简析混凝土面板堆石坝的趾板施工技术

姚德

（中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410000）

简析混凝土面板堆石坝的趾板施工技术

姚德

（中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410000）

趾板施工是混凝土面板堆石坝施工过程中的一大基础环节，其对坝体的稳定、沉降、变形、防渗乃至大坝的安全运行均有较大影响。本文即结合相关的工程实例，具体探讨了混凝土面板堆石坝的趾板施工技术。

混凝土面板堆石坝；趾板；施工技术

引言

当前，我国水利工程施工技术快速发展，混凝土面板堆石坝的建设技术越来越成熟，其高度也在不断突破新的记录。其中，趾板施工质量直接影响到大坝工程整体质量，对此必须科学选择趾板建基面，提高趾板施工水平。

1 工程概况

本工程为某水电站，其主体建筑物由大坝、溢洪道、放空洞、引水发电系统等组成，大坝坝型为混凝土面板堆石坝，正常蓄水位400m，最大坝高233m。趾板采用平趾板型式布置，趾板线总长1100m，宽6～8m，趾板下游增设防渗板，宽4～12m。

2 工程地质分析

本工程坝所处河段呈不对称“V”形谷，河床高程193.5～197.6m。谷坡高峻陡峭，海拔最高高程为550m，坝轴线上游右岸分布有坝子沟，下游左岸有邹家沟。坝址地质构造上处于三友坪向斜东翼，地层缓倾上游，倾角4～10°。建基岩体主要为二叠系茅口组（Plm）、栖霞组（Plq）地层，见图1。

图1 趾板开挖线工程地质剖面图

茅口组、栖霞组灰岩属中等-强岩溶化地层，以Ⅷ、X岩溶管道系统为主形成的右岸岩溶相对发育区，斜穿趾板进入主堆石区，左岸Ⅶ号岩溶管道系统即老虎洞（K88、K89）洞穴系统，斜切左岸趾板区。

3 趾板建基面选择

采用非线性有限元分析方法，给出趾板建基面选择方案。选取河床部位垂直坝轴线的剖面作为地质模型，以强、弱卸荷岩体为趾板建基岩体进行平面非线性有限元分析，计算荷载组合主要考虑自重+水位402m，计算参数见表1。

计算结果表2，以强卸荷岩体作建基面，河床建基面高程177m，在库水荷载作用下，趾板坝基中出现拉应力，主要分布在趾板外侧、内侧与面板交接处，范围约3m；下部弱卸荷岩体中出现较大范围、基本全厚度分布的拉应力区。趾板坝基岩体最大弹塑性应变出现在最大主应力发生部位，岩体进入塑性状态。趾板坝基岩体以垂向压缩为主，最大垂向压缩位移量约40cm，水平位移约4cm。

表1 坝基基本地质模型单元岩体力学参数

表2 177m高程建基面上关键点位主应力、主应变、位移计算结果

以弱卸荷岩体作建基面，河床建基面高程170m，在库水荷载作用下，趾板外侧处坝基岩体中局部点出现较大的拉应力。趾板坝基岩体最大弹塑性应变出现在最大主应力发生部位，其值为0.0012，最小弹塑性应变出现在趾板与坝基交界面中间，其值为-0.000673，岩体未进入塑性状态。

以强卸荷岩体作建基面，顼基岩体进入塑性状态，以弱卸荷岩体作建基面，岩体未进入塑性状态，计算分析认为河床部位选择以弱卸荷岩体作建基面是合适的。

4 大坝趾板的施工技术

4.1 趾板建基岩面的处理

通过上述研究，参考相关规范要求，确定本工程趾板建基面开挖利用标准：建基面开挖至弱卸荷带，建基面验收时声波波速值不小于3850m/s，岩体完整性系数大于0.55，岩体变形模量大于4.5GPa。建基面开挖清理后，其表部状态要求：①没有裂隙密集带；②没有充泥裂隙；③裂隙面无氧化铁、氧化锰薄膜；④没有残留的炮根；⑤锤击能发出脆击声。

4.2 趾板的钢筋施工

趾板钢筋均为内径为25mm钢筋，其安装程序是：先架托筋，然后再对板筋进行布样，最后根据混凝土保护层厚度及间距等要求将钢筋进行合理布设，严格按照施工图要求连结锚筋与钢筋网。在模板与钢筋之间设置强度高于设计强度的混凝土垫块以保证混凝土保护层的厚度。其中垫块分散布置，互相错开。

4.3 趾板的锚筋施工

①锚筋造孔采用YT-28手风钻，深入基岩5m，孔的直径为45mm，锚筋孔的倾斜角与垂直度采用挂线控制。②采用高压风对孔进行清理，确保孔内无任何杂物、积水。③在对锚筋进行注浆及安装钢筋，先将浆液拌好，然后采用注浆机注入，安装锚筋应根据标识编号找到对应的孔位进行。待水泥浆注满，锚筋也安装完工后，其口端封存时应用对应标号的水泥砂浆。

