紫坪鋪工程震后大壩防浪墻及壩頂公路的修復(fù)施工

王術(shù)偉

(四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司,成都,610091)

1 概述

紫坪鋪水利樞紐工程,位于岷江上游距成都市西北 60余 km的都江堰市麻溪鄉(xiāng)境內(nèi),下游距離都江堰市 9km,是一座以灌溉和供水為主,兼有發(fā)電、防洪、環(huán)境保護、旅游等綜合效益的大型水利工程。工程攔河壩為面板堆石壩,壩頂高程884.0m,最大壩高 156m,壩頂全長 636.535m,壩頂寬度 12m。

2008年5月12日汶川發(fā)生里氏 8.0級地震,由于震中距離大壩僅 17km,地震造成大壩面板裂縫、面板脫空,壩頂防浪墻、路面及壩后坡等受損。大壩面板等擋水部分受損部位已在震后即進行了搶修,于 2008年12月完成。本次根據(jù)安排,對壩頂其它受損部位進行修復(fù)。施工內(nèi)容主要包括:拆除大壩防浪墻 884.0m高程以上部分(局部防浪墻傾斜過大或結(jié)構(gòu)縫擠壓破壞嚴重,適當(dāng)加大拆除)、壩頂公路路面上游半幅及部分路沿石,防浪墻鋼筋混凝土澆筑至原設(shè)計高程 885.4m,混凝土回填壩頂公路沉降部分至 883.95m,澆筑 5cm厚瀝青混凝土路面,防浪墻底部回填灌漿等。

紫坪鋪工程大壩防浪墻及壩頂公路修復(fù)加固措施簡單有效,經(jīng)實踐證明效果良好。

2 防浪墻及路沿石修復(fù)施工

2.1 概述

防浪墻沿壩軸線全長 634.799m,共劃分為50塊。其中,8m寬 18塊,16m寬 28塊,12m寬 2塊,兩端 1#塊和 50#塊為不規(guī)則塊,寬度分別為9.162m及 9.637m。

原防浪墻頂部設(shè)計高程 885.4m,地震造成大壩在樁號 0+251.00m斷面 850m高程最大沉降達 814.9mm,加上施工期沉降,壩頂防浪墻累計最大沉降達 1.0m左右,現(xiàn)防浪墻頂口線呈平緩凹面曲線。本次通過對頂部段混凝土進行拆除,加高混凝土,使防浪墻恢復(fù)到原設(shè)計高程,發(fā)揮大壩最大蓄水功能。

路沿石為壩頂人行道,原設(shè)計壩頂上下游各一道,寬 1.2m,厚 0.5m,混凝土強度等級為 C20。在經(jīng)受汶川大地震后,路沿石發(fā)生一定沉降和變形,也需進行拆除修復(fù)。

2.2 主要施工方法

2.2.1 施工工藝

防浪墻修復(fù)施工工藝見以下框圖。

圖 1 防浪墻修復(fù)施工工藝流程

2.2.2 防浪墻拆除

由于目前防浪墻頂部高程不一致,拆除高度初步擬定為:(1)拆除面混凝土頂面高程不高于884.0m;(2)為滿足新、老混凝土鋼筋搭接要求,拆除高度最低 60cm;(3)局部防浪墻有擠壓破壞、傾斜偏大時,適當(dāng)加大拆除高度。

拆除防浪墻混凝土施工分三個步驟進行:(1)根據(jù)測量放樣數(shù)據(jù),在需拆除混凝土部位底部,用切割機將防浪墻上、下游均切縫,縫深度為3cm,使其部分分離,避免拆除時對下部產(chǎn)生強烈擾動;(2)待每塊防浪墻切縫完成后,用帶沖擊器的反鏟挖掘機鑿松拆除部位混凝土;(3)松散的混凝土用人工風(fēng)鎬解小、破碎,裝載機裝車運至指定渣場。

2.2.3 部分壩頂路面及路沿石混凝土拆除

高于 883.70m高程以上壩頂混凝土路面及路沿石混凝土需拆除,拆除施工采用帶沖擊器的挖掘機,棄渣由裝載機裝車運至指定地點。

2.2.4 防浪墻混凝土澆筑

防浪墻混凝土根據(jù)原設(shè)計分縫,縫內(nèi)填充瀝青杉木板,采用跳倉法澆筑。

2.2.4.1 倉面清理。在老混凝土拆除過程中,保留混凝土的沿口線,采用手持式切割機修割整齊,清理混凝土表面松動骨料,并用水沖洗干凈,倉面經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格后進入下道工序施工。

