埋石混凝土壩施工技術研究

翟景科 吳川花

中國水利水電第十一工程局有限公司（450000）

1 工程概況

辛女溪大壩工程距瀘溪縣白沙新城約13 km，壩址區以上控制流域面積約24.3 km2，為沅江水系支流， 水庫正常蓄水位高程為196.6 m， 相應庫容424 萬m3。工程等級為Ⅳ等小（1）型工程，主要建筑物為混凝土擋水壩段、 溢流壩段和灌溉取水口，建筑物設計標準為4 級。大壩共分為13 個壩段，從右至左依次為1～6#右岸擋水壩段、7#和8#為溢流壩、9～13#左岸擋水壩。

埋石混凝土相對常態混凝土施工比較復雜，主要是施工工藝和原材料方面，澆筑倉號時需要配置混凝土和塊石的水平、垂直運輸，在場面較小空間布置兩套運輸設備，入倉強度均需要滿足施工質量和進度要求，對施工布置和設備配置合理性要求較高。 通過提高埋石率，最大限度地埋石可降低水化熱減少裂縫，因此提高混凝土埋石率，是本工程項目施工的重要任務。 同時，形成埋石混凝土施工經驗，保障埋石混凝土施工質量，具有十分重要的施工借鑒意義。

2 主要設計指標

工程主壩為埋石混凝土實體重力壩，最大壩高68.9 m，壩頂高程201 m，寬4.5 m；左、右岸非溢流壩長分別為100 m、116 m， 基本剖面為三角形，上游面高程159.0 m 以上為鉛直面，159.0 m 高程以下設1：0.2 的斜坡面。中間溢流壩段長38.0 m，堰頂高程196.6 m，堰面采用WES 曲線。 本工程高峰期混凝土澆筑強度約為1.46 萬m3/月。 壩體混凝土設計總量為21.5 萬m3。 混凝土施工工期18 個月。

3 施工總體布置

3.1 施工道路布置

根據現場地形特性，根據不同施工時段，共布置四條施工道路。一是在大壩下游布置Z 型下基坑道路，是本工程最重要、交通量最大的道路。該道路前期滿足5～8#壩段EL147 以下混凝土和塊石運輸， 大壩出基坑后該道路同步回填至原始地形高程，至下游高架門機區域，作為大壩施工全過程主要道路， 滿足大壩所有埋石混凝土和其他材料入倉需要。 二是大壩下游右岸施工道路，滿足大壩7～9#壩段EL147～EL154 高程埋石混凝土運輸。三是大壩下游左岸道路， 滿足大壩3～6#壩段EL147～EL163 高程埋石混凝土運輸。四是左岸上壩公路，作為一條永臨結合道路，作用亦非常重要，滿足大壩1～3#壩段埋石混凝土及壩頂其他所有施工需要， 也是后期金屬結構安裝、聯系左右岸交通等主要通道。

3.2 埋石混凝土垂直運輸布置

本工程埋石混凝土垂直運輸設備主要有高架門機、塔吊、長臂反鏟，局部采用混凝土泵和輪胎汽車吊輔助。

3.2.1 高架門機

根據大壩設計體型， 最大倉面面積為900 m2，大體積混凝土按照分層厚度50 cm 計算， 單層混凝土450 m3。 平倉澆筑無法滿足混凝土連續澆筑要求， 本工程采用臺階法澆筑。 臺階法澆筑最大入倉強度需要滿足45 m3/h，考慮1.5 倍保險系數，本工程布置一臺MQ900B 高架門機（最大吊重30 t），能夠滿足最大入倉強度需要。 同時， 高架門機可以輔助吊運塊石、大型鋼模板、鋼筋、小型設備機具等出入倉號。

本工程現場采用30 t 吊鉤繞法，可以起吊6 m3臥罐入倉。

3.2.2 塔吊

根據塊石入倉強度和吊重需要，在大壩7#壩段上游側安裝一臺C7052 塔吊，最大起吊重量19.4 t，最遠端起吊重量5 t，最大覆蓋半徑70 m，塔吊采用固定基礎，無行走軌道，主要負責4～10#壩段塊石入倉、模板安裝、鋼筋等材料入倉，應急情況下輔助混凝土入倉。

3.2.3 長臂反鏟

長臂反鏟主要承擔大壩EL154.00 m 高程以下混凝土和塊石入倉， 長臂反鏟布置根據道路情況隨機安排。 根據倉號設計體型，最大單個壩寬20 m，選用一臺臂長27 m 的長臂反鏟， 斗容0.45 m3，能夠滿足最寬倉號入倉覆蓋范圍和強度要求。

3.3 水平運輸布置

混凝土水平運輸采用3 臺15 t 自卸汽車，混凝土從拌合站運至門機起吊平臺約4 min， 卸料約為3 min，自卸汽車一個運輸循環為14 min，一臺自卸汽車1 h 可拉運28 m3混凝土， 滿足混凝土入倉強度需要。

