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红河水库混凝土单曲拱坝施工技术张同军 8 9 【 工程施工 】 红河水库混凝土单曲拱坝施工技术 张 同 军 ( 清原满族自治县水务局， 辽宁 清原 1 1 3 3 0 0 ) 【 摘要) 文章简介 了水库拱坝坝基 、 坝体、 溢流堰等部位的混凝土施工技术。 关键词 水库； 混凝土； 施工 中图分类号： 5 1 2 文章标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 9- 0 0 8 8 ( 2 0 1 2 ) 0 1 - 0 0 8 9 0 2 1 工程概况 3 拦河坝基础混凝土 、坝基固结、 帷幕灌浆施工 红河水库工程位于辽宁省东部 山区清原县境内的浑河支 流红河上， 拦河坝坝型设计为混凝土三圆心单曲拱坝。大坝全 长 2 3 5 8 7 m， 高 3 1 m， 总体分为左挡水段， 右挡水段， 中间为溢 流坝段。大坝的3个半径长分别为 2 5 0 m、 1 8 0 m、 8 0 n l ， 最大中 心角 1 0 7 。 ， 最小 中心角 5 8 O 1 。 ， 坝顶宽 2 2 n l ， 坝底最大宽度 5 9 2 n l ， 上下游坝坡均为 1 ：0 0 6 。采用坝顶开敞式 自由溢流方 式， 跌流消能， 为保证宣泄洪水时下游有足够的水垫， 在坝下游 5 0 m处设 5 m高的浆砌石二道坝。坝体混凝土设计总量为 2 2 万 m 3 。混凝土标号为 R _9 0 2 5 0 ， 抗渗为 W6 。大坝防渗设计为 单排帷幕 ， 最大帷幕深度为 1 2 r n ， 其它为 1 0 r f l 。坝基加固采取 固结灌浆 ， 帷幕和固结所用主要材料是5 2 5 硅酸盐水泥。大坝 自右向左共分为 1 7个坝段 ， 坝缝与坝缝之间采取负温接缝灌 浆， 坝址 以上积雨面积为8 0 6 k m ， 设计总库容为 I 2 5 1 万 n l 。 2 坝基开挖 根据施工组织安排， 由于， 施工设计 图中导流底孔设计在 拦河坝的 8 坝段内， 所以， 首先施工右岸坝段的基槽， 待导流工 程完毕后， 才能施工左岸和主河道部分。为提高施工速度， 加 快工程进度 ， 利用当年开工晚水位低的特点， 将主河道进行压 缩 ， 使部分主河道内的基槽提前开挖完毕。在整个基槽开挖过 程中， 严格控制爆破炸药量， 特别是对保护层部位的开挖 ， 一直 采取浅孔火花起爆 ， 并于每个孔底都装有 1 0 c m左右的粘土做 缓冲层 ， 保证了施工质量 但要配有大量的人工撬挖， 比较费 时费工。对于一般的石方开挖主要采取非电毫秒雷管起爆 ， 严 格控制每一段的起爆药量。在有地下水 的坝段， 基槽开挖时， 主要采取使用防水炸药 ， 对于保护层开挖时， 利用黄甘油将雷 管和导火索的接 口封闭， 以防水浸产生瞎炮 ， 影响爆破效果。 根据规范要求 ， 一般情况下开挖应按从上到下的原则， 但由于 工期的关系， 必须完成施工导流 ， 所以， 采取了逆向开挖 ， 即先 开挖中间坝段的基槽 ， 然后， 开挖两坝的基槽 ， 此方法的缺点是 施工干扰大， 优点是由于两岸坝坡较陡 ， 爆破后的石碴会 自然 落到出碴平台上， 减少了石碴的倒运过程。 3 1 基础混凝土施工 由于拦河坝设计基础混凝土 2 0 m范围内为满槽浇筑， 所 以， 在有地下水的基槽内对地下水处理是保证基础混凝土施工 质量的关键。首先， 由于基础的约束作用， 基础混凝土每次可 浇筑的厚度也是一个关键 的问题， 在坝体基础混凝土的施工 中， 对岩石基础裂隙水采取了以下施工措施。首先 ， 在岩石顶 面和砂卵石层的底面清理 出一定范围， 修草袋填土围堰 ， 利用 水泵将砂卵石层内的渗水排到基坑外 ， 使之不流入基槽内。