陳旺雄

（福建省水利水電工程局有限公司,福建 泉州 362000）

1 工程概述

1.1 工程概況

福地水庫工程所在地為福建省連城縣,位于文川河上游文亨鎮(zhèn)福地村,樞紐建筑物包括攔河壩、溢洪道、進水口和供水（灌溉）輸水系統(tǒng),水庫具有防洪、供水、灌溉等綜合利用功能。

福地水庫壩頂高程418.5 m,壩體最大高度為36.5 m,壩頂軸線長度為258.0 m,大壩從左至右的布置依次為：左岸擋水壩段,長147.0 m；溢流壩段,長26.0 m；右岸擋水壩段,長85.0 m。擋水壩段壩頂寬5m,最大壩底寬27.5 m,上游面直立,下游面412.0 m高程以上直立,412.0 m高程以下為1∶0.75。溢流壩段設(shè)在河床位置,最大壩底寬29.0 m,堰頂高程為412.0 m,布有3 孔6.0 m×4.0 m（凈寬×凈高）的工作閘門,總溢流凈寬18.0 m,溢流壩段的消能方式為挑流消能（見圖1、圖2）。

圖1 福地水庫大壩工程現(xiàn)場航拍圖

圖2 福地水庫大壩典型斷面

1.2 初步設(shè)報告中石料場的選擇與開采

福地水庫工程砼澆筑總量為5.07萬m3,砌石6.96萬m3,經(jīng)計算,各天然建筑材料設(shè)計需用量分別為：砼粗骨料7.61萬 m3,砼細骨料6.76萬m3,毛塊石料4.95萬m3。根據(jù)現(xiàn)場勘察,工程區(qū)附近沒有找到合適的可供開采的石料場,因此本工程考慮在充分利用建筑物基礎(chǔ)開挖料的前提下,就近從已開采的“金雞嶺”石料場采購。

“金雞嶺”石料場距大壩約8.0 km（料場通往國道泥石道路1.0 km+國道水泥路面1.7 km+國道通往壩區(qū)約5.3 km）。

2 砼砌石重力壩常規(guī)施工方法及效果檢測

2.1 砼砌石重力壩常規(guī)施工方法

根據(jù)設(shè)計文件《擋水壩段典型剖面圖》（圖號：水工-大壩-02）總說明：福地水庫大壩工程壩體砌筑采用“坐漿法”施工,砌縫為豎縫,縫寬為8 cm～10 cm,砌縫內(nèi)的砼應(yīng)用插入式振搗器仔細振搗到密實為止。具體施工流程見圖3。

圖3 “坐漿法”施工流程圖

壩體石料砌筑所需的砂漿采用0.4 m3砂漿機拌和,砼用0.75 m3強制式拌和機供料,石料及砼骨料由“金雞嶺”石料場采購,砂漿、砼水平運輸采用5 t自卸汽車,垂直運輸用塔吊。石料由8 t自卸汽車運到壩前,395 m高程以下可直接入倉,395 m高程以上用塔吊垂直運輸至砌筑部位。壩體為C15 W6 二級配砼砌毛塊石,砌筑時首先在砌筑面上進行座漿,然后在已座漿的砌筑面上擺放毛塊石,擺放完成后及時進行豎縫注漿并振搗密實。當砌體中的膠結(jié)材料終凝后,即對砌體進行灑水養(yǎng)護。

2.2 效果檢測

（1）砼砌石重力壩塊石比例是大壩施工成本控制的重要因素,為檢測塊石比例,在壩體橫向樁號：K0+163 m～K0+164 m,縱向樁號：壩下0+14 m～壩下0+15.5 m,高程391m處開挖出1 個尺寸為 1.5 m×1.0 m×1.0 m試坑。

（2）采用試坑灌水法,試坑的開挖采用人工結(jié)合手風鉆、風鎬等工具進行開挖,并記錄具體數(shù)據(jù)。現(xiàn)場檢測結(jié)果見表1。

表1 大壩塊石比例試驗表

設(shè)計文件要求壩體的塊石比例是不低于30%,本次檢測塊石比例為36.4%,結(jié)果雖然滿足設(shè)計要求,但是仍有很大的提高空間。

3 提高壩體塊石比例的重要性

（1）壩體塊石比例作為本工程的關(guān)鍵控制性項目,關(guān)系到大壩工程的施工質(zhì)量和成本,首次檢測的壩體塊石比例僅為36.4%,對比公司其它同壩型的塊石比例（≧50%塊石比例）有著一定的差距。

