雙塔水庫新增2#溢洪道控制段施工要點技術淺析

王 波

(甘肅省疏勒河流域水資源管理局,甘肅 玉門 735211)

1 基本概況

1.1 工程概況

雙塔水庫原設計庫容2.4億m3,興利庫容1.2億m3,控制流域面積34440平方公里,正常蓄水位1330.0m。水庫樞紐主要建筑物有主壩、1#、2#副壩、輸水洞、1#溢洪道(原稱正常溢洪道)、2#溢洪道(原稱非常溢洪道)、泄洪渠、輸水渠等。1#溢洪道、2#溢洪道承擔水庫汛期泄水任務。

原非常溢洪道采用碎石土心墻自潰壩擋水,當水位超過高程1330.6m需要啟用時,需采用人工破堤的方式,運行管理極不方便。本次除險加固工程對原非常溢洪道溢流壩段進行加高培厚,并在1#溢洪道與2#溢洪道之間增加新建2#溢洪道,由南北向東西泄水,至1#溢洪道樁號0+237.15-0+285處匯入1#溢洪道。新建2#溢洪道由進口段、控制段、消力池段、泄槽段、匯入段組成,其中控制段設計三孔閘門,有2個中墩和2個邊墩,閘墩澆筑最高處10.74m,高程為1332.8m,最低處7.8m,高程為1325.0m。

1.2 工程地質條件

新建2#溢洪道沿線多為殘坡積和人工堆積物覆蓋層,厚2～8m不等,局部基巖裸露,基巖巖性主要為片麻花崗巖,屬堅硬巖,表層巖體強風化厚約2～3m。閘室段地基無規模較大的構造破碎帶通過,表層強風化厚5m,弱風化厚5～7m。

2 施工導流

新增2#溢洪道樁號0+000-0+018為1#副壩壩體部分,建設過程中為滿足施工期水流控制和工程安全度汛,本工程利用水庫低水位期,修筑土石圍堰,圍堰設計為弧形,起點于1#溢洪道泄洪閘右端,終點與1#副壩尾部連接,總長130m。堰體采用1m寬粘土心墻防滲,迎水面采用干砌塊石防沖,背水面采用集水坑水泵抽排水。

3 地基處理

3.1 建基面軟弱夾層處理

新增2#溢洪道沿線基巖巖性多為片麻花崗巖,巖體風化嚴重,部分地段存在巖石松散軟弱夾層和淤泥軟弱夾層,且軟弱夾層抗剪強度極低,遠不能滿足地基承載力要求。施工時如果建基面清理不徹底,開挖深度不夠,使混凝土置于強風化層上,水庫蓄水會因壩基滲流造成地基軟化,壩體與基巖接觸面之間抗剪強度值減小,揚壓力增大,會使建筑物基礎滑動或引起建筑物局部沉降。因此要求建基面清理必須達到堅硬巖層,對軟弱夾層部位采用換基法,利用破碎錘開挖至堅硬基巖,再用C20混凝土或C20拋石混凝土進行回填處理。

3.2 地基補強加固

對新增2#溢洪道控制段地基采用打錨桿及固結灌漿相結合的方式可有效提高地基的整體性、承載力和抗變形能力。錨桿采用Φ25,長為5m,入巖4.5m,外露0.5m,間、排距為3m。固結灌漿沿水流方向自下游往上游呈梅花形布置,灌漿孔深入基巖深度為3m,采用全斷面蓋重式灌漿,按分序、加密的原則分II序孔全孔灌漿,間排距為2.5m。

3.3 壩體防水帷幕

1#副壩樁號0+518.32～0+539.22為新建2#溢洪道,1#副壩壩體防滲采用防滲墻+帷幕灌漿的方式,新建2#溢洪道采用紫銅止水片與副壩兩側連接,分別鑲嵌在新建溢洪道建筑物墻體內和1#副壩防滲墻墻體內,使溢洪道與防滲墻更好的連接。由于紫銅止水片耐腐蝕性強、強度高,所以可以長期使用,并充分阻水。溢洪道進口寬20.9m,每隔1.5m布設1孔帷幕灌漿,按分序加密的原則進行灌漿,與1#副壩帷幕灌漿形成一個閉合的防滲系統。帷幕灌漿可以填補基巖地基裂縫(空隙),從而形成連續的阻水帷幕,改善壩基滲流條件和減小滲漏量。

4 混凝土質量控制

合理的質量控制措施可以達到項目質量控制的目的。控制段混凝土一次性澆筑量大,外觀面積大,鋼筋密集,振搗困難。《普通混凝土配合比設計規程》(JGJ55- 2011)中認為,混凝土體積較大時,膠凝材料水化熱將使混凝土結構產生有害裂縫,本工程控制段混凝土澆筑參照大體積混凝土施工進行質量控制。

4.1 混凝土原材及配合比設計

大體積混凝土設計主要考慮降低水化熱,降低混凝土的絕熱溫升。本工程選用熱膨脹系數較低、級配良好的天然砂和粒徑為0.5～31.5mm的卵石作為混凝土骨料,能夠滿足混凝土和易性、粘聚性良好的要求。選用P.O42.5水泥采用摻高效引氣減水劑和粉煤灰的“雙摻”技術能夠滿足混凝土設計強度性能要求,在混凝土中摻入一定比例的粉煤灰取代部分水泥,還能降低混凝土水化熱量,延緩混凝土熱散失速率。