对 岩石裂隙内的水 ， 采取堵排结合的方法， 堵主要足采用快凝水 泥胶浆进行堵塞。快凝水泥胶浆的组成是促凝剂和水泥 其 比 例为( 促凝剂 ： 水泥) I ：0 81 ：0 9 ， 促凝剂的成份为胆矾： 红 矾： 水玻璃： 水 =I ：l ：4 O O ： 6 0， 堵的效果 比较成功， 但适用于 小 面积 的坝基处理 。排 的作 法是在基槽 边坡底 部的基底 上 ， 对 渗水较大的地方以及节理裂缝交叉的地方， 用风钻钻孔， 然后 用铁管插入， 将水引到其它坝段内， 或者积水坑内， 用泵排除。 其次， 要做好混凝土的浇筑工作， 必须保证混凝土施工的连续 性和足够的混凝土生产能力。虽然， 采取了堵和排相结合的措 施， 但基槽想无水是不客观的， 因此， 就要 以最快的速度和最大 的浇筑层来施工基础混凝土。坝基混凝土采取的浇筑层厚度 为5 0 c m( 振捣棒允许的厚度) ， 并且浇筑顺序要向有利排水的 一 端进行。即要结合基槽开挖 的实际情况来确定浇筑顺序。 如果基槽两端高差超过 2 0 c m， 则应从低处向高处浇筑。基础 混凝土由于存在着基础约束 ， 所以， 在基础混凝土施工时， 认真 分析了现场实际情况， 结合规范中的有关规定， 确定了浇筑高 度。根据前期施工经验底宽不超过 6 m， 每仓长不超 1 4 m的坝 体 ， 基础混凝土浇筑高度每次可达 2 0 m。 3 2 坝基固结、 帷幕灌浆施工 当基础混凝土达到一定程度 ， 混凝土压重足够时， 即可进 行坝基的固结和帷幕灌浆施工。灌浆原则为先 固结后帷幕。 固结灌浆， 由于拦河坝建基面石质较好， 所以， 设计固结灌浆深 度较小 ， 只有 5 m深， 并且由于其它因索的影响， 设计灌浆压力 较小， 所以， 整个施工过程 比较顺利， 各种技术指标均达到了设 内 蒙 古 水 利 2 0 1 2年第 1期 ( 总第 1 3 7期) 计要求。帷幕灌浆相对于固结来讲深度有所增加 ， 但最大深度 只有 1 2 m， 施工难度也不大。但由于拱坝是 U型基础 ， 特别是 在两岸坝肩部位 ， 致使局部坝体混凝土的深度过大 ， 无形中增 加了钻孔的费用 ， 也对施工计划的调整， 带来很大影响， 应该在 类似的工程中加以注意调整， 以便合理组织施工。 4 坝体混凝土施工与温度控制 4 1 坝体混凝土施工 坝体混凝土工程控制工期的关键工程， 工作量大， 工序复 杂， 混凝土质量要求高， 温度控制严格， 加上灌浆工程的穿插进 行， 给施工组织与控制带来很大困难。首先在施工区的划分和 安排上 ， 结合工程的特点做了认真分析， 最后将大坝分为左、 右 两个施工区。1 一 9 坝段 ， 在右岸阶地上可以先开工， l 0 一1 7 坝段地处主河道范围内， 要待导流工程结束后 ， 才能进行施工。 在混凝土施工过程中， 严把质量关 ， 首先， 以项目部为主， 成立 质量管理小组， 质量有绝对的否决权。其次， 做好每道工序和 每一个环节的检查工作。比如对控制骨料质量这一点， 坚持不 合格材料不准进场 。场 内有不合格材料 出现 ， 不准进行 混凝 土 施工。必须待处理完或清除后才可施工。从施工准备方面， 各 种准备工作未做完， 不允许施工 ， 比如有某一种骨料数量不足， 就不能开仓。所以 昆 凝土的整体施工质量是非常好的。并受 到了业主、 质检、 设计等单位的好评。并且 ， 对存在质量问题的 混凝土坚决返工重新浇筑， 决不留下任何隐患。 4 2 混凝土的温度控制 4 2 1 高温季节混凝土施工中的温度控制 根据水利水电施工规范要求 ， 大体积 混凝 土在浇筑 过程 中 混凝土覆盖温度不应超过 2 8 。因此 ， 如不采取一定的温控措 施， 将无法保证混凝土施工的正常进行。