膠凝砂礫石筑壩技術概述

【摘要】膠凝砂礫石壩是在碾壓混凝土壩和堆石壩基礎上發展起來的一種新壩型，在我國水利水電工程中得到了初步應用，隨著《膠結顆粒料筑壩技術導則》的發布實施，使得這一新壩型應用取得了實質性的進展，本文以守口堡水庫大壩工程為例，對該壩型的施工工藝流程、上下游固坡、層面及特殊部位處理進行闡述，為同類型施工提供參考。

【關鍵詞】膠凝砂礫石壩；施工工藝；參數

1、前言

膠凝砂礫石壩是介于剛性體壩和散粒體壩之間的一種新壩型，是利用膠凝材料和砂礫石料經拌和、攤鋪、碾壓形成的，其工藝與土石壩施工類似但不完全相同。其特點是：對筑壩材料要求較低，可就地取材，大壩施工基本實現零棄料，凸顯了在適應環境方面的優勢，具有施工速度快、安全可靠性高等優點，得到壩工界的高度重視。

山西省大同市守口堡水庫大壩是我國首座膠凝砂礫石壩，被水利部確定為膠結顆粒料筑壩技術示范項目。2013年山西省水利建筑工程局中標守口堡水庫樞紐工程，率先將膠凝砂礫石筑壩技術應用于永久工程，通過施工前科研生產性試驗和施工過程的不斷探索完善，尋找到膠凝砂礫石筑壩關鍵技術的解決路徑和方法，為膠凝砂礫石大壩施工提供了技術支撐，同時也為該壩型在材料選擇、施工工藝、質量控制等方面提供了參考，對這一新壩型的推廣起到了一定的推進作用。

2、守口堡水庫大壩簡況

守口堡水庫位于海河流域黑水河上游段，在陽高縣城西北約10km處，控制流域面積291km2，是一座集工業供水、農業灌溉及防洪等綜合利用的小（1）型水庫，總庫容980萬m3，工程等別為Ⅳ等。守口堡水庫工程包括樞紐工程和工業供水工程，樞紐建筑物包括大壩、供水工程取水建筑物和灌溉引水建筑物。

樞紐大壩為膠凝砂礫石壩，壩頂長354m，壩頂高程1243.6m，最大壩高61.6m。大壩由左右擋水壩段（底孔壩段）和中間溢流壩段組成。大壩主體為膠凝砂礫石，上下游防滲保護均采用常態混凝土。

3、膠凝砂礫石鋪筑操作要點

3.1 拌和

JGL200膠凝砂礫石專用設備通過攪拌筒對水、水泥、粉煤灰、砂礫石、外摻石等原材料進行拌合，然后由輸送皮帶將抖合料以拋物線軌跡落入儲料倉，由于骨料粒徑、比重等性能指標不同，使得大骨料集中分布于出料倉一側，造成嚴重的骨料分離。針對這一難題，我們研制了一種皮帶機運輸膠凝砂礫石防骨料分離機具，通過改變不同物料的運動軌跡，調整物料落點，使其混合均勻，解決了現有拌合設備拌合時因骨料分離導致拌合物質量不滿足要求的問題。

3.2 接料、卸料

膠凝砂礫石在接料、卸料、攤鋪等環節極易出現骨料分離。為減少骨料分離和大骨料集中，自卸汽車在拌和站接料時采用三點式接料，即在車內形成三堆料疊加堆放以降低堆料高度，卸料時按梅花形依次堆放，采用兩點疊壓式卸料，即一車分兩次卸料，后卸料點位于前卸料堆高度的一半處，使兩次卸料相互疊壓堆放。

3.3 攤鋪

采用SD16型履帶式推土機平倉，邊角部位人工配合挖機平倉。攤鋪厚度55cm，采用水準儀測量相對高程控制，鋪筑條帶平行于壩軸線；大骨料集中、疊合時，將其分散到未碾壓的條帶。

3.4 碾壓

采用SSR260單鋼輪振動碾壓實。先靜壓2遍，再振動碾壓6遍，振動碾行走速度控制在1.5km/h以內，碾壓方向平行于壩軸線方向；相鄰碾壓條帶間搭接寬度0.3～0.4m，端頭搭接不小于1.0m；邊角部位加漿振搗或采用平板夯分兩層夯實。

3.5 層面處理

鋪筑面積應與鋪筑能力及允許層間間隔時間相適應，不滿足時進行層面處理。超過初凝時間但沒有終凝，鋪設砂漿后再鋪膠凝砂礫石；超過終凝時間，先沖毛再鋪設砂漿，然后鋪膠凝砂礫石。

