【摘要】基于目前水利樞紐工程進(jìn)行混凝土面板堆石壩的設(shè)計(jì)缺陷，文章以實(shí)際工程案例的設(shè)計(jì)過(guò)程為例，分析了土方開(kāi)挖設(shè)計(jì)、混凝土參數(shù)設(shè)計(jì)以及防裂設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。結(jié)果表明，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要想提高水利工程的使用耐久性，必須要結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】水利樞紐工程；混凝土面板堆石壩；爆破設(shè)計(jì)；巖溪水庫(kù)

引言

混凝土面板堆石壩型的水利樞紐工程，對(duì)于建設(shè)地質(zhì)條件和地形條件具有較好的適應(yīng)能力。而且，建成的水利工程具有工期短、運(yùn)行安全以及抗震性能好的特點(diǎn)。然而，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，這一類(lèi)型的水利工程建設(shè)需求越來(lái)越大，這就給工程設(shè)計(jì)人員帶來(lái)不小的挑戰(zhàn)。針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)研究人員應(yīng)結(jié)合工程實(shí)例來(lái)分析設(shè)計(jì)過(guò)程中，可能遇到的問(wèn)題以及采用的解決方式。這是提高水利樞紐工程混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)實(shí)用性的有效措施。

1、工程案例

巖溪水庫(kù)工程位于我國(guó)貴州省遵義市務(wù)川縣涪洋鎮(zhèn)西南方向的當(dāng)陽(yáng)村，還水利樞紐工程位于洪渡河的上游左岸以及支流羊崗河上游的張家寨河段。本工程的建設(shè)目的是：為農(nóng)田提供灌溉水源以及供周?chē)擎?zhèn)和村莊的生活用水。巖溪水庫(kù)大壩的樞紐工程結(jié)構(gòu)為砼面板堆石壩，其中最大壩高為60m，壩頂?shù)母叱虨?82.50m，壩頂?shù)膶挾葹?m，壩頂?shù)拈L(zhǎng)度為272.50m。建成后水庫(kù)的總庫(kù)容量為1240萬(wàn)m3，正常情況下的蓄水量為1030萬(wàn)m3，在我國(guó)屬于中型的水利工程。

2、混凝土面板堆石壩的土方建設(shè)設(shè)計(jì)

2.1 面板堆石壩的土方開(kāi)挖設(shè)計(jì)

對(duì)于混凝土面板堆石壩的土方開(kāi)挖設(shè)計(jì)，首先，要根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況來(lái)選擇爆破的方式。該工程設(shè)計(jì)根據(jù)巖石開(kāi)挖場(chǎng)地的巖石特點(diǎn)，采用了梯段爆破設(shè)計(jì)和淺孔爆破設(shè)計(jì)。其次，還要根據(jù)建設(shè)需求確定爆破鉆孔的深度，這是精確控制爆破范圍的關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容。具體來(lái)說(shuō)，將主爆孔設(shè)計(jì)使用連續(xù)裝藥的方式來(lái)進(jìn)行梯段爆破。將預(yù)裂爆破采用不耦合的間接裝藥方式來(lái)控制爆破深度。如圖1所示，為預(yù)裂爆破孔的設(shè)計(jì)布置圖。最后，分別對(duì)趾板上、下游邊坡開(kāi)挖進(jìn)行針對(duì)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員將趾板上游的邊坡按自上而下的設(shè)計(jì)方式，且開(kāi)挖的高度要控制在4m以下；而對(duì)于趾板下游的邊坡，由于其處在巖溪水庫(kù)的下游延伸段，因而采用了壩內(nèi)基巖開(kāi)挖設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行建設(shè)。值得注意的是，對(duì)于不同的巖石厚度，設(shè)計(jì)人員要采取不同的開(kāi)挖設(shè)計(jì)來(lái)起到保護(hù)整體巖層的作用。

2.2 相關(guān)爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)

在對(duì)大壩的基礎(chǔ)位置和邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要按照保證開(kāi)挖面穩(wěn)定、平整以及影響小的設(shè)計(jì)原則。本工程設(shè)計(jì)人員將爆破方式初步定位：主爆孔采用微差爆破；基礎(chǔ)位置周邊則采用光面爆破和預(yù)裂爆破來(lái)控制爆破的作用范圍。這一設(shè)計(jì)內(nèi)容，要在建設(shè)的過(guò)程中根據(jù)工程場(chǎng)地巖石的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整并不是一成不變的。值得注意的是，設(shè)計(jì)爆破方法在使用之前，需要進(jìn)行相應(yīng)的爆破試驗(yàn)，這是以試驗(yàn)的方式來(lái)驗(yàn)證爆破設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確與否。

3、大壩面板的混凝土參數(shù)設(shè)計(jì)

該水利樞紐工程的大壩面板中所有的頂部高程均為779.5m，其坡度為1：1.405。經(jīng)設(shè)計(jì)人員的工程勘探結(jié)果，將C25為了混凝土施工的主要材料。因而，在對(duì)混凝土鋼筋工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要充分體現(xiàn)面板鋼筋的鋪設(shè)方式和布設(shè)參數(shù)。根據(jù)工程建設(shè)需求將鋼筋材料確定為φ16螺紋鋼，且每隔3×3m就要標(biāo)出設(shè)計(jì)位置，這是保證建設(shè)準(zhǔn)確性的前提。對(duì)于模板工程的設(shè)計(jì)，應(yīng)采用鋼木組合模板材料，來(lái)提高模板表面的變形度、平整度以及光潔度。如表1所示，為爆孔網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)表。

