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(shù)

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(chǔ)環(huán)節(jié)，其對(duì)壩體的穩(wěn)定、沉降、變形、防滲乃至大壩的安全運(yùn)行均有較大影響。本文即結(jié)合相關(guān)的工程實(shí)例，具體探討了混凝土面板堆石壩的趾板施工技術(shù)。

混凝土面板堆石壩；趾板；施工技術(shù)

引言

當(dāng)前，我國水利工程施工技術(shù)快速發(fā)展，混凝土面板堆石壩的建設(shè)技術(shù)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(zhì)量直接影響到大壩工程整體質(zhì)量，對(duì)此必須科學(xué)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(fā)電系統(tǒng)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(shè)防滲板，寬4～12m。

2 工程地質(zhì)分析

本工程壩所處河段呈不對(duì)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(zhì)構(gòu)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(zhì)剖面圖

茅口組、棲霞組灰?guī)r屬中等-強(qiáng)巖溶化地層，以Ⅷ、X巖溶管道系統(tǒng)為主形成的右岸巖溶相對(duì)發(fā)育區(qū)，斜穿趾板進(jìn)入主堆石區(qū)，左岸Ⅶ號(hào)巖溶管道系統(tǒng)即老虎洞（K88、K89）洞穴系統(tǒng)，斜切左岸趾板區(qū)。

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(zhì)模型，以強(qiáng)、弱卸荷巖體為趾板建基巖體進(jìn)行平面非線性有限元分析，計(jì)算荷載組合主要考慮自重+水位402m，計(jì)算參數(shù)見表1。

計(jì)算結(jié)果表2，以強(qiáng)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(xiàn)拉應(yīng)力，主要分布在趾板外側(cè)、內(nèi)側(cè)與面板交接處，范圍約3m；下部弱卸荷巖體中出現(xiàn)較大范圍、基本全厚度分布的拉應(yīng)力區(qū)。趾板壩基巖體最大彈塑性應(yīng)變出現(xiàn)在最大主應(yīng)力發(fā)生部位，巖體進(jìn)入塑性狀態(tài)。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(zhì)模型單元巖體力學(xué)參數(shù)

表2 177m高程建基面上關(guān)鍵點(diǎn)位主應(yīng)力、主應(yīng)變、位移計(jì)算結(jié)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(cè)處壩基巖體中局部點(diǎn)出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力。趾板壩基巖體最大彈塑性應(yīng)變出現(xiàn)在最大主應(yīng)力發(fā)生部位，其值為0.0012，最小彈塑性應(yīng)變出現(xiàn)在趾板與壩基交界面中間，其值為-0.000673，巖體未進(jìn)入塑性狀態(tài)。

以強(qiáng)卸荷巖體作建基面，頊基巖體進(jìn)入塑性狀態(tài)，以弱卸荷巖體作建基面，巖體未進(jìn)入塑性狀態(tài)，計(jì)算分析認(rèn)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(shù)

4.1 趾板建基巖面的處理

通過上述研究，參考相關(guān)規(guī)范要求，確定本工程趾板建基面開挖利用標(biāo)準(zhǔn)：建基面開挖至弱卸荷帶，建基面驗(yàn)收時(shí)聲波波速值不小于3850m/s，巖體完整性系數(shù)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(tài)要求：①?zèng)]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(fā)出脆擊聲。

4.2 趾板的鋼筋施工

趾板鋼筋均為內(nèi)徑為25mm鋼筋，其安裝程序是：先架托筋，然后再對(duì)板筋進(jìn)行布樣，最后根據(jù)混凝土保護(hù)層厚度及間距等要求將鋼筋進(jìn)行合理布設(shè)，嚴(yán)格按照施工圖要求連結(jié)錨筋與鋼筋網(wǎng)。在模板與鋼筋之間設(shè)置強(qiáng)度高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土墊塊以保證混凝土保護(hù)層的厚度。其中墊塊分散布置，互相錯(cuò)開。

4.3 趾板的錨筋施工

①錨筋造孔采用YT-28手風(fēng)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(fēng)對(duì)孔進(jìn)行清理，確?？變?nèi)無任何雜物、積水。③在對(duì)錨筋進(jìn)行注漿及安裝鋼筋，先將漿液拌好，然后采用注漿機(jī)注入，安裝錨筋應(yīng)根據(jù)標(biāo)識(shí)編號(hào)找到對(duì)應(yīng)的孔位進(jìn)行。待水泥漿注滿，錨筋也安裝完工后，其口端封存時(shí)應(yīng)用對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)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(yīng)用鋼模板。在建基面準(zhǔn)確標(biāo)出模板輪廓線，然后再架立模板。在基巖面內(nèi)，距離輪廓線約20cm處，補(bǔ)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(cè)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(duì)其他部位模板及止水側(cè)模進(jìn)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(yīng)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(jié)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(duì)于趾板表面模板的安裝，其程序是首先對(duì)定型木模板進(jìn)行安裝，然后每間隔1.2m的距離架設(shè)橫、豎圍囹方格用于支撐掛模，事先緊固拉錨將交叉點(diǎn)處托架起來，邊掛模邊澆筑。采用模板圍囹與鉤形外拉桿聯(lián)結(jié)掛模，每次對(duì)掛模的澆筑高度控制在60cm以內(nèi)。

