胶凝砂砾石筑坝技术概述

【摘要】胶凝砂砾石坝是在碾压混凝土坝和堆石坝基础上发展起来的一种新坝型，在我国水利水电工程中得到了初步应用，随着《胶结颗粒料筑坝技术导则》的发布实施，使得这一新坝型应用取得了实质性的进展，本文以守口堡水库大坝工程为例，对该坝型的施工工艺流程、上下游固坡、层面及特殊部位处理进行阐述，为同类型施工提供参考。

【关键词】胶凝砂砾石坝；施工工艺；参数

1、前言

胶凝砂砾石坝是介于刚性体坝和散粒体坝之间的一种新坝型，是利用胶凝材料和砂砾石料经拌和、摊铺、碾压形成的，其工艺与土石坝施工类似但不完全相同。其特点是：对筑坝材料要求较低，可就地取材，大坝施工基本实现零弃料，凸显了在适应环境方面的优势，具有施工速度快、安全可靠性高等优点，得到坝工界的高度重视。

山西省大同市守口堡水库大坝是我国首座胶凝砂砾石坝，被水利部确定为胶结颗粒料筑坝技术示范项目。2013年山西省水利建筑工程局中标守口堡水库枢纽工程，率先将胶凝砂砾石筑坝技术应用于永久工程，通过施工前科研生产性试验和施工过程的不断探索完善，寻找到胶凝砂砾石筑坝关键技术的解决路径和方法，为胶凝砂砾石大坝施工提供了技术支撑，同时也为该坝型在材料选择、施工工艺、质量控制等方面提供了参考，对这一新坝型的推广起到了一定的推进作用。

2、守口堡水库大坝简况

守口堡水库位于海河流域黑水河上游段，在阳高县城西北约10km处，控制流域面积291km2，是一座集工业供水、农业灌溉及防洪等综合利用的小（1）型水库，总库容980万m3，工程等别为Ⅳ等。守口堡水库工程包括枢纽工程和工业供水工程，枢纽建筑物包括大坝、供水工程取水建筑物和灌溉引水建筑物。

枢纽大坝为胶凝砂砾石坝，坝顶长354m，坝顶高程1243.6m，最大坝高61.6m。大坝由左右挡水坝段（底孔坝段）和中间溢流坝段组成。大坝主体为胶凝砂砾石，上下游防渗保护均采用常态混凝土。

3、胶凝砂砾石铺筑操作要点

3.1 拌和

JGL200胶凝砂砾石专用设备通过搅拌筒对水、水泥、粉煤灰、砂砾石、外掺石等原材料进行拌合，然后由输送皮带将抖合料以抛物线轨迹落入储料仓，由于骨料粒径、比重等性能指标不同，使得大骨料集中分布于出料仓一侧，造成严重的骨料分离。针对这一难题，我们研制了一种皮带机运输胶凝砂砾石防骨料分离机具，通过改变不同物料的运动轨迹，调整物料落点，使其混合均匀，解决了现有拌合设备拌合时因骨料分离导致拌合物质量不满足要求的问题。

3.2 接料、卸料

胶凝砂砾石在接料、卸料、摊铺等环节极易出现骨料分离。为减少骨料分离和大骨料集中，自卸汽车在拌和站接料时采用三点式接料，即在车内形成三堆料叠加堆放以降低堆料高度，卸料时按梅花形依次堆放，采用两点叠压式卸料，即一车分两次卸料，后卸料点位于前卸料堆高度的一半处，使两次卸料相互叠压堆放。

3.3 摊铺

采用SD16型履带式推土机平仓，边角部位人工配合挖机平仓。摊铺厚度55cm，采用水准仪测量相对高程控制，铺筑条带平行于坝轴线；大骨料集中、叠合时，将其分散到未碾压的条带。

3.4 碾压

采用SSR260单钢轮振动碾压实。先静压2遍，再振动碾压6遍，振动碾行走速度控制在1.5km/h以内，碾压方向平行于坝轴线方向；相邻碾压条带间搭接宽度0.3～0.4m，端头搭接不小于1.0m；边角部位加浆振捣或采用平板夯分两层夯实。

3.5 层面处理

铺筑面积应与铺筑能力及允许层间间隔时间相适应，不满足时进行层面处理。超过初凝时间但没有终凝，铺设砂浆后再铺胶凝砂砾石；超过终凝时间，先冲毛再铺设砂浆，然后铺胶凝砂砾石。

