壓，小面積用打夯機進行分層碾壓，通過貫砂法檢測，壓實度均不小于0.93。

（2）開挖區用挖掘機進行修坡，平整坡面時，清除坡面一切可能損傷土工布的帶尖棱硬物，清除坡面植被及其他雜物。

（3）最后用人工修整邊坡為 1∶1.5，實際修整的邊坡比與設計坡比偏差不得大于3%。詳見圖5右岸護斷面圖。

圖5 右岸護坡斷面圖

4.5 土工織物鋪設邊

邊坡按設計要求夯實并修整完畢后，用5.0 m寬的土工布沿垂直方向，由基礎梁上方向沿江公路上方鋪設。鋪設中不得將土工布損傷，保持其不受臟物污染，鋪設中力求平順，松緊適度，不得棚拉過緊，與岸坡坡面密帖，不留空隙，相鄰土工布拼接采用搭接，搭接寬度不小于500 mm，上游接塊蓋在下游土工布上；鋪設完成后應進行檢查，發現有損壞時，即時修補或更換。

4.6 鋪設砂礫石墊層

用采砂船運輸砂礫石至江邊，采用皮帶輸送機運輸砂礫石至岸坡指定地點，人工移動皮帶機，使砂礫石攤鋪在岸坡上，然后用人工按照設計要求攤鋪砂礫石，攤鋪厚度為0.15 m。

4.7 現澆護岸混凝土塊

4.7.1 混凝土分塊

現澆混凝土根據實際情況，將其分塊為5.9 m×4.5 m，混凝土塊體厚度為0.25 m，強度為C20，錯縫澆筑，縫內嵌泡沫板，縫面澆瀝青。混凝土分塊見圖6。

圖6 混凝土護坡分塊圖

4.7.2 準備工作

按照設計分塊施工圖放出板塊邊線,施工前根據設計要求確定的理論配合比及材料供應情況作好材料的試驗工作。將理論配合比換算成施工配合比作為混凝土配料的依據，按照施工配合比要求及施工進度計劃，準備足夠的水泥、砂礫石等原材料。

4.7.3 木模安裝

采用杉板，板厚5 cm，長度大于板塊，模板按放線位置立起，用釘鐵固定。模板支好后，在內側均勻涂刷一層隔離劑，支好的模板高程準確，線條直順，內側與頂部光滑平整，拼縫接頭處不漏漿。允許偏差：高度+2 mm，長度+5 mm，局部變形允許偏差3 mm。

4.7.4 混凝土運輸

澆筑混凝土時，水平運輸采用農用拖拉機運輸，利用溜槽垂直運輸混凝土至倉面，人工鏟混凝土進行二次倒運。

4.7.5 攤鋪混凝土

攤鋪時，要考慮混凝土振搗后的沉落，要求高出模板（2～2.5）cm，攤鋪混凝土時至下而上，從中間到兩邊，一塊混凝土板必須連續澆筑，中途不得終斷。

4.7.6 振搗及平整

首先用插入式振搗器對已經攤鋪完的混凝土進行振搗，然后再用自制振動梁進行平倉振搗；并用人工緩慢均勻地自下而上，拉動振動梁擠壓混凝土，人工將多余的混凝土鏟掉，通過擠壓使混凝土表面平整。

4.7.7 清 光

第一遍抹面在振搗完成后，緊跟進行，達到去高填低，揉壓出灰漿，使其均勻在混凝土表面；第二遍在第一遍抹面完成后進行；第三遍抹面工作，根據氣溫的實際情況，間隔一定時間，以排出混凝土出現的泌水，視天氣情況而定，一般為2 h。最后一次抹面要求細致，消滅砂眼，使混凝土板面符合平整度要求。

4.7.8 養 生

清光完成，在混凝土終凝后，用稻草鋪在混凝土板上，然后灑水養護，經常保持濕潤，一般養護不少于14 d。養護初期，禁止人在其上面行走，養生終了時，及時清除板塊上的稻草，保持混凝土表面清潔。

4.7.9 拆 模

拆板時必須注意，避免碰傷混凝土邊角，拆模時間按以下規定進行控制：氣溫（10～15）℃,拆模時間不少于36 h；氣溫15℃以上，拆模時間不少于24 h。

4.7.10 施工中應注意的事項

（1）人工轉運混凝土時應均勻攤鋪，減少混凝土的轉運次數，便于振動梁擠壓均勻，攤鋪平整。

（2）清光時，應根據氣溫等邊界條件和實際工作經驗的總結，確定清光的時間；清光時要加強施工現場的管理，確保混凝土振搗密實，確保混凝土表面平整。

（3）根據氣溫的變化調整混凝土的坍落度，滿足有關施工和設計要求。

（4）加強現場養護管理，使混凝土灑水養護滿足規程規范要求。

4.8 排水孔施工

混凝土護坡滿足28 d強度要求后，采用電鉆按設計要求的3 m孔距，在距基礎梁水平高度0.5 m的混凝土表面上水平打一排排水孔，排水孔深入混凝土面以下50 cm。

5 結語

灌注樁最早在房屋建筑工程地基處理中應用，是房屋軟基礎處理的一種常用的方法。水電工程運用時間不長，多在臨時工程中運用。銅灣水電站根據工程的實際情況，采用振動式灌注樁作為護岸混凝土面板及基礎梁的基礎，既加快了施工速度，降低了右岸護坡施工難度，又節約了投資，操作簡便，效益高，同時也滿足了防洪的要求，經過2007年汛期的考驗，達到了預期的效果。對于斜坡混凝土澆筑，水工中主要是采用拉模、滑模或安裝模板加固等技術施工，而將公路施工工藝運用于面積不大的斜坡混凝土施工，減化了施工工序，加快了施工進度，費用相對較低，澆筑設備及模板簡單，從根本上滿足了設計要求。