大倒懸度雙曲砌石拱壩的施工技術(shù)與施工質(zhì)量控制

陳能鄉(xiāng)

（福建省尤溪縣水利局，福建尤溪 365100）

1 工程概況

福建尤溪縣南溪水庫(kù)系高州溪流域的龍頭水庫(kù),屬中型三等工程,永久性主要水工建筑物為三級(jí)建筑物。工程以灌溉為主、兼有發(fā)電防洪、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益,水庫(kù)具有不完全多年調(diào)節(jié)能力。水庫(kù)庫(kù)容為1280萬(wàn)m3,灌溉農(nóng)田8600畝，調(diào)節(jié)電站裝機(jī)容量13.6 MW。大壩為M10沙漿砌條石拱細(xì)石混凝土砌腹石，最大壩高 39.8m。底厚9.4m，頂厚2.5 m，拱壩弧長(zhǎng)128.62 m。工程1997年立項(xiàng)并于當(dāng)年動(dòng)工，2000年3月封堵蓄水。

南溪水庫(kù)是一座以灌溉為主、發(fā)電和增加下游梯級(jí)電能的綜合利用的中型水庫(kù)，屬三等工程，壩址以上集雨面積41.4km2，水庫(kù)總庫(kù)容1280萬(wàn)m3。

其中大倒懸度雙曲砌石拱壩，壩頂高程828.50m，最大壩高 39.8m，頂拱厚度 2.5m，底拱厚度9.4m，厚度比0.242，壩體采用100#二級(jí)配混凝土砌塊石，上下游拱面均采用100#水泥砂漿砌條石并深勾縫。

右岸重力墩墩底高程 806.75m，墩頂高程829.40m，高22.65m，墩頂寬8m，長(zhǎng)22m。重力墩和山體的連接采用均質(zhì)土壩刺墻連接。

左岸重力墩沿各層拱切線布置，墩底高程810.50m，高19.5m，墩頂寬4.5m，長(zhǎng)32.5m。由于Ⅴ形和右岸山脊地形限制，雙曲拱壩左岸1/3壩高處最大倒懸度達(dá) 0.425，施工時(shí)采用 Ф12鋼筋網(wǎng)200×200加砌300×300×800條石。

2 施工中的主要問(wèn)題及解決措施

（1）左、右岸重力墩底高程的確定。由于南溪水庫(kù)工程地質(zhì)復(fù)雜，特別是左右岸均無(wú)較好的基巖出露，兩岸覆蓋層較厚，左岸厚達(dá)10m左右。

通過(guò)12個(gè)鉆孔與240m左右的水平地質(zhì)探洞探井分析確定，左、右岸重力墩底高程分別定為806m與816m。

（2）拱壩設(shè)計(jì)。在施工中由于壩體倒懸度較大，對(duì)施工造成一定難度。在高程 808.00m至 813.00m的這一壩高段的壩體外形兩岸形成突變點(diǎn)。

經(jīng)設(shè)計(jì)單位復(fù)核后認(rèn)為應(yīng)力未超過(guò)壩體的使用應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)。兩岸壩體倒懸度局部偏大，岸邊與重力墩接觸點(diǎn)最大倒懸度達(dá)0.425，采用Ф8＠40的鋼筋網(wǎng)在每層腹石砌筑面上設(shè)置。

另拱壩頂交通橋當(dāng)?shù)厝罕娨笮惺罐r(nóng)用車，橋面寬度從原來(lái)設(shè)計(jì)的2.0m拓寬至2.5m。原設(shè)計(jì)拱壩為變半徑變中心角的等截面圓弧拱，后變更設(shè)計(jì)為三圓心變厚雙曲砌石拱壩。

（3）拱壩基礎(chǔ)開(kāi)挖。因河床局部建基面受綠泥石風(fēng)化的影響，比原設(shè)計(jì)建基面降低1.8m。

右岸重力墩基礎(chǔ)地質(zhì)條件較完整，比原設(shè)計(jì)建基面提高0.5～2.37m。左岸重力墩局部基礎(chǔ)風(fēng)化較深，比原設(shè)計(jì)建基面降低0.6～2.5m。均用C15混凝土回填，并對(duì)兩岸重力壩端處上下游各增加一排固結(jié)灌漿處理。

