大坝迎水面预制混凝土六角块护坡施工技术

赫俊岭,陈 杭

(中国水利水电第五工程局有限公司,成都 610066)

1 概述

随着国家对水利建设投资日益增加,越来越多的水利工程开工建设,大量的病险水库进行除险加固,以提高防洪标准。普通的干砌石、浆砌石护坡易出现稳定性、整体性、耐久性差,抗风浪及抗冲刷能力低,已不能满足当今水利工程护坡需要。广州市白云区大源水库等13宗水库除险加固工程和广州市白云区磨刀坑水库等23宗水库更新改造工程共涉及36宗小型水库除险加固,水库大坝迎水面拆除原干砌石护坡,铺设预制混凝土六角块护坡方案。

预制混凝土六角块厚度为120 mm,边长30 cm,混凝土采用C30。为满足大坝排水需求,设置无排水孔预制混凝土六角块和带排水孔预制混凝土六角块两种,带排水孔预制混凝土六角块按梅花形布置,间距1.8 m。

2 工艺原理及流程

在空库状态下,首先对大坝迎水面按设计坡比进行修整碾压达到压实度要求,在坡脚位置先施工阻滑墙,在迎水面上按六角块尺寸模数施工纵横框格梁进行分格,在每个框格梁分格中进行预制六角块铺设[1]。

铺设前先在坝面上铺设土工布及砂石垫层,垫层施工按设计粒径和厚度,严格把关,平整度满足铺设六角块要求,施工完成面要避免扰动。施工六角块以框格梁分格内空间为施工单元,先采用装载机将六角块运输至大坝顶部,采用自研夹钳装置进行短距离搬运及安装[2]。

预制混凝土六角块护坡施工技术工艺流程如图1所示。

图1 大坝迎水面六角块护坡施工技术工艺流程

3 施工方法

3.1 坝面清理、夯实

施工前首先清理现状坝面干砌石或浆砌石护面,对坝面进行整平、夯实。

3.2 排布方式优化

六角块排布方式直接影响铺设效率及美观性,在施工框格梁之前就要先对六角块的铺设方式进行设计和优化,保证每格框格梁内六角块整齐、均匀、美观,同时,减少现场切割六角块,影响施工效率。

通过多次模拟,结合六角块的形式,最佳的排布方式是定制三种定型模具:1——完整的六角块模具、2——按对角线分半块的六角块模具、3——按对边分半块的六角块模具[3],具体见图2和图3。

图2 三种定型模具

图3 最优六角块排布方式

3.3 阻滑墙、框格梁施工

阻滑墙平行于大坝位于大坝坡脚位置,截面尺寸1000 mm×600 mm,框格梁截面尺寸700 mm×300 mm,分横向框格梁和纵向框格梁,横向框格梁间距约5 m,纵向框格梁间距约10m。阻滑墙和框格梁沿长度方向每10m设置一道沥青模板伸缩缝。纵向框格梁施工时钢筋与阻滑墙钢筋连接。

阻滑墙基槽采用机械开挖,开挖按1∶1放坡,开挖完成后进行地基承载力检测,不满足设计要求时采用抛石换填。为保证阻滑墙稳定性,在阻滑墙后及底部设置干砌石护脚,防止阻滑墙向库内滑动。

框格梁施工在回填压实度达到设计要求的坡面上采用人工开挖框格梁沟槽,沟槽深度为0.43 m,两侧1∶1放坡开挖,开挖完成后铺设500g/m2两布一膜土工膜,两侧预留足够的搭接长度。框格梁顶部高程和纵向顺直度应严格控制以保证与铺设六角块一致。

3.4 土工布铺设

采用复合土工膜作为坝体防渗,土工膜自坝顶铺设至上游坝脚阻滑墙,框格梁下的土工膜与框格梁内的土工膜焊接牢固可靠。铺设土工膜前应将坝坡上的碎石层及护坡块石拆除,将坝体表面含夹的碎石、尖石等清除,且将表面进行平整。先铺一层厚15 cm的细砂土垫层,再铺设土工膜。为保护土工膜,在其上铺设10 cm厚的砂垫层,砂粒径不能超过0.5 mm。然后在砂垫层上铺预制六角块,预制六角块厚12 cm,既可作为土工膜的压重,又可起到护坡作用。

