孔祥郃

（麗江市寧蒗縣水務(wù)局，云南 寧蒗 674300）

0 引言

水庫工程建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用袢粘Ｉa(chǎn)生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有十分重要的促進(jìn)作用，在水庫建設(shè)中，筑壩是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量在很大程度上決定了整個(gè)水庫的質(zhì)量，需要引起相關(guān)人員的高度重視，施工人員要根據(jù)水庫工程實(shí)際情況和要求選擇適宜的筑壩技術(shù)。目前，膠凝砂石料壩以其各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)在水庫工程中得到廣泛應(yīng)用。

1 水庫概況

上庫腳水庫總庫容198.85萬m3，主要功能為水庫下游生活供水及農(nóng)田灌溉，兼顧下游生態(tài)環(huán)境保護(hù)的用水需求。擬建上庫腳水庫位于麗江市寧蒗縣翠玉鄉(xiāng)阿海村境內(nèi)，壩址位于上庫腳村旁的中村河上，壩址高程約2175 m，工程樞紐區(qū)地理坐標(biāo)為東經(jīng)100°33′33″～100°37′05″，北緯27°22′20″～27°29′42″，中村河屬金沙江左岸一級(jí)支流，發(fā)源于流域東部的翠依鄉(xiāng)藥山（海拔4231 m），中村河全長19.9 km，河道平均坡降88.7‰，流域面積115 km2，流域東鄰雅礱江右岸一級(jí)支流寧蒗河，南、北分別靠金沙江一級(jí)支流香園河、翠玉河，西接金沙江流域呈長條形，流域大致呈由東向西向金沙江河谷傾斜，主河道呈東西走向分布于金沙江左岸，主河道在妥良祁匯入金沙江阿海電站庫區(qū)。工程規(guī)模為?。ㄒ唬┬廷舻刃钏こ?，主要建筑物等別為Ⅳ等，級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物和渠道建筑物級(jí)別為5級(jí)，水庫攔河壩為膠凝砂礫石壩，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇（P=3.3%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇（P=0.5%），水庫樞紐區(qū)泄水建筑物消能防沖洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇（P=5%）。水庫總庫容為198.85萬m3，正常蓄水位為2210.43 m，相應(yīng)庫容為178.20萬m3，興利庫容為124.65萬m3，死庫容為53.55萬m3，該工程是一座以農(nóng)田灌溉為主，兼顧周邊農(nóng)村飲水的水利工程。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)地形地貌受地質(zhì)構(gòu)造控制，河流、山脈走向以北東-南西向?yàn)橹鳎畮炝饔騼?nèi)地勢(shì)西高東低，河流總體流向由東-西匯入金沙江。區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)為水庫東偏南部的藥山（海拔4231 m），最低點(diǎn)為金沙江匯入口，高程1468 m，起伏高差達(dá)2763 m。區(qū)內(nèi)地形地貌復(fù)雜，山高坡陡，河流縱橫交錯(cuò)，水系發(fā)育地形切割強(qiáng)烈，河流與山脈相間，河谷多為“V”形，河谷狹窄，兩岸谷坡陡峻，屬深切割構(gòu)造剝蝕中高山地貌。庫區(qū)流域內(nèi)物理地質(zhì)現(xiàn)象總體較發(fā)育，主要表現(xiàn)為河床淤積、巖體風(fēng)化、河流侵蝕、小型坍滑等。區(qū)內(nèi)巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石破碎。除周邊灰?guī)r區(qū)有弱風(fēng)化基巖分布外，大多數(shù)地段巖層出露以全、強(qiáng)風(fēng)化為主。水庫工程樞紐區(qū)以發(fā)育小型坍塌體為主，規(guī)模均小于1.0萬m3。區(qū)內(nèi)出露地層主要以條帶狀古生界全系為主，另有華力西期的巖漿侵入及新生界第四系（Q4）、元古界震旦系（Z）地層。

