石漫滩水库重力坝碾压混凝土的设计及施工工艺.docx

石漫滩水库重力坝碾压混凝土的设计及施工工艺武永新高晓梅(水利部天津水利水电勘测设计研究院天津300222)提要本文介绍了石漫滩工程全断面碾压混凝土重力坝设计、施工工艺及新技术在工程中的运用,并提出了几个在碾压混凝土筑坝领域有待解决的技术问题。关键词碾压混凝土设计施工工艺新技术一、基本情况石漫滩水库位于河南省舞钢市境内淮河流域洪河支流滚河上,水库原建于1951年,是解放后我国在淮河上修建的第一座大型水库。1975年8月,淮河流域发生历史特大洪水,石漫滩水库因挡水坝为土坝,坝顶漫水而溃决。1991年,国家为进一步治淮,决定复建石漫滩水库。复建后的石漫滩水库为集防洪除涝及工农业供水为一体的综合利用水库,水库总库容112亿m3,最大坝高4015m,改用混凝土坝,为中原地区第一座碾压砼坝。主体工程于1993年9月开工,1996年底基本建成,1998年1月通过国家验收。二、地形地质条件及碾压混凝土坝布置石漫滩坝址位于豫西丘陵和豫东平原的过渡带,坝址以上为低山丘陵区,坝址区为狭窄的不对称U型河谷,宽约400m。坝基岩石为震旦系海相碎屑岩和第四系松散岩石,持力层为石英砂岩,岩石硬、脆、碎,裂隙发育,夹泥较多,建坝条件相对较差。自1975年至1992年,对石漫滩水库的坝型进行了反复比较论证,对修建土石坝、常规混凝土坝及碾压混凝土坝的技术经济条件进行了认真研究,随着碾压混凝土筑坝技术的不断发展,为节约工程投资、加快工程进度,1992年经国家批准,在石漫滩水库修建全断面碾压混凝土坝。为避免跨坝基岩冲坑对坝体结构的影响,复建工程的坝轴线较原坝轴线上移了90m。复建后的重力坝坝顶长645m,共分22个坝段。左岸非溢流坝段长193m,布置有灌溉底孔;河床主槽布置了7个溢流坝段,总长132m;右岸为非溢流坝段,总长320m。非溢流坝段的横缝间距一般在40m左右,溢流坝段考虑到溢流面部分为常规混凝土,横缝间距按本文于1998年2月23日收到12水力发电学报20m设计。枢纽布置见图1,典型剖面见图2、3。坝体混凝土总量为35万m3,其中碾压混凝土占78%。图1平面布置图(m)非溢流坝段剖面图(m)图2三、碾压混凝土坝结构设计311基础垫层混凝土设计石漫滩坝基为中厚层石英砂岩,岩层倾向上游25度,开挖后的坝基为多组裂隙切割成的锯齿状岩石面,起伏差难于满足规范要求。为了给碾压混凝土施工创造条件,必须在基础面浇筑一层常规混凝土,即基础垫层混凝土,其设计厚度为110～115m,标号为R9013武永新等:石漫滩水库重力坝碾压混凝土的设计及施工工艺图3溢流坝段剖面图(m)200S6D50,允许浇筑温度为16～18℃。施工初期,曾对在基础部位浇筑微膨胀混凝土方案的可行性进行了试验研究,但最后因水泥产品质量不稳定而被放弃。垫层混凝土浇筑完成后在其上部进行固结灌浆施工。由于受工期限制,部分基础混凝土在高温季节施工,虽然采用了加冷水拌和、堆高骨料、埋设一期冷却水管等温控措施,但浇筑温度仍居高不下。此外,基础混凝土浇筑厚度少、间歇期长,在施工期出现了一些裂缝。对基础部位出现的裂缝,采用铺设并缝钢筋及裂缝灌浆等综合工程措施进行了认真处理,至今未见异常情况。312坝体断面设计碾压混凝土坝的坝体断面除满足坝体稳定应力条件外,还应力求结构简单,便于碾压混凝土施工。非溢流坝的上游面为铅直面,下游面为1∶0175的斜坡。为便非溢流坝断面设计于施工,下游坝坡设计成台阶型,每一个间歇层为一个台阶,其高度为210m,上下游面均一次立模成型,这样可省去碾压施工过程中的立模时间,对加快施工进度、防止层面初凝具有十分重要的意义。非溢流坝顶部015m厚的混凝土用常态混凝土浇筑。溢流坝断面设计同非溢流坝段,溢流坝段的上游面也为铅直面,下游面为1∶018的斜坡,溢流坝的过流部分为常规混凝土,需要在碾压混凝土施工结束后用滑模和拉模法施工成型。溢流坝闸墩用常态混凝土施工。313坝体廊道系统设计常规混凝土重力坝内设有多条廊道,以满足灌浆、观测、交通和检查等不同需要。对于碾压混凝土,廊道对施工的影响很大,为便于施工,应尽量少设廊道。石漫滩坝内仅设一条纵向基础灌浆排水廊道和几条横向观测廊道以满足坝基帷幕灌浆、排水孔施工以及坝体观测要求。廊道的侧墙用碾压混凝土加浆振捣法施工,顶拱为钢筋混凝土预制结构,这种方法施工简单,廊道成型后整齐美观,这一经验可以在其它工程14水力发电学报中推广。314坝体防渗结构设计采用最先进的全断面碾压混凝土筑坝技术,坝体上下游防渗结构为二级配碾压混凝土,标号为R90200S6D50,防渗体厚2～3m。从室内试验结果看,二级配碾压混凝土的防渗性能完全可以满足设计要求,但其防渗性能的发挥必须以良好的施工质量为前提。为了确保工程安全,在坝体上游面碾压混凝土间歇层层面上下各15cm的范围内涂刷一层天津院特