（2）提高壩體塊石比例可以減少砼用量,從而減少大壩的水泥總用量,降低了水化熱,減少裂縫發(fā)生的概率,提高壩體質(zhì)量。

（3）提高壩體塊石比例可以降低施工成本。

（4）采用先進的施工工藝不僅能夠提高壩體塊石比例,還可以提高施工效率和加快施工進度。

（5）通過實踐積累施工經(jīng)驗,可為其他類似工程提供指導。

4 影響壩體塊石比例的因素分析

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和施工成果,項目部成員對各種制約施工技術(shù)水平的因素進行了深入調(diào)查和研究分析,確認出影響本工程壩體塊石比例低的三點主要因素。

4.1 上壩材料的級配控制不理想和質(zhì)量較差

由于初步設(shè)計報告要求上壩材料從“金雞嶺”石料場采購,“金雞嶺”石料場運送過來的毛塊石未進行篩選,部分上壩毛塊石較小,僅為0.3 m3～0.8 m3,局部有風化、裂隙的毛塊石較多,不但增加毛塊石擺放工序和毛塊石之間的縫隙,還減小了壩體的塊石比例,而且需要處理不合格毛塊石,影響施工效率。

4.2 施工方法不合理

采用傳統(tǒng)“坐漿法”砌筑,同壩段同高程的倉面要分段、分塊進行施工,倉面往往無法連續(xù)作業(yè)。為了在水泥砂漿初凝前擺放好毛塊石,需加快擺石速度,容易增加毛塊石之間接縫間隙,從而影響壩體的塊石比例。經(jīng)檢測,壩體的塊石比例為36.4%,雖然滿足設(shè)計要求,但是還有很大提高空間。

4.3 毛塊石擺放不到位,縫隙大

施工員在對現(xiàn)場擺石進行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)通過塔吊吊運毛塊石,現(xiàn)場作業(yè)工人不容易控制毛塊石擺放,導致毛塊石之間留有較大空隙,且施工過程中還存在一定的安全隱患。

5 針對壩體塊石比例低的改進措施

5.1 改善上壩材料的級配控制和質(zhì)量

壩體所用的毛塊石級配和質(zhì)量情況決定了大壩砌體質(zhì)量,要控制好毛塊石的質(zhì)量和級配,首先要在源頭石料場進行控制。

（1）“金雞嶺”石料場作為連城縣唯一石料場,供應(yīng)著連城縣所有在建工程的原材料,由于產(chǎn)量有限,在大壩工程施工過程中,存在供應(yīng)量少和經(jīng)常斷供的問題,且原材料的質(zhì)量項目部難以直接控制,進場的石料中出現(xiàn)殘料率高（不符規(guī)格、沒有連續(xù)級配、風化程度高）的問題,直接影響著大壩的施工質(zhì)量和進度要求。通過參建各方的努力,本工程申請的自采料場經(jīng)縣水利局、縣國土局、冠豸山管委會、縣公安局、縣政府等相關(guān)部門的批準同意后開始開采。

（2）開采前先進行爆破試驗,確定爆破參數(shù)。本工程采用微差擠壓爆破技術(shù),在爆破前參照爆破試驗參數(shù)和實際開挖過程中巖石的巖性,節(jié)理發(fā)育等情況,微調(diào)爆破參數(shù),分層有序開挖出符合質(zhì)量要求的石料。

（3）爆破出的石料還需做進一步篩選,剔除分化嚴重的不合格料,選用新鮮、堅硬的合格料,為便于機械設(shè)備裝運、吊放和提高壩體塊石比例,選用毛塊石的規(guī)格盡量在0.5 m3～1.5 m3之間,超1.5 m3以上的石料需用破碎錘解小后再運送至大壩上游的毛塊石堆放場。

