樊文強(qiáng)

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概況

大同市守口堡水庫(kù)位于陽(yáng)高縣黑水河上游段，是一座集工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉及防洪等綜合利用的?、判退畮?kù)，由樞紐工程和工業(yè)供水工程兩部分組成，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物和臨時(shí)建筑物為5級(jí)。樞紐工程包括大壩、水電站、引水建筑物，水庫(kù)總庫(kù)容為980萬m3。壩頂長(zhǎng)度354 m，最大壩高61.6 m。大壩主體為膠凝砂礫石，上下游防滲保護(hù)均采用常態(tài)混凝土，膠凝砂礫石工程量為43萬m3。

守口堡水庫(kù)在全國(guó)范圍內(nèi)首次將膠凝砂礫石筑壩技術(shù)應(yīng)用于永久工程，被水利部確定為科研實(shí)驗(yàn)壩。膠凝砂礫石筑壩技術(shù)的特點(diǎn)是就地取材，高效快速施工，環(huán)保，體現(xiàn)了“宜構(gòu)適材”、“宜材適構(gòu)”的筑壩理念。

2 施工工藝研究

膠凝砂礫石（CSGR）膠材用量少，在卸料、攤鋪等環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)骨料分離，使得層間結(jié)合部位質(zhì)量控制要求相對(duì)更高，因此，層面處理對(duì)保證壩體質(zhì)量顯得尤為關(guān)鍵。

守口堡水庫(kù)大壩為我國(guó)首座膠凝砂礫石壩，可供參考的工程實(shí)例及施工經(jīng)驗(yàn)非常有限。工程施工前，綜合分析膠凝砂礫石暴露最長(zhǎng)允許歷時(shí)、膠凝砂礫石JGL200專用拌和站的拌和強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及配套的運(yùn)輸、平倉(cāng)、碾壓設(shè)備等生產(chǎn)能力，按照《膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則》的有關(guān)要求，宜采用通倉(cāng)、連續(xù)鋪筑法進(jìn)行膠凝砂礫石鋪筑，但受JGL200專用拌和站的拌和強(qiáng)度限制，當(dāng)鋪筑面積與膠凝砂礫石允許層間間隔時(shí)間不能適應(yīng)，或者受上、下游防護(hù)層及壩體內(nèi)部建筑物常態(tài)混凝土施工影響，導(dǎo)致膠凝砂礫石不能進(jìn)行連續(xù)鋪筑時(shí)需進(jìn)行層面處理。實(shí)際施工過程中，有以下三點(diǎn)施工技術(shù)難點(diǎn)：1）確定層面處理時(shí)間；2）確定砂漿從開始拌和到上層膠凝砂礫石鋪設(shè)的最長(zhǎng)允許時(shí)間；3）按要求厚度均勻鋪設(shè)砂漿。

為保證施工進(jìn)度和質(zhì)量，面對(duì)通倉(cāng)、連續(xù)鋪筑法進(jìn)行膠凝砂礫石鋪筑過程中出現(xiàn)的問題，針對(duì)膠凝砂礫石相對(duì)壓實(shí)密度小、早期強(qiáng)度特別低的特性，通過多次分析研究和試驗(yàn)，確定了在壓力水強(qiáng)度為30 MPa左右的前提下，膠凝砂礫石鋪筑完后8～12 h進(jìn)行沖毛為宜，使層面處理后露出砂粒、小石，且無浮漿和松動(dòng)骨料等雜物。在經(jīng)壓力水沖毛清理后的倉(cāng)面上鋪設(shè)一層水泥砂漿以提高層間結(jié)合力，采用自行設(shè)計(jì)制作的專用設(shè)備控制砂漿攤鋪厚度及均勻度，砂漿厚度以2～3 cm為宜，以避免因厚度過小失去層間粘結(jié)作用、厚度過大形成砂漿夾層使膠凝砂礫石勻質(zhì)性受到影響。確定不同氣候條件下砂漿從開始拌和到上層膠凝砂礫石鋪設(shè)的最長(zhǎng)允許時(shí)間為2 h，在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)確保上層膠凝砂礫石的鋪設(shè)。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

膠凝砂礫石壩鋪筑施工工藝流程見圖1。

3.2 施工工藝操作要點(diǎn)

3.2.1 基礎(chǔ)面處理

在進(jìn)行膠凝砂礫石鋪筑前，對(duì)基礎(chǔ)面雜物進(jìn)行清除并沖洗干凈。經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后進(jìn)行下一道工序施工。

3.2.2 鋪設(shè)砂漿

砂漿鋪設(shè)采用條帶法進(jìn)行，采用混凝土罐車或裝載機(jī)配合進(jìn)行運(yùn)輸，為防止水泥砂漿失水、風(fēng)干，水泥砂漿要隨鋪隨卸，砂漿強(qiáng)度等級(jí)為M7.5，攤鋪厚度為2～3 cm，人工利用專用鋸齒鐵耙（鋸齒高度3 cm）控制攤鋪厚度及均勻性。鋪設(shè)砂漿時(shí)進(jìn)行過程控制，鋪設(shè)面積與鋪筑膠凝砂礫石的能力、砂漿的初凝時(shí)間相適應(yīng)。外界溫度較高時(shí)，對(duì)砂漿表面進(jìn)行噴霧加濕處理，以表面不泛黃為宜。

