提高桃源水库砌石重力坝埋石率的措施

张剑敏

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000）

提高桃源水库砌石重力坝埋石率的措施

张剑敏

（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000）

砼砌石重力坝是水利水电工程使用较为广泛的坝型。能够就地取材、节省投资、节约“三材”，具有明显的经济性。砼砌石重力坝中埋石率的控制是大坝施工质量和成本控制的重要因素。以桃源水库工程砼砌石重力坝为例，探讨提高砼砌石重力坝中块石比例的技术措施，从而提高砌石重力坝埋石率，保证工程质量，降低工程成本。

砼砌石重力坝；坝体砌筑；埋石率；桃源水库

1 工程概况

将乐县桃源水库工程是具有农田灌溉及供水效益的水利枢纽工程。水库坝址位于安仁乡上际村的安仁溪上游河段，水库总库容为227.94万m3，坝址以上流域面积为5.34 km2，河道长2.91 km。

新建挡水建筑物为砼砌石重力坝，大坝设计高度49.8 m，坝顶总长205.10 m，其中右岸挡水坝段长110.80m；左岸挡水坝段长58.30m，溢流段长36.00m。

2 砌体常规方法施工

桃源水库砼砌石重力坝右岸一期，坝右0+18.0～坝右0+54.0段 414.0～ 419.0坝段，采用《浆砌石坝施工技术规定（试行）》SD120-84的相应规定的铺浆法（俗称“坐浆法”）进行坝体砌筑。采用分段、分块施工，“坐浆法”砌筑工艺流程如图1。

图1 “坐浆法”工艺流程图

在对砌筑面进行凿毛、冲洗干净后开始进行坝体的砌筑，砌筑将仓面充分湿润。砌筑料石堆放于上游块石堆放场，根据来料情况冲洗干净后，吊运至仓面，进行摆放。坝体砌筑前根据仓面大小、及工作能力分块进行，铺设底层8～10 cm砂浆，确保在底层浆初凝前完成本块砌体的施工。

块石摆放时，相邻块石间尽量留有适当空隙，以保证砼浇灌、振捣，块石摆放时可以点接触，避免块石间面与面接触，同层块石大致砌平，以减小相邻块石间的高低差。

砌体竖缝分层浇筑砼，采用塔吊吊运砼罐至仓面，竖缝每层浇筑高度控制在30～40 cm，采用插入式振捣棒进行块石间砼的振捣，以砼拌和物不显著下沉，无气泡冒起为止。

砌石重力坝埋石率对施工成本的控制有重要的影响，为检测坝体施工质量及坝体埋石率，在坝右0+40.0、 419.0处进行了试坑试验。以便对坝右0+18.0～坝右0+54.0、 414～ 419段所采用施工方法的效果进行验证，试验情况如表1所示：

表1 桃源水库工程坝体试坑试验统计表

从试坑试验数据可看出，采用此方法施工虽砌体质量、干容重能满足设计要求，但坝体埋石率为42.09%小于设计要求的48.0%，对施工成本影响较大。

3 砌体埋石率低的原因分析

根据该段砌体的施工成果，结合现场实际情况，充分分析各方面的原因，从人员、机械设备、材料、方法、环境等方面入手，对导致埋石率偏低的原因进行深入分析，影响埋石率的因素有：

（1）人。竖缝灌砼时，采用静态浇筑法，虽节省了机械台班、人工，但无法提高埋石率；

（2）机。料场开采时，所配备的机械设备偏小，装运至堆料场的部分块石偏小。仅采用一台塔机，吊运能力无法满足多个工序的要求，砌石工序受其影响较大，无法在浇筑竖缝时，同时吊运小块石进行填缝，影响了砌体的埋石率；

（3）料。未对料场块石进行专门筛选，部分上坝块石较小，块石摆放工序增加，降低了塔机的工效，增加了块石间的缝隙，影响砌体埋石率；

（4）法。采用传统“坐浆法”砌筑，同层仓面分段、分块进行施工，仓面往往无法连续作业，增加了分块间的接缝，影响砌体埋石率。同时作业仓面受其底部铺浆面积、作业强度影响，底部铺浆易形成水平薄弱面，影响砌体层间的胶结质量，破坏了坝体整体性、影响胶结材料强度及其抗渗性。竖缝浇筑砼时为保证块石间砼充填密实，部分块石之间的缝隙过大，且未在竖缝浇筑过程中抛填小块石提高埋石率。

