何國瑋

(浙江省第一水電建設(shè)集團股份有限公司，浙江■杭州■310052)

1　工程概況

小河水庫位于貴州省貴定縣縣城東南部的七八河上的定南鄉(xiāng)鼓坪村，壩址距河口0.94 km，距貴定縣城直線距離7 km。

小河水庫流域面積10.5 km2，多年平均徑流量612.15萬m3，多年平均流量0.19 m3/s。水庫校核洪水位1 099.11 m，總庫容194萬m3，工程等別為Ⅳ等，規(guī)模為小(1)型，壩型為砌石拱壩，最大壩高45 m。壩體迎水面及背水面設(shè)置混凝土預(yù)制塊護面，預(yù)制塊長×高×寬為49.5 cm×24.5 cm×35 cm，砌筑方式為兩順一丁。

該壩采用雙曲拋物線，用變中心、變半徑布置，拱壩壩面曲線的控制成為工程技術(shù)難點，且貫穿整個大壩的施工過程；而此類工程又需高空作業(yè)，技術(shù)要求高，因此找到一種結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于操作，滿足砌筑工程施工質(zhì)量控制的方法，對工程實施來說就顯得尤為重要。坡度架法是對以往砌石工程質(zhì)量控制方法的改進和創(chuàng)新，對雙曲線拱壩工程的施工具有重要的指導(dǎo)意義。

2　壩面控制方案比選

壩體砌筑控制輪廓線及平整度通常采用掛線法和鋼管腳手架法，這兩種方法與坡度架法相比，具有一定的局限性(見圖1、表1)。

圖1　雙曲拱壩壩面預(yù)制塊砌筑曲線控制方案

◎：5分○：3分△：1分

3　坡度架法的理論基礎(chǔ)和實施原理

利用微積分原理：在微小的鄰域內(nèi)，可以用一段切線段來代替曲線。坡度架法就是根據(jù)此原理，將拱壩曲線從下而上，從左而右，分成若干段切線，通過調(diào)整每個砌筑層的坡度尺角度并引線連接每根坡度尺，實現(xiàn)砌筑的壩面曲線與設(shè)計曲線相契合(見圖2)。

坡度架由三角形支架和靠尺組成，用5號角鋼制作。三角形支架用作施工作業(yè)平臺，靠尺固定在懸挑三腳架上，通過調(diào)節(jié)花籃螺栓調(diào)節(jié)靠尺角度控制每層預(yù)制塊的上下位置。由于坡度架間的距離很小，各根靠尺之間的連線近似為壩塊在平面上的曲線。

圖2坡度架法原理示意

單個坡度架由墻體預(yù)埋螺栓固定，再利用連接桿將所有坡度架連接成一個整體保證其穩(wěn)定性。懸挑腳手架兼作材料運輸和人工操作平臺，通過“安裝懸挑平臺→砌筑壩面預(yù)制塊→拆除懸挑安裝平臺”工藝的不斷循環(huán)，使壩壩層層上壘，形成設(shè)計壩體。

為保證施工安全并滿足精度要求，兩坡度架間距不應(yīng)大于1.5 m，引線控制壩面曲線。坡度架外側(cè)及底部掛L型安全防護網(wǎng)，以保障作業(yè)人員的安全。在三角支撐架上面鋪設(shè)腳手板作為一個簡易的作業(yè)平臺，操作人員系好安全帶后在平臺上進行砌筑、勾縫、壩面清理等作業(yè)(見圖3)。

坡度架法借鑒了掛線法的控制原理，用坡度尺控制壩體表面平整度和預(yù)制塊的上下位置，通過坡度尺之間的引線控制預(yù)制塊的平面位置；又借鑒鋼管腳手架法，采用懸挑式，避免了從壩底開始搭設(shè)腳手架，從而節(jié)省了大量的人力、物力，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟和社會效益。

圖3坡度架法實施

4　工藝流程及操作要點

4.1　工藝流程

施工準(zhǔn)備→坡度架制作→預(yù)埋螺栓→安裝坡度架→掛安全防護網(wǎng)→鋪設(shè)腳手板→測量放樣→坡度校正→引線→砌筑上層墻體并預(yù)埋螺栓→勾縫、清理→坡度架依次升高準(zhǔn)備上層砌筑。

4.2　操作要點

4.2.1施工準(zhǔn)備

(1)施工前應(yīng)認(rèn)真熟悉施工區(qū)域和地質(zhì)條件，編制切實可行的施工方案及技術(shù)交底，明確施工方法和要求。

(2)材料準(zhǔn)備，確保質(zhì)量、規(guī)格、類型符合施工要求。

(3)提前制作足夠數(shù)量的坡度架并檢查坡度架質(zhì)量。

4.2.2坡度架制作

坡度架在前期制作時嚴(yán)格控制下料尺寸，孔徑根據(jù)螺栓大小確定?？讖讲灰诉^大，鉆孔位置應(yīng)嚴(yán)格按圖施工，確保滿足精度要求；焊接部位須牢固可靠。

