水電站壩基深槽回填混凝土施工技術(shù)管理

【摘要】水利工程是集設(shè)計、施工、技術(shù)于一體的復(fù)雜性系統(tǒng)工程，對水電站壩基深槽回填混凝土施工質(zhì)量的重視也呈現(xiàn)與日俱增的趨勢，合理的施工技術(shù)方案關(guān)系到壩基的可靠性和穩(wěn)定性。由于我國地質(zhì)條件比較多樣化，在壩基施工過程中經(jīng)常會遇到軟土地基的處理問題，采用回填混凝土方式對壩基深槽進(jìn)行處理是比較常見的方式。因此，本文結(jié)合具體工程案例，對水電站壩基深槽回填混凝土施工技術(shù)的關(guān)鍵點進(jìn)行分析，以期為同類工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】水電站；壩基；深槽回填；施工技術(shù)；混凝土

1、引言

隨著居民用電量的提高，水利水電工程建設(shè)施工數(shù)量也在不斷增加，有越來越多的水電站壩基深槽回填工程進(jìn)入人們視野。在拱壩壩基下部施工過程中，經(jīng)常會遇到深槽軟弱帶，此區(qū)域地下水量較大，活動頻繁，地下土層比較松軟，容易對淺出土表層造成潛蝕、吸蝕、搬運效應(yīng)，無論是強度還是防滲都無法滿足工程需要。在軟土層施工難度較大，對技術(shù)的要求較高，稍有不慎就會影響工程質(zhì)量和施工安全。這就要求施工部門要制訂合理的技術(shù)方案，采用合理的技術(shù)措施，加強施工技術(shù)的應(yīng)用與管理，確保施工目標(biāo)的最終實現(xiàn)。

2、深槽回填工程地質(zhì)問題

2.1沉降量大且不均勻

深槽是一種分布較廣的河床地貌形態(tài)，因輸沙不平衡而造成的局部淤積，流變性、觸變性、高孔隙比、高含水率、低抗剪性是其主要特點。深槽地質(zhì)的不穩(wěn)定性一般取決于外部因素和內(nèi)部因素，這些因素都是物理因素和化學(xué)因素綜合作用的結(jié)果，使深槽內(nèi)部形成貫通性破壞面，從而引發(fā)液化、懸浮、流動和沉陷。位于深槽地上壩體沉降量一般比較高，尤其是當(dāng)?shù)鼗系膲毫Τ^一定閾值或施工時土被擾動時，加荷速率過快，則可能產(chǎn)生等速沉降或加速沉降的現(xiàn)象，使地基遭受毀滅性破壞。

2.2滲透變形問題

深槽地基軟度較強的主要原因是淤泥含量高，地下水位較淺，土體含水量大，主要土質(zhì)為淤泥和粉質(zhì)黏土，可塑性較強，壓縮性較差，土層孔隙率比較高，結(jié)構(gòu)十分不穩(wěn)定。在基坑處理過程中，深槽下存在飽水帶中的有壓滲流承壓水，隨著回填施工的進(jìn)行，含水層上側(cè)的不透水層厚度緩慢減小，由于不透水層隔水能逐漸喪失至不能承擔(dān)承壓水壓力時，加荷速率極速升高，承壓水就會擊穿底板形成土體突涌，造成深槽側(cè)壁變形和坍塌破壞等問題。

2.3支護(hù)結(jié)構(gòu)失效和基坑邊坡失穩(wěn)

由于深槽地基軟度較強，淤泥質(zhì)土的滲透性較差，導(dǎo)致坡面、坡邊和坡體的變形，受淤泥質(zhì)類土的次固結(jié)沉降顯著的因素，在受水土流失和潛蝕等作用的長期影響下，在具體工程施工過程中，出現(xiàn)大規(guī)模降雨時會引起基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失效，軟土結(jié)構(gòu)徹底破壞以及基坑邊坡失穩(wěn)等問題。