3 大倒懸度條石砌筑及其質(zhì)量控制

3.1 大倒懸度條石砌筑工藝

該工程受V型地形限制，根據(jù)三心變厚雙曲拱壩的平面布置，在雙曲拱壩左岸1/3壩高處最大倒懸度達(dá) 0.425。因此，在施工中采用 Ф12鋼筋網(wǎng)200×200加砌300×300×800條石進(jìn)行施工。條石砌筑質(zhì)量主要受砂漿和灰縫影響，而灰縫又受條石尺寸和條石砌筑工藝的影響。因此，必須選擇一定規(guī)格尺寸的條石，否則造成灰縫大小不一，給條石勾縫帶來(lái)困難，從而影響防滲效果。

該工程中倒懸度較大，施工難度較大，對(duì)大倒懸度條石砌筑工藝的要求較高。這是因?yàn)閴误w不同部位、不同高程的倒懸度不同，所以在條石砌筑時(shí)除應(yīng)滿足平面和高程要求外，還應(yīng)保持水平和豎直灰縫大小基本一致，且應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

勾縫太窄不便施工操作，砂漿太寬易脫落。施工過(guò)程中，條石座漿后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行反復(fù)敲打或擠壓，以保證底部砂漿密實(shí)度、灰縫大小達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在座漿初凝前應(yīng)完成豎縫灌漿，并反復(fù)插搗，直到返漿。上層條石砌筑也應(yīng)在豎縫砂漿初凝前座漿，否則應(yīng)清除條石表面多余砂漿，待豎縫砂漿強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后再砌上層條石[2]。

倒懸度不大于0.3時(shí)，采用傾斜安砌法施工，大于0.3時(shí)將每 面石挑出3～6cm后仍按傾斜法安砌。大倒懸度壩段施工時(shí)應(yīng)采用必要的臨時(shí)支撐，避免下游面產(chǎn)生拉應(yīng)力，保證施工安全。

該工程大倒懸度壩段做法是在每層腹石砌筑面上設(shè)置Ф8＠40的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)分片制作，并以點(diǎn)焊固定。在腹石砌筑鋪漿時(shí)，應(yīng)將預(yù)先就位的鋼筋網(wǎng)墊起。

當(dāng)鋪漿為二級(jí)配混凝土?xí)r，其厚度應(yīng)達(dá)到100cm。其他施工要求與普通鋼筋混凝土構(gòu)件相同[3]。拱圈條石長(zhǎng)度不小于 80 cm，條石按施工水平層的不同高度和倒懸度進(jìn)行編號(hào)開(kāi)采并修整，條石按編號(hào)就位座漿，使各層拱圈保持在同水平施工。同時(shí)在兩岸上游側(cè)及時(shí)回填粘土，最大限度的避免下游面產(chǎn)生拉應(yīng)力。

3.2 條石砌筑質(zhì)量控制措施

3.2.1 原材料質(zhì)量控制

選用新鮮、堅(jiān)硬、無(wú)剝落層、無(wú)裂縫石料。塊石為厚度大于20cm、長(zhǎng)寬各為厚度的2倍以上，上、下兩面大致平行、無(wú)尖角、無(wú)薄邊的石塊，條石應(yīng)呈長(zhǎng)條形，表面凹凸不超過(guò)30mm。石料砌筑前用壓力水沖洗潔凈，保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

水泥、砂碎石骨料按規(guī)定要求分期分批抽樣檢測(cè)，不合格品堅(jiān)決拒用。其他材料在取得可靠合格證明后才采購(gòu)進(jìn)場(chǎng)。有保質(zhì)期限材料在保質(zhì)期內(nèi)使用。