在委托試驗室對進場原材料性能的分析的基礎上,根據設計對混凝土性能的要求確定混凝土配合比。施工過程中根據骨料的實際含水率和粒徑變化,適當調整混凝土施工配合比。

4.2 混凝土施工質量過程控制

4.2.1 混凝土拌合及運輸

由于本工程地處戈壁,商品混凝土運輸困難,在施工現場建立攪拌站對混凝土進行集中拌合。為保證混凝土輸送過程中不發生分離、漏漿及泌水,采用混凝土輸送泵配合輸送鋼管及軟管直接輸送,塔吊配合輸送軟管入倉澆筑。

4.2.2 混凝土澆筑難點部位施工

混凝土澆筑前,需要建基面清理、鋼筋制安、模板架設等工序驗收合格,預埋件符合規范和設計要求,所有準備工作就序。

(1)溢流面澆筑

溢流面采用C30混凝土分倉澆筑,每孔閘門分為一倉。由于溢流堰面為曲線,且溢流面要承受高速水流沖刷,在保證混凝土設計強度性能的前提下要滿足堰面平整度和光潔度的要求,且不允許堰面存在蜂窩麻面現象。本工程采用5.5m*0.5m鋼度較好的滑動模板配合人工二次抹面技術,利用溢流堰閘墩鋼筋制安,事先用扁鐵焊接好溢流面輪廓作為測量放樣點,然后從堰面底部自下往上澆筑,利用扁鐵加滑模控制溢流面曲線。為減少混凝土振搗對滑模產生向上的托力,施工中在滑模上增加配重。混凝土入倉振搗密實后稍有凝結再向上移動滑模,每次滑升高度要與上倉保持10cm左右的接縫。在滑升過程中要配合專人觀察模板形狀,盡可能兩邊同步操作,以避免歪斜模板。對提升模板后新澆的混凝土表面,利用滑動模板作為工作平臺,使人站在滑模上,用木抹子拍打混凝土表面,消除滑模板分條帶和凹凸不平面、水線、氣泡等；正確掌握混凝土凝結時間,利用混凝土達到初凝后終凝前的時間人工用鐵抹子進行最后一次抹面處理,抹壓時作用力以感覺到混凝土的干縮性為準,使混凝土面層再次密實,保證混凝土表面的光潔度。待混凝土達到終凝以后,前幾天養護應采取灑水養護,以防止造成混凝土表面流砂,影響其混凝土強度質量。

本工程溢流面施工采用的滑模配合人工二次抹面的技術,很好的克服了傳統施工出現的蜂窩、麻面等外觀通病,在內部質量得到保證的同時,溢流面的光潔度也得到了極大的提高。

(2)閘墩澆筑

基于閘墩澆筑施工高度高、模板底部受力大、閘墩牛腿柱澆筑施工困難的特點,采用分層、跳倉的流水澆筑方法進行溢洪道閘墩混凝土澆筑。由于大體積混凝土表面系數較小,水化過程中將產生大量的熱量,聚集于水工結構體內部不容易散失,造成混凝土內外溫差較大,一般情況借助于混凝土表面自然冷卻降溫,需要2～6天,因此二期混凝土澆筑應以間隔不小于6天時間為宜。待一期混凝土強度達到規范要求后,對其進行深度鑿毛、清理,再進行二期混凝土澆筑。混凝土澆筑布置的原則是薄,短間歇,連續均勻上升。

混凝土澆筑采用ZX- 50插入式振搗器振搗,對閘墩和門槽節點位置、閘門牛腿柱鋼筋密集區,選用行星式振動棒進行振搗,牛腿柱振搗利用振搗器的振搗慣性,從模板外圍進行輕度振搗,以確保混凝土密實,減少混凝土外觀蜂窩麻面。

在混凝土澆筑過程中,隨時檢查鋼筋、預埋件及模板的穩定情況,如有變形跑模及漏漿等情況應隨時糾正。必要時暫停施工進行修正處理,再行澆筑。

4.2.3 混凝土澆筑溫度控制

混凝土應遵循低溫澆筑,避讓高溫的原則。為了減少混凝土溫度上升,減少內部和外部結構之間的溫差,合理控制混凝土出機溫度和澆筑溫度。在氣溫高于30℃時,應先對骨料進行灑水降溫或對拌合水進行冷卻,最高氣溫連續3天高于30℃時,對骨料搭設簡易遮陽帳篷,以確保混凝土出機溫度。

4.3 混凝土澆筑后質量控制

溢洪道墩體澆筑體積大,混凝土硬化產生水化

熱多,在硬化和散熱過程中因為外界條件的不同,會出現裂縫。為防止因表面干裂和內外溫差過大,在高溫天氣,待新澆混凝土達到終凝后,應對整個倉面進行灑水或薄層流水養生,有效降低混凝土溫升。在干燥氣候條件下,養護時間應至少延長至28天以后,在寒冷季節,施工通過對混凝土表面覆蓋保溫棉簾,延遲四周模板拆除時間等來延緩降溫速度,防止混凝土的“應力松弛效應”而產生裂縫。

5 結論

雙塔水庫新增2#溢洪道的建設極大地改善了水庫運行和水庫管理所的管理工作。控制段嚴格按照施工技術規范和設計要求進行施工,注重施工過程把控,對工程中存在的具體問題提出合理的解決方案,圓滿地完成了溢洪道控制段工程施工。經過抽查試驗表明,混凝土各項性能指標均滿足設計要求,外觀質量達到了預期的目標。

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