烘背水庫大壩樞紐主體工程施工組織設計

彭洪元，陳 誠

(1.貴州新中水工程有限公司，貴州 貴陽 550002;2.西北農林科技大學水利水電科學研究院，陜西 楊凌 712100)

1 工程概況

烘背水庫位于盤州市瑪依鎮境內，所在河流為瑪依河。水庫正常蓄水位1655.00m，死水位1629.00m，校核洪水位1657.60m，總庫容169.7萬m3。工程區河谷呈基本對稱“V”型，兩岸山體陡峭，樞紐布置緊湊，施工條件較差。為充分利用有效工期、提高大壩施工效率，避免施工組織設計方案對大壩填筑進度及質量造成影響。結合大壩工程特性、施工導流和度汛方案，對大壩填筑施工技術要點、施工工序和施工方案進行論證分析，探究與工程實際相匹配的施工方案，為工程高效優質施工建設提供重要技術保障。

2 大壩樞紐平面布置

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252—2017)的相關指標，烘背水庫屬于Ⅳ等小(1)型水庫。大壩、溢洪道、取水兼放空底孔、消能防沖等主要建筑物按4級建筑物設計，永久性次要及臨時性建筑物按5級建筑物設計。工程區域構造穩定，相應地震基本烈度為Ⅵ度，抗震設防烈度為6度。依據《水工建筑物抗震設計規范》(DL 5073—2000)相關指標，水工建筑物設計可不作抗震計算。樞紐區主體工程由擋水建筑物、泄水建筑物、取水兼放空建筑物等共同組成，其平面布置方案如圖1所示。

圖1 大壩樞紐平面布置

擋水建筑物為高填充自密實混凝土砌石重力壩。泄水建筑物為溢洪道，設置在大壩壩頂中部，采用開敞式溢流表孔泄洪。取水兼放空建筑物為設置于非溢流壩段右側壩體內的底孔。

3 大壩結構體型

根據水庫壩址區地形及工程地質條件，大壩壩型優選為高填充自密實混凝土砌石重力壩，壩頂長126.11m，壩頂寬6.0m，最大壩高55.5m，上游面1623.00m高程以下坡度1∶0.2，1623.00m高程以上為鉛直面；非溢流段下游壩坡1∶0.75，起坡點高程為1652.00m，溢流段下游坡1∶0.8，起坡點高程為1653.43m。大壩左、右兩岸非溢流壩總長108.61m；中部溢流壩段總長17.5m，布置開敞式溢流表孔，堰頂高程1655.00m，凈寬14.0m，溢洪道漸變收縮至末端寬度8.0m，邊墻厚1.0m，中墩厚1.5m。在溢流堰閘墩頂部設置交通橋與壩頂銜接。壩體內設基礎灌漿廊道，兼做排水與交通廊道。根據《膠結顆粒料筑壩技術導則》(SL 678—2014)及高填充自密實混凝土砌石重力壩施工特點，施工中采用全段面施工方法，整體上升。大壩壩身設4條橫縫，將壩體分為5個壩段。其中溢流壩段為1個壩段，左、右岸非溢流壩段各分為2個壩段。溢流壩段橫剖面如圖2所示。

圖2 溢流壩段橫剖面

大壩主體材料采用二級配C9015埋石混凝土，抗滲標號為W4，抗凍等級為F50；上游面采用二級配防滲C9020混凝土，抗滲標號為W6，抗凍等級為F100，厚度為0.5～1.5m；非溢流壩段下游面為二級配C9015混凝土面板，抗滲標號為W4，抗凍等級為F50，厚度為0.5m；溢流壩段溢流面采用1.0m厚二級配C30鋼筋混凝土，抗滲標號為W6，抗凍等級為F100；大壩基礎墊層采用1.0m厚三級配C20常態混凝土，抗滲標號為W6，抗凍等級為F100；壩頂路面為0.50m厚C20二級配混凝土。

