興隆水庫供水工程混凝土砌石壩施工技術淺論

王艷紅

（湖南省水利水電第一工程有限公司 長沙市 410015）

1 概 述

興隆水庫供水工程為南岳區目前最大的政府投資項目，是徹底解決南岳區城市供水緊張的民生工程。水庫為一座小（Ⅰ）型水庫，庫容292 萬m3，水廠生產能力為2.0 萬t/d，年可供水量560 萬m3，水源充足，水質良好，水庫大壩為混凝土砌石重力壩，最大壩高74 m，壩頂長294 m。

漿砌石壩在我國具有悠久的歷史，并且有一套成熟的施工工藝，主要施工內容有壩體漿砌石、防滲面板混凝土、壩體分縫、分縫止水、壩體排水、壩基排水、固結灌漿及帷幕灌漿等。漿砌石壩的優點是：就地取材、節約鋼材、木材、水泥，水化熱低，溫控措施簡單，壩頂可以泄流，施工期允許壩體過水，施工技術易于掌握，工期安排靈活。缺點是施工機械化較困難，施工速度較慢，使用勞力較多，壩體砌筑不易密實，施工質量難控制。近年來隨著新型筑壩材料及筑壩工藝的發展，由于漿砌石壩在施工質量和速度上的不足，大型水庫使用甚少，但是在中小工程中仍具有廣泛的應用前景。

細石混凝土砌石壩與漿砌石壩的不同之處是把膠結材料由砂漿改為細石混凝土，采用振搗器進行振搗，壩體的密實度、容重容易控制，從而能較好保證施工質量，同時，由于施工作業面相對平整，可適當增加機械化作業，提高施工速度。施工過程中，筑壩石料、膠結材料、砌筑工藝、施工機械、材料運輸、質量控制等方面均有特殊的技術要求。

2 筑壩材料要求

2.1 筑壩石料

砌體材料為塊石，石料必須質地堅硬，盡量使用新鮮巖石，最低必須保證每塊石料有兩個新鮮面，石料標號不低于300 號，石塊尺寸原理上越大越好，可以節省膠結材料，提高砌體強度，但石料太大，人工搬運砌筑困難。

在本工程的施工中，由于工程量較大，壩體較高，采用3 臺塔式起重機進行材料運輸，所以塊石可以適當加大，根據塔吊型號，塊石最大總量達到了1.5 t。其次小塊石重量以2～4 人能夠抬運為宜，采用（50～200）kg。砌筑時，為了各種尺寸的石料都能得到充分利用，通常大、中、小塊石搭配使用，有利于減少砌體的空隙，節省膠結材料用量，提高砌體密實度。塊石使用搭配方法是： 特大塊石 （1 500～1 000 kg）占40%；大塊石（1 000～200 kg）占30%；中塊石（200～50 kg）占20%；小塊石（50～20 kg）占10%。

石方開采總量計算：V=Vn（1－e）P/γ

式中 V——石方需要開采總量（m3）；

Vn——砌石壩體的幾何體積（m3）；

e——塊石空隙率，按12%；

P——石料施工損失系數，取1.05～1.1；

γ——石料開采成品率（%）；（由爆破試驗確定，無試驗條件時，塊石按60%～80%）。

規劃階段選擇石料料場時，料場石料的儲藏量應大于需要開采量的2～3 倍，施工階段應大于開采量的1.5 倍。

砌體采用南岳區特有的花崗巖作為主材，在水庫壩址上游約700 m 處的庫區內，選擇了左岸山體巖石裸露較好的一處作為石料供應，該處儲量豐富，質地堅硬，經檢測達花崗巖抗壓強度達到了117 MPa。

2.2 膠結材料

興隆水庫大壩細石混凝土砌塊石膠結材料為C15 細石混凝土。材料組成：水泥、砂、水、一級細石。細石粒徑：一級細石（5～20）mm。材料配比：通過實驗確定，塌落度為（5～8）cm 為宜。使用特點：受力好，節省水泥，但和易性較差，不容易搗實。改善方法：配制時，摻入適量的塑化劑或者其他摻和料，用以改善和易性，并用小型振搗器搗實。興隆水庫大壩采用的砂礫石來源于兩個渠道:一是利用采石場的棄料中（50～20）kg 的小石，進行清洗后經過二道破碎和篩分，形成（0～5）mm、（1～3）cm 的細碎石，該碎石強度和粒徑，完全可以滿足施工質量的要求，但產量有限，占全部砂礫石的25%左右。二是從距離18 km 的衡山縣砂石廠購進天然砂礫石，在距離料場200 m 設置砂礫石清洗車間，對天然砂礫石進行清洗。砌石用水泥采用華新牌散裝325#水泥，在攪拌樓設置兩個100 t 的水泥罐。