2.2.4.2 鋼筋綁扎。鋼筋由大壩左岸搭設(shè)的臨時加工廠集中加工,5t工程車運至工地,人工綁扎,綁扎間距偏差控制在規(guī)范允許范圍內(nèi);鋼筋接頭采用單面搭接焊,焊縫長度不小于鋼筋直徑的 10倍;調(diào)直原老混凝土鑿出的鋼筋,伸出長度滿足搭接最小長度要求,接頭位置按規(guī)范錯開,同一斷面處的鋼筋接頭數(shù)不超過 50%;為確?；炷帘Ｗo層厚度,在鋼筋與模板之間設(shè)置M 25水泥砂漿墊塊,并互相錯開,分散固定在鋼筋上。

2.2.4.3 止水銅片制安。止水銅片采用銅片加工機現(xiàn)場壓制成形,現(xiàn)場安裝;新、老銅片間搭接采用雙面氣焊,焊縫質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

2.2.4.4 立模、拆模。上、下游兩面模板采用自制定型鋼模,先澆塊封頭模板采用 2cm厚松木板,為防止漏漿,所有模板接縫不嚴處均要求貼雙面泡沫膠帶或海綿塞縫;對穿拉條采用φ12mm圓鋼,混凝土拆模后,用切割機切除(禁止用氧焊割)平整,再表面涂銀灰漆。

拆模時間根據(jù)混凝土澆筑時的外界氣溫等條件確定,一般以混凝土澆筑后 2d～3d為宜,拆模按下列順序進行:①封頭模板;②下游模板;③上游模板。拆除時應(yīng)特別注意頂部棱角的保護。

2.2.4.5 混凝土澆筑。混凝土坍落度控制在 5cm～7cm,采用 25t汽車吊吊臥罐到倉面頂,下料到集料斗溜筒入倉。下料口和溜筒采用3mm厚鋼板自制,下料口成喇叭口型。

墻身混凝土澆筑時應(yīng)嚴格控制下料速度,一次振搗(坯層)厚度控制在 30cm～40cm;采用φ50mm軟軸振搗器振搗 (邊角和頂部采用φ30mm軟軸振搗器振搗),頂面平板振搗器輔助振搗。振搗過程中,布點應(yīng)均勻,振搗必須充分,以防漏振。

2.2.4.6 混凝土養(yǎng)護。混凝土拆模后,立即用塑料薄膜包裹封閉養(yǎng)護,保溫、保濕;平均氣溫較高時灑水養(yǎng)護。

2.2.5 防浪墻止水施工

銅片安裝前先將氯丁橡膠棒及聚乙烯泡沫塞入鼻腔,防止水泥砂漿進入;澆筑混凝土前安裝銅片,隨后安裝混凝土澆筑塊的側(cè)面模板將其夾緊固定,并使鼻子位置符合設(shè)計要求;混凝土澆筑時,止水片附近混凝土應(yīng)仔細振搗,防止銅片周圍形成氣泡、水泡等空腔。

瀝青木板安裝前,經(jīng)熱瀝青浸泡防腐處理(鍋內(nèi)浸泡時間不少于 10min),再安裝在先澆塊的結(jié)構(gòu)縫面上,安裝時采用熱瀝青粘結(jié)固定。

2.2.6 路沿石施工

路沿石拆除采用帶沖擊器的反鏟挖掘機進行,風(fēng)鎬破碎,裝車后運至指定渣場。

立模采用標(biāo)準(zhǔn)鋼模,邊口倒角采用三角木。左岸拌合樓拌料后,攪拌車運輸?shù)焦ぷ髅?溜槽入倉,φ50mm軟軸式振搗器振搗,表面采用平板振搗器振搗,人工收光。

3 防浪墻底部脫空灌漿

3.1 概述

由于防浪墻底腳寬 5.51m,地震后壩體沉降,但防浪墻混凝土呈現(xiàn)剛性,基底局部存在一定脫空,處理方案為鉆孔,無壓回填灌漿。灌漿擬在垂直上方混凝土路面進行,鉆孔間距 2m,上下游方向布置 2排,上游排距離防浪墻邊線 0.5m,下游排距離防浪墻 2.5m,共 444孔。具體工程量見表1。

