大倒懸度雙曲砌石拱壩的施工技術與施工質量控制

陳能鄉

（福建省尤溪縣水利局，福建尤溪 365100）

1 工程概況

福建尤溪縣南溪水庫系高州溪流域的龍頭水庫,屬中型三等工程,永久性主要水工建筑物為三級建筑物。工程以灌溉為主、兼有發電防洪、養殖和旅游等綜合利用效益,水庫具有不完全多年調節能力。水庫庫容為1280萬m3,灌溉農田8600畝，調節電站裝機容量13.6 MW。大壩為M10沙漿砌條石拱細石混凝土砌腹石，最大壩高 39.8m。底厚9.4m，頂厚2.5 m，拱壩弧長128.62 m。工程1997年立項并于當年動工，2000年3月封堵蓄水。

南溪水庫是一座以灌溉為主、發電和增加下游梯級電能的綜合利用的中型水庫，屬三等工程，壩址以上集雨面積41.4km2，水庫總庫容1280萬m3。

其中大倒懸度雙曲砌石拱壩，壩頂高程828.50m，最大壩高 39.8m，頂拱厚度 2.5m，底拱厚度9.4m，厚度比0.242，壩體采用100#二級配混凝土砌塊石，上下游拱面均采用100#水泥砂漿砌條石并深勾縫。

右岸重力墩墩底高程 806.75m，墩頂高程829.40m，高22.65m，墩頂寬8m，長22m。重力墩和山體的連接采用均質土壩刺墻連接。

左岸重力墩沿各層拱切線布置，墩底高程810.50m，高19.5m，墩頂寬4.5m，長32.5m。由于Ⅴ形和右岸山脊地形限制，雙曲拱壩左岸1/3壩高處最大倒懸度達 0.425，施工時采用 Ф12鋼筋網200×200加砌300×300×800條石。

2 施工中的主要問題及解決措施

（1）左、右岸重力墩底高程的確定。由于南溪水庫工程地質復雜，特別是左右岸均無較好的基巖出露，兩岸覆蓋層較厚，左岸厚達10m左右。

通過12個鉆孔與240m左右的水平地質探洞探井分析確定，左、右岸重力墩底高程分別定為806m與816m。

（2）拱壩設計。在施工中由于壩體倒懸度較大，對施工造成一定難度。在高程 808.00m至 813.00m的這一壩高段的壩體外形兩岸形成突變點。

經設計單位復核后認為應力未超過壩體的使用應力標準。兩岸壩體倒懸度局部偏大，岸邊與重力墩接觸點最大倒懸度達0.425，采用Ф8＠40的鋼筋網在每層腹石砌筑面上設置。

另拱壩頂交通橋當地群眾要求行使農用車，橋面寬度從原來設計的2.0m拓寬至2.5m。原設計拱壩為變半徑變中心角的等截面圓弧拱，后變更設計為三圓心變厚雙曲砌石拱壩。

（3）拱壩基礎開挖。因河床局部建基面受綠泥石風化的影響，比原設計建基面降低1.8m。

右岸重力墩基礎地質條件較完整，比原設計建基面提高0.5～2.37m。左岸重力墩局部基礎風化較深，比原設計建基面降低0.6～2.5m。均用C15混凝土回填，并對兩岸重力壩端處上下游各增加一排固結灌漿處理。

3 大倒懸度條石砌筑及其質量控制

3.1 大倒懸度條石砌筑工藝

該工程受V型地形限制，根據三心變厚雙曲拱壩的平面布置，在雙曲拱壩左岸1/3壩高處最大倒懸度達 0.425。因此，在施工中采用 Ф12鋼筋網200×200加砌300×300×800條石進行施工。條石砌筑質量主要受砂漿和灰縫影響，而灰縫又受條石尺寸和條石砌筑工藝的影響。因此，必須選擇一定規格尺寸的條石，否則造成灰縫大小不一，給條石勾縫帶來困難，從而影響防滲效果。

該工程中倒懸度較大，施工難度較大，對大倒懸度條石砌筑工藝的要求較高。這是因為壩體不同部位、不同高程的倒懸度不同，所以在條石砌筑時除應滿足平面和高程要求外，還應保持水平和豎直灰縫大小基本一致，且應滿足設計和規范要求。

勾縫太窄不便施工操作，砂漿太寬易脫落。施工過程中，條石座漿后，應對其進行反復敲打或擠壓，以保證底部砂漿密實度、灰縫大小達到設計要求。在座漿初凝前應完成豎縫灌漿，并反復插搗，直到返漿。上層條石砌筑也應在豎縫砂漿初凝前座漿，否則應清除條石表面多余砂漿，待豎縫砂漿強度達到規定強度后再砌上層條石[2]。

