簡析混凝土面板堆石壩的趾板施工技術

姚德

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410000）

簡析混凝土面板堆石壩的趾板施工技術

姚德

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410000）

趾板施工是混凝土面板堆石壩施工過程中的一大基礎環節，其對壩體的穩定、沉降、變形、防滲乃至大壩的安全運行均有較大影響。本文即結合相關的工程實例，具體探討了混凝土面板堆石壩的趾板施工技術。

混凝土面板堆石壩；趾板；施工技術

引言

當前，我國水利工程施工技術快速發展，混凝土面板堆石壩的建設技術越來越成熟，其高度也在不斷突破新的記錄。其中，趾板施工質量直接影響到大壩工程整體質量，對此必須科學選擇趾板建基面，提高趾板施工水平。

1 工程概況

本工程為某水電站，其主體建筑物由大壩、溢洪道、放空洞、引水發電系統等組成，大壩壩型為混凝土面板堆石壩，正常蓄水位400m，最大壩高233m。趾板采用平趾板型式布置，趾板線總長1100m，寬6～8m，趾板下游增設防滲板，寬4～12m。

2 工程地質分析

本工程壩所處河段呈不對稱“V”形谷，河床高程193.5～197.6m。谷坡高峻陡峭，海拔最高高程為550m，壩軸線上游右岸分布有壩子溝，下游左岸有鄒家溝。壩址地質構造上處于三友坪向斜東翼，地層緩傾上游，傾角4～10°。建基巖體主要為二疊系茅口組（Plm）、棲霞組（Plq）地層，見圖1。

圖1 趾板開挖線工程地質剖面圖

茅口組、棲霞組灰巖屬中等-強巖溶化地層，以Ⅷ、X巖溶管道系統為主形成的右岸巖溶相對發育區，斜穿趾板進入主堆石區，左岸Ⅶ號巖溶管道系統即老虎洞（K88、K89）洞穴系統，斜切左岸趾板區。

3 趾板建基面選擇

采用非線性有限元分析方法，給出趾板建基面選擇方案。選取河床部位垂直壩軸線的剖面作為地質模型，以強、弱卸荷巖體為趾板建基巖體進行平面非線性有限元分析，計算荷載組合主要考慮自重+水位402m，計算參數見表1。

計算結果表2，以強卸荷巖體作建基面，河床建基面高程177m，在庫水荷載作用下，趾板壩基中出現拉應力，主要分布在趾板外側、內側與面板交接處，范圍約3m；下部弱卸荷巖體中出現較大范圍、基本全厚度分布的拉應力區。趾板壩基巖體最大彈塑性應變出現在最大主應力發生部位，巖體進入塑性狀態。趾板壩基巖體以垂向壓縮為主，最大垂向壓縮位移量約40cm，水平位移約4cm。

表1 壩基基本地質模型單元巖體力學參數

表2 177m高程建基面上關鍵點位主應力、主應變、位移計算結果

以弱卸荷巖體作建基面，河床建基面高程170m，在庫水荷載作用下，趾板外側處壩基巖體中局部點出現較大的拉應力。趾板壩基巖體最大彈塑性應變出現在最大主應力發生部位，其值為0.0012，最小彈塑性應變出現在趾板與壩基交界面中間，其值為-0.000673，巖體未進入塑性狀態。

以強卸荷巖體作建基面，頊基巖體進入塑性狀態，以弱卸荷巖體作建基面，巖體未進入塑性狀態，計算分析認為河床部位選擇以弱卸荷巖體作建基面是合適的。

4 大壩趾板的施工技術

4.1 趾板建基巖面的處理

通過上述研究，參考相關規范要求，確定本工程趾板建基面開挖利用標準：建基面開挖至弱卸荷帶，建基面驗收時聲波波速值不小于3850m/s，巖體完整性系數大于0.55，巖體變形模量大于4.5GPa。建基面開挖清理后，其表部狀態要求：①沒有裂隙密集帶；②沒有充泥裂隙；③裂隙面無氧化鐵、氧化錳薄膜；④沒有殘留的炮根；⑤錘擊能發出脆擊聲。

4.2 趾板的鋼筋施工

趾板鋼筋均為內徑為25mm鋼筋，其安裝程序是：先架托筋，然后再對板筋進行布樣，最后根據混凝土保護層厚度及間距等要求將鋼筋進行合理布設，嚴格按照施工圖要求連結錨筋與鋼筋網。在模板與鋼筋之間設置強度高于設計強度的混凝土墊塊以保證混凝土保護層的厚度。其中墊塊分散布置，互相錯開。

4.3 趾板的錨筋施工

①錨筋造孔采用YT-28手風鉆，深入基巖5m，孔的直徑為45mm，錨筋孔的傾斜角與垂直度采用掛線控制。②采用高壓風對孔進行清理，確保孔內無任何雜物、積水。③在對錨筋進行注漿及安裝鋼筋，先將漿液拌好，然后采用注漿機注入，安裝錨筋應根據標識編號找到對應的孔位進行。待水泥漿注滿，錨筋也安裝完工后，其口端封存時應用對應標號的水泥砂漿。