塊石由石料廠通過進場公路運至現場儲料場，采用20 t 自卸汽車運輸， 場地內儲料場占地1 300 m2，能夠儲存2 000 m3塊石，按照15%埋石率計算，能夠滿足13 000 m3混凝土澆筑使用。 塊石從儲料場至倉面有200 m 距離，采用20 t 自卸汽車運至工作面，ZL50 裝載機和長臂反鏟配合入倉。 塔吊吊塊石入倉時，配備一臺1 m3反鏟配合裝入吊籠入倉。

鋼筋、模板等其他材料通過平板汽車運至工作面，垂直運輸設備吊運入倉。

3.4 風水電布置

大壩混凝土施工用水：利用布置在左岸的40 m3水池，水池為鋼板焊接而成，采用φ50 mm 鋼管作為主供水管布設至作業面附近，以保障大壩混凝土澆筑、養護、灌漿施工等用水。 現場道路灑水及其他臨時用水，由10 m3灑水車臨時供給。

施工用電方面，現場主要用電設備有高架門機、塔吊、電動空壓機、強制拌合站、高壓沖毛機、電焊機、混凝土振搗設備等。 該工程在大壩下游左右岸和拌合站分別布置三臺400 kVA 變壓器，在生活營地布置一臺200 kVA 變壓器，滿足現場生產用電和生活用電。 另外，為保證臨時停電等其他狀況出現，另配置三臺發電機作為備用電源，施工現場布置一臺400 kW 發電機， 拌合站布置一臺300 kW 發電機，生活營地布置一臺50 kW 發電機。

施工供風： 在左壩肩EL201 平臺布置1 臺12 m3移動式電動空壓機提供施工用風，主要用于混凝土施工用風， 機動配置兩臺21 m3電動空壓機，用于灌漿工程施工。 供風主管路采用φ50 mm 鋼管，工作面留有風包可隨時接管用風。

3.5 砂石拌和系統布置

本工程壩址附近沒有合適開采料，壩肩和基坑開挖料為泥質粉砂巖， 不能作為混凝土骨料使用。因此，本工程砂石骨料采用外購，外購砂石料場距離壩址12 km。 砂石料經過試驗各項指標能夠滿足工程質量要求，砂石骨料產量滿足大壩混凝土施工強度需要。

根據施工計劃安排，混凝土生產強度需要滿足45 m3/h。 本工程選配一臺HZS90 強制拌和站，混凝土理論生產強度為90 m3/h， 實際按照75%出功計算可達到67.5 m3/h，能夠滿足本工程混凝土施工強度要求。拌和系統布置在大壩壩址下游500 m 處[1]。

4 埋石混凝土施工方案

4.1 技術交底

埋石混凝土施工需要配置兩套垂直運輸手段，同時滿足混凝土和塊石入倉，所以施工干擾大，施工協調工作較多。 項目部組織項目總工和技術人員作了充分的現場調查和方案策劃，方案編制完成后由項目總工作全面技術交底。 交底對象有現場技術員、質檢員、施工隊長、班組長、拌合站技術員、設備操作手等，交底內容主要為施工方案、設計圖紙、作業指導書、模板安裝工藝、混凝土澆筑工藝和開始入倉工藝、澆筑順序等。 交底形式包括室內理論講解、現場實際講解、設備運輸試運行等。 通過全方面技術交底，匯總技術人員和施工管理人員提出建議和思路，進一步優化了方案和工藝，充分做好了技術準備工作，為后續施工中可能出現的問題提前準備應急預案。 所以，技術交底是一個系統工作，在埋石混凝土施工前是一項非常重要的環節。

4.2 施工縫面處理

4.3 鋼筋制作及安裝

鋼筋原材料必須符合設計和規范要求。 進場鋼筋均應附產品質量證明書及出廠檢驗報告，并按照規范進行鋼筋相關項目試驗，試驗合格可用于工程施工。

大壩鋼筋總共約500 t，鋼筋在鋼筋加工廠加工制作完成。8 t 隨車吊經2#鋼便橋運至壩址附近，由吊車或高架門機吊運至工作面安裝。

鋼筋加工設備有鋼筋切斷機和彎曲機，少量鋼筋加工采用人工。

鋼筋吊運至工作面后由人工安裝綁扎焊接。 鋼筋加工、運輸、安裝過程中避免污染。 安裝綁扎的技術質量標準，應符合設計要求和行業規范。

4.4 止水安裝

大壩工程共布置12 條橫縫。 根據設計圖紙要求，銅止水在金結加工廠壓制成型，現場焊接安裝。安裝前將止水片表面的油漆、油污、銹污及污皮等清除干凈，并將砂眼、釘孔補好、焊好。 采用雙面焊搭接時，不得鉚接、穿孔或僅搭接而不焊等，要求焊接質量符合規范。

4.5 模板安裝及加固

根據大壩的結構特點，模板主要采用多卡翻轉模板、局部采用散裝鋼模板及木模板。 大壩主體上下游面主要采用多卡模板，基礎或結構部位采用組合鋼模板拼裝。 壩體灌漿廊道采用預制混凝土模板。