4.5 趾板的灌漿管預(yù)埋施工

在對(duì)鋼筋進(jìn)行架設(shè)的同時(shí)應(yīng)對(duì)灌漿管進(jìn)行預(yù)埋安裝，灌漿管類型均使用內(nèi)徑為89mm的薄壁鋼管。放線定位應(yīng)用高技術(shù)測(cè)量儀器：全站儀，通過全站儀找出灌漿管預(yù)埋的中心位置，對(duì)于灌漿管周圍方位的確定則采用十字架法。對(duì)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(diào)整灌漿管的水平度與垂直度，當(dāng)管頂高程采用水準(zhǔn)儀測(cè)出后則利用錨筋和已安裝鋼筋加固灌漿管。應(yīng)牢固、精確定位埋設(shè)的灌漿管，以避免在澆筑過程中因定位模糊而出現(xiàn)移動(dòng)和傾斜現(xiàn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(dāng)場(chǎng)加工使用自制的模具，應(yīng)對(duì)模具持續(xù)壓制，從而減少止水接頭個(gè)數(shù)，達(dá)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(yīng)大于或等于20mm。

4.7 趾板的混凝土施工

（1）施工流程：倉面驗(yàn)收、混凝土進(jìn)行拌和、運(yùn)輸、溜槽入倉、人工平倉、振搗棒振搗、拆模、趾板與止水設(shè)施養(yǎng)護(hù)。

（2）倉面驗(yàn)收。首先對(duì)倉面進(jìn)行清理，使用高壓風(fēng)將倉內(nèi)多余、雜亂物質(zhì)清除干凈，同時(shí)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(hù)層厚度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，鋼筋尺寸無偏差、無錯(cuò)誤。保證溜槽架設(shè)既容易拆裝又牢固可靠，當(dāng)其坡度較大，大于50°時(shí)，則安置阻滑板，以避免混凝土下滑太快導(dǎo)致其離析。

（3）混凝土拌和、運(yùn)輸、入倉。拌和站采用6m3攪拌車將混凝土直接運(yùn)輸至施工各個(gè)環(huán)節(jié)，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?xí)r，應(yīng)將塌落度的控制作為實(shí)驗(yàn)參考，其范圍為5～7cm，在后面的倉號(hào)混凝土澆筑時(shí)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)塌落度加以確定。

（4）混凝土平倉和振搗。當(dāng)混凝土已抵達(dá)倉面，則應(yīng)快速分散混凝土，并均勻攤鋪。分散混凝土?xí)r杜絕使用振搗棒對(duì)其強(qiáng)行分散，平倉時(shí)應(yīng)疏散骨料，避免過于集中?；炷恋恼駬v棒規(guī)格：內(nèi)徑分別為70mm和50mm，其振搗時(shí)間距控制在40cm之內(nèi)。趾板止水鄰近部位的振搗棒內(nèi)徑為30mm，其振搗時(shí)間距大于等于30cm，每一層振搗時(shí)深入到下一層的距離約為5cm。

（5）止水設(shè)施保護(hù)及混凝土養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓瓿?，應(yīng)及時(shí)灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)趾板模拆除后采用土工布覆蓋，連續(xù)28d灑水養(yǎng)護(hù)，并注意防太陽強(qiáng)烈照射?；炷脸跄螅?dāng)溫度小于50℃時(shí)，覆蓋塑料薄，暖棚養(yǎng)護(hù)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(duì)所有齡期不達(dá)標(biāo)的混凝土實(shí)施保溫養(yǎng)護(hù)，28d齡期后則選擇常溫養(yǎng)護(hù)。

5 施工效果分析

本工程自蓄水運(yùn)行以來，大壩下游量水堰測(cè)得最大滲漏量為66.6L/s，壩體沉降量占?jí)胃?.08%，運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，趾板地基工作正常，滿足設(shè)計(jì)和大壩安全運(yùn)行要求。

6 結(jié)語

綜上所述，我國水利工程建設(shè)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(shí)到趾板施工重要性，選擇合理的趾板建基面，采取科學(xué)施工技術(shù)措施。

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TV544

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2014-12-12

姚德（1982-），男，中級(jí)工程師，本科，主要從事水利水電施工技術(shù)工作。