3 砌筑工藝

砌石壩施工最大的難題是施工質量和施工速度。砌石壩的質量要求主要控制指標是砌體容重和石料間粘結力，重力壩的抗滑穩定與砌體容重、接觸面的摩擦系數密切相關。細石混凝土砌石壩采用分層砌筑，對同一砌筑層之間的石料粘結力容易達到結構標準，重點要控制層間的粘結力，應注意層面的清理，保證層面干凈，確保新老層間能很好地粘結，保證砌體完整性。要保證砌體的容重能達到設計指標，一是應選用密度大的石塊，二是砌體要盡量密實，不能出現架空。

3.1 興隆水庫大壩砌石工程施工的工序流程

砌筑工作面清理→鋪墊細石混凝土→石料安放→豎縫灌砌振搗→質量檢查→成品養護。采用分層砌筑，每層不超過1.5 m，均衡上升的施工順序。

3.1.1 工作面清理

砌筑工作面清理是一道關鍵工作，因為砌石壩施工以手工為主，工作面上活動的人員較多，而且材料運輸主要是從工作面上經過，施工中很難保證層面的新鮮，因此在砌筑下一層之前一定要認真清理，驗收合格后才能進行砌筑施工，否則層間結合不好，摩擦系數達不到設計指標，會造成安全隱患。

3.1.2 鋪墊細石混凝土

鋪漿主要是控制鋪漿的厚度，以確保底層混凝土飽滿，安石穩固。座漿厚度為砌體高度的1/5 為宜，為30 cm 厚，并以蓋住凹凸不平的層面為度。鋪漿后經人工稍加平整，并剔除超徑突出的骨料，然后擺放石料。膠結材料鋪設后，石料的安砌應在座漿初凝時間以內完成。根據氣溫情況，混凝土超前鋪墊寬度一般一次性不超過5.0 m，以免石料安砌完成前混凝土發生凝固。

3.1.3 石料安放

在已座漿的砌筑面上，擺放洗凈濕潤的石料，使座漿開始溢出為度。塊石采用塔吊入倉，大塊石一般采用鋼絲繩綁扎吊運，小塊石采用鋼吊籃塔吊入倉，入倉前在料場對塊石進行清洗。石料安放主要是控制塊石之間灰縫的寬度，大塊石采用人工配合塔吊進行就位，塊石豎起擺放并大頭朝上，以便下部混凝土密實。要求石料之間的豎縫寬度為細石混凝土骨料最大粒徑的2～2.5 倍，約（6～8）cm。石料必須在混凝土初凝前完成安放。

3.1.4 豎縫灌漿與搗實

豎縫灌漿與搗實，是保證砌體質量的重要措施。石料安放好，應立即進行灌搗工作。砌層高度在50 cm 以下的，可以一次性灌平后，用小型插入式振搗器進行振搗，超過50 cm 時應分層貫注、振搗。由于塊石的不規則性，有的地方豎縫較大，為了節省細石混凝土用量，同時有利于增加砌體容重，在灌上混凝土的豎縫上嵌入小塊石，邊振搗邊用腳踩小塊石，使小塊石擠進豎縫中。表面應盡量砌平整，可用混凝土和小石塊把大石塊間的凹陷部位填平，以利于下一層施工時材料運輸交通。

3.2 石料砌筑質量控制要點

質量控制要求可歸納為“平、穩、滿、錯”：

“平”：同一層石塊應大致砌平，相鄰石塊高差不宜過大，以便上下層水平縫座漿結合密實，并有利于丁、順石的交錯安砌。

“穩”：單塊石料的安砌務求自身穩定，要求大面向下放置，切勿輕重倒置或依賴小塊石或片石支撐維持穩定，上下兩面應稍加平整，四角應無尖角突出。任何石料均不得屬于有扭曲、楔形等異形石，以免形成架空。

“滿”：砌體上下左右砌縫中的膠結材料必須飽滿密實，使各單塊石料能互相膠結緊密。水平砌縫應防止被石瘤或小石架空。

“錯”：同一砌筑層內，石塊應互相錯縫砌筑，不允許存在順流向的通縫；上下相鄰砌筑層的石塊應錯縫搭接，避免形成豎向通縫。做到同一層徑向錯縫，上下層豎向錯縫。

漿砌石體砌筑時還應注意：應先從外圍的邊行開始砌筑，行列定位的鑲面石應選用堅硬、平整的石料。石料需事先試放，不合適的地方用大錘修鑿，保證石塊放平座穩。砌體每層厚度視石塊尺寸而定，約為150 cm。但由于石塊大小不一，故應每砌3 層找平一次。為了保證砌體的整體性，當砌筑工作需要中斷時，在間斷處宜留平緩的臺階。禁止在已砌成但砂漿未達足夠強度的砌體上敲擊、滾動石塊、拖拉重物，以防震動脫縫。漿砌石體結構尺寸和位置的砌筑允許偏差，應符合規范規定。砌體經砌筑完成或在間歇時間內應及時進行養護，混凝土砌體養護時間為21 天。