（1）沖毛

膠凝砂礫石膠材用量少，層間結合部位質量要求相對更高，因此，層面處理對保證壩體質量顯得尤為關鍵。施工中針對膠凝砂礫石早期強度特別低的特性，綜合考慮壓實密度、溫度、濕度、日照及時間等因素對膠凝砂礫石強度的影響，通過多次試驗分析，確定膠凝砂礫石鋪筑完后8～12小時進行沖毛為宜，以露出砂粒、小石，且不破壞已凝結的膠凝砂礫石為準。

（2）鋪設砂漿

在經壓力水沖毛清理后的倉面上鋪設一層水泥砂漿以提高層間結合力。砂漿鋪設采用條帶法，砂漿強度等級為M7.5，厚度以2～3cm為宜；采用鋸齒高度3cm的專用設備控制攤鋪厚度及均勻性；砂漿從開始拌和到上層膠凝砂礫石鋪設的最長允許時間為2h，在相應時間內確保完成上層膠凝砂礫石的鋪設；外界溫度較高時，對砂漿表面進行噴霧加濕處理，以表面不泛黃為宜。

3.6 上下游固坡

上下游固坡是膠凝砂礫石快速鋪筑的關鍵環節，固坡方案的選擇尤為重要，通過現場試驗，采用鋪料箱、異型夯板組合固坡，即先采用鋪料箱預壓成型，再采用膠凝砂礫石壩固坡專用夯具——異型夯板壓實固坡。鋪料箱、異型夯板組合固坡方法具有厚度均勻、外形規整、施工進度快、施工安排靈活（常態混凝土與膠凝砂礫石可同步上升，也可分別澆筑）等優點。

（1）鋪料箱預壓成型

按設計圖紙放線，并標識出膠凝砂礫石鋪筑的邊線位置。用PC-220型挖機將鋪料箱放置到指定位置，使其外側邊緣與鋪筑邊線吻合；用ZL-50裝載機裝料，裝滿后用挖機沿壩軸線方向牽引前行；鋪料箱外側坡比與大壩坡比相同，尾部及外側安裝振動器，使膠凝砂礫石預壓成型。

（2）異型夯板壓實固坡

采用異型夯板專用固坡夯具對預壓成型的膠凝砂礫石進行壓實，夯實時間40～60s。異型夯板水平面長度以振動碾碾壓時不導致邊坡破壞寬度確定，斜面長度以膠凝砂礫石鋪筑壓實厚度確定，斜面與水平面夾角根據壩坡坡比確定；異型夯板與挖掘機連接，通過調整挖掘機液壓參數和壓實時間達到膠凝砂礫石壓實指標。

3.7 與常態混凝土、岸坡接觸部位處理

膠凝砂礫石與大壩廊道等建筑物及岸坡接觸部位，振動碾壓機械無法靠近，人工夯實又難以保證施工質量。在這樣的情況下，采用變態混凝土很好的解決了膠凝砂礫石與常態混凝土、岸坡等部位的接觸，起到了有效的銜接作用，確保膠凝砂礫石能夠連續施工，有效的保證了大壩整體的施工質量。

變態混凝土鋪設

變態混凝土鋪設厚度與膠凝砂礫石相同，為防止變態混凝土表面風干，對新鋪設的變態混凝土進行噴霧加濕處理。與常態混凝土結合部位，先鋪膠凝砂礫石，后鋪設變態混凝土，攤鋪自然坡底部距常態混凝土結合面為30cm，頂部寬度控制在80cm為宜；與岸坡結合部位，岸坡坡度緩于或等于1：0.5時，先鋪設變態混凝土，再鋪筑膠凝砂礫石；當坡度陡于1：0.5時，先鋪設膠凝砂礫石，再攤鋪變態混凝土，攤鋪自然坡底部距結合面為50cm。

（2）勾槽、加漿

為防漿液外溢而造成不必要的浪費，在變態混凝土面沿中心線進行勾槽（勾槽寬度為25cm、深度為25cm），再采用帶有刻度的容器沿溝槽均勻加漿鋪灑。變態混凝土單位體積的加漿量為30L，水泥漿液比為1：0.8。

（3）覆蓋溝槽

待漿液下滲完后，人工對溝槽進行覆蓋。

（4）振搗

振搗采用ф100高頻振搗器，變態混凝土加漿振搗結束條件與常態混凝土標準相同，振搗控制時間為25～30s。

（5）結合部位碾壓

鋪筑完成后，采用26t單鋼振動碾對膠凝砂礫石與碾壓混凝土結合部位進行碾壓，碾壓參數與膠凝砂礫石碾壓參數相同。

作者簡介：胡可可，男，1987年4生，2009年畢業于西京學院，2013年畢業于太原理工大學，助理工程師。