（1）冲毛

胶凝砂砾石胶材用量少，层间结合部位质量要求相对更高，因此，层面处理对保证坝体质量显得尤为关键。施工中针对胶凝砂砾石早期强度特别低的特性，综合考虑压实密度、温度、湿度、日照及时间等因素对胶凝砂砾石强度的影响，通过多次试验分析，确定胶凝砂砾石铺筑完后8～12小时进行冲毛为宜，以露出砂粒、小石，且不破坏已凝结的胶凝砂砾石为准。

（2）铺设砂浆

在经压力水冲毛清理后的仓面上铺设一层水泥砂浆以提高层间结合力。砂浆铺设采用条带法，砂浆强度等级为M7.5，厚度以2～3cm为宜；采用锯齿高度3cm的专用设备控制摊铺厚度及均匀性；砂浆从开始拌和到上层胶凝砂砾石铺设的最长允许时间为2h，在相应时间内确保完成上层胶凝砂砾石的铺设；外界温度较高时，对砂浆表面进行喷雾加湿处理，以表面不泛黄为宜。

3.6 上下游固坡

上下游固坡是胶凝砂砾石快速铺筑的关键环节，固坡方案的选择尤为重要，通过现场试验，采用铺料箱、异型夯板组合固坡，即先采用铺料箱预压成型，再采用胶凝砂砾石坝固坡专用夯具——异型夯板压实固坡。铺料箱、异型夯板组合固坡方法具有厚度均匀、外形规整、施工进度快、施工安排灵活（常态混凝土与胶凝砂砾石可同步上升，也可分别浇筑）等优点。

（1）铺料箱预压成型

按设计图纸放线，并标识出胶凝砂砾石铺筑的边线位置。用PC-220型挖机将铺料箱放置到指定位置，使其外侧边缘与铺筑边线吻合；用ZL-50装载机装料，装满后用挖机沿坝轴线方向牵引前行；铺料箱外侧坡比与大坝坡比相同，尾部及外侧安装振动器，使胶凝砂砾石预压成型。

（2）异型夯板压实固坡

采用异型夯板专用固坡夯具对预压成型的胶凝砂砾石进行压实，夯实时间40～60s。异型夯板水平面长度以振动碾碾压时不导致边坡破坏宽度确定，斜面长度以胶凝砂砾石铺筑压实厚度确定，斜面与水平面夹角根据坝坡坡比确定；异型夯板与挖掘机连接，通过调整挖掘机液压参数和压实时间达到胶凝砂砾石压实指标。

3.7 与常态混凝土、岸坡接触部位处理

胶凝砂砾石与大坝廊道等建筑物及岸坡接触部位，振动碾压机械无法靠近，人工夯实又难以保证施工质量。在这样的情况下，采用变态混凝土很好的解决了胶凝砂砾石与常态混凝土、岸坡等部位的接触，起到了有效的衔接作用，确保胶凝砂砾石能够连续施工，有效的保证了大坝整体的施工质量。

变态混凝土铺设

变态混凝土铺设厚度与胶凝砂砾石相同，为防止变态混凝土表面风干，对新铺设的变态混凝土进行喷雾加湿处理。与常态混凝土结合部位，先铺胶凝砂砾石，后铺设变态混凝土，摊铺自然坡底部距常态混凝土结合面为30cm，顶部宽度控制在80cm为宜；与岸坡结合部位，岸坡坡度缓于或等于1：0.5时，先铺设变态混凝土，再铺筑胶凝砂砾石；当坡度陡于1：0.5时，先铺设胶凝砂砾石，再摊铺变态混凝土，摊铺自然坡底部距结合面为50cm。

（2）勾槽、加浆

为防浆液外溢而造成不必要的浪费，在变态混凝土面沿中心线进行勾槽（勾槽宽度为25cm、深度为25cm），再采用带有刻度的容器沿沟槽均匀加浆铺洒。變态混凝土单位体积的加浆量为30L，水泥浆液比为1：0.8。

（3）覆盖沟槽

待浆液下渗完后，人工对沟槽进行覆盖。

（4）振捣

振捣采用ф100高频振捣器，变态混凝土加浆振捣结束条件与常态混凝土标准相同，振捣控制时间为25～30s。

（5）结合部位碾压

铺筑完成后，采用26t单钢振动碾对胶凝砂砾石与碾压混凝土结合部位进行碾压，碾压参数与胶凝砂砾石碾压参数相同。

作者简介：胡可可，男，1987年4生，2009年毕业于西京学院，2013年毕业于太原理工大学，助理工程师。