3 膠凝砂礫石壩

膠凝砂礫石筑壩技術(shù)是近幾年國際上應(yīng)用的一種新興筑壩技術(shù)，其主要特點(diǎn)在于利用膠凝材料與砂礫石來筑壩，利用高效率機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，不僅施工速度快，而且能節(jié)省投資，保證施工安全[1]。相較于傳統(tǒng)筑造壩，膠凝砂礫石壩有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能擴(kuò)大壩型的選取范圍，放寬筑壩條件，使筑壩技術(shù)體系更為豐富[2]。通過良好的技術(shù)選擇與組合，在大壩施工中可充分利用現(xiàn)有筑壩材料，避免大量棄料，并減少大壩施工對(duì)環(huán)境造成的影響。從筑壩材料角度講，在膠凝砂礫當(dāng)中只需要摻入很少的膠凝材料，以水泥為例，其摻加量為80 kg/m3左右，因水泥用量很少，所以不會(huì)產(chǎn)生太大的溫度應(yīng)力[3]。相較于面板堆石壩，在膠凝材料作用下，砂礫石實(shí)際抗剪強(qiáng)度比碾壓堆石體高很多，這樣能減小壩體的橫斷面，配合比材料用量如表1所示。相較于混凝土重力壩，該壩的施工工藝較為簡單，有很高的機(jī)械化水平，效率高且自動(dòng)化程度很高，能縮短工期并降低成本。因砂礫石在膠凝材料作用下可形成一個(gè)完整的整體，即便孔隙當(dāng)中的顆粒會(huì)被滲透水帶走，但壩體并不會(huì)出現(xiàn)明顯的沉降，壩體滲透變形較小，透水性很強(qiáng)，排水通暢，有良好滲透穩(wěn)定性。膠凝砂礫石有很好的強(qiáng)度與抗沖刷能力，通過對(duì)壩面的有效防護(hù)，即可實(shí)現(xiàn)壩頂過水。該壩還有很好的抗震性能，對(duì)很多地基類型都有良好適用性。從施工的角度講，因壩體斷面大于重力壩，所有壩體只需要依靠剪切摩阻力就能達(dá)到穩(wěn)定要求，降低了對(duì)層面處理提出的要求，使施工程序更為簡單和可行。

表1 配合比材料用量

4 施工方法

擋水大壩壩型為膠凝砂礫石壩，砂礫石料就地取用庫區(qū)堆積的砂卵礫石料，上游面采用C25 W6防滲面板澆筑，厚1.2 m；下游面采用混凝土C20 W4面板澆筑，厚1.0 m。塊石料、砂礫石料均在庫盆內(nèi)開采，混凝土粗細(xì)骨料利用一部分壩基開挖料加工，剩下的部分到韭菜坪砂石料場(chǎng)中采購。導(dǎo)流度汛方案為分期圍堰法分期導(dǎo)流、壩頂度汛方案。

大壩壩頂長166.7 m，最大壩高48.90 m，壩頂高程2212.90 m，壩頂上游側(cè)設(shè)距壩頂1.1 m高的L型防浪墻，下游設(shè)欄桿，防浪墻與上游面板連為一體，防浪墻墻頂高程2214.0 m，壩頂采用C15素混凝土路面，壩頂凈寬6.0 m。結(jié)合本工程實(shí)際，壩體材料分為7個(gè)區(qū)，Ⅰ區(qū)為下游2175.00 m以上壩體外部表面C20混凝土，厚1.0 m；Ⅱ區(qū)為上游防滲層，厚1.2 m；Ⅲ區(qū)為下游2175.00 m以下壩體外部表面C25混凝土，厚1.0 m；Ⅳ區(qū)為集水廊道及消力池墊層混凝土；Ⅴ區(qū)為壩體底部富漿膠凝砂礫石；Ⅵ區(qū)為壩體內(nèi)部膠凝砂礫石；Ⅶ區(qū)為溢流表孔表層混凝土，厚40 cm。壩基防滲以透水率q≤5 Lu為相對(duì)隔水邊界，防滲體底界按進(jìn)入相對(duì)隔水層5 m控制，兩岸帷幕線端點(diǎn)為正常蓄水位線與地下水位線交點(diǎn)，防滲帷幕軸線長262.22 m，灌漿總進(jìn)尺9130.10 m。

