九甸峡混凝土面板堆石坝施工关键技术研究.pdf

九 甸 峡 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 施 工 -Ye键D,qcxot-究 刘建平，葛国平，周廷江 (中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江杭州321004) 摘要：九甸峡水利枢纽工程大坝最大坝高133m ，基础覆盖层深约45m ，大坝填筑总量约300万m 3，是目前国内 在深覆盖层上修建的规模最大的高混凝土面板堆石坝，且其两岸边坡陡峭，所处地属严寒高海拔地区，施工工期 紧、难度大。为此，针对深覆盖层坝基基础的处理方法、防渗墙施T、陡峭坝基边坡坝体的施下、冬季施丁及防裂 等施下关键点及难点进行了重点研究。提出了相应的施T技术及方法，并得到了实际应用，取得了良好效果。 关键词：面板堆石坝；高寒地区；深覆盖层；施工；关键技术；九甸峡水利枢纽工程 K eyT echnol ogiesfor t heC ons tr uct ionofJi udi anxi aC FR DD am Li u Ji anpi ng，G eG uopi ng，ZhouTingjiang (Si nohydroBur； eau 12Co，Lt d，H angzhouZhej iang321004) A bstr act：Them 觚i m nmhei ghtoft heJi udi anxi aD amis133m ，t hedepthofdambaseoverburdenisabout45mandt he t otal f ill i ng isabout3m i l l i onm 3Thedamis current l y t he hi ghes t CFR Ddambui l tO n deepoverborden i nC hinaA st he st eepsl opes besi dedamsi te，l ocat ingon hi gh-cold and hi【ghalti t ude area，di ff i cul tconst ruct i onandshort erconst ruct i ng peri odt hedarn bas et re at m ent , t hecutwall const ruct i on。t hedambodyconst ruct i on，t heconst ruct i onm et hodsin w i nt erand t heant icr ackm easu陀sw er eana Jyzed，andt hekeyt echnol ogi esandm ethods f orconst r uct onw e re suggestedThe act ual pr act i ce s how sthatagoodconst ruct i onhasachi eved K eyW ords：roekfill dam ；hi gh-col dregi on；deepoverburde n；const ruct i on；ke yt echnol ogy；Ji udi anxi a W ater Proj ect 中图分类号：Tv544( 242)文献标识码：A文章编号：05599342( 2010)11-0064- 03 1问题的提出 九甸峡水利枢纽工程混凝土面板堆石坝最大坝 高133m ，基础覆盖层深度约为45m ，实际坝高相 当于175m 以上，且两岸岸坡陡峭，左岸坝坡的开 挖坡比为1：01，右岸为l ：02。大坝填筑总量约为 300万m 3填筑强度大，施工工期紧是目前国内 在深覆盖层上修建的规模最大的高混凝土面板堆石 坝。另外。该工程地处我国西北部甘肃省高海拔严 寒地区。临洮站年平均气温70，平均最高气温 143，极端最高气温34。6，平均最低气温13 ，极端最低气温一296。 鉴于上述情况。施工中的关键点和难点主要有 以下几个方面： ( 1) 由于覆盖层和坝高之和总计达175m 以上， 相当于超高面板堆石坝，受覆盖层的影响，容易产 圜W ater Pow erV0136N o11 生较大的基础不均匀沉降，导致面板及周边缝易产 生脱空和较大的变形。引起结构性裂缝和止水系统 的破坏。 (2)坝体填筑施工与基础防渗墙之间关系复杂， 坝基的沉降、侧向变形和地基应力等会使防渗墙产 生不利变形，甚至导致防渗墙产生结构性裂缝，影 响防渗效果。 ( 3) 两岸岸坡陡峭，容易产生不均匀沉降，引 起周边缝的破坏。 ( 4) 施工强度大、工期紧必须在严寒季节进 行坝体的填筑施工。 