3、工程概況

以某雙曲拱壩工程建設(shè)為例，該工程是國家重點水利樞紐工程，地形為狹窄河谷，兩岸山坡陡峭。擋水建筑物為高188m的雙曲拱壩，主體工程是混凝土工程，壩頂軸線長450m，厚高比0.15，混凝土施工用量超1000000m3。大壩壩基開挖過程中，基礎(chǔ)部位揭露出一中型深槽，成V字型，深約28 m，貫穿大壩上下游面，設(shè)混凝土防滲墻進(jìn)行防滲。

4、壩基深槽回填混凝土施工技術(shù)措施

4.1導(dǎo)管的立面布置

導(dǎo)管的平面位置應(yīng)在各澆筑范圍的中心，當(dāng)澆筑面積較大時，可采用2根或2根以上的導(dǎo)管同時澆筑，但各根導(dǎo)管的有效擴(kuò)散半徑（作用半徑），應(yīng)互相搭接并能蓋滿井底全部范圍。一根導(dǎo)管的有效擴(kuò)散半徑一般為3-4米，流動坡度不宜陡于1：5。并可按下式估算：

其中：r代表擴(kuò)散半徑（單位為m）；K代表流動性時間保持系數(shù)（單位為h）；I代表混凝土的澆筑速度（m3/h）；I0代表混凝土的表面坡度。如果深槽底土面高低不平時，則應(yīng)從低洼處開始澆筑混凝土。澆筑混凝土的施工過程，為使混凝土能順利從導(dǎo)管底端流出并攤開，導(dǎo)管底部管內(nèi)混凝土柱的壓力應(yīng)超過管外水柱的壓力，超過的壓力值（稱作超壓力）取決于導(dǎo)管的作用半徑，如表所示。

4.2導(dǎo)管的高度

管頂高出水面的最小高度h1，亦可從表中查得，或根據(jù)所必需的超壓力值p，按下式計算確定：

其中：p代表超壓力值（t/m2）；

h1代表深槽以上的導(dǎo)管長度（m）；

h2代表深槽以下的導(dǎo)管長度（m）。

為了避免導(dǎo)管外的淤泥滲入導(dǎo)管，并形成相對平緩的混凝土表面坡度，所以導(dǎo)管下端應(yīng)插入混凝土內(nèi)一定的深度。其深度可按下式計算，但不得大于1m 。

其中：t代表導(dǎo)管下端插入混凝土內(nèi)的深度（m）；

R代表混凝土的擴(kuò)散半徑（m）。

當(dāng)使用幾根導(dǎo)管澆筑時，由于混凝土的生產(chǎn)量所限制，有時各導(dǎo)管不能同時一次澆筑，因此，可分次逐根循環(huán)澆筑。但每個導(dǎo)管的停歇時間應(yīng)盡量縮短，一般以不超過15-20分鐘為宜。相鄰導(dǎo)管底部的標(biāo)高差，應(yīng)保持不超過管與管之間距離的1/45-1/20。

4.3回填混凝土澆注順序和流程

封底按深槽底部梁格結(jié)構(gòu)分格進(jìn)行。先封沉井中心梁格，清理一格封一格（包括墊層及鋼筋混凝土底板），并待中心梁格鋼筋混凝土底板達(dá)到一定強度后，再分批對稱向四周進(jìn)行。

封底流程：深槽鍋底整平→搭設(shè)澆筑平臺→安置導(dǎo)管→儲料→開澆→提升導(dǎo)管→澆筑結(jié)束→測量→頂面預(yù)留插筋→驗收。

4.4混凝土配比技術(shù)

檢查攪拌站的資質(zhì)和生產(chǎn)能力，選擇經(jīng)驗豐富、資質(zhì)齊全的實驗試確定配比，派技術(shù)人監(jiān)督混凝土的的材料進(jìn)場及攪拌，確定合理的施工方案，確保混凝土的施工質(zhì)量，加強質(zhì)量檢查、監(jiān)控。

4.4.1水泥的選用

（1）核心筒剪力墻、柱等砼選用低熱或中熱水泥，核心筒剪力墻、柱水泥用量控制在450kg/ m3以下，水灰比控制在0.35以下；

（2）地下部分外墻少量水泥，添加活性礦物。

（3）高性能混凝土施工之前，應(yīng)指導(dǎo)監(jiān)督攪拌站儲備待攪拌水泥，以預(yù)防使用高溫新出廠水泥，盡量降低高性能混凝土出機溫度。

4.4.2骨料的選用

宜采用5-25mm間斷級配的粗骨料，堆放時避免產(chǎn)生離析，骨料的含水率在施工時要經(jīng)常進(jìn)行檢測，一般選用顆粒較小的碎石，粗、細(xì)骨料比例分別為1%、1.5%為宜。

