岔河水库开敞式溢洪道施工难点探讨

彭远皓

（云南夏洲水利水电勘测设计有限公司，云南 昆明 650000）

1 问题的提出

岔河水库修建在云南玉溪易门县浪坝村，与易门县县城相距73.5 km，水库库容总量5002.6 万m3，兴利库容达3854.9 万m3，水库库区需水总量达7271.8 万m3，水库可灌溉水量6836.9 万m3，能有效解决库区78.67 hm2灌溉用水以及下游地区5.443 万人、8.955 万头牲畜的供引水。岔河水库建筑物主要包括溢洪道、拦河坝、泄洪闸、输水隧洞等，拦河坝采用坝高79.5 m的砼面板堆石坝，溢洪道轴线长398.47 m，输水隧洞轴线长488.38 m。水库为Ⅲ等中型水库，拦河坝建筑物等级2 级，溢洪道、泄洪闸和输水隧洞建筑物3 级，其余临时泄洪建筑物均为5 级。由于岔河水库溢洪道泄洪槽闸底孔宽度较小、地质条件特殊，结构不稳定，泄洪过程中下游泄洪槽过流能力过小，故而拆除水库侧槽溢洪道入口前段泄洪闸，将水库现有溢洪道改成开敞式溢洪道。水库开敞式溢洪道施工面临地质缺陷、大体积混凝土温控等技术难题。

2 工程地质条件

岔河水库溢流堰位于库左岸单薄山体垭口的冲沟地带，坡度平均为51.5°，坡陡弯急，冲沟以下的斜坡坡度在12°～18°。溢流堰出口段长约250 m的阶地地形较平稳，坡度在2°～5°以内，边坡稳定性良好。水库溢流坝对应着白云岩和部分红黏土层，岩层裂隙发育，具有较强的溶蚀性，渗漏较严重，顺着基岩面的红黏土分布不利于坝基稳定。溢流坝以下100 m 处的冲沟内存在宽度10 m～13.5 m、走向SE55°～60°的断裂破碎带一条，对溢流坝性能稳定及开敞式溢洪道安全运行造成严重威胁。

溢洪道坝基位于基岩上，溢洪道开挖高度最大可达38.5 m，上部土质边坡开挖高5m～25.5m，下部岩质边坡开挖高4 m～32.5 m。溢洪道泄槽岩壁边坡泥岩类软弱岩层发育，易软化、泥化和风化，泄槽开挖施工必将造成临空面出现，伴随节理裂隙切割作用，则泄槽侧坡容易出现坍塌、掉块和渗漏。岔河水库开敞式溢洪道进、出口段岩质边坡结构赤平投影[1]见图1。根据投影图及岩质边坡结构面的组合条件可以看出，溢洪道轴线和岩层走向相交角度较小，岩层倾角较为缓和，不利于侧壁边坡稳定。

图1 岔河水库溢洪道进口段、出口段结构面赤平投影图

3 施工难点及应对策略

3.1 不良地质条件下的开挖回填处理

岔河水库泄洪闸位于溢流坝坝址基础，前期地质勘探结果表明，溢流坝坝基内白云岩节理裂隙发育，溶蚀性较强，顺基岩面局部夹杂红黏土。为更加准确掌握泄洪闸基础性地质条件，在优化设计过程中又在轴线布置4 个孔、上下游各布置2 个钻孔进行了再次勘探。勘探过程中并未发现不良地质条件，但是在原泄洪洞基础开挖两侧106.7 m～114.2 m 范围发现厚0.35 m的贯穿性红色黏土夹层，夹层以下0.4m 处基岩全部风化，严重破碎。原泄洪洞设计临近上游基面的顶面高程107.5 m，临近下游齿墙的顶面高程103.7 m，加泥层埋深最深达5.5 m，倾角在7°～10°范围，抗滑稳定性不达标。所以，反复论证的结果就是开挖原泄洪洞左侧倾角较小处夹泥层及以上的全部岩石，而右侧较大倾角处基于原开挖基础再向夹泥层上游扩挖4.8 m，岩石挖方量将增加2545 m3，考虑到抗滑稳定性要求及投资控制，在扩挖处采用掺加30%埋石的C15 混凝土回填。

