大石牛水電站漿砌石拱壩施工控制

孫以晴

大石牛水電站漿砌石拱壩施工控制

孫以晴

（丹東市鴨綠江防洪護岸工程建設管理局，遼寧 丹東 118000）

水電站壩體作為其水利樞紐工程的重要構成部分，施工質量直接影響著水電站后續運行效果。文章以遼寧大石牛水電站漿砌石拱壩施工為實例，結合施工實際，從壩體砌筑、壩體防滲和壩體施工質量控制三方面入手，選用相應的施工工藝與方法。經實踐表明工程運行效果良好，施工控制成果顯著。

水電站；漿砌石拱壩；施工分析；質量控制

1 工程概況

大石牛水電站地處遼寧省丹東鳳城市，是一座以發電為主，兼顧旅游開發、水產養殖等綜合性的水利樞紐工程，對于愛河支流草河水能的開發利用有著重要意義。水電站大壩為漿砌石拱壩設計，壩體總高66m，水庫庫容總量2430萬m3，電站裝機三臺，總容量24MW，年發電總量1.2億 kW·h。工程于2014年正式建成投入使用。在大壩壩體施工過程中，充分結合施工地實際狀況，對漿砌石拱壩的施工工藝、施工質量控制等進行了創新探索，如選用“豎砌法”、“三角砌筑法”進行砌筑作業，全壩面分條帶同步施工的工藝；壩體結合上游迎水面鉛絲網噴混凝土防滲；選用ZIZ-100型鉆機取芯檢測砌體密度和定期壓水試驗控制砌體透水率的方法控制壩體施工質量。

2 壩體砌筑施工分析

2.1 “豎砌法”、“三角砌筑法”施工

大壩壩體的施工從壩底自上而下依照設計順序分層進行，單層砌筑高度800～1000mm，平面上劃分為寬度4m、6m和5m不等的三個縱向作業帶，依照先上游后下游的順序開展，并逐層對水平條帶寬度順序進行調整，以保障各層的水平錯縫；參照施工現場實際，整個壩體施工劃分為四個砌筑作業組，各組砌筑方向與順序如圖1所示。

隨著壩體施工高度的逐步增加，壩體厚度與寬度逐漸縮小，當不能劃分為三個作業條帶和四個砌筑作業組同步施工時，結合現場實際，由兩個砌筑作業組按照1～2個縱向條帶施工；各小組間相向作業，確保上下層之間封拱位置間隔4m，實現逐層間的橫向錯縫。

圖1 壩體砌筑作業施工平面示意圖

2.1.1 面石砌筑

在施工作業前期，通過現場鉆孔取芯發現，面石砌筑作業中塊石大面向下平砌時，超過85%以上的砌縫存在吃漿不飽的現象，后改為“豎砌法”進行面石砌筑，所有塊石豎放，避免大面朝下，確保各塊石緊密交錯，縮小砌縫間隔。

砌筑所用面石選用M12.5水泥砂漿制成，除尾部外其余各面均進行鑿平處理。砌筑作業前，使用高壓水清洗面石，并依照設計在高于層面1.2m的防護架上測量標注邊線點，以確保上下游邊線不出現偏差；隨后于基礎面鋪設厚度60～80mm的砂漿，使用“豎砌法”進行施工，并控制所有砌縫寬度不超過20mm；最后依次向砌縫內灌注水泥砂漿至飽滿并使用鋼釬插搗密實。面石砌筑作業完成后，選用高標號水泥砂漿對上下游面石砌縫進行逐層勾縫，以避免使用中發生砌縫滲水現象。

