呂建文

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 引言

膠凝砂礫石壩是一種新型壩，具有獨(dú)特的經(jīng)濟(jì)性和適用性，在世界范圍內(nèi)尚無(wú)成熟的施工工法和經(jīng)驗(yàn)可循，尤其是在高寒地區(qū)防凍保溫措施更是無(wú)據(jù)可查，受自然條件和施工工期制約，膠凝砂礫石壩冬季防凍保溫勢(shì)在必行。由于膠凝砂礫石本身不具有抗凍性的特點(diǎn)，所以隨著不同的施工時(shí)段和周邊地理?xiàng)l件的變化，應(yīng)對(duì)膠凝砂礫石冬季防凍保溫采取相應(yīng)不同的措施，使其既能達(dá)到施工便捷，成本低廉的效果，又能對(duì)膠凝砂礫石層實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，膠凝砂礫石壩在國(guó)外已有一定的發(fā)展，但世界范圍內(nèi)已建成的也僅有10余座。我國(guó)福建的尤溪街面板堆石壩下游圍堰、福建街面水電站下游圍堰等工程中也使用了該壩型，這些工程均在氣候比較溫和的地區(qū)進(jìn)行施工，不需要面對(duì)冬季防凍保溫的問(wèn)題。

大同市守口堡水庫(kù)屬高寒區(qū)域，冬季最低氣溫可達(dá)到零下30多度，凍土深度為2m，且有多雪、大風(fēng)等氣候特點(diǎn)。因此，確定膠凝砂礫石壩在不同情況下采取何種保溫措施，成為擺在建設(shè)者面前急需解決的首要問(wèn)題。關(guān)于守口堡水庫(kù)膠凝砂礫石壩防凍保溫措施的研究，在我國(guó)筑壩史上屬首創(chuàng)，可為今后國(guó)內(nèi)外同類型壩的防凍保溫施工起到指導(dǎo)和推廣作用。

2 工程概況

守口堡水庫(kù)位于大同市陽(yáng)高縣境內(nèi)海河流域黑水河上游段，在陽(yáng)高縣城西北方向約10km處，控制流域面積291km2，是一座集工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉及防洪等綜合利用的小（1）型水庫(kù)。總庫(kù)容980萬(wàn)m3，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。壩頂長(zhǎng)度354m，最大壩高61.6m，大壩主體為膠凝砂礫石壩，上、下游面板均采用常態(tài)混凝土。

3 膠凝砂礫石壩保溫措施

3.1 常規(guī)覆土法

當(dāng)膠凝砂礫石壩填筑高程超過(guò)基坑頂高程時(shí)，覆水法保溫已不再滿足保溫的需求。若采用覆土法保溫，根據(jù)守口堡工地氣候條件，凍土深度為2m，覆蓋面積約1.3萬(wàn)m2，按覆蓋土料層厚2m考慮，所需的土料約2.6萬(wàn)m3。因工地附近土料稀缺，從其它地方外運(yùn)土料將大大增加費(fèi)用，關(guān)鍵是運(yùn)到大壩上的土料，待第二年氣溫轉(zhuǎn)暖后需再運(yùn)出去同等方量的土料。經(jīng)用土料保溫過(guò)的壩面，涉及到壩面的清理，需要投入大量的勞力，延長(zhǎng)了開(kāi)工時(shí)間。

3.2 浸水保溫法

膠凝砂礫石壩在填筑完成后不能直接浸入水中，否則會(huì)影響其抗壓強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，在填筑完成7～10d后，抗壓強(qiáng)度可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%以上，此時(shí)浸水不會(huì)影響到其后期的強(qiáng)度增長(zhǎng)。采用這種保溫方法，關(guān)鍵的技術(shù)難題是控制好浸水過(guò)程的時(shí)段，以及膠凝砂礫石壩壩面淹沒(méi)時(shí)的水深。浸水過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行，分別為準(zhǔn)備階段、浸水階段和排水清理階段。浸水前為了在浸水完成后監(jiān)測(cè)到各水層溫度變化情況，在基坑內(nèi)待浸水區(qū)范圍內(nèi)沿不同的高程提前安裝溫度監(jiān)測(cè)儀器。

準(zhǔn)備階段，當(dāng)膠凝砂礫石壩體填筑完成后，清理并撤出基坑內(nèi)所有機(jī)械設(shè)備，同時(shí)做好大壩監(jiān)測(cè)儀器的保護(hù)，并對(duì)大壩監(jiān)測(cè)儀器的電纜和穿線電纜管進(jìn)行防水保護(hù)，使電纜芯內(nèi)和電纜管內(nèi)無(wú)水浸入。