表 1 主要鉆孔工程量

3.2 鉆孔施工

由于路面以下為石渣料填筑層,為避免塌孔及卡鉆,成孔采用地質(zhì)鉆跟管鉆進(直徑 φ90mm)方法;鉆孔穿透防浪墻底板后,在套管內(nèi)安放φ80mmPVC管;放置 PVC管完成后,拔出套管(若人工無法拔出則采用液壓拔管機起拔)。

3.3 M10水泥砂漿灌漿

根據(jù)灌漿施工準(zhǔn)備階段的灌漿試驗,最終確定灌漿參數(shù),防浪墻底部采用 M10水泥砂漿進行脫空灌漿。初擬試驗段為 12個孔,試驗方案選用無壓自流,0.1MPa、0.2MPa壓力灌漿,M10水泥砂漿水灰比通過現(xiàn)場試驗確定。

灌漿采用制漿站集中制漿,砂漿泵注漿,灌漿時要注意注漿速率及突變情況。

4 壩頂公路施工

4.1 概述

壩頂路面原為混凝土路面,受壩體自然沉降及地震影響,壩頂公路出現(xiàn)分縫處張開、錯臺、路面沉降等。國內(nèi)外路面修復(fù)主要采用 3種措施,對水泥混凝土路面進行維修改造,分別是挖除重鋪法、加鋪新水泥混凝土面層法、加鋪瀝青混凝土面層法。本工程采用“白 +黑”,即下部路面沉降最底部采用 C15普通混凝土回填至高程883.70m,在高程 883.70m以上澆筑 25cm厚 C25混凝土至高程 883.95m,最后再鋪 5cm瀝青混凝土路面至高程 884.00m。

4.2 壩頂路面拆除

大壩兩岸路面高于高程 883.70m部分,采用帶沖擊器挖掘機及風(fēng)鎬配合拆除。

4.3 路基層回填混凝土施工

路基回填混凝土包括底部 C15混凝土、基層25cm厚 C25混凝土,混凝土拌和均在左岸拌和站,5t自卸車運輸,直接卸料,人工攤鋪,φ70mm軟軸振搗器振搗,人工收毛面。

由于回填路基面較大,縱向縫與壩軸線重合,橫向縫每 15m一段,縫內(nèi)填充瀝青杉木板。C15回填混凝土頂面高程為 883.70m,C25回填混凝土頂面高程為 883.95m。

4.4 瀝青混凝土路面面層施工

4.4.1 工藝流程

瀝青混凝土路面施工工藝流程見框圖 2所示。

圖 2 瀝青混凝土路面施工工藝流程

4.4.2 瀝青混凝土生產(chǎn)

瀝青混凝土生產(chǎn)工藝見框圖 3所示。

圖 3 瀝青混凝土生產(chǎn)工藝流程

4.4.3 瀝青混凝土的攤鋪

(1)各施工段瀝青混凝土路面攤鋪,主要以單臺攤鋪機作業(yè)為主,一次性攤鋪寬度 4.5m,表面坡比滿足設(shè)計要求。

(2)攤鋪前應(yīng)提前 0.5～1h預(yù)熱熨平板不低于 100℃,調(diào)整好熨平板或夯錘壓實裝置的振搗頻率或振幅,以提高路面的初始壓實度;熨平板加寬連接必須緊密,使攤鋪的混合料沒有明顯的離析和拖痕。

(3)攤鋪機必須緩慢均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪,不得隨意變換速度或中途停頓,盡量做到每天只收工時停工一次,以提高平整度,減少混合料的離析;攤鋪機攤鋪速度根據(jù)拌和機產(chǎn)量、施工機械配套情況及攤鋪厚度、攤鋪寬度計算確定,盡量減少收斗次數(shù),防止離析。

(4)攤鋪下面層時采用鋼絲引導(dǎo)的高程控制方式,上面層攤鋪時采用非接觸式平衡梁控制方式。

(5)攤鋪機應(yīng)調(diào)好螺旋布料器兩端的自動料位器,并使料門開度、鏈板送料器速度和螺旋布料器速度相匹配;螺旋布料器內(nèi)混合料表面以略高于螺旋布料器 2/3為宜,使熨平板的擋板前混合料的高度在全寬范圍內(nèi)保持一致,避免攤鋪層出現(xiàn)離析現(xiàn)象;經(jīng)常性檢查熨平板受熱后是否在同一直線,避免橫坡不順直。