溢流表孔：結(jié)合大壩布置情況，泄水建筑物布置于河床壩段，由溢流表孔泄流，由進(jìn)口段、泄槽段、消力池組成。溢流表孔考慮壩上交通，共設(shè)4孔，每孔凈寬5 m，邊墩及中墩考慮側(cè)收縮影響，頂部采用圓弧形翼墻，底板水平布置，進(jìn)水及跌水均采用修圓弧形連接。溢流表孔總長（斜長）70.7 m，控制段選用單孔5.0 m寬矩形斷面，底板高程2209.43 m，不設(shè)閘門，堰頂高程為2210.43 m堰型采用WES實(shí)用堰。進(jìn)口段內(nèi)外邊墻為重力式C25鋼筋混凝土墻體，與非溢流壩體連接；中墩布置于溢流面板上，與面板連接，中墩厚度為0.667 m，高度2.47 m，采用C25鋼筋混凝土澆筑。根據(jù)調(diào)洪成果，溢流表孔最大下泄流量為157.32 m3/s。消能段采用底流消能方式，邊墻高4.4 m，底板高程2161.00 m。

導(dǎo)流輸水埋管：導(dǎo)流輸水埋管埋設(shè)于壩內(nèi)，進(jìn)口管底高程為2173.25 m，出口高程為2171.25 m，導(dǎo)流埋管采用φ800鋼管，壁厚10 mm，外包50~100 cm厚的C20混凝土。輸水埋管與導(dǎo)流埋管于埋管0+28.87 m處以龍?zhí)ь^方式采用岔管連接，后段作為輸水管使用。取水主管至閘閥房后進(jìn)行分水。

4.1 導(dǎo)流埋管

導(dǎo)流埋管施工需在將壩體填筑到2172.25 m的高程以后進(jìn)行，并在埋管的外側(cè)澆筑一層強(qiáng)度等級(jí)為C20的混凝土進(jìn)行包管，其厚度按照50 cm控制。此外，埋管施工一般和壩體施工呈交叉狀態(tài)進(jìn)行[4]。

4.2 膠凝砂礫石壩施工

4.2.1 砂礫石料開挖

對(duì)大壩邊坡進(jìn)行開挖施工前，應(yīng)先將河道壩軸線以上的砂礫石可用部分開采到下部進(jìn)行堆放，石料的開采需使用挖掘機(jī)進(jìn)行挖裝，采用自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，完成開采后，需堆放在壩軸線以下的料場(chǎng)中。

4.2.2 土石方開挖

壩基開挖可分成左右兩部分，即岸坡開挖與河床基坑開挖。在河道截流之前，對(duì)正常水位上方的岸坡進(jìn)行開挖，完成截流以后，對(duì)河床基礎(chǔ)范圍內(nèi)的沖積層進(jìn)行開挖[5]。

土方開挖主要使用挖掘機(jī)進(jìn)行，按照從上到下的順序分層開挖，挖掘機(jī)挖出的土方使用自卸車出渣，及時(shí)運(yùn)輸?shù)綏壴鼒?chǎng)進(jìn)行堆放。

對(duì)于壩坡石方的開挖施工，應(yīng)結(jié)合周邊孔預(yù)裂爆破、深孔微差控制爆破和淺眼微差控制爆破等方法，從上到下分層進(jìn)行，每層的開挖高度按照10~15 m控制，即將到達(dá)基巖表面時(shí)進(jìn)行保護(hù)性開挖。對(duì)于壩基的風(fēng)化巖，需采用風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔爆破。石渣的裝車與運(yùn)輸需先使用推土機(jī)進(jìn)行集料，然后采用裝載機(jī)進(jìn)行裝車，由自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，開挖產(chǎn)生的材料除可以在填筑施工中使用的部分，其他材料應(yīng)及時(shí)運(yùn)輸?shù)綏壴鼒?chǎng)堆放，不可在現(xiàn)場(chǎng)長時(shí)間堆放[6]。

