彭遠(yuǎn)皓

（云南夏洲水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，云南 昆明 650000）

1 問(wèn)題的提出

岔河水庫(kù)修建在云南玉溪易門(mén)縣浪壩村，與易門(mén)縣縣城相距73.5 km，水庫(kù)庫(kù)容總量5002.6 萬(wàn)m3，興利庫(kù)容達(dá)3854.9 萬(wàn)m3，水庫(kù)庫(kù)區(qū)需水總量達(dá)7271.8 萬(wàn)m3，水庫(kù)可灌溉水量6836.9 萬(wàn)m3，能有效解決庫(kù)區(qū)78.67 hm2灌溉用水以及下游地區(qū)5.443 萬(wàn)人、8.955 萬(wàn)頭牲畜的供引水。岔河水庫(kù)建筑物主要包括溢洪道、攔河壩、泄洪閘、輸水隧洞等，攔河壩采用壩高79.5 m的砼面板堆石壩，溢洪道軸線(xiàn)長(zhǎng)398.47 m，輸水隧洞軸線(xiàn)長(zhǎng)488.38 m。水庫(kù)為Ⅲ等中型水庫(kù)，攔河壩建筑物等級(jí)2 級(jí)，溢洪道、泄洪閘和輸水隧洞建筑物3 級(jí)，其余臨時(shí)泄洪建筑物均為5 級(jí)。由于岔河水庫(kù)溢洪道泄洪槽閘底孔寬度較小、地質(zhì)條件特殊，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，泄洪過(guò)程中下游泄洪槽過(guò)流能力過(guò)小，故而拆除水庫(kù)側(cè)槽溢洪道入口前段泄洪閘，將水庫(kù)現(xiàn)有溢洪道改成開(kāi)敞式溢洪道。水庫(kù)開(kāi)敞式溢洪道施工面臨地質(zhì)缺陷、大體積混凝土溫控等技術(shù)難題。

2 工程地質(zhì)條件

岔河水庫(kù)溢流堰位于庫(kù)左岸單薄山體埡口的沖溝地帶，坡度平均為51.5°，坡陡彎急，沖溝以下的斜坡坡度在12°～18°。溢流堰出口段長(zhǎng)約250 m的階地地形較平穩(wěn)，坡度在2°～5°以?xún)?nèi)，邊坡穩(wěn)定性良好。水庫(kù)溢流壩對(duì)應(yīng)著白云巖和部分紅黏土層，巖層裂隙發(fā)育，具有較強(qiáng)的溶蝕性，滲漏較嚴(yán)重，順著基巖面的紅黏土分布不利于壩基穩(wěn)定。溢流壩以下100 m 處的沖溝內(nèi)存在寬度10 m～13.5 m、走向SE55°～60°的斷裂破碎帶一條，對(duì)溢流壩性能穩(wěn)定及開(kāi)敞式溢洪道安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。

溢洪道壩基位于基巖上，溢洪道開(kāi)挖高度最大可達(dá)38.5 m，上部土質(zhì)邊坡開(kāi)挖高5m～25.5m，下部巖質(zhì)邊坡開(kāi)挖高4 m～32.5 m。溢洪道泄槽巖壁邊坡泥巖類(lèi)軟弱巖層發(fā)育，易軟化、泥化和風(fēng)化，泄槽開(kāi)挖施工必將造成臨空面出現(xiàn)，伴隨節(jié)理裂隙切割作用，則泄槽側(cè)坡容易出現(xiàn)坍塌、掉塊和滲漏。岔河水庫(kù)開(kāi)敞式溢洪道進(jìn)、出口段巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)赤平投影[1]見(jiàn)圖1。根據(jù)投影圖及巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面的組合條件可以看出，溢洪道軸線(xiàn)和巖層走向相交角度較小，巖層傾角較為緩和，不利于側(cè)壁邊坡穩(wěn)定。

圖1 岔河水庫(kù)溢洪道進(jìn)口段、出口段結(jié)構(gòu)面赤平投影圖

3 施工難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)策略

3.1 不良地質(zhì)條件下的開(kāi)挖回填處理

岔河水庫(kù)泄洪閘位于溢流壩壩址基礎(chǔ)，前期地質(zhì)勘探結(jié)果表明，溢流壩壩基內(nèi)白云巖節(jié)理裂隙發(fā)育，溶蝕性較強(qiáng)，順基巖面局部夾雜紅黏土。為更加準(zhǔn)確掌握泄洪閘基礎(chǔ)性地質(zhì)條件，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中又在軸線(xiàn)布置4 個(gè)孔、上下游各布置2 個(gè)鉆孔進(jìn)行了再次勘探?？碧竭^(guò)程中并未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)條件，但是在原泄洪洞基礎(chǔ)開(kāi)挖兩側(cè)106.7 m～114.2 m 范圍發(fā)現(xiàn)厚0.35 m的貫穿性紅色黏土夾層，夾層以下0.4m 處基巖全部風(fēng)化，嚴(yán)重破碎。原泄洪洞設(shè)計(jì)臨近上游基面的頂面高程107.5 m，臨近下游齒墻的頂面高程103.7 m，加泥層埋深最深達(dá)5.5 m，傾角在7°～10°范圍，抗滑穩(wěn)定性不達(dá)標(biāo)。所以，反復(fù)論證的結(jié)果就是開(kāi)挖原泄洪洞左側(cè)傾角較小處夾泥層及以上的全部巖石，而右側(cè)較大傾角處基于原開(kāi)挖基礎(chǔ)再向夾泥層上游擴(kuò)挖4.8 m，巖石挖方量將增加2545 m3，考慮到抗滑穩(wěn)定性要求及投資控制，在擴(kuò)挖處采用摻加30%埋石的C15 混凝土回填。