为了确保九甸峡混凝土面板堆石坝的施工质量 收稿日期：2010-09埘 作者简介：刘建平(1955一) ，男，浙江金华人。工程师。主要从 事水利水电施T管理工作 要：!三：竺：要=!=：!二：竺竺竺竺：兰三兰竺：兰竺=兰E工ii：蓄jj汪 有必要根据丁程所在地区的气候、地形地质条件以 及坝体结构的实际情况，对施工中存在的难点和要 点做号题研究和分析，并通过施t过程的分析研究 和探索。总结出一套适合于高寒地区、深覆盖层上 修建混凝土面板坝的施工技术，可为其他相似环境 条件下的工程施工提供作参考。 2施工关键技术及方法研究成果 21深覆盖层坝基基础面的处理方法 九甸峡混凝土面板堆右坝深覆盖层基础面处理 的主要方法有基础换填法和强夯法两种。 211基础换填法 采用基础换填法的主要目的是提高主次堆石区 覆盖层的地基承载力，并利用换填料在坝基覆盖层 表面形成排水反滤通道。减少坝基覆盖层的沉降培， 从而减少坝体的整体沉降量。减小坝体变形对面板 的影响。 基础换填处理的范围为坝纵0100坝纵0+ 20。主要处理t 艺为：用挖掘机将覆盖层清除至 较为结实的砂砾石层( 通过原位坑 挖坑 试验确定 开挖深度，干密度要求不小于205ger a3)，然后 在表面铺设一层过渡料。基础面找平后用25t 自 行式振动碾碾压68遍。碾压完成达到覆盖层f 密度不小于21gC cm 3后在面上先分层填筑2n l厚 的垫层料，再填筑2m 厚的过渡料，最后在过渡料 面上填筑主次堆石料。 212强夯法 强夯法处理覆盖层基础面的主要目的是提高坝 体前部覆盖层的承载力，同时利用覆盖层上部填筑 的垫层料和过渡料形成坝基表面的反滤排水通道， 减小覆盖层的沉降量，降低坝体前部的整体沉降 量，减少坝体沉降引起的变形，从而减小对面板的 沉降变形影响。保证面板和周边缝、趾板、防渗 墙、连接板防渗体系的整体稳定。确保防渗体系的 防渗质量。 强夯法基础处理的范围为坝纵0200坝纵0 100。强夯处理的主要施工丁艺为：用挖掘机将覆盖 层清除至较为密实的砂砾石层( 通过原位坑 挖坑 试 验确定开挖深度，干密度要求不小于205加m 3) ， 然后在表面铺设一层过渡料。找平后用强夯机对基 础面进行夯实处理，要求覆盖层的干密度不小于215 加m ，。达到指标要求后，先将表面用推土机整平， 再用25t自行式振动碾碾压68遍碾压完成后表 层的干密度达到不小于215跏m 3的要求后，在面 上先分层填筑2nl厚的垫层料。再填筑2l rrl 厚的过 渡料，最后在过渡料面上填筑主堆石料、过渡料和 垫层料。 22防渗墙的施工 防渗墙设计墙厚12m 实际墙深116282m ， 墙体嵌入基岩08m 混凝土强度等级为C 25，防渗 墙与河床段趾板、连接板、两岸趾板及面板共同构 成大坝I二游防渗体系。 大坝防渗墙施下过程中，存在的难点主要有以 下几个方面：大坝基础覆盖层中的砂砾石料透水 性较大，由于上游同堰防渗墙采用挂帘子的方法， 且上下游水位差高达25in以上，造成覆盖层中的渗 透水具有流动性，导致防渗墙在砂砾石层中成槽施 工时槽孔孔壁极易坍塌，施工难度极大；防渗墙 位置处，大坝左岸存在较大的倒坡。右岸基本为直 立坡，导致防渗墙与两岸边坡的接头施工困难需 采用特殊方法进行处理后，再采用冲击钻成槽； 防渗墙施丁、坝体填筑、连接板施1二的时间安排直 接影响到防渗墙的变形和质餐。针对上述难点在 防渗墙施T过程中。采取了预灌浆堵漏技术、水下 预裂爆破技术。及合理安排防渗墙连接板的施1=时 问的方法予以解决。 ( 1) 预灌浆堵漏的施工。处理范围为防渗墙轴 线上、下游115m 的区域。主要施工_丁艺和处理 方法为：用地质钻机先对覆盖层进行钻孔处理成 孔后分段分级用水泥浆对覆盖层进行灌浆。将防渗 墙上下游侧的透水砂砾石层固结阻止地下水的流 动，提高砂砾石层的成槽质量从而保证防渗墙的 正常施工。 ( 2) 水下预裂爆破施t。目的是把倒坡或陡坡 修整成可以满足冲击钻冲击成槽的缓坡或直坡从 而保证防渗墙墙体与岸坡接头的连接质鼍。处理范 围为防渗墙与蝤岸边坡的接头部位。主要施工方法 为：先用地质钻机探明岸坡处倒坡的范围(深度、 高度等)，然后根据冲击钻性能确定岸坡的开挖坡 度。再用潜孔钻按确定的坡比和防渗墙墙体厚度， 从上往下钻设爆破孔。爆破孔完成后，进行装药爆 破最后采朋冲击钻进行岸坡处防渗墙槽孔的施工。 ( 3) 防渗墙、坝体填筑及连接板施工时间的协 调。由于大坝坝基为深覆盖层。当坝体填筑后，随 着坝体的升高。对河床覆盖层产生压力，势必会导 致覆盖层的变形覆盖层变形后，必然对趾板、连 接板、防渗墙产生一个附加荷载，导致趾板、连接 板、防渗墙的变形。如果处理不当，可能会对由趾 板、连接板和防渗墙构成的河床段防渗体产生破坏， 从而导致坝体在河床部位出现漏水，严重影响到大 坝的整体安全。