4.2.3 壩體填筑

（1）壩基施工。壩基為富漿膠凝砂礫石墊層，其厚度為1.5 m，將壩基清理干凈以后，在拌和站對(duì)墊層材料進(jìn)行均勻拌制，然后采用自卸汽車將其運(yùn)輸上壩，采用推土機(jī)進(jìn)行平料，鋪料的厚度按照每層25 cm控制，共鋪3層。

（2）常態(tài)混凝土施工?；炷敛捎肑S750型拌和機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)拌制，拌和完成后采用自卸汽車將混凝土運(yùn)輸裝入吊罐中，再通過上壩道路運(yùn)輸?shù)綕仓F(xiàn)場(chǎng)，在澆筑現(xiàn)場(chǎng)使用起重機(jī)吊運(yùn)入倉，在入倉的同時(shí)還應(yīng)使用插入式振搗棒進(jìn)行均勻振搗，使混凝土達(dá)到密實(shí)。

（3）膠凝砂礫石施工。膠凝砂礫石需要在拌和站中連續(xù)攪拌制成，然后采用自卸汽車將其運(yùn)輸上壩，用推土機(jī)平料，鋪料的厚度為每層25 cm，共鋪3層，完成鋪料后，開始碾壓，具體的碾壓遍數(shù)要根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果確定，通常需要碾壓8遍，其中2遍為靜壓，另外6遍為振壓，對(duì)于邊角處，應(yīng)使用手扶式振動(dòng)碾來碾壓。在層間面上要鋪設(shè)水泥砂漿，其厚度按15 mm控制。水泥砂漿要用攪拌機(jī)進(jìn)行拌和，采用專門的運(yùn)輸車運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)后直接卸到澆筑面上，最后用裝載機(jī)和人工進(jìn)行攤鋪。

（4）固結(jié)灌漿與帷幕灌漿。固結(jié)灌漿需按照從下往上的順序進(jìn)行，要在墊層施工結(jié)束且強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行。淺孔固結(jié)灌漿可采用手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，而深孔固結(jié)灌漿需采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，灌漿使用終壓灌漿機(jī)進(jìn)行。灌漿可以不分段，整孔一次性澆筑完畢。帷幕灌漿施工需在壩體廊道中進(jìn)行，使用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，灌漿使用中壓灌漿泵進(jìn)行，分成三次按照從上到下的順序分段進(jìn)行。

（5）面板施工。面板澆筑系在筑壩的同時(shí)進(jìn)行，采用組合鋼模跳塊澆筑，每個(gè)條塊的寬度為12 m，在坡面上采用人工進(jìn)行鋼筋綁扎，混凝土利用生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)，完成生產(chǎn)后采用自卸汽車運(yùn)輸?shù)轿?，然后采用溜槽入倉，最后由人工進(jìn)行攤鋪和振搗。

4.2.4 金屬結(jié)構(gòu)安裝

對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的安裝需要以土建工程進(jìn)度安全為依據(jù)，在工程施工進(jìn)度當(dāng)中適當(dāng)交叉，尤其是管道工程的金屬結(jié)構(gòu)，要以工程進(jìn)度為依據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌才拧?/p>

4.2.5 灌區(qū)工程施工

灌區(qū)工程具有戰(zhàn)線較長和強(qiáng)度較低的特點(diǎn)，開挖施工以土方開挖為主，部分段落需要進(jìn)行爆破開挖。棄料采用挖掘機(jī)裝車，然后由自卸車運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)堆放。砂、石料采用自卸車運(yùn)輸?shù)绞┕c(diǎn)的附近，短距離運(yùn)輸由人工使用手推車實(shí)現(xiàn)。漿砌石的砌筑采用人工方式進(jìn)行，輔以必要的常規(guī)機(jī)械設(shè)備，如拌和與振搗，砂漿與混凝土熟料都采用手推車進(jìn)行運(yùn)輸。

5 結(jié)語

綜上所述，膠凝砂礫石壩是一種新興的筑壩技術(shù)措施，這項(xiàng)技術(shù)在該水庫工程中實(shí)現(xiàn)了成功應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果，這種施工方法值得同類型水庫工程參考，進(jìn)而為這種筑壩技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)，使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用。