3.2 施工期温控措施

岔河水库开敞式溢洪道上下游长×宽为23 m×13 m，厚度最大为12 m。温度控制是施工质量控制的关键。根据水库溢洪道地质条件、施工环节拟定以下温控措施。

3.2.1 控制混凝土水化热温升

岔河水库开敞式溢洪道施工通过采用低热水泥并减少水泥用量控制混凝土水化热温升。具体措施是在溢流堰体内采用矿渣硅酸盐32.5 低发热量水泥，堰体表面采用C25 普通硅酸盐32.5 低发热水泥[2]。根据试验结果，单位混凝土方中水泥用量每减少10 kg，混凝土温升将降低1.2℃。此外，岔河水库溢洪道施工还采用加大骨料粒径，改善骨料极配等措施达到了控制大体积混凝土水化热温升的目的。

3.2.2 控制混凝土浇筑温度

通过增加骨料堆高，外围增设浆砌石挡墙，顶部加设阴棚，防止阳光直射等措施控制现场温度。此外，在材料堆放区通过喷淋管路进行粗骨料冷水喷淋，水温控制在5℃，并将骨料区紧邻拌合站设置，控制骨料运输途中温度的升高。通过拌合水加冰，缩短拌合用水取用到拌和之间的时间间隔，在制冷设备和拌合站水罐之间设置回路等措施，使拌合水和喷淋水的不断循环以增强降温效果。

浇筑时按照薄层分块跳仓[3]的方法，约束区内分期厚度按1.5 m 设置，约束区外按2.5 m 设置。对于开敞式溢洪道溢流堰上下游立面等部位，进行流水养护，水平仓面等部位，进行水雾养护，并采取润湿覆盖等措施，减少水分散失，控制结构温升。

3.3 配合比的确定

岔河水库开敞式溢洪道坝坡坡度大而陡，在承受高流速水流冲刷的过程中，为避免泄槽底板、挑坎等产生局部性空蚀破坏，必须使用抗裂性与耐久性较好的高性能砼，矿渣微粉、外加剂等成分的配合比与强度指标通过试验加以确定，T1、T2、T3、T4 四种配合比的试验结果和材料技术性能见表1、表2。

表1 矿渣微粉、外加剂的配合比及强度指标试验结果

表2 材料技术性能

根据矿渣微粉、外加剂的配合比及强度指标试验结果和材料技术性能，岔河水库开敞式溢洪道施工应选用T2 配合比，能改善材料品质性能，提升和易性，减少结构物表面蜂窝与麻面，抗裂能力大大增加。此外，由于用矿粉替代了部分水泥用量，还能起到控制和降低混凝土水化热温升的作用。工程完工后的运行结果表明，开敞式溢洪道结构强度很容易就达到了C45～C50，抗空蚀破坏效果显著，抗冻能力达D200，抗渗达S12，抗压强度平均值达46.8 MPa。

4 结论

综上所述，岔河水库采用开敞式溢洪道能有效增大泄洪槽闸底孔宽度，增强结构稳定，泄洪过程中增加下游泄洪槽过流能力，然而，水库开敞式溢洪道施工过程中面临着地质缺陷、大体积混凝土温控等技术难题。为此，应当开挖原泄洪洞左侧倾角较小处夹泥层及以上的全部岩石，右侧较大倾角处基于原开挖基础再向夹泥层上游扩挖，在扩挖处采用掺加30%埋石的C15 混凝土回填；采用加大骨料粒径，改善骨料极配以控制大体积混凝土水化热温升；使用抗裂性与耐久性较好的高性能砼，矿渣微粉、外加剂等改善材料品质性能、提升和易性与抗裂能力、减少结构物表面蜂窝与麻面。