4 施工機械與材料上壩及進倉

混凝土砌石工程是一種主要依靠設備入倉，手工施工為主的工程，所需施工機械主要有塔吊或門機用于提升石料及混凝土進倉，自卸汽車運輸塊石及混凝土進倉，混凝土攪拌機拌制細石混凝土，小型插入式振搗器石縫混凝土振搗，保證砌石密實度。

混凝土砌石壩施工速度慢的主要原因就是上壩及進倉方法落后，傳統的進倉方法是靠人工抬，架子車運輸，或采用簡易提升設備運輸上壩，因而難于提高施工速度。

塔吊輸送進倉是汽車運輸進倉的有效補充途徑。采用鋼絲繩自制的繩網作為吊籃，人工把塊石搬入鋼絲網內，沖洗干凈后直接進倉砌筑。

根據興隆水庫施工進度計劃分析，高峰期最大月混凝土砌石強度12 500 m3，平均最大日澆筑強度為420 m3/d，該強度主要發生在基坑非溢流壩段與溢流壩段同時施工的時候。按照“同時開2～3 個澆筑倉面、砌石擺放與混凝土循環作業”的施工方法，確定3臺“江麓牌”QTZ63（5015）塔吊布置于基坑上游（盡量靠近壩踵位置），其中1 號塔機布置在左岸0+100 樁號132 m 高程處、2 號塔機布置在河床下流0+150 樁號處126 m 高程處、3 號塔機布置在右岸0+180 樁號140 m 高程處，3 臺塔機運行方向相互避開，形成群塔作業方式。實際施工中，最高施工強度達到了12 000 m3/月，基本上達到原設計工作量，采用塔吊入倉的吊運方式，確保了大壩主體工程施工進度。

石料儲存是影響施工速度的不可忽視的因素，必須合理規劃、統籌安排。因為料場較遠，并有夜間施工要求，根據塔吊布置，在每個塔吊的30 m 范圍左右設立儲料場。冬季和雨季前應儲備一定的石料，避免受氣候原因導致材料供應中斷影響施工。

5 質量控制及檢測

混凝土砌石壩的主要質量控制項目有倉面清理、砌筑厚度、壩體排水孔保護、壩體分縫。每砌一層砌體時，前一層砌體表面的浮碴必須清除，砂漿或混凝土表面必須鑿毛，并將倉面沖洗干凈，排干積水。控制砌體每層的砌筑厚度，防止厚度過大造成漏振和架空，每層砌筑厚度為150 cm 左右。因為倉面上作業人員較多，相互干擾大，應避免小塊石、混凝土掉入排水孔內造成堵塞。壩體分縫應掛線砌筑，做到上下垂直，前后平順，分縫面用C15 混凝土澆筑平整。

砌體質量檢查內容主要包括：砌體的容重、砌體密實度、灰漿是否飽滿、砌筑的壩體是否存在漏水通道等。通常采用挖試坑的辦法進行檢測，計算砌體干容重，干容重必須大于或等于設計容重，試坑要求每砌（5～10）m 挖一組，每組3 個試坑，共實驗85 組，合格率97.7%。對開挖試坑還應進行表面觀測，觀察試坑表面膠結材料的密實情況，同時直接對試坑進行充水，觀測砌體漏水情況。另外根據設計要求，壩體透水率不超過5 Lu，湖南省水利水電第一工程有限公司按照業主要求，每5 m 一層進行一次壓水實驗，共檢測壓水實驗256 組，合格率為92.6%。各項參數符合設計及《漿砌石壩施工技術規定》（SD 120-84）的要求。

6 結 論

混凝土砌石壩是漿砌石壩改進的壩型，施工技術簡單，施工設備投入小，工程造價相對較低，建筑材料豐富，在中小型工程中有較強的生命力，關鍵是規范施工工藝確保工程質量，解決材料的上壩及進倉以提高施工速度。從興隆水庫施工施工實踐總結來看，完成18 萬m3砌石，工期為20 個月，平均每月混凝土砌石量達到了（9 000～10 000）m3左右，混凝土砌石干容重達到了2.35 t/m3以上，完全滿足設計2.2 t/m3的要求，而且縮短了工期。