雷山县西江水库工程上游围堰胶凝砂砾石筑坝施工技术

胡 波

（贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司,贵州 贵阳 550002）

0 引言

胶凝砂砾石筑坝的主要特征是把少量胶凝材料、水混合到砂砾石当中,结合水利工程实际进行针对性的配比计算,最终拌和制作而成[1]。胶凝砂砾石筑坝能够同时兼顾碾压混凝土坝、面板坝的优势,同时本身的施工更为便捷,在有效缩小坝体断面的同时,能够针对成本进行有效的控制[2]。此外,由于胶凝砂砾石筑坝能够实现就地取材的目标,基本达成了零弃料的要求,能够有效减少水利工程对环境造成的负面影响,已经成为当前水利工程研究的焦点技术之一[3]。因此,深入研究胶凝砂砾石筑坝施工技术,对水利工程成本控制、环境保护均具有重要的现实意义。

1 雷山县西江水库工程概况

雷山县西江水库工程位于黔东南州雷山县西江镇境内,坝址距西江镇2.0 km,距雷山县城36 km,距凯里市城区44 km,工程位置见图1。

图1 工程区位置图

上游围堰挡水设计洪水标准按枯水期P=20%的频率流量进行设计,相应的导流时段10 月~次年3 月的导流流量为35.2 m3/s。上游围堰布置于大坝迎水面坡脚上游侧40 m 处。堰体采用胶凝砂砾石C1808 W4F50,轴线长55.37 m,堰顶高程863.50 m,堰基高程856.00 m,最大堰高7.5 m,堰顶宽6.7 m,最大底宽10.9 m,迎水坡铅直,背水坡呈台阶状,高1.0 m,宽0.7 m。围堰上游侧、堰顶采用70 cm厚富浆胶凝砂砾石C18015 W4F50 防渗。基础垫层采用C10 混凝土找平。

2 雷山县西江水库工程上游围堰材料选择

2.1 胶凝砂砾石原材料

2.1.1 水泥

应按各建筑物部位设计文件的胶凝砂砾石强度等级要求,配置所需水泥,胶凝砂砾石所用水泥为P·O 42.5普通硅酸盐水泥,水泥的各项性能指标均符合国标《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）的要求,并满足表1技术指标要求。

表1 普通硅酸盐水泥的技术指标要求

2.1.2 利用料

可使用的利用料有西江旅游公路开挖弃料A料（饱和抗压强度大于30 MPa）,大坝河床及坝肩开挖A料（饱和抗压强度为30 MPa~40 MPa）、B料（饱和抗压强度为15 MPa~30 MPa）、C料（饱和抗压强度为7 MPa~15 MPa）共四种。围堰胶凝砂砾石浇筑筑骨料在高程860.5 m以下利用大坝河床及岸坡开挖的A料,高程860.5 m~863.5 m共3 m高度的堰体用作大坝胶凝砂砾石生产性碾压试验,根据拟定的碾压试验方案主要用西江旅游公路开挖弃料A料、河床及岸坡开挖A、B、C料共五种组合。

2.1.3 粉煤灰

（1）粉煤灰应采用II级以上（包含II级）粉煤灰。

（2）粉煤灰的品质、验收、保管必须符合《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T 5055-2007）的要求。

2.1.4 外加剂

外加剂的使用应符合《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T 5100-2014）的要求,其掺量必须通过试验确定。

2.1.5 水

拌和与养护混凝土或胶凝砂砾石用水的指标要求见表2。

表2 拌和与养护胶凝砂砾石用水的指标要求

2.2 胶凝砂砾石配合比

围堰胶凝砂砾石等级及主要设计指标见表3。

表3 胶凝砂砾石强度等级及室内试验推荐配合比

3 胶凝砂砾石筑坝施工技术

3.1 碾压

（1）振动碾机型的选择,应考虑碾压效率,激振力,滚筒尺寸,振动频率,振幅,行走速度,维护要求和运行的可靠性。参考类似工程,振动碾机型可选择三一重工SSR260 单钢轮振动碾或者类似振动碾。