浸水階段，浸水使用的水源可利用基坑上游的滲水，根據(jù)施工期的經(jīng)常性排水量即可推算出大壩基坑上游內(nèi)每天的滲水量，從而可以確定有效的浸水天數(shù)，只有當(dāng)膠凝砂礫石倉(cāng)面最高點(diǎn)浸入水中2m時(shí)，才可對(duì)膠凝砂礫石的防凍保溫起到有效保護(hù)作用。在浸水期間，針對(duì)不同的待浸水倉(cāng)面不被凍壞，應(yīng)采取臨時(shí)保溫措施（如臨時(shí)覆蓋工程被），隨著水位的不斷上升，工程被也跟著不斷揭除。在水位上升期間，派專人對(duì)浸水過(guò)程相應(yīng)水位的水溫變化情況做好記錄。

排水清理階段，第二年開(kāi)工時(shí)，根據(jù)氣候情況適時(shí)安排抽排水時(shí)間，抽排水的水位下降速度控制是浸水保溫法控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)水位下降速度過(guò)快時(shí)，會(huì)引起基坑周邊砂礫石層突然減壓，從而造成邊坡坍塌，結(jié)合本工程施工期經(jīng)常性排水的施工經(jīng)驗(yàn)和基坑邊坡的地質(zhì)特點(diǎn)，每天以1.2m的水位下降高度為宜。為了更好地驗(yàn)證浸水法對(duì)膠凝砂礫石后期強(qiáng)度是否有影響，待膠凝砂礫石倉(cāng)面清理干凈后，可采用鉆孔取芯法來(lái)檢測(cè)。經(jīng)采用地質(zhì)鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)守口堡水庫(kù)普通膠凝砂礫石壩實(shí)體鉆孔取芯檢測(cè)，平均抗壓強(qiáng)度為7.3MPa，滿足設(shè)計(jì)要求（設(shè)計(jì)指標(biāo)為C6），充分說(shuō)明此種保溫法是合理可行的。

浸水保溫法有很多的優(yōu)點(diǎn)，最主要的是它不需要考慮冬季基坑內(nèi)的經(jīng)常性排水，因?yàn)槎九潘嬖谥T多的不確定因素，若遇中途停電或水泵配套設(shè)備出現(xiàn)故障，在搶修過(guò)程中容易使大壩保溫面出現(xiàn)漫水情況，很快結(jié)冰，給膠凝砂礫石壩的保溫帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)，直接影響到保溫的效果和保溫質(zhì)量。用浸水方法施工更方便，投入的工程費(fèi)用較低，也給第二年的開(kāi)工提供了更為有利的先決條件。浸水保溫法的缺點(diǎn)是浸水時(shí)間較長(zhǎng)，為防止待浸水區(qū)被凍壞，必須提前預(yù)留浸水時(shí)間，從而占用了有效的施工時(shí)間。

3.3 工程被覆蓋法

當(dāng)壩體膠凝砂礫石填筑至超出基坑時(shí)，浸水法已不再適用膠凝砂石倉(cāng)面過(guò)冬保溫，經(jīng)過(guò)參建單位多次討論和咨詢相關(guān)專家，并結(jié)合守口堡樞紐工程氣候特點(diǎn)，最后提出采用覆蓋法保溫。但關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)是選取什么樣的保溫材料，覆蓋層多厚，可以確保膠凝砂礫石安全越冬。經(jīng)過(guò)分析和比選，最后選定覆蓋層為4布2膜的工程保溫被來(lái)覆蓋，覆蓋層為上、下兩層，覆蓋總厚度為6cm。

鋪設(shè)工程被前，應(yīng)先把鋪筑面上的石子、雜物等清掃干凈，以防止尖銳的物體損壞保溫被防水層，從而影響保溫質(zhì)量；鋪筑時(shí)應(yīng)注意上、下覆蓋層之間要錯(cuò)縫搭接，相鄰的兩塊之間要用繩子扎好，以確保保溫的嚴(yán)密性；最后在鋪筑上層壓上編織土袋，間、排距為10m，以防刮風(fēng)時(shí)引起工程被空鼓或卷曲。另外，在覆蓋層保溫被內(nèi)沿壩軸線的不同部位設(shè)置幾個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并派專人進(jìn)行記錄，每隔4h讀一次數(shù)值，隨時(shí)監(jiān)測(cè)覆蓋層內(nèi)的溫度變化是否在正溫以上，如若有異常情況，應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

采用工程被覆蓋法的優(yōu)點(diǎn)是施工時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單。與浸水法相比，缺點(diǎn)是工程投入費(fèi)用較高。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合比較分析，用浸水法保溫方案施工更方便，投入的工程費(fèi)用更低，同時(shí)也給第二年的開(kāi)工創(chuàng)造了有利條件,初步估算浸水法與常規(guī)覆土法相比能使保溫成本降低約18元/m3?？梢?jiàn)，具有可操作性的保溫措施，不僅能帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益，又能提高大壩的工程質(zhì)量，為水庫(kù)安全運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。