水電站壩基深槽回填混凝土施工技術管理

【摘要】水利工程是集設計、施工、技術于一體的復雜性系統工程，對水電站壩基深槽回填混凝土施工質量的重視也呈現與日俱增的趨勢，合理的施工技術方案關系到壩基的可靠性和穩定性。由于我國地質條件比較多樣化，在壩基施工過程中經常會遇到軟土地基的處理問題，采用回填混凝土方式對壩基深槽進行處理是比較常見的方式。因此，本文結合具體工程案例，對水電站壩基深槽回填混凝土施工技術的關鍵點進行分析，以期為同類工程提供借鑒。

【關鍵詞】水電站；壩基；深槽回填；施工技術；混凝土

1、引言

隨著居民用電量的提高，水利水電工程建設施工數量也在不斷增加，有越來越多的水電站壩基深槽回填工程進入人們視野。在拱壩壩基下部施工過程中，經常會遇到深槽軟弱帶，此區域地下水量較大，活動頻繁，地下土層比較松軟，容易對淺出土表層造成潛蝕、吸蝕、搬運效應，無論是強度還是防滲都無法滿足工程需要。在軟土層施工難度較大，對技術的要求較高，稍有不慎就會影響工程質量和施工安全。這就要求施工部門要制訂合理的技術方案，采用合理的技術措施，加強施工技術的應用與管理，確保施工目標的最終實現。

2、深槽回填工程地質問題

2.1沉降量大且不均勻

深槽是一種分布較廣的河床地貌形態，因輸沙不平衡而造成的局部淤積，流變性、觸變性、高孔隙比、高含水率、低抗剪性是其主要特點。深槽地質的不穩定性一般取決于外部因素和內部因素，這些因素都是物理因素和化學因素綜合作用的結果，使深槽內部形成貫通性破壞面，從而引發液化、懸浮、流動和沉陷。位于深槽地上壩體沉降量一般比較高，尤其是當地基上的壓力超過一定閾值或施工時土被擾動時，加荷速率過快，則可能產生等速沉降或加速沉降的現象，使地基遭受毀滅性破壞。

2.2滲透變形問題

深槽地基軟度較強的主要原因是淤泥含量高，地下水位較淺，土體含水量大，主要土質為淤泥和粉質黏土，可塑性較強，壓縮性較差，土層孔隙率比較高，結構十分不穩定。在基坑處理過程中，深槽下存在飽水帶中的有壓滲流承壓水，隨著回填施工的進行，含水層上側的不透水層厚度緩慢減小，由于不透水層隔水能逐漸喪失至不能承擔承壓水壓力時，加荷速率極速升高，承壓水就會擊穿底板形成土體突涌，造成深槽側壁變形和坍塌破壞等問題。

2.3支護結構失效和基坑邊坡失穩

由于深槽地基軟度較強，淤泥質土的滲透性較差，導致坡面、坡邊和坡體的變形，受淤泥質類土的次固結沉降顯著的因素，在受水土流失和潛蝕等作用的長期影響下，在具體工程施工過程中，出現大規模降雨時會引起基坑支護結構傾覆失效，軟土結構徹底破壞以及基坑邊坡失穩等問題。

3、工程概況

以某雙曲拱壩工程建設為例，該工程是國家重點水利樞紐工程，地形為狹窄河谷，兩岸山坡陡峭。擋水建筑物為高188m的雙曲拱壩，主體工程是混凝土工程，壩頂軸線長450m，厚高比0.15，混凝土施工用量超1000000m3。大壩壩基開挖過程中，基礎部位揭露出一中型深槽，成V字型，深約28 m，貫穿大壩上下游面，設混凝土防滲墻進行防滲。

4、壩基深槽回填混凝土施工技術措施

4.1導管的立面布置

導管的平面位置應在各澆筑范圍的中心，當澆筑面積較大時，可采用2根或2根以上的導管同時澆筑，但各根導管的有效擴散半徑（作用半徑），應互相搭接并能蓋滿井底全部范圍。一根導管的有效擴散半徑一般為3-4米，流動坡度不宜陡于1：5。并可按下式估算：

其中：r代表擴散半徑（單位為m）；K代表流動性時間保持系數（單位為h）；I代表混凝土的澆筑速度（m3/h）；I0代表混凝土的表面坡度。如果深槽底土面高低不平時，則應從低洼處開始澆筑混凝土。澆筑混凝土的施工過程，為使混凝土能順利從導管底端流出并攤開，導管底部管內混凝土柱的壓力應超過管外水柱的壓力，超過的壓力值（稱作超壓力）取決于導管的作用半徑，如表所示。