混凝土的覆盖温度 ， 是由混凝土的出罐温度加上运输和平仓振捣过程中吸收的外 界温度引起的。混凝土在运输和平仓过程中不采取特殊的降 温措施， 吸热几乎是稳定的。因此， 只有严格控制出机温度。 根据混凝土出机温度的组成主要是各种原材料的温度决定的。 其中， 砂子和石子的温度是影响出机温度的关键。所以， 在施 工过程中， 主要控制骨料的温度。首先 ， 在高温季节尽量利用 夜间和凌晨气温偏低的时间施工 ， 在工序组织时要结合每仓混 凝土的数量安排开仓时间施工， 在工序组织时要结合每仓混凝 土的数量安排开仓 时间。一般夏季在下午 4点开仓到第二天 上午 1 O点前都能完成一仓混凝土的浇筑。其次， 对骨料采取 增加堆高和提前降温或利用草帘覆盖等， 一般是可以保证混凝 土浇筑温度的。 4 2 2 低温季节混凝土施工及防护 由于北方施工期短， 冬季施工是一个重要组成部分。红河 水库拱坝工程在每年进入冬季施工的季节时， 均严格按冬季施 工要求进行施工， 对入冬前龄期未达到 2 8 d的混凝土 ， 一律采 取保温措施。对不同龄期的混凝土保温层厚度不同， 最薄的是 1层3 c m的稻草帘， 最厚的为突出棱角部分 ， 保温达 3层 以上 的稻草帘。实践证明， 经过这样处理 ， 坝体混凝土过冬不会因 温度变化产生裂缝。 5 溢流堰混凝土的施工 由于拦河坝中间有 7个坝段为溢流坝段， 溢流坝段的坝面 为双曲面， 施工质量不易控制， 并且溢流堰下端是水平距离为 1 8 m长的悬臂， 设计分为两期混凝土浇筑， 这样对溢流堰混凝 土的施工带来很大难度。并且因为一期悬臂梁混凝土内顶面 无配筋， 所以， 在二期混凝土施工时 ， 底模不能拆 除， 必须待二 期混凝土达到一定强度， 才能拆除模板 ， 这样不利于模板 的倒 用。由于悬臂部分距地面太高有 2 0 m左右 ， 因此 ， 从坝下做支 撑的办法也比较费工， 且下部有的地方是水坑淤泥很深， 支撑 易下沉。为此， 采用了以木制三角架做支托， 用混凝土柱做支 撑利用钢筋斜拉的办法进行立模施工。但变形量不太好控制 ， 要用塔吊吊 1 5 t 左右的重物做加载使变形量相等， 才能保护 施工质量。溢流堰顶面制作了一套定型钢模板 ， 总共是 4 2块 拼装而成， 有效地控制了溢流面混凝土的施工质量 ， 同时， 也降 低 了工程成本 ， 加快了溢流坝 面的施工 速度 ， 保证 了施工质量 。 6 坝体负温接缝灌浆 薄拱坝负温接缝灌浆， 是确保拱坝整体安全 的关键工序， 大坝的封拱温度的控制是重 中之重 。 红河水库拱坝， 系采用在坝体内埋设电阻测温计测温的 ， 因此， 温度控制非常准确。灌浆管路的施工是随坝体混凝土的 施工而进行 的， 由于施工 时间较长 ， 管路较 多 ， 所 以， 必 须严 格 控制管路 内的积水 和沉碴。并 每年在 入冬 前要 将 管路 内的积 水用高压风吹净 ， 以便在第二年春天坝缝灌浆时保 证管路畅 通 。对于平时施工过程中必须经常通水检查 管路 ， 以防堵塞 不 好处理 ， 影响坝体接缝灌浆质量。 7 拦河坝导流底孔下闸封堵 由于红河水库导流底孔在常年流水情况下沉积 了2 2 m 深的砂子， 所以， 给下闸带来了很大困难。在确定方案时， 采取 了利用高压水流冲砂的方法成功地完成 了下闸任务 ， 事实证 明， 这种方法是可行的。如果， 闸下有淤泥 ， 可以， 用高压水冲 洗 ， 再用污水泵排污下沉 闸门。 8 大坝施工测量 对红河水库拱坝控制测量， 采用大地四边形控制网。施工 放样采用前方交会的方法， 整个施工过程中， 测量精度完全满 足规范要求。并且放样速度很快。 ( 编校 ： 杨亚军 ) 作 。 收稿 日期 ： 2 0 1 l 一1 1 - 2 0 作者简介： 张同军( 1 9 6 7一) ， 总工程师， 从事水利管理 工