（4）上壩前由工人選好適當?shù)拿珘K石,并用高壓水槍進行沖洗,待清洗干凈后由吊車、塔吊或抓鏟挖掘機運至壩上,由現(xiàn)場工人控制毛塊石的擺放間距,達到密實合理。

（5）改進后成果見表2。

表2 先后料場的毛塊石質(zhì)量對比表

5.2 大壩砌筑施工方法改進

在征得參建各單位負責人的同意后,項目部通過設(shè)計變更,把壩體砌筑施工方法改為“不鋪漿砌筑法”,具體施工流程圖和優(yōu)點見圖4。

圖4 “不鋪漿法砌筑法”施工流程圖

（1）擺砌毛塊石和豎縫澆筑砼可以分開上壩,在不同的壩段或倉面,項目部可根據(jù)現(xiàn)場情況分別進行施工,既提高施工機械的利用率,也提高整體施工效率。

（2）在季節(jié)性施工時,可以根據(jù)實際天氣情況相互調(diào)整擺砌毛塊石或澆筑砼,以達到工程質(zhì)量最優(yōu)、施工最佳的目的。如夏季施工時,白天氣溫高時安排擺砌毛塊石,早晚氣溫較低時安排澆筑砼,錯開白天氣溫高時澆筑砼,可以避免砼出現(xiàn)冷縫。冬季施工時,早晚氣溫較低時安排擺砌毛塊石,白天氣溫較高時安排澆筑砼,可以減少因氣溫低對澆筑砼的影響。雨季施工時,下雨時段安排擺砌毛塊石,不下雨時段安排澆筑砼,可以避免頻繁調(diào)整水灰比,保證施工質(zhì)量。

（3）采用“不鋪漿砌筑法”可在各個壩段內(nèi)先通倉擺放好毛塊石,再連續(xù)進行豎縫砼澆筑,這樣能更好的控制毛塊石的擺放間隙,增加壩體的塊石比例,無需像傳統(tǒng)“坐漿法”砌筑時為避免在水泥砂漿初凝前需快速擺放好毛塊石,施工時毛塊石之間容易有較大的接縫間隙,從而降低壩體的塊石比例。

“不鋪漿砌筑法”還能夠有效減少砼澆筑過程中產(chǎn)生的施工縫,本工程的通常做法為：在壩體寬度≥15 m時,上下游總共分3 倉澆筑；在壩體寬度在5 m～15 m之間時,上下游共分2 倉澆筑；在壩體寬度為5 m時,1倉連續(xù)澆筑完成。每倉砼須連續(xù)澆筑完成,嚴禁在澆筑過程中產(chǎn)生施工縫或冷縫,從而減少大壩蓄水后可能出現(xiàn)的漏水點。

（4）改進后成果：

采用“不鋪漿法砌筑法”,底層砼振搗密實后,由吊車、塔吊或抓鏟挖掘機吊運抓取小毛石至毛塊石之間的縫隙中,邊填邊振搗砼,提高砌體質(zhì)量和塊石比例。

5.3 新增施工設(shè)備,改善“毛塊石擺放不到位,縫隙大”的問題

（1）項目部新增1臺抓鏟挖掘機,抓鏟挖掘機可以輕易的控制毛塊石的擺放,擺放過程不需要人工配合,安全且高效,不同形狀的毛塊石可按最小縫隙的形式進行擺放,通過減少毛塊石之間的縫隙,從而提高壩體的塊石比例（見圖5）。

圖5 使用抓鏟挖掘機施工的現(xiàn)場圖

（2）改進后成果見表3。

表3 新增抓鏟挖掘機前后效果對比

6 改進措施后的效果檢查

為驗證改進措施后壩體的塊石比例,按規(guī)范要求做了2個試坑試驗,試驗情況見表4。

表4 大壩塊石比例試驗表

圖6 改進前后塊石比例對比柱狀圖

7 結(jié)語

福建省連城縣福地水庫工程在確認前期施工中壩體塊石比例低的主要原因后,經(jīng)項目部全體成員和施工人員的共同努力下,通過改進施工技術(shù)和管理措施,壩體塊石比例得到顯著的提升,不僅提高了工程質(zhì)量,還加快了施工進度和降低了施工成本,大大增加了工程效益。