4.4 趾板的模板施工

模板组成主要为钢木组合模板。在趾板的止水部位增加木模板或者木胶合模板，在其他部位的拼装均应用钢模板。在建基面准确标出模板轮廓线，然后再架立模板。在基岩面内，距离轮廓线约20cm处，补平低于建基面高程部分，凿平高于建基面高程的部分。趾板模板的侧模均采用钢木组合模板，其中底部的三角处模板首先安装，然后再对其他部位模板及止水侧模进行安装。采用10cm×10cm方木制作止水木模围囹，且将10cm木块垫在中间，钻孔拉锚应找固定的位置。使用10#槽钢制作其余模板的围囹，并保持1.2m的间距，紧固连结螺栓，然后采用模板与螺栓组件紧固锚螺栓的一端，另一端与锚杆焊接。对于趾板表面模板的安装，其程序是首先对定型木模板进行安装，然后每间隔1.2m的距离架设横、竖围囹方格用于支撑挂模，事先紧固拉锚将交叉点处托架起来，边挂模边浇筑。采用模板围囹与钩形外拉杆联结挂模，每次对挂模的浇筑高度控制在60cm以内。

4.5 趾板的灌浆管预埋施工

在对钢筋进行架设的同时应对灌浆管进行预埋安装，灌浆管类型均使用内径为89mm的薄壁钢管。放线定位应用高技术测量仪器：全站仪，通过全站仪找出灌浆管预埋的中心位置，对于灌浆管周围方位的确定则采用十字架法。对于灌浆管的固定可以利用已安装的钢筋和钢筋架，采用水平尺调整灌浆管的水平度与垂直度，当管顶高程采用水准仪测出后则利用锚筋和已安装钢筋加固灌浆管。应牢固、精确定位埋设的灌浆管，以避免在浇筑过程中因定位模糊而出现移动和倾斜现象，从而影响浇注效果。

4.6 趾板的止水安装

①趾板间的施工缝设计为两道止水，一道为铜止水；另一道为橡胶止水。趾板间的伸缩缝设计为三道止水，三道均为铜止水。②在趾板的止水加工上，采用因冷、压、挤成型的止水铜片。当场加工使用自制的模具，应对模具持续压制，从而减少止水接头个数，达到有效止水目的。③止水处连接采用氧-乙炔焊接铜止水片。采用搭接加绑条焊连接铜止水片，其焊接长度应大于或等于20mm。

4.7 趾板的混凝土施工

（1）施工流程：仓面验收、混凝土进行拌和、运输、溜槽入仓、人工平仓、振捣棒振捣、拆模、趾板与止水设施养护。

（2）仓面验收。首先对仓面进行清理，使用高压风将仓内多余、杂乱物质清除干净，同时采用水枪冲洗仓面，确保仓面清洁无浮渣、杂物和积水，并检查模板外形是否精确，保障仓面支撑牢固。另外，要确保保护层厚度达到标准要求，钢筋尺寸无偏差、无错误。保证溜槽架设既容易拆装又牢固可靠，当其坡度较大，大于50°时，则安置阻滑板，以避免混凝土下滑太快导致其离析。

（3）混凝土拌和、运输、入仓。拌和站采用6m3搅拌车将混凝土直接运输至施工各个环节，在趾板斜坡段混凝土的入仓方式采用溜槽入仓，在趾板平整段混凝土利用搅拌车选择直接入仓方式入仓。在入仓前，先将水泥砂浆涂布每层混凝土的仓面浇筑段。浇筑第一仓混凝土时，应将塌落度的控制作为实验参考，其范围为5～7cm，在后面的仓号混凝土浇筑时，可以根据实验结果对塌落度加以确定。

（4）混凝土平仓和振捣。当混凝土已抵达仓面，则应快速分散混凝土，并均匀摊铺。分散混凝土时杜绝使用振捣棒对其强行分散，平仓时应疏散骨料，避免过于集中。混凝土的振捣棒规格：内径分别为70mm和50mm，其振捣时间距控制在40cm之内。趾板止水邻近部位的振捣棒内径为30mm，其振捣时间距大于等于30cm，每一层振捣时深入到下一层的距离约为5cm。

（5）止水设施保护及混凝土养护。混凝土浇筑完成，应及时洒水进行养护。当趾板模拆除后采用土工布覆盖，连续28d洒水养护，并注意防太阳强烈照射。混凝土初凝后，当温度小于50℃时，覆盖塑料薄，暖棚养护7d，拆除模板和暖棚后，则覆盖EPE卷材和土工膜起到保温作用。用木条将EPE卷材固定，木条宽约5cm，并采用8#铁丝及膨胀螺栓将木条固定于趾板混凝土上，并保持1.5m的间距。对所有龄期不达标的混凝土实施保温养护，28d龄期后则选择常温养护。

5 施工效果分析

本工程自蓄水运行以来，大坝下游量水堰测得最大渗漏量为66.6L/s，坝体沉降量占坝高1.08%，运行监测数据表明，趾板地基工作正常，满足设计和大坝安全运行要求。

6 结语

综上所述，我国水利工程建设的潜力巨大，混凝土面板堆石坝的施工也十分常见。在混凝土面板堆石坝施工过程中，施工人员必须意识到趾板施工重要性，选择合理的趾板建基面，采取科学施工技术措施。

[1]尚帅.唐河水库混凝土面板堆石坝趾板施工方法[J].山西水土保持科技，2012（1）：43～44.

[2]边文章.混凝土面板堆石坝趾板的施工技术特点[J].大众商务：投资版，2009（7）：280.

[3]胡敏辉.某混凝土面板堆石坝趾板混凝土施工总结[J].黑龙江科技信息，2013（30）：241.

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2014-12-12

姚德（1982-），男，中级工程师，本科，主要从事水利水电施工技术工作。