（5）原因分析鱼剌图见图2。

图2 原因分析鱼剌图

4 针对砌体埋石率低的改进措施

针对以上原因，制定了相应的措施，在保证施工质量的前提下，尽量提高坝体埋石率，节约施工成本。

（1）人。在竖缝浇筑过程中，充分利用塔机交叉作业采用吊篮吊运小块石，增加作业人员在竖缝砼浇筑过程中抛填小块石，虽增加机械台班、人工，但能提高砌体质量、埋石率，节约施工成本。

（2）机。在料场块石开采过程中，加大挖运机械型号，采用PC320挖掘机，尽量选择约0.5～1.5 m3左右大块石为主，再装几块小块石垫稳大块石，运至大坝上游堆料场。

在坝左0+26.0坝上0-5.0处增设一台塔式起重机，臂长60 m，臂末端起重重量1.5 t，增加垂直运输能力。垂直运输设备以左、右岸两部固定式塔式起重机为主，吊装安全重量在1.5～6.0 t，上坝块石控制在0.5～1.5 m3。两台塔机能交叉吊运块石、砼吊罐、吊篮小块石等，各工序交叉进行，既能保证施工进度又能在砌体竖缝浇筑过程中同时抛填小块石，提高砌体埋石率。

（3）料。坝体所用块石是砼砌石重力坝的主要材料，块石的选用也是大坝砌体质量的重要决定因素。块石经筛选达到要求后，由PC320挖掘机装车运至大坝上游块石堆放场。在堆放场对大坝所需的块石进一步进行筛选，选用新鲜、坚硬、无剥落层或裂纹石料，表面不得有粘附物，如泥块、草皮、青苔、树根等。

上坝前应逐块认真检查，并用高压洁净水冲洗、刷洗，待干净后方可上坝。对于风化、夹泥、有裂隙等不符合要求的块石，经处理合格后方可上坝。为提高砼砌石坝埋石率，块石尽量选材选用较大规格（约0.5～1.5 m3），无尖角，无薄边。

5 施工方法的改进

5.1 采用“不铺浆法”施工

随着近些年工程机械、施工技术水平的发展和完善，砼砌石重力坝施工工艺也有所完善，坝体采用近些年新推行的“不铺浆法”施工。按传统的砌筑方法（铺底浆-摆放块石-竖缝浇筑砼、振捣-缝面冲毛、养护），施工质量和进度间存在矛盾，且两者间矛盾较难解决。在仓面安排、块石摆放、砌体埋石率也受同层仓面分段铺浆的块数影响。

“坐浆法”是在砼砌石重力坝施工过中，先在仓面上铺设底浆，作业人员在铺设的底浆上作业，在作业过程中仓面较难控制，在铺浆面初凝后上部的砌石工作往往还在进行，使铺设的底浆无法正常凝结，强度无法达到设计要求，形成水平面的薄弱环节，对坝体整体性、砌体层间的胶结质量、砼强度、抗渗性都有较大影响。

采用“坐浆法”需根据仓面大小、工作强度的大小对同层仓面进行分段、分块施工。单块砌体浇筑完毕后，进行下一块砌体施工时，在块与块间需留有足够的间隙，以利于缝间砼的浇筑、垂直施工冷缝间的胶结、防渗等，同层仓面砌体块划分越多，对砌体的施工质量、砌体的埋石率影响越大。

另外在砌石前铺设底浆，在上部摆石后未在底浆初凝前浇筑砼，则底层铺浆会与上层浇筑的砼间形成冷缝，影响坝体的整体性、抗渗能力和密实性，而“不铺浆法”能有效地解决这些问题。

在坝体块石砌筑过程中，采用“不铺浆法”有利于施工仓面安排，特别是冬季、夏季、雨天的施工，能减少同层仓面分块数量，能有效地减少分块对砌体质量和埋石率的影响，能有效地避免砌体间出现水平面的冷缝，并且简化了施工工序，摆坝体块石前省去了铺底层浆的工序，能够提高塔机吊运块石、砼的效率，提高施工工效。同时也减少了气候对摆石施工的影响，有利于块石摆放、施工仓面的安排。

“不铺浆砌筑法”的工艺流程见图3：

图3 “不铺浆法”工艺流程图

“不铺浆砌筑法”在经冲洗并保持湿润的工作面上，经选石、冲洗后，由塔机垂直吊运至仓面，块石尽可能大面朝上小头朝下。摆放的块石与下层面间、相邻块石间只允许点或线的接触，不允许块石间面与面接触，在满足竖缝浇筑要求的前提下，尽量减少块石间的缝隙，块石安砌应错缝、稳定。根据块石摆放情况，部分不稳定或竖缝较小的块石可采用小石进行垫放，现场由专人跟踪检查。采用“不铺浆砌筑法”可通仓摆放块石，能有效地控制块石与块石间的间隙，块石摆放完成后，再连续进行竖缝砼的浇筑可有效地减少施工缝，提高砌体质量和埋石率。