4.2.3預(yù)埋螺栓

預(yù)埋螺栓直徑不小于14 mm，螺栓尾部設(shè)彎勾，錨固長度應(yīng)滿足受力要求，錨固在壩體內(nèi)牢固可靠，預(yù)埋間距根據(jù)壩面曲線半徑確定，一般不大于1.5 m，預(yù)埋螺栓間距基本保持一致。

4.2.4安裝坡度架

安裝坡度架的人員應(yīng)戴安全帶，用連接桿將全部坡度架連接成整體保證其穩(wěn)定性。

4.2.5掛安全防護網(wǎng)

掛安全防護網(wǎng)人員必須佩戴安全帶，坡度架外側(cè)及底部都應(yīng)掛安全防護網(wǎng)。安全網(wǎng)要經(jīng)常檢查，損壞的安全網(wǎng)不得使用。

4.2.6鋪設(shè)腳手板

三角支撐架上鋪設(shè)腳手板形成操作平臺，腳手板應(yīng)鋪滿。探頭板不應(yīng)大于20 cm，搭接部位必須在支承架上，搭接處用10號鉛絲固定，保證牢固可靠。

4.2.7測量放樣

平面坐標(biāo)放樣時首先利用全站儀采集預(yù)埋螺栓的實際坐標(biāo)值，根據(jù)拱壩壩塊曲線布置，利用計算軟件或計算器計算出螺栓位置沿本次砌筑頂面高程壩體徑向方向的設(shè)計坐標(biāo)值。本次砌筑頂面高程應(yīng)根據(jù)砌筑構(gòu)件高度、砌筑層數(shù)、水平灰縫大小確定；利用全站儀放樣設(shè)計坐標(biāo)點并計算放樣點實際高程與本次砌筑頂面高程間的高差值(垂距)。

4.2.8坡度校正

利用垂直對中桿及水平尺依據(jù)平面坐標(biāo)點放樣所求得的各點高差值(垂距)及偏距對坡度架進行校正，校正誤差≤5 mm,確保精度滿足規(guī)范要求。

4.2.9引線

引線前測量員利用水準(zhǔn)儀在校正好的坡度架立桿上精確放樣本次砌筑頂面高程，并做好標(biāo)記?，F(xiàn)場施工員利用鋼卷尺將本次砌筑的坡面長度根據(jù)砌筑層數(shù)平均分配，砌筑人員由下至上分層引線進行砌筑。

4.2.10砌筑上層墻體并預(yù)埋螺栓

砌筑人員由下至上分層引線進行砌筑，不宜一次砌筑過高；砌筑時即對縱、橫灰縫進行清理，為壩面勾縫創(chuàng)造有利條件；最后一層預(yù)制塊砌筑前預(yù)埋螺栓。

4.2.11勾縫、清理

因勾縫及清理工作是在坡度架上操作的，為避免觸碰坡度架，影響砌筑精度，勾縫及清理工作在砌筑完成后方可進行。

4.2.12坡度架依次升高準(zhǔn)備上層砌筑

勾縫及清理工作完成后將腳手板及安全網(wǎng)拆除，并將坡度架上升至預(yù)埋螺栓位置，操作人員必須佩戴安全帶，保障施工安全(見圖4)。

圖4坡度架法施工效果

5　坡度架法控制預(yù)制塊砌筑質(zhì)量的要點

(1)按小于1.5 m間距布置坡度架,保證設(shè)計壩體曲線的精準(zhǔn)控制。

(2)利用全站儀精確布置每根靠尺，施工過程中應(yīng)經(jīng)常性檢查靠尺是否有變形，及時更換變形的靠尺。

(3)坡度尺之間的引線必須保證繃直，防止下垂和松散影響預(yù)制塊的砌筑精度。

(4)現(xiàn)場由專人負(fù)責(zé)坡度架的制作、檢修及維護工作，發(fā)現(xiàn)損壞、變形的坡度架及時更換。

(5)建立質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組，嚴(yán)格落實施工質(zhì)量“三檢”制。

6　主要的材料與設(shè)備

6.1　材料

坡度架法所使用的材料主要有：5號角鋼、焊條、花籃螺栓、預(yù)埋螺栓、連接桿、安全帶固定鋼圈、爬梯、安全防護網(wǎng)、安全帶、腳手板等。

6.2　儀器設(shè)備

坡度架法所使用的儀器設(shè)備主要有：電焊機、鋼卷尺、計算器、測量儀器、質(zhì)量檢測工具。

7　結(jié)　語

坡架法只需利用常用測量儀器即可完成砌筑定位，且不需全程觀測，只需控制靠尺的位置即可，簡化了砌筑工藝，降低了施工難度；使用常規(guī)的5號角鋼材料、花籃螺栓和安全網(wǎng)就可以完成施工操作工序，投入成本低，解決了拱壩大規(guī)模砌筑的質(zhì)量控制；本工法能精確控制雙曲拱壩的壩體布置，還保障了施工進度與施工安全，是一種簡便易行的施工方法，在小水電建設(shè)中具有良好的應(yīng)用前景。