3.2 施工期溫控措施

岔河水庫(kù)開(kāi)敞式溢洪道上下游長(zhǎng)×寬為23 m×13 m，厚度最大為12 m。溫度控制是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。根據(jù)水庫(kù)溢洪道地質(zhì)條件、施工環(huán)節(jié)擬定以下溫控措施。

3.2.1 控制混凝土水化熱溫升

岔河水庫(kù)開(kāi)敞式溢洪道施工通過(guò)采用低熱水泥并減少水泥用量控制混凝土水化熱溫升。具體措施是在溢流堰體內(nèi)采用礦渣硅酸鹽32.5 低發(fā)熱量水泥，堰體表面采用C25 普通硅酸鹽32.5 低發(fā)熱水泥[2]。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，單位混凝土方中水泥用量每減少10 kg，混凝土溫升將降低1.2℃。此外，岔河水庫(kù)溢洪道施工還采用加大骨料粒徑，改善骨料極配等措施達(dá)到了控制大體積混凝土水化熱溫升的目的。

3.2.2 控制混凝土澆筑溫度

通過(guò)增加骨料堆高，外圍增設(shè)漿砌石擋墻，頂部加設(shè)陰棚，防止陽(yáng)光直射等措施控制現(xiàn)場(chǎng)溫度。此外，在材料堆放區(qū)通過(guò)噴淋管路進(jìn)行粗骨料冷水噴淋，水溫控制在5℃，并將骨料區(qū)緊鄰拌合站設(shè)置，控制骨料運(yùn)輸途中溫度的升高。通過(guò)拌合水加冰，縮短拌合用水取用到拌和之間的時(shí)間間隔，在制冷設(shè)備和拌合站水罐之間設(shè)置回路等措施，使拌合水和噴淋水的不斷循環(huán)以增強(qiáng)降溫效果。

澆筑時(shí)按照薄層分塊跳倉(cāng)[3]的方法，約束區(qū)內(nèi)分期厚度按1.5 m 設(shè)置，約束區(qū)外按2.5 m 設(shè)置。對(duì)于開(kāi)敞式溢洪道溢流堰上下游立面等部位，進(jìn)行流水養(yǎng)護(hù)，水平倉(cāng)面等部位，進(jìn)行水霧養(yǎng)護(hù)，并采取潤(rùn)濕覆蓋等措施，減少水分散失，控制結(jié)構(gòu)溫升。

3.3 配合比的確定

岔河水庫(kù)開(kāi)敞式溢洪道壩坡坡度大而陡，在承受高流速水流沖刷的過(guò)程中，為避免泄槽底板、挑坎等產(chǎn)生局部性空蝕破壞，必須使用抗裂性與耐久性較好的高性能砼，礦渣微粉、外加劑等成分的配合比與強(qiáng)度指標(biāo)通過(guò)試驗(yàn)加以確定，T1、T2、T3、T4 四種配合比的試驗(yàn)結(jié)果和材料技術(shù)性能見(jiàn)表1、表2。

表1 礦渣微粉、外加劑的配合比及強(qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表2 材料技術(shù)性能

根據(jù)礦渣微粉、外加劑的配合比及強(qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果和材料技術(shù)性能，岔河水庫(kù)開(kāi)敞式溢洪道施工應(yīng)選用T2 配合比，能改善材料品質(zhì)性能，提升和易性，減少結(jié)構(gòu)物表面蜂窩與麻面，抗裂能力大大增加。此外，由于用礦粉替代了部分水泥用量，還能起到控制和降低混凝土水化熱溫升的作用。工程完工后的運(yùn)行結(jié)果表明，開(kāi)敞式溢洪道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很容易就達(dá)到了C45～C50，抗空蝕破壞效果顯著，抗凍能力達(dá)D200，抗?jié)B達(dá)S12，抗壓強(qiáng)度平均值達(dá)46.8 MPa。

4 結(jié)論

綜上所述，岔河水庫(kù)采用開(kāi)敞式溢洪道能有效增大泄洪槽閘底孔寬度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，泄洪過(guò)程中增加下游泄洪槽過(guò)流能力，然而，水庫(kù)開(kāi)敞式溢洪道施工過(guò)程中面臨著地質(zhì)缺陷、大體積混凝土溫控等技術(shù)難題。為此，應(yīng)當(dāng)開(kāi)挖原泄洪洞左側(cè)傾角較小處夾泥層及以上的全部巖石，右側(cè)較大傾角處基于原開(kāi)挖基礎(chǔ)再向夾泥層上游擴(kuò)挖，在擴(kuò)挖處采用摻加30%埋石的C15 混凝土回填；采用加大骨料粒徑，改善骨料極配以控制大體積混凝土水化熱溫升；使用抗裂性與耐久性較好的高性能砼，礦渣微粉、外加劑等改善材料品質(zhì)性能、提升和易性與抗裂能力、減少結(jié)構(gòu)物表面蜂窩與麻面。