5.2 砌体竖缝砼浇筑

石料按要求安砌后，竖缝及时浇筑砼，分3～4层浇筑及振捣密实，先浇筑竖缝底层30～40 cm，振捣密实以利层间结合。在浇灌竖缝的同时，为了提高坝体的埋石率，采用吊篮吊运小块石，安排专人根据块石间竖缝的大小选取小块石。在底层砼振捣密实后，由人工抬运小块石抛填至竖缝中，边抛填小块石边振捣砼，同时应保证小块石不与已摆放的石料面接触，周边砼应振捣密实。

竖缝砼采用手持插入式振动器，以达到砼面不冒气泡，并开始泛浆为宜。工作面应连续施工，保证其整体性。各坝段内块石分层错开砌筑，平衡上升，砌筑层厚100～120 cm，块石之间按规定缝宽留有足够缝隙。同层坝体尽量形成下游高上游低的斜面，并力求缩小相邻石块高差，以利上下层砼结合紧密及上下层交错填筑。大坝上、下游600 mm为C20砼，坝体块石摆放与上下游模板间预留不少于600 mm空间，坝面C20砼与坝体同时施工，保证其衔间，避免、减少施工冷缝，严格按质量要求施工。

6 改进后的质量检测与效果分析

6.1 坝体压水试验

坝体压水试验是检验浆砌石重力坝砌筑质量的重要手段，坝体砌筑的密实性以单位及水量ω值（Lu）表示，ω值越小，则砌体密实度就越好。根据设计要求将乐县桃源水库砼砌石重力坝在施工过程中每升高5.0 m按要求布置压水试验孔，以检测上下两层砌体施工水平缝间的密实性。当砌体单位吸水量ω值大于3.0 Lu时需对该坝段进行补强灌浆。

通过对将乐县桃源水库工程已施工完成坝体按规范、设计要求进行压水试验，经检查大坝砌体密实度均符合要求，试验成果见表2。

6.2 试坑试验

为检测改进措施实施后坝体质量及测验坝体埋石率，在 424.0、 429.0按要求各做了1个试坑试验，试验情况如表3所示。

6.2 效果分析

通过试验发现，桃源水库工程改进措施实施以后，料场采用PC320挖机装运大块石，砼砌石重力坝采用左、右岸两台塔吊施工，单块块石控制在0.5～1.5 m3，上坝单块块石的体积有了明显增大。砌体采用“不铺浆法”施工，仓面安排更灵活，块石间的间隙得到有效的控制，竖缝砼分层浇筑并在浇筑过程中人工抛填小块石，埋石率有明显提高。

改进措施实施后该坝段砌体埋石率为55.62%、53.28%，较之前施工方法的埋石率42.09%有显著提高，并超过设计的埋石率48.0%。使得施工质量得以保证，且能有效的节约施工成本，效果显著。

表2 桃源水库部分砌体压水试验成果汇总表

表3 桃源水库工程坝体试坑试验统计表

7 结语

将乐县桃源水库工程砼砌石重力坝施工中结合工程内外部条件、技术措施、管理措施，能更好地在保证工程质量的前提下提高了砌体的埋石率。经改进后实际施工埋石率较原施工方法的埋石率有较大提高，并超过设计要求的埋石率48.0%。不仅减少了砼用量，降低了施工成本，增加工程效益，而且加快工程进度，降低水化热，有效防止裂缝产生，提高工程质量。

（责任编辑：刘征湛）

Measures for increasing buried stone rate of masonry gravity dam at Taoyuan Reservoir

ZHANG Jian-min
（Fujian Water Conservancy and Water Power Engineering Bureau Company Limited，Quanzhou 362000，China）

As a dam type widely adopted by water conservancy and hydropower project，concrete masonry gravity dam permits obtaining raw materials locally，less cost and less material consumption of cement，steel and wood.For construction of a masonry gravity dam，the control of buried stone rate is important for construction quality and cost.Taking the construction of the masonry gravity dam of Taoyuan Reservoir as example，the author discussed the technical measures for increasing the proportion of stone and the buried stone rate，so as to guarantee construction quality and reduce cost.

Concrete masonry gravity dam；dam body building；buried stone rate；Taoyuan Reservoir

TV523

B

1003-1510（2016）03-0051-04

2016-02-19

张剑敏（1980-），男，福建泉州人，福建省水利水电工程局有限公司工程师，从事水利水电工程施工工作。