(6)攤鋪遇雨時,立即停止施工,并清除未壓成型的混合料;遭受雨淋的混合料應(yīng)廢棄。

(7)對于輕微離析處,可采用人工處理,但離析嚴重時應(yīng)予以鏟除。

4.4.4 瀝青混凝土的碾壓

(1)初壓。采用鋼輪靜力壓路機碾壓 2遍,碾速 2km/h以下;初壓在保證混合料不產(chǎn)生推移、開裂等情況下盡量在較高溫度下進行。

(2)復(fù)壓。復(fù)壓采用鋼輪靜力壓路機(三輪15t,較薄時采用),或鋼輪振動壓路機(25t,較厚時采用),或輪胎式壓路機(1臺 20t,增加粗糙、耐磨)進行。碾速在 3km/h～5km/h,碾壓遍數(shù) 4～6遍。復(fù)壓過程中,不斷用核子密度儀檢測密度,達到要求密度時停止碾壓。

(3)終壓。采用輪胎壓路機,碾壓遍數(shù)以表面平整、無輪跡為度,一般為 2～3遍,碾壓速度與復(fù)壓速度相似或稍高。

(4)碾壓方法采用往返碾壓法,為避免碾壓時混合料推擠產(chǎn)生擁包,碾壓時應(yīng)將驅(qū)動輪朝向攤鋪機,碾壓路線和方向不得突然改變,壓路機起動、停止必須減速緩行,不準(zhǔn)急剎制動。

(5)碾壓時對初壓、復(fù)壓、終壓段落設(shè)置明顯的標(biāo)志,便于司機辨認;對松鋪厚度、碾壓順序、壓路機組合、碾壓遍數(shù)、碾壓速度、及碾壓溫度設(shè)專崗管理和檢查,使面層做到既不漏壓也不超壓。

(6)混合料未壓實前,施工人員禁止進入踩踏,特殊情況(如局部離析、檢測攤鋪厚度等)應(yīng)由現(xiàn)場主管人員指揮下進入。

(7)碾壓初期應(yīng)向膠輪壓路機上涂刷含有隔離劑的水溶液,當(dāng)輪胎溫度升高到 70℃時停止涂刷;為保持輪胎溫度,宜增設(shè)圍裙。

(8)當(dāng)天碾壓的瀝青混凝土層面上,不得停放壓路機或其它車輛,并防止礦料、油料和雜物散落在瀝青面層上。

(9)終壓后 24h且瀝青溫度低于 50℃后,方可允許施工車輛通行。

(10)橋面鋪裝碾壓原則上與路基相同,如有特殊情況將根據(jù)現(xiàn)場實際情況或工程師的指示單獨作試驗段,確保碾壓密實。

4.4.5 施工接縫的處理

橫向施工縫采用平接縫。在施工前,應(yīng)跨接縫位置縱向放置 3m直尺,以攤鋪層與直尺脫離接觸處定出接縫位置,用鋸縫機割齊后鏟除并清洗干凈,涂上少量粘層瀝青,攤鋪機熨平板從接縫處起趟攤鋪;碾壓時用雙鋼輪壓路機進行橫向壓實,從先鋪路面上跨縫逐漸移向新鋪面層。橫向施工縫接縫碾壓見圖 4。

4.5 粘層施工

為確保瀝青混凝土面層的層間粘結(jié),瀝青混凝土各面層間應(yīng)進行粘層施工。粘性油采用改性乳化瀝青,主要施工設(shè)備有:智能型瀝青灑布車、6m3空壓機、清洗車輛。施工工藝如下:

圖 4 橫向冷接縫處理示意

(1)檢查已施工的下層瀝青混凝土表面是否有黃泥等污染。如有污染,應(yīng)使用清洗車輛進行清洗,待表面完全干燥后用空壓機將浮灰吹凈。

(2)用瀝青智能灑布車噴灑乳化瀝青,保持灑布速度和噴灑量(0.2kg/m～0.3kg/m),噴灑時必須成均勻的霧狀,噴灑后不得有漏灑和堆積現(xiàn)象。

(3)為防止粘層瀝青發(fā)生粘輪現(xiàn)象,瀝青面層上的粘層瀝青應(yīng)在上一層面層施工 1～2天前灑布,確保乳化瀝青破乳完成后再進行施工。

(4)粘層施工后,嚴禁運料車以外的其它車輛和行人通行,確保粘層不受污染。