4.6 埋石混凝土入倉澆筑

采用臺階法從大壩上游向下游鋪料， 先鋪塊石，后鋪混凝土，前進同時加高，逐步推進形成明顯臺階，直至整個倉號澆筑至收倉面高程。

布料要求：

觀察組在對照組的治療基礎上，給予貞芪扶正顆粒（修正藥業集團股份有限公司，國藥準字Z20053398）15g，口服，每日2次，以21 d為1個療程，共用藥2個療程。

1）嚴格按混凝土澆筑倉面設計要求施工，澆筑方向、臺階寬度、坯層厚度、布料順序等工藝嚴格控制、分層攤鋪，臺階寬度不小于2 m。

2）鋪料厚度控制在40～50 cm，布料應均勻有序、分層清晰。

3）除特殊部位外倉內下料不允許堆高，堆料高度不大于1 m，人工攤鋪。

4）倉內出現泌水情況時要及時排出。

5）嚴禁不合格混凝土入倉，已入倉的不合格混凝土需清除干凈。

6）混凝土自由下落高度不得超過1.5 m，遇有鋼筋網不得大于1.0 m。

7）根據設計圖紙要求，大壩上游臨水面和建基面2.5 m 范圍內不埋石，下游側1 m 范圍內不埋石。

8）埋石混凝土澆筑時，嚴格控制塊石和模板之間距離，塊石要規范擺放，塊石周邊混凝土振搗密實，振搗棒盡量避免與塊石和模板拉筋接觸。 塊石強度不得低于設計要求。

9）埋石混凝土澆筑時應嚴格控制厚度、寬度、強度及塊石所占比例等指標。

10）埋石混凝土埋石率控制在設計要求范圍內，澆筑時應先鋪一層混凝土，再放一層塊石，振搗密實至混凝土將塊石包裹嚴密，不允許先擺石再鋪混凝土。

11）根據設計要求，塊石直徑不得大于分層澆筑混凝土厚度的1/3。 要求塊石質地堅硬，無風化，無裂縫，飽和抗壓強度指標大于設計要求強度，清洗干凈。

12）澆筑時要求石料鋪放要均勻排列，石料間距不小于100 mm，石料與模板的間距按設計要求執行，以確保混凝土將塊石包裹密實。

5 提高埋石率措施研究

5.1 埋石率統計

通過對2018 年3-6 月各壩段在施工過程中的埋石率統計， 并結合設計圖紙給出的埋石率要求，統計各壩段實際埋石率，見表1。

表1 大壩埋石率數據統計表（2018 年3 月-2018 年6 月）

5.2 存在問題

1）塊石入倉設備少，在6 月之前塊石入倉為自卸車運輸至長臂挖機覆蓋范圍內，長臂挖機完成塊石入倉。 由于長臂挖機還承擔混凝土入倉任務，所以造成埋石率較低。

2）塊石入倉順序：攤鋪混凝土→振搗密實→擺放塊石→攤鋪混凝土→振搗密實→擺放塊石。 現場施工過程中，發現塊石周邊難以振搗密實，振搗棒很容易碰到塊石，工人振搗混凝土存在困難，施工進度偏慢。

3）降雨后，施工道路泥濘，塊石水平運輸影響較大，單倉塊石入倉量較少。

4）現場施工人員更替較快，主要骨干人員流失，人員功效低。

5.3 處理措施

1）做好技術交底，做好工人培訓教育，提高工人工作積極性，提高工作效率。

2）增加設備一臺倉內挖機、一臺汽車吊、一臺裝載機，配合吊裝模板、鋼筋，運輸混凝土、塊石。 加快塊石入倉，提高每一倉號的塊石入倉量，提高埋石率[2]。

3）塊石入倉順序，提前規劃好每個倉號塊石、混凝土入倉方式，提前用自卸車、裝載機、挖機、長臂反鏟、汽車吊將塊石放入倉號。 倉號內配置小挖機，在澆筑過程中擺放塊石，施工時先鋪一層混凝土，鋪料厚度不大于50 cm，然后再放一層塊石，振搗密實至塊石沉入混凝土。 現場施工時，適當提高混凝土坍落度，容易振搗密實，能提高埋石率。

4）降雨后，施工道路泥濘，塊石水平運輸受影響較大，現場采用挖機修整道路、鋪設鋼板、焊接防滑條等來保證雨天塊石、混凝土運輸。

6 結語

辛女溪水庫工程提高大壩埋石率的施工技術研究和應用， 總結了埋石混凝土施工工藝和工法，提高了施工效率，保障了施工工期，找出了一系列提高埋石率的方法和措施，取得了良好的成效。 為辛女溪項目節省了一定的投資和施工成本，為大壩埋石混凝土施工積累了豐富和寶貴的經驗，形成的成果可在類似水利水電工程中推廣和應用。