倒懸度不大于0.3時，采用傾斜安砌法施工，大于0.3時將每 面石挑出3～6cm后仍按傾斜法安砌。大倒懸度壩段施工時應采用必要的臨時支撐，避免下游面產生拉應力，保證施工安全。

該工程大倒懸度壩段做法是在每層腹石砌筑面上設置Ф8＠40的鋼筋網，鋼筋網分片制作，并以點焊固定。在腹石砌筑鋪漿時，應將預先就位的鋼筋網墊起。

當鋪漿為二級配混凝土時，其厚度應達到100cm。其他施工要求與普通鋼筋混凝土構件相同[3]。拱圈條石長度不小于 80 cm，條石按施工水平層的不同高度和倒懸度進行編號開采并修整，條石按編號就位座漿，使各層拱圈保持在同水平施工。同時在兩岸上游側及時回填粘土，最大限度的避免下游面產生拉應力。

3.2 條石砌筑質量控制措施

3.2.1 原材料質量控制

選用新鮮、堅硬、無剝落層、無裂縫石料。塊石為厚度大于20cm、長寬各為厚度的2倍以上，上、下兩面大致平行、無尖角、無薄邊的石塊，條石應呈長條形，表面凹凸不超過30mm。石料砌筑前用壓力水沖洗潔凈，保持濕潤狀態。

水泥、砂碎石骨料按規定要求分期分批抽樣檢測，不合格品堅決拒用。其他材料在取得可靠合格證明后才采購進場。有保質期限材料在保質期內使用。

3.2.2 膠凝材料質量控制

水泥砂漿配合比由有資質試驗室預先試驗提供，現場采用電子計量器精確稱重。水泥砂漿定期在拌和機口出料時間的始末各取一個試樣，測定其濕容重，其前后差值每立方米不得大于35kg。同一標號砂漿試件的數量，28天齡期的每200m3砌體取成型試件一組3個。

3.2.3 施工工藝質量控制

將砌筑面浮漿、殘渣及其他雜物徹底清理，工作面沖洗干凈并保持濕潤。保證足夠的鋪漿厚度，攤鋪水泥砂漿應保證面石有一定的下沉幅度。

石塊安砌壩腹采用立砌，石料務求自身穩定，塊石之間留有足夠間隙，防止面線接觸。同層砌體大致砌平，力求縮小相鄰石塊高差，以利上下層座漿結合緊密及相互錯縫；塊石面邊緣砌縫應順直、整齊、牢固，外露面應選用較整齊的石塊[4]。

3.2.4 條石質量檢查及評定

條石日常砌筑過程中，嚴格按有關規范、規程及設計要求施工。現場質檢人員、施工技術人員定時或不定時隨機撬石或做插釬灌水檢查，發現不符合要求的堅決進行返工。主要檢查內容如下：

（1）漿砌條石砌體質量檢查應包括：外觀檢查：砌體砌筑面的平整度和勾縫質量、石塊嵌擠的緊密度、縫隙砂漿的飽滿度、沉降縫貫通情況等的外觀質量檢查[5]。

（2）塊石砌筑的尺寸和位置的允許偏差檢查：其檢查方法按GB 50203-98表6.1.6的規定執行。

（3）干砌塊石砌體質量檢查應包括外觀檢查：砌體砌筑面的平整度和勾縫質量、石塊嵌擠的緊密度、縫隙砂漿的飽滿度、沉降縫貫通情況等的外觀質量檢查。

4 結 語

大倒懸度雙曲砌石拱壩是一種變圓心和變半徑的壩體，在平面上彎成拱形,且懸臂梁為彎曲形，在壩高的 1/3～1/5 處向上游凸出形成雙向彎曲的殼體[1]。

雙曲拱壩具有水平拱和豎直拱的雙重作用，可減小梁的彎矩，增大梁軸力增，改善壩體應力狀態，使材料得到充分利用，節約材料。

雙曲砌石拱壩具有穩定性好、抗震性能強、承載力大、體積小、造價低、運行可靠及施工技術容易掌握等優點，因此，雙曲砌石拱壩在我國得到了廣泛的應用。

南溪水庫2000年3月蓄水運行，10年來工程運行正常，并顯示了設計的合理。

[1]鄭惠文.漿砌石雙曲拱壩施工技術[J].山西建筑,2004,(03）

[2]王峰山,熊俐群.東留電站漿砌石壩防滲施工[J].小水電,2000,(12)

[3]吳留松.大坡度拱壩施工初探[J].水利科技,1999,(03)

[4]崔 雷,周平記.漿砌石雙曲拱壩施工技術及質量控制[J].水利水電技術,2004,(05)

[5]韓宏祥.漿砌石雙曲拱壩施工方法及質量控制技術探討[J].陜西水利,2010,(05)