4 主體工程施工組織

4.1 壩體施工要求

壩體施工中，入倉塊石的粒徑需大于30cm，且自然堆積，避免堆石面接觸。模板的支撐加固強度應能抵抗自密實混凝土產生的相當于2.5倍水壓力的側壓力，成型模板應構造緊密、不漏漿，縫隙小于2mm，堆石應與模板間保留3cm以上的保護層，以確保模板不受堆石擠壓，并保證外觀。自密實混凝土生產中需嚴格控制出機自密實性能。自密實混凝土采用泵送澆筑，泵送混凝土前須用泵用水、砂漿潤泵管，每個澆筑點的混凝土基本澆滿后(保證塊石裸露5～10cm)方可移動泵管。對局部堆石料不平整部位，在自密實混凝土澆筑后宜人工補石，確保每平方米均有堆石裸露。自密實混凝土的養護方式與常態混凝土相同，需養護至強度達到2.5MPa以上時，方可進行下一倉堆石入倉。壩體填筑自密實混凝土工作性能指標，如表1所示。

圖3 大壩分期澆筑示意

表1 自密實混凝土工作性能指標

4.2 施工程序分析

根據壩址區工程地形條件、施工導流及度汛要求，大壩按度汛節點高程分為II期進行澆筑。施工中采用“全段面施工，壩體整體上升”的施工方法。材料公路運輸主要采用混凝土攪拌車和自卸汽車，垂直運輸主要利用混凝土泵泵送和塔機吊運。大壩分期澆筑示意，如圖3所示。

(1)第Ⅰ期：第二施工年度1月至4月，完成度汛高程1626.5m以下兩側非溢流壩段以及溢流壩段1623.5m高程以下壩體澆筑，非溢流壩段臨時參與度汛。Ⅰ期壩體澆筑工程量3.24萬m3，月平均澆筑強度8091m3。

(2)第II期：第二施工年度5月至12月，完成壩頂高程1658.50m以下壩體澆筑。II期壩體澆筑工程量4.69萬m3，月平均澆筑強度5857m3。

4.3 施工方法分析

在大壩右岸非溢流壩段下游側布置一臺QTZ125塔式起重機，用于大壩墊層、上下游面層及溢洪道混凝土的吊運，壩體局部砌石料、鋼筋、模板等材料的吊運也可通過該塔機完成。壩體高填充自密實混凝土采用4m3攪拌運輸車運輸至大壩基坑，通過HBT30混凝土泵輸送至澆筑倉面。壩體砌石料采用8t自卸汽車運輸，配合挖掘機轉運上壩，局部利用塔機吊運入倉。為保證大壩混凝土澆筑的外觀質量，采用3000×2000mm定型組合鋼模板，局部異形斷面采用木模板或采用小型鋼模板。

根據施工總進度計劃，大壩主體施工的難點在汛期左非溢流壩段的埋石混凝土澆筑。大壩采用壩體臨時斷面擋水、導流鋼管+壩體缺口聯合過流的度汛方式。汛期，壩體缺口與導流鋼管同時泄洪，受洪水影響，跨河交通短暫中斷，影響左岸材料運輸。因此，需于汛前在左岸上游備足石料等，利用塔機吊運入倉。

4.4 施工進度計劃及控制性工期

烘背水庫主體工程大壩澆筑計劃工期12個月，為第二施工年度1月至12月。根據施工導流和度汛要求，至第二施工年度4月底，兩側非溢流壩段澆筑至1626.5m高程，中部溢流壩段(壩體缺口)澆筑至1623.5m高程；第二施工年度5月至12月底，兩側非溢流壩段以及滯后的溢流壩段(壩體缺口)全部澆筑至大壩設計高程。

5 結語

烘背水庫大壩采用高填充自密實混凝土砌石重力壩，最大壩高55.5m，壩頂寬6.0m，壩頂高程1658.50m。大壩兩側為非溢流壩壩段，中部為溢流壩壩段，壩軸線長126.11m。工程區山體陡峭，施工條件較差，在充分研究大壩施工特點以及施工導流、度汛方案后，為使工程順利有序實施，經施工分析得出主體工程施工程序為：

(1)第一施工年度11月截流后，加緊實施基坑排水、壩基開挖、大壩墊層混凝土澆筑、壩基固結灌漿、高填充自密實混凝土砌石壩體施工。務必在第二施工年度4月底(汛前)將兩側非溢流壩段壩體澆筑至度汛高程1626.5m，溢流壩段壩體澆筑至1623.5m高程，形成壩體缺口，保障大壩壩體度汛要求。

(2)第二施工年度5月至12月底，完成大壩壩頂1658.50m高程以下壩體施工，壩基及兩岸山體帷幕灌漿。