根据技术要求,土工膜采用热熔焊接,在焊接时,采用双焊缝焊接,每条焊缝宽度10 mm,避免漏焊、烫伤和折皱等缺陷。土工膜焊接好后,使用彩条布将其覆盖,避免阳光直晒,以防受损。

3.5 碎石垫层施工

砂石垫层铺设厚度15 cm,采用人工摊平,预先设好3 m×3 m网格标高桩控制铺设平整度。压实后进行压实度检测,合格后再进行六角块铺筑。

3.6 六角块铺设

(1)坡面进行六角块铺设前,应在每格框格梁中设置纵、横、斜控制线,便于铺设平整度控制。

(2)六角块搬运采用自制的搬运装置辅助装载机进行吊运,运送至坝顶后,在坡面上采用角铁、模板特制滑梯,通过滑梯将六角块下滑至工作面,效率可以比人工搬运大大提高,也可避免铺设好的砂石垫层被扰动。

(3)预制混凝土六角块铺筑采用自制的六角块简易夹钳装置,两人轻松抬起,自由放下,大大加快铺设效率并能很好地控制平整度。

(4)预制混凝土六角块铺设应按从下往上的顺序,铺设应平整。铺设时依放样桩纵向拉线控制坡比,横向拉线控制平整度,使平整度达到设计要求。预制混凝土六角块铺设应平整、稳定、缝线规则。坡面平整度用2m靠尺检测,凹凸不超过3 cm。

3.7 接缝调直、勾缝

预制混凝土六角块铺设完后,在混凝土块落实再调整其平整度后用水泥砂浆勾缝,勾缝前先洒水,将预制块湿润,清理干净缝隙间杂物,确保水泥砂浆把缝塞满,勾缝要求表面抹平,整齐美观,勾缝后应及时洒水养护,缝线整齐、统一,无垂直通缝。

4 施工控制要点

(1)防滑移措施牢固可靠:干砌石固脚与阻滑墙紧密配合,防止阻滑墙滑动;纵向框格梁与阻滑墙有效连接,阻滑墙施工时,预留纵向框格梁钢筋,保证阻滑墙与框格梁紧密连接。

(2)大坝排水顺畅:土工布满铺,防止坝体土颗粒析出,带排水孔预制混凝土六角块按梅花形布置,间距符合设计要求,排水孔底部采用土工布包裹,孔内满填砂石料反滤。

(3)六角块运输防止磕碰受损:从预制场到大坝运输采用人工配合叉车运输,防止磕碰掉角;从大坝到铺筑面运输配合斜面溜槽滑至对应框格梁内后采用自研六角块夹钳进行铺设。施工过程中做到轻拿轻放、铺设时采用橡胶锤等措施防止六角块受损,影响铺设效果。

(4)线性、平整度控制:铺设时采用纵、横、斜挂线法确保线性顺直、平整度满足要求。

(5)勾缝饱满:确保水泥砂浆把缝塞满,勾缝要求表面抹平,整齐美观,勾缝后应及时洒水养护,缝线整齐、统一,无垂直通缝。

5 应用效果

拆除现状干砌石或浆砌石护坡,设置阻滑墙、采用框格梁分隔方式对大坝进行预制混凝土六角块护坡铺设(见图4),满足了水库标准化安全运行要求。本技术的应用,节约了施工周期,减少了机械、人工等费用的支出,节约施工成本,大大提高水库迎水面抗冲刷性和稳定性。同时大大提高了迎水面护坡外观效果,对水库景观提升起到了决定性作用。

图4 迎水面六角块铺设效果

6 结语

本工程大坝迎水面现状为干砌石护坡,本次除险加固采用预制混凝土六角块护坡,通过自研装置的应用和排布方式优化措施,提高了施工效率,减少了机械、人工等费用的支出,节约施工成本,为安全、优质、快速完成施工任务提供了重要的技术支持,具有较为明显的技术进步和社会效益。