4、混凝土面板堆石壩的防裂設(shè)計(jì)

水利樞紐工程的混凝土面板石壩要想保證水庫(kù)的正常蓄水效果，必須要對(duì)面板進(jìn)行防裂設(shè)計(jì)，這也是保證水利工程正常運(yùn)行的前提。針對(duì)這一設(shè)計(jì)內(nèi)容的關(guān)鍵性，要從降低滑膜損傷設(shè)計(jì)、增加面板強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及提高抗裂性能的設(shè)計(jì)方向滿(mǎn)足其建設(shè)要求。

4.1 降低滑模損傷設(shè)計(jì)

水利樞紐工程在使用的過(guò)程中，會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生一定的機(jī)械損傷。這就意味著設(shè)計(jì)人員在制作滑模的過(guò)程中，要降低其結(jié)構(gòu)變形程度，增大其剛度，從而使得整個(gè)模板始終處在平直狀態(tài)。對(duì)于混凝土的澆筑過(guò)程，設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)出其進(jìn)行方式。例如滑膜應(yīng)在左右兩端保證上升同步；脫模應(yīng)設(shè)計(jì)二次操作。此外，對(duì)于滑膜的材料，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程的建設(shè)需求和實(shí)際工程情況來(lái)進(jìn)行確定。例如，滑模材料應(yīng)選擇25號(hào)槽鋼作為型鋼骨架。同時(shí)，還要對(duì)其加工過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)椴煌募庸ぜ夹g(shù)所制成的滑膜平整度、剛度都不一致。設(shè)計(jì)人員在確定好相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范后，還要經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師的審核。審核通過(guò)后，才能設(shè)計(jì)在水利工程圖紙上。

4.2 增加面板強(qiáng)度設(shè)計(jì)

提高水利樞紐工程混凝土面板堆石壩的面板強(qiáng)度，要按照防風(fēng)、保溫以及保濕的設(shè)計(jì)原則來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)，防風(fēng)設(shè)計(jì)是指，為解決風(fēng)速變化而引起的面板裂縫問(wèn)題而采用的覆蓋設(shè)計(jì)。這樣一來(lái)，就能降低風(fēng)速變化所帶來(lái)的裂縫影響。保溫設(shè)計(jì)是指，控制面板表面溫度裂縫出現(xiàn)的設(shè)計(jì)。具體來(lái)收，可通過(guò)在砼脫模后進(jìn)行覆蓋保溫毯設(shè)計(jì)，來(lái)防止結(jié)構(gòu)中的水份蒸發(fā)而造成的干燥裂縫。而保濕設(shè)計(jì)指的是，通過(guò)噴水設(shè)計(jì)來(lái)提高面板混凝土的脫模狀態(tài)。

4.3 提高混凝土抗裂設(shè)計(jì)

混凝土的抗裂設(shè)計(jì)要從原材料的選擇以及混凝土配合設(shè)計(jì)兩方面內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。首先，原材料要按照工程建設(shè)的性能需求，來(lái)選擇骨料、粉煤灰、聚丙希纖維以及水泥的型號(hào)類(lèi)型。其次，對(duì)于面板混凝土的建設(shè)方法，設(shè)計(jì)應(yīng)該體現(xiàn)出使用方法。最后，對(duì)于特殊位置的材料選擇，必須在監(jiān)理工程師批準(zhǔn)合格后才能投入建設(shè)。對(duì)于混凝土的配合化設(shè)計(jì)，在全面滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的條件下，通過(guò)一定配比方法來(lái)提高混凝土初期硬化的徐變能力。例如，設(shè)計(jì)選用水灰比較低的材料，這是提高面板極限拉伸值從而保證抗裂性能的有效設(shè)計(jì)。此外，還可以通過(guò)采用聚丙希纖維以及高效的復(fù)合型外加劑，來(lái)增強(qiáng)混凝土的使用抗?jié)B性、耐久性以及抗裂性。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，巖溪水庫(kù)是用來(lái)農(nóng)業(yè)灌溉和居民生活用水的水利樞紐工程，采用混凝土面板堆石壩的工程類(lèi)型，將有利于提供工程使用的穩(wěn)定性。但這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要以設(shè)計(jì)有效性為前提，只有設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、適用以及建設(shè)便利，才能時(shí)使工程投入使用收獲應(yīng)有的作用價(jià)值。事實(shí)證明，在土方開(kāi)挖設(shè)計(jì)、混凝土施工參數(shù)設(shè)計(jì)以及防裂設(shè)計(jì)三方面內(nèi)容進(jìn)行完善，就能在很大程度上保證水利工程樞紐的建設(shè)質(zhì)量。對(duì)于實(shí)際的設(shè)計(jì)技術(shù)水平還有很大的提升空間，因而相關(guān)建設(shè)人員，應(yīng)將這一內(nèi)容作為重點(diǎn)研究課題，以加快實(shí)現(xiàn)全面小康社會(huì)的建設(shè)目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：梁正坤（1982-）男，貴州貴陽(yáng)人，本科，工程師，主要從事水利水電施工管理工作。