圖1 膠凝砂礫石壩鋪筑施工工藝流程圖

3.2.3 膠凝砂礫石鋪筑

膠凝砂礫石外摻緩凝劑，控制初凝時(shí)間為4 h，當(dāng)鋪筑時(shí)間控制在直接鋪筑允許時(shí)間范圍內(nèi)，直接連續(xù)上升鋪筑；當(dāng)鋪筑時(shí)間在加墊層鋪筑允許時(shí)間內(nèi)，先鋪設(shè)砂漿墊層，再立即進(jìn)行膠凝砂礫石鋪筑，確保覆蓋新鋪設(shè)的砂漿面，攤鋪厚度控制在55 cm左右。膠凝砂礫石鋪筑時(shí)，采用人工攪拌或噴漿對(duì)膠凝砂礫石接觸砂漿且骨料分離較集中的部位進(jìn)行處理，對(duì)骨料分離較嚴(yán)重部位采用挖掘機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)二次攪拌。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成上層膠凝砂礫石的攤鋪。

3.2.4 碾壓

當(dāng)一條帶膠凝砂礫料鋪筑完成后，采用26 t單鋼輪膠輪振動(dòng)碾沿鋪筑方向靜壓2遍，再振動(dòng)碾壓6遍，振動(dòng)碾行走速度控制在1.5 km/h以內(nèi)。

3.2.5 養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)從膠凝砂礫石鋪筑完成到下層膠凝砂礫石鋪筑開始為止。

3.2.6 沖毛

超過加墊層鋪筑允許時(shí)間，需對(duì)鋪筑的膠凝砂礫石面進(jìn)行沖毛處理。沖毛時(shí)間間隔不宜過早，防止對(duì)鋪筑層面進(jìn)行擾動(dòng)；也不宜太遲，沖毛效果不理想。沖毛以沙粒半露為宜。在氣溫較高時(shí)，視情況適當(dāng)縮短沖毛時(shí)間間隔。

3.2.7 沖洗清理

超過加墊層鋪筑允許時(shí)間，在鋪砂漿前，采用沖毛機(jī)清除鋪筑的膠凝砂礫石面上的二次污染物。

3.2.8 鋪設(shè)砂漿

砂漿鋪設(shè)工藝同“3.2.2款”。

3.2.9 上層膠凝砂礫石鋪筑

上層膠凝砂礫石鋪筑方法同“3.2.3款”。

4 效益

該施工方法在守口堡水庫(kù)樞紐工程施工中得到成功應(yīng)用，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)證實(shí)，其具有施工工藝簡(jiǎn)單，對(duì)保證膠凝砂礫石層間結(jié)合強(qiáng)度，保證施工質(zhì)量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4.1 經(jīng)濟(jì)效益明顯，大大降低施工成本

成本計(jì)算以守口堡水庫(kù)大壩工程為例，施工前期采用傳統(tǒng)的鋪筑工藝，即滿倉(cāng)面一次性鋪筑，每層在鋪筑下層之前必須進(jìn)行倉(cāng)面處理。而采用層間連續(xù)鋪筑的施工方法，根據(jù)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，在填筑時(shí)平均每3層中，只有1層須進(jìn)行鋪筑前倉(cāng)面處理。對(duì)上述兩種施工工藝進(jìn)行分析比較，節(jié)約施工成本約為8元/m2～9 元/m2。

4.2 具有良好的社會(huì)效益，施工進(jìn)度加快

實(shí)現(xiàn)了膠凝砂礫石的連續(xù)上升鋪筑，成功地解決了層間沖毛時(shí)間的控制、層間砂漿鋪筑時(shí)間的控制、砂漿鋪筑厚度的控制等施工難點(diǎn)，大大提高膠凝砂礫石層間結(jié)合能力及大壩整體性；縮短施工周期，提高了施工效率。

4.3 具有良好的環(huán)保效果

避免壩面二次污染物的產(chǎn)生和清理排放。

5 結(jié)論

膠凝砂礫石壩是近年來出現(xiàn)的新壩型，可就地取材，快速施工，同時(shí)對(duì)筑壩材料、施工工藝以及壩基的要求降低，大壩施工基本實(shí)現(xiàn)零棄料，凸顯了在適應(yīng)環(huán)境、減輕破壞環(huán)境方面所具有的優(yōu)勢(shì)，得到了國(guó)際壩工界的重視。山西省守口堡水庫(kù)樞紐工程首次將該壩型應(yīng)用在永久工程中，是我國(guó)首座膠凝砂礫石壩，被水利部確定為科研試驗(yàn)壩進(jìn)行研究。

大同市守口堡水庫(kù)工程中采用層間結(jié)合連續(xù)鋪筑的施工方法，成功進(jìn)行了層間結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化施工。該方法在保證層間結(jié)合質(zhì)量，提高施工效率，節(jié)約工程成本，確保施工安全等方面起到了很好的效果，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。