3.2.2 膠凝材料質(zhì)量控制

水泥砂漿配合比由有資質(zhì)試驗(yàn)室預(yù)先試驗(yàn)提供，現(xiàn)場(chǎng)采用電子計(jì)量器精確稱重。水泥砂漿定期在拌和機(jī)口出料時(shí)間的始末各取一個(gè)試樣，測(cè)定其濕容重，其前后差值每立方米不得大于35kg。同一標(biāo)號(hào)砂漿試件的數(shù)量，28天齡期的每200m3砌體取成型試件一組3個(gè)。

3.2.3 施工工藝質(zhì)量控制

將砌筑面浮漿、殘?jiān)捌渌s物徹底清理，工作面沖洗干凈并保持濕潤(rùn)。保證足夠的鋪漿厚度，攤鋪水泥砂漿應(yīng)保證面石有一定的下沉幅度。

石塊安砌壩腹采用立砌，石料務(wù)求自身穩(wěn)定，塊石之間留有足夠間隙，防止面線接觸。同層砌體大致砌平，力求縮小相鄰石塊高差，以利上下層座漿結(jié)合緊密及相互錯(cuò)縫；塊石面邊緣砌縫應(yīng)順直、整齊、牢固，外露面應(yīng)選用較整齊的石塊[4]。

3.2.4 條石質(zhì)量檢查及評(píng)定

條石日常砌筑過(guò)程中，嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范、規(guī)程及設(shè)計(jì)要求施工。現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人員、施工技術(shù)人員定時(shí)或不定時(shí)隨機(jī)撬石或做插釬灌水檢查，發(fā)現(xiàn)不符合要求的堅(jiān)決進(jìn)行返工。主要檢查內(nèi)容如下：

（1）漿砌條石砌體質(zhì)量檢查應(yīng)包括：外觀檢查：砌體砌筑面的平整度和勾縫質(zhì)量、石塊嵌擠的緊密度、縫隙砂漿的飽滿度、沉降縫貫通情況等的外觀質(zhì)量檢查[5]。

（2）塊石砌筑的尺寸和位置的允許偏差檢查：其檢查方法按GB 50203-98表6.1.6的規(guī)定執(zhí)行。

（3）干砌塊石砌體質(zhì)量檢查應(yīng)包括外觀檢查：砌體砌筑面的平整度和勾縫質(zhì)量、石塊嵌擠的緊密度、縫隙砂漿的飽滿度、沉降縫貫通情況等的外觀質(zhì)量檢查。

4 結(jié) 語(yǔ)

大倒懸度雙曲砌石拱壩是一種變圓心和變半徑的壩體，在平面上彎成拱形,且懸臂梁為彎曲形，在壩高的 1/3～1/5 處向上游凸出形成雙向彎曲的殼體[1]。

雙曲拱壩具有水平拱和豎直拱的雙重作用，可減小梁的彎矩，增大梁軸力增，改善壩體應(yīng)力狀態(tài)，使材料得到充分利用，節(jié)約材料。

雙曲砌石拱壩具有穩(wěn)定性好、抗震性能強(qiáng)、承載力大、體積小、造價(jià)低、運(yùn)行可靠及施工技術(shù)容易掌握等優(yōu)點(diǎn)，因此，雙曲砌石拱壩在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。

南溪水庫(kù)2000年3月蓄水運(yùn)行，10年來(lái)工程運(yùn)行正常，并顯示了設(shè)計(jì)的合理。

[1]鄭惠文.漿砌石雙曲拱壩施工技術(shù)[J].山西建筑,2004,(03）

[2]王峰山,熊俐群.東留電站漿砌石壩防滲施工[J].小水電,2000,(12)

[3]吳留松.大坡度拱壩施工初探[J].水利科技,1999,(03)

[4]崔 雷,周平記.漿砌石雙曲拱壩施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J].水利水電技術(shù),2004,(05)

[5]韓宏祥.漿砌石雙曲拱壩施工方法及質(zhì)量控制技術(shù)探討[J].陜西水利,2010,(05)