对于大型振动碾不能操作的部位,宜用小型振动碾或振动夯板等机具压实,其允许压实厚度初拟为45 cm、50 cm、55 cm碾压遍数初拟为6 遍、8 遍、10 遍,最终选定压实厚度及碾压遍数应经试验确定。

（2）碾压作业程序及主要参数应根据配置的碾压机械进行现场试验确定,且要根据不同气候条件制定出不同胶凝砂砾石的工作度（VC值）,如要调整机口VC值,需征得监理工程师同意。

（3）本胶凝砂砾石采用平层碾压施工,未经论证研究不得采用斜层碾压施工。

3.2 层间缝面处理

（1）堰基采用C10 垫层混凝土找平至设计高程后进行上部胶凝砂砾石施工,垫层混凝土初凝前进行上部胶凝砂砾石施工可直接浇筑,如初凝后必须采取冲毛、铺设砂浆后再进行胶凝砂砾石施工。水泥砂浆强度应比胶凝砂砾石等级高一级,摊铺面积应与浇筑能力相适应,从砂浆摊铺至胶凝砂砾石覆盖不宜超过15 min。

（2）连续上升铺筑的胶凝砂砾石,各碾压层面和施工缝面必须进行控制和处理：连续上升铺筑时,层间间隔时间应控制在直接铺筑允许时间以内。超过直接铺筑允许时间的层面应加垫层,超过加垫层铺筑允许时间的层面即为冷缝。直接铺筑允许时间和加垫层铺筑允许时间,应根据工程要求,由现场贯入阻力试验确定。

（3）施工缝及冷缝经监理工程师检查确认处理合格后,方能继续施工。

（4）除按以上要求铺设水泥砂浆垫层外,还应对下列层面进行铺设：上游防渗过渡区内（富浆胶凝砂砾石范围内）每个碾压层面；监理工程师指定的其它部位。

（5）砂浆的配合比及从拌和完毕到被覆盖的时间应通过试验确定,并应通过监理工程师的批准,以保证胶结效果和质量。

（6）高压水冲毛时间及压力应通过试验确定,未经监理工程师批准,不得提前冲毛。

（7）已处理好的层面和缝面,在浇筑过程中应保持洁净和湿润,不得有污染、干燥区和积水区。

（8）碾压层在收仓时要基本达到同一高程或预定的层面形状,因故造成施工中断时,应及时对已入仓的胶凝砂砾石进行摊铺和碾压,停止铺筑处宜碾压成不陡于1∶4的斜坡面,并将坡脚处厚度小于15 cm的部分切除。

3.3 富浆胶凝砂砾石

（1）富浆胶凝砂砾石应随着胶凝砂砾石浇筑逐层施工,富浆胶凝砂砾石铺层厚度应与平仓厚度相同。在有富浆胶凝砂砾石的部位,胶凝砂砾石铺筑完毕后,按设计图纸规定的范围,在胶凝砂砾石内注水泥掺合料浆（掺量根据现场试验确定）,用插入式Φ100 高频振捣器振捣密实。加浆方式及用浆量应经现场碾压试验确定,并经监理工程师批准。

（2）富浆胶凝砂砾石需用强力振捣器将胶凝砂砾石和浆液的混合物振捣均匀密实。振捣器应深入下层富浆胶凝砂砾石内5 cm~10 cm,振捣器应缓慢拔出,胶凝砂砾石表面不得留有孔洞。

（3）富浆胶凝砂砾石与胶凝砂砾石结合部位,应专门进行碾压密实,碾压搭接宽度应大于20 cm。

（4）水泥掺合料浆摊铺的速度应与胶凝砂砾石的摊铺速度相适应；在浆液摊铺的过程中,应对浆液进行不停地搅拌,以保证浆液均匀混合。

3.4 加浆振捣施工加浆振捣胶结砂砾石施工工艺

造孔→注浆（底部、中部注浆）→振捣。同一个碾压层应先施工加浆振捣部位后施工振动碾压部位。

4 结语

综上所述,胶凝砂砾石筑坝施工技术在雷山县西江水库工程上游围堰的应用,有效满足了围堰设计需求,在保障围堰质量的同时,又能够充分发挥安全环保、施工便捷、成本低等诸多优势,为水利工程后续施工奠定了良好的基础。