因此。在施工过程中，必须认真合 理的安排好坝体填筑与趾板、防渗墙、连接板的施 W at e rPow e rV0136N o11固 E二ii： 二 团竺!竺： =： 工时间确保防渗体的安全。根据以往工程的施工 经验。防渗墙和连接板的施工尽可能安排在坝体填 筑完成，沉降趋于稳定后进行，由于九甸峡大坝面 板分两期施工，当一期面板施工完成后，大坝就要 下闸蓄水，因此，防渗墙的施工时间不可能按常 规安排。为了保证施工工期和施T质量，根据专 家咨询会的意见，防渗墙的施工时间安排在坝体填 筑至2 130m 高程以后(2006年9月开始施工)， 此时，坝体的填筑高度约为67m 。防渗墙部位的 河床覆盖层已受到坝体荷载的影响达6个月以上， 后期坝体升高所产生的荷载对前部覆盖层的影响已 较小因此安排在这个时段进行防渗墙施工是比较 合理的。防渗墙与趾板之间的连接板安排在下闸蓄 水之前施工。主要目的是防止坝体和面板沉降变形 通过连接板直接传递到防渗墙上从而引起防渗墙较 大变形。 23陡峭坝基边坡处的坝体施工 由于两岸边坡陡峭。且局部存在较大的倒坡， 特别是右岸阶梯的存在且阶梯以下河道非常狭窄 (2 12013 1高程处约为50m 。河床面处宽度约为25 n1)，所带来的主要技术问题有：由于下部河道过 于狭窄上部坝体填筑后有可能在右岸阶梯以下坝 体内部产生自拱现象，直接影响到坝体的沉降变形： 由于存在较大范围的倒坡，且倒坡所处位置基础 面均为砂砾石层。基础不坚实，因此对倒坡处理的 要求较高，如果处理不当。会直接影响到坝体的沉 降变形。 根据上述情况，施工中主要处理方法如下： ( 1) 自拱效应问题的处理方法。为了解决产生 自拱效应的问题，设计时采用在两岸边坡接触面处 填筑厚度为2HI的低压缩料，以确保边坡结合处填 筑的密实度，减小边坡处的沉降变形蟹。在施工过 程中为了确保岸坡结合部位的填筑质量，采用了 薄层摊铺碾压的方法，低压缩料的铺层厚度控制在 4050131I 1，碾压6-8遍，并逐层进行填筑质量检 查。确保填筑料的密实度满足设计要求。为保证阶 梯以下坝体的填筑质量，严格按碾压试验确定的参 数进行坝体主次堆石料、过渡料和垫层料的填筑。 并对每层填筑料的密实度进行检查。确保填筑体的 密度满足设计要求。 ( 2) 无坚实基础倒坡的处理方法。由于九甸峡 大坝的倒坡均处于无坚实基础的砂砾石覆盖层上 且边坡非常陡峭不能采用修坡和贴坡的办法进行 处理，设计采用了回填低雎缩料的处理方法。在实 际施工中倒坡高度较大、坡面较陡直的部位可以用 机械施工进行填筑。对于局部倒坡坡度较大，坡高 盈W aterPow e，V 0136N o11 很低，施t 机械无法作业的情况为保证低压缩料 的填筑质量，借鉴水锤坝填筑的方法，采用了灌水 法施工。主要方法如下：人工摊铺低压缩区料，进 行灌水处理，待含水量达到最佳状态后，采用人工 本锤夯击。夯击至密实度满足设计要求为止。然后 进行上一层的填筑。 24冬季施工的主要注意事项 ( 1) 开挖施工时，要做好开挖区的规划，道路 养护、设备养护和油料的选择使用。边坡稳定观察， 排水及除雪、除冰工作。 ( 2) 基坑 排水时，要安排专人值班，并做好排 水设备的保温工作。 ( 3) 坝体填筑施T 时，要做好工作面的除雪、 除冰工作，严格控制填筑层厚度，禁止边填筑边 洒水，增加碾压遍数，减薄填筑层厚度严格控 制填筑料质量，对有冰块、冻土石块和积雪的料严 禁上坝。 ( 4) 做好混凝土配合比的调整工作，掺加适量 的防冻剂。做好混凝土生产和运输过程中的保温工 作，控制混凝土的入仓温度。做好混凝土浇筑后的 保温养护工作。 (5)人员设备等必须做好保温保暖工作。 25面板混凝土的防裂研究 中国水利水电第十二局工程有限公司着重从施 工角度对面板混凝土的防裂进行了研究。在面板混 凝土浇筑前进行了试拌，对配合比进行校核。校核 发现，按提供的配合掺加外加剂面板混凝土的强度 指标一直达不到，混凝土始终处于不稳定状态。后 经分析认为九甸峡面板混凝土外加剂为综合性的 水剂，但掺量不应以水剂掺量控制而应以粉料掺 量控制。经调整后试拌，面板混凝土的性能得到了 有效的控制。 施工中，还制定了详细的面板裂缝控制措施。 一期、二期面板浇筑完成后，经检查未发现结构性 及贯穿性裂缝。 3结语 以上研究成果在九甸峡工程的实际施工过程中 均得到了应用，并取得了良好的效果。在实际施工 过程中，几次专家咨询会上专家对九甸峡混凝土面 板堆石坝的施-丁质量和工程实物都表示满意。 九甸峡水利枢纽工程的混凝土面板堆石坝已经 历了3个汛期，2009年汛期大坝蓄水至正常高水 位，目前大坝运行情况良好，没有出现任何工程质 量问题。 (责任编辑焦雪梅)