4.4 趾板的模板施工

模板組成主要為鋼木組合模板。在趾板的止水部位增加木模板或者木膠合模板，在其他部位的拼裝均應用鋼模板。在建基面準確標出模板輪廓線，然后再架立模板。在基巖面內，距離輪廓線約20cm處，補平低于建基面高程部分，鑿平高于建基面高程的部分。趾板模板的側模均采用鋼木組合模板，其中底部的三角處模板首先安裝，然后再對其他部位模板及止水側模進行安裝。采用10cm×10cm方木制作止水木模圍囹，且將10cm木塊墊在中間，鉆孔拉錨應找固定的位置。使用10#槽鋼制作其余模板的圍囹，并保持1.2m的間距，緊固連結螺栓，然后采用模板與螺栓組件緊固錨螺栓的一端，另一端與錨桿焊接。對于趾板表面模板的安裝，其程序是首先對定型木模板進行安裝，然后每間隔1.2m的距離架設橫、豎圍囹方格用于支撐掛模，事先緊固拉錨將交叉點處托架起來，邊掛模邊澆筑。采用模板圍囹與鉤形外拉桿聯結掛模，每次對掛模的澆筑高度控制在60cm以內。

4.5 趾板的灌漿管預埋施工

在對鋼筋進行架設的同時應對灌漿管進行預埋安裝，灌漿管類型均使用內徑為89mm的薄壁鋼管。放線定位應用高技術測量儀器：全站儀，通過全站儀找出灌漿管預埋的中心位置，對于灌漿管周圍方位的確定則采用十字架法。對于灌漿管的固定可以利用已安裝的鋼筋和鋼筋架，采用水平尺調整灌漿管的水平度與垂直度，當管頂高程采用水準儀測出后則利用錨筋和已安裝鋼筋加固灌漿管。應牢固、精確定位埋設的灌漿管，以避免在澆筑過程中因定位模糊而出現移動和傾斜現象，從而影響澆注效果。

4.6 趾板的止水安裝

①趾板間的施工縫設計為兩道止水，一道為銅止水；另一道為橡膠止水。趾板間的伸縮縫設計為三道止水，三道均為銅止水。②在趾板的止水加工上，采用因冷、壓、擠成型的止水銅片。當場加工使用自制的模具，應對模具持續壓制，從而減少止水接頭個數，達到有效止水目的。③止水處連接采用氧-乙炔焊接銅止水片。采用搭接加綁條焊連接銅止水片，其焊接長度應大于或等于20mm。

4.7 趾板的混凝土施工

（1）施工流程：倉面驗收、混凝土進行拌和、運輸、溜槽入倉、人工平倉、振搗棒振搗、拆模、趾板與止水設施養護。

（2）倉面驗收。首先對倉面進行清理，使用高壓風將倉內多余、雜亂物質清除干凈，同時采用水槍沖洗倉面，確保倉面清潔無浮渣、雜物和積水，并檢查模板外形是否精確，保障倉面支撐牢固。另外，要確保保護層厚度達到標準要求，鋼筋尺寸無偏差、無錯誤。保證溜槽架設既容易拆裝又牢固可靠，當其坡度較大，大于50°時，則安置阻滑板，以避免混凝土下滑太快導致其離析。

（3）混凝土拌和、運輸、入倉。拌和站采用6m3攪拌車將混凝土直接運輸至施工各個環節，在趾板斜坡段混凝土的入倉方式采用溜槽入倉，在趾板平整段混凝土利用攪拌車選擇直接入倉方式入倉。在入倉前，先將水泥砂漿涂布每層混凝土的倉面澆筑段。澆筑第一倉混凝土時，應將塌落度的控制作為實驗參考，其范圍為5～7cm，在后面的倉號混凝土澆筑時，可以根據實驗結果對塌落度加以確定。

（4）混凝土平倉和振搗。當混凝土已抵達倉面，則應快速分散混凝土，并均勻攤鋪。分散混凝土時杜絕使用振搗棒對其強行分散，平倉時應疏散骨料，避免過于集中。混凝土的振搗棒規格：內徑分別為70mm和50mm，其振搗時間距控制在40cm之內。趾板止水鄰近部位的振搗棒內徑為30mm，其振搗時間距大于等于30cm，每一層振搗時深入到下一層的距離約為5cm。

（5）止水設施保護及混凝土養護。混凝土澆筑完成，應及時灑水進行養護。當趾板模拆除后采用土工布覆蓋，連續28d灑水養護，并注意防太陽強烈照射。混凝土初凝后，當溫度小于50℃時，覆蓋塑料薄，暖棚養護7d，拆除模板和暖棚后，則覆蓋EPE卷材和土工膜起到保溫作用。用木條將EPE卷材固定，木條寬約5cm，并采用8#鐵絲及膨脹螺栓將木條固定于趾板混凝土上，并保持1.5m的間距。對所有齡期不達標的混凝土實施保溫養護，28d齡期后則選擇常溫養護。

5 施工效果分析

本工程自蓄水運行以來，大壩下游量水堰測得最大滲漏量為66.6L/s，壩體沉降量占壩高1.08%，運行監測數據表明，趾板地基工作正常，滿足設計和大壩安全運行要求。

6 結語

綜上所述，我國水利工程建設的潛力巨大，混凝土面板堆石壩的施工也十分常見。在混凝土面板堆石壩施工過程中，施工人員必須意識到趾板施工重要性，選擇合理的趾板建基面，采取科學施工技術措施。

[1]尚帥.唐河水庫混凝土面板堆石壩趾板施工方法[J].山西水土保持科技，2012（1）：43～44.

[2]邊文章.混凝土面板堆石壩趾板的施工技術特點[J].大眾商務：投資版，2009（7）：280.

[3]胡敏輝.某混凝土面板堆石壩趾板混凝土施工總結[J].黑龍江科技信息，2013（30）：241.

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2014-12-12

姚德（1982-），男，中級工程師，本科，主要從事水利水電施工技術工作。