4.2導管的高度

管頂高出水面的最小高度h1，亦可從表中查得，或根據所必需的超壓力值p，按下式計算確定：

其中：p代表超壓力值（t/m2）；

h1代表深槽以上的導管長度（m）；

h2代表深槽以下的導管長度（m）。

為了避免導管外的淤泥滲入導管，并形成相對平緩的混凝土表面坡度，所以導管下端應插入混凝土內一定的深度。其深度可按下式計算，但不得大于1m 。

其中：t代表導管下端插入混凝土內的深度（m）；

R代表混凝土的擴散半徑（m）。

當使用幾根導管澆筑時，由于混凝土的生產量所限制，有時各導管不能同時一次澆筑，因此，可分次逐根循環澆筑。但每個導管的停歇時間應盡量縮短，一般以不超過15-20分鐘為宜。相鄰導管底部的標高差，應保持不超過管與管之間距離的1/45-1/20。

4.3回填混凝土澆注順序和流程

封底按深槽底部梁格結構分格進行。先封沉井中心梁格，清理一格封一格（包括墊層及鋼筋混凝土底板），并待中心梁格鋼筋混凝土底板達到一定強度后，再分批對稱向四周進行。

封底流程：深槽鍋底整平→搭設澆筑平臺→安置導管→儲料→開澆→提升導管→澆筑結束→測量→頂面預留插筋→驗收。

4.4混凝土配比技術

檢查攪拌站的資質和生產能力，選擇經驗豐富、資質齊全的實驗試確定配比，派技術人監督混凝土的的材料進場及攪拌，確定合理的施工方案，確保混凝土的施工質量，加強質量檢查、監控。

4.4.1水泥的選用

（1）核心筒剪力墻、柱等砼選用低熱或中熱水泥，核心筒剪力墻、柱水泥用量控制在450kg/ m3以下，水灰比控制在0.35以下；

（2）地下部分外墻少量水泥，添加活性礦物。

（3）高性能混凝土施工之前，應指導監督攪拌站儲備待攪拌水泥，以預防使用高溫新出廠水泥，盡量降低高性能混凝土出機溫度。

4.4.2骨料的選用

宜采用5-25mm間斷級配的粗骨料，堆放時避免產生離析，骨料的含水率在施工時要經常進行檢測，一般選用顆粒較小的碎石，粗、細骨料比例分別為1%、1.5%為宜。

4.4.3攪拌用水的選用

比較適宜自來水，夏季酷暑季節攪拌時，拌合水應最好進行降溫處理（低于25）攝氏度，以使混凝土的入模溫度適當降低。

4.4.4外加劑及摻合料的選用

（1）高效減水劑要求含有降水分、增塑、緩解凝特征，效果明顯，促進流動，避免水化熱。

（2）粉煤灰取代部分水泥，以便降低水化熱；

（3）有可能的情況下，與設計部門和監理部門協商，摻加UEA-H型微膨脹劑，減少裂縫，補償早期“自收縮”現象。

4.4.5配合比的控制

高強混凝土施工配合比設計是非常關鍵的，需要進行嚴密的規劃，試驗基礎應十分堅實。根據以往的有關經驗，因不同的鐵路橋涵施工情況的不同，高強混凝土的配比每次會存在一些不同，要結合多種水泥、石料及外加劑的反復配比，才能確保最佳比例的控制條件。泵送混凝土要求坍落度大，做好混凝土強度與坍落度的有效調和。選用減水率不少于20%的新型聚羧酸系高性能減水劑。在攪拌質量控制中，為確保混凝土實現所有優勢特征（穩定性、工作性、流動性等），必須保證混凝土質量穩定。擬選用混凝土配合比見表2：

5、安全組織保證體系

健立安全文明組織機構，回填前進行安全技術交底，并對所有回填人員簽訂安全生產責任書。制定各項安全防護措施，定期進行安全培訓學習。循序作業，按程序施工，作業順序合理。回填過程中在基坑內、外搭設安全的上、下人員爬梯，與工作無關人員不得進入。保持道路、水路暢通，做好防突發事件的應急措施。機械操作管理部門應嚴格旅行操作規范，基坑內外各種移動式電氣裝置都要有漏電開關保護系統，各種電器必須有可靠的接地和接零，夜間施工配置足夠的照明。電源電氣設備應有專職電工負責管理，經常檢查，防止損壞。工地設一臺250千瓦發電機備用，遇臨時停電啟動發電機發電，確保期間用電正常。

6、結束語

本文以TEKEZE拱壩工程為例，對水電站壩基深槽回填混凝土施工技術問題和技術措施進行了深入分析。針對沉降量大且不均勻、滲透變形、支護結構失效和基坑邊坡失穩等問題，提出了一種導管輸送回填混凝土的技術。在混凝土施工配比上，要控制好水泥、骨料、攪拌用水、外加劑及摻合料的選用，在安全組織保證體系上，要建立組織機構，做好安全交底，定期開展培訓，做好應急預案。通過這些措施的綜合運用，確保了回填目標得到安全、高質量實現，確保堤壩主體結構的穩定、可靠。實踐證明，該工程自2009年投入使用以來，工程基礎比較穩定，未發生沉降事故。

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作者簡介：袁媛（1971.1-），女，漢族，四川遂寧人，本科，水利工程師，主要從事水利工程，機電工程的施工和造價管理。