4.4.3攪拌用水的選用

比較適宜自來水，夏季酷暑季節(jié)攪拌時，拌合水應(yīng)最好進(jìn)行降溫處理（低于25）攝氏度，以使混凝土的入模溫度適當(dāng)降低。

4.4.4外加劑及摻合料的選用

（1）高效減水劑要求含有降水分、增塑、緩解凝特征，效果明顯，促進(jìn)流動，避免水化熱。

（2）粉煤灰取代部分水泥，以便降低水化熱；

（3）有可能的情況下，與設(shè)計部門和監(jiān)理部門協(xié)商，摻加UEA-H型微膨脹劑，減少裂縫，補償早期“自收縮”現(xiàn)象。

4.4.5配合比的控制

高強混凝土施工配合比設(shè)計是非常關(guān)鍵的，需要進(jìn)行嚴(yán)密的規(guī)劃，試驗基礎(chǔ)應(yīng)十分堅實。根據(jù)以往的有關(guān)經(jīng)驗，因不同的鐵路橋涵施工情況的不同，高強混凝土的配比每次會存在一些不同，要結(jié)合多種水泥、石料及外加劑的反復(fù)配比，才能確保最佳比例的控制條件。泵送混凝土要求坍落度大，做好混凝土強度與坍落度的有效調(diào)和。選用減水率不少于20%的新型聚羧酸系高性能減水劑。在攪拌質(zhì)量控制中，為確保混凝土實現(xiàn)所有優(yōu)勢特征（穩(wěn)定性、工作性、流動性等），必須保證混凝土質(zhì)量穩(wěn)定。擬選用混凝土配合比見表2：

5、安全組織保證體系

健立安全文明組織機構(gòu)，回填前進(jìn)行安全技術(shù)交底，并對所有回填人員簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任書。制定各項安全防護(hù)措施，定期進(jìn)行安全培訓(xùn)學(xué)習(xí)。循序作業(yè)，按程序施工，作業(yè)順序合理。回填過程中在基坑內(nèi)、外搭設(shè)安全的上、下人員爬梯，與工作無關(guān)人員不得進(jìn)入。保持道路、水路暢通，做好防突發(fā)事件的應(yīng)急措施。機械操作管理部門應(yīng)嚴(yán)格旅行操作規(guī)范，基坑內(nèi)外各種移動式電氣裝置都要有漏電開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)，各種電器必須有可靠的接地和接零，夜間施工配置足夠的照明。電源電氣設(shè)備應(yīng)有專職電工負(fù)責(zé)管理，經(jīng)常檢查，防止損壞。工地設(shè)一臺250千瓦發(fā)電機備用，遇臨時停電啟動發(fā)電機發(fā)電，確保期間用電正常。

6、結(jié)束語

本文以TEKEZE拱壩工程為例，對水電站壩基深槽回填混凝土施工技術(shù)問題和技術(shù)措施進(jìn)行了深入分析。針對沉降量大且不均勻、滲透變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)失效和基坑邊坡失穩(wěn)等問題，提出了一種導(dǎo)管輸送回填混凝土的技術(shù)。在混凝土施工配比上，要控制好水泥、骨料、攪拌用水、外加劑及摻合料的選用，在安全組織保證體系上，要建立組織機構(gòu)，做好安全交底，定期開展培訓(xùn)，做好應(yīng)急預(yù)案。通過這些措施的綜合運用，確保了回填目標(biāo)得到安全、高質(zhì)量實現(xiàn)，確保堤壩主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、可靠。實踐證明，該工程自2009年投入使用以來，工程基礎(chǔ)比較穩(wěn)定，未發(fā)生沉降事故。

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作者簡介：袁媛（1971.1-），女，漢族，四川遂寧人，本科，水利工程師，主要從事水利工程，機電工程的施工和造價管理。