2.1.2 腹石砌筑

采取四組相向同時砌筑的方式進行腹石砌筑作業，這不僅能夠提升作業效率，避免相互影響，同時還能防止基礎面發生重復污染，從而提升局部砌筑的作業質量。

腹石以C15細石混凝土制成，砌筑前，需先對腹石基礎面進行鑿毛和沖洗，確保毛面率達到90%以上；隨后采用“三角砌法”開展作業，在基礎面鋪設100mm砂漿層后，先布設料石3～4塊，中間留設三角形縫，邊長60～80mm，三角形縫內充填混凝土并進行振搗。單層砌筑厚度以800～1000mm為宜，每層料石與混凝土分兩小層鋪設，兩小層鋪設厚度均為400mm，以臺階式砌筑前行，下層始終超前于上層，層間料石間隙的留設以不存在“點、線、面”為準則。

砌筑完成且砌體初步凝結后，進行草袋的覆蓋灑水養護，持續21天，整個過程中確保砌體表面的始終濕潤，以避免產生裂隙。

2.2 上游迎水面鉛絲網噴混凝土防滲

參照國內相似工程施工運行經驗，大石牛水電站漿砌石拱壩不設立專用防滲墻，壩體防滲依托砌筑材料、施工工藝及質量控制進行保障。上下游壩面均鋪設厚度500mm的砂漿砌石塊，同時在砌筑作業上升時，在上游壩面掛鉛絲網噴涂厚度600～800mm的C20混凝土層作為壩面保護層，壩體選擇C15細石混凝土砌料石砌筑，圖2所示即為壩體橫截面結構示意圖。

圖2 大壩壩體橫截面結構示意圖（單位：mm）

壩體上游所布設的鉛絲網C20混凝土具備雙重功效：一是保護壩體上游迎水面；二是輔助防滲。針對混凝土噴層的施工，需要在壩體的砌筑作業時，先在壩體上游砌體中預設短鋼管，然后壩體施工每上升6m，便借助預設的短鋼管構建工作平臺，通過平臺進行掛網和混凝土噴涂作業。

3 砌筑作業質量控制方法

為確保壩體防滲質量，在施工作業中不僅要嚴格把控砌筑材料質量，設計科學可行的施工工藝，同時還應通過科學的檢測技術對施工質量進行控制。

3.1 砌體密度檢測

通過傳統的試坑灌水法檢測砌體密度，若在砌體凝固前進行則數據誤差較大，無法準確反映砌體密度；若在砌體凝固后進行則操作難度大，成本高且影響后續工序的正常開展。針對于此，本次施工中采用ZIZ-100型鉆機通過巖芯取樣的方法對砌體密度進行檢測。通過實踐表明，這種方法既能夠大幅提升砌體密度檢測效率與準確率，還能最大程度避免檢測作業對正常施工的干擾，有助于提升施工效率。ZIZ-100型鉆機巖芯最大取深400mm，符合項目施工中小層砌筑工藝需求。

在壩體施工全過程中共計鉆取巖芯35組，其中33組符合設計標準，合格率達95%，各組中砌體密度測值最大為2.68g/cm3，測值最小為2.28g/cm3，平均測值為 2.51g/cm3，均符合施工設計要求。

3.2 透水率控制

為實現砌體透水率的及時檢測和有效控制，避免混凝土干縮等形成內部滲水通路，壩體施工每上升4m開展壓水試驗一次，試驗壓力為0.3MPa，試驗孔深5m，鉆孔橫豎間隔均為6m，同時對于檢測中發現的施工質量薄弱區域應當增設試驗孔進行檢查，并對發現的孔隙采取灌漿封堵和返工重砌的方法進行處理。由于在現場施工中注意對施工質量的控制，開展大強度、高頻率的檢查，大壩施工全過程共計開展壓水試驗280余次，檢測合格率100%，其中透水率最大為2.5Lu，均值為0.6Lu（設計施工要求為透水率q不超過3Lu），檢測總長達1168m。

4 結語

大石牛水電站樞紐工程壩體建成投入使用兩年以來，通過對壩體下游面的持續觀測，未發現大壩砌石體存在明顯的滲漏現象，表明工程施工實現了依靠大壩自身防滲，輔助上游迎水面鉛絲網混凝土噴涂防滲的目標，工程運行效果良好。

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1008-1305（2017）05-0155-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.047

2017-01-22

孫以晴（1981年—），女，工程師。