大石牛水电站浆砌石拱坝施工控制

孙以晴

大石牛水电站浆砌石拱坝施工控制

孙以晴

（丹东市鸭绿江防洪护岸工程建设管理局，辽宁 丹东 118000）

水电站坝体作为其水利枢纽工程的重要构成部分，施工质量直接影响着水电站后续运行效果。文章以辽宁大石牛水电站浆砌石拱坝施工为实例，结合施工实际，从坝体砌筑、坝体防渗和坝体施工质量控制三方面入手，选用相应的施工工艺与方法。经实践表明工程运行效果良好，施工控制成果显著。

水电站；浆砌石拱坝；施工分析；质量控制

1 工程概况

大石牛水电站地处辽宁省丹东凤城市，是一座以发电为主，兼顾旅游开发、水产养殖等综合性的水利枢纽工程，对于爱河支流草河水能的开发利用有着重要意义。水电站大坝为浆砌石拱坝设计，坝体总高66m，水库库容总量2430万m3，电站装机三台，总容量24MW，年发电总量1.2亿 kW·h。工程于2014年正式建成投入使用。在大坝坝体施工过程中，充分结合施工地实际状况，对浆砌石拱坝的施工工艺、施工质量控制等进行了创新探索，如选用“竖砌法”、“三角砌筑法”进行砌筑作业，全坝面分条带同步施工的工艺；坝体结合上游迎水面铅丝网喷混凝土防渗；选用ZIZ-100型钻机取芯检测砌体密度和定期压水试验控制砌体透水率的方法控制坝体施工质量。

2 坝体砌筑施工分析

2.1 “竖砌法”、“三角砌筑法”施工

大坝坝体的施工从坝底自上而下依照设计顺序分层进行，单层砌筑高度800～1000mm，平面上划分为宽度4m、6m和5m不等的三个纵向作业带，依照先上游后下游的顺序开展，并逐层对水平条带宽度顺序进行调整，以保障各层的水平错缝；参照施工现场实际，整个坝体施工划分为四个砌筑作业组，各组砌筑方向与顺序如图1所示。

随着坝体施工高度的逐步增加，坝体厚度与宽度逐渐缩小，当不能划分为三个作业条带和四个砌筑作业组同步施工时，结合现场实际，由两个砌筑作业组按照1～2个纵向条带施工；各小组间相向作业，确保上下层之间封拱位置间隔4m，实现逐层间的横向错缝。

图1 坝体砌筑作业施工平面示意图

2.1.1 面石砌筑

在施工作业前期，通过现场钻孔取芯发现，面石砌筑作业中块石大面向下平砌时，超过85%以上的砌缝存在吃浆不饱的现象，后改为“竖砌法”进行面石砌筑，所有块石竖放，避免大面朝下，确保各块石紧密交错，缩小砌缝间隔。

砌筑所用面石选用M12.5水泥砂浆制成，除尾部外其余各面均进行凿平处理。砌筑作业前，使用高压水清洗面石，并依照设计在高于层面1.2m的防护架上测量标注边线点，以确保上下游边线不出现偏差；随后于基础面铺设厚度60～80mm的砂浆，使用“竖砌法”进行施工，并控制所有砌缝宽度不超过20mm；最后依次向砌缝内灌注水泥砂浆至饱满并使用钢钎插捣密实。面石砌筑作业完成后，选用高标号水泥砂浆对上下游面石砌缝进行逐层勾缝，以避免使用中发生砌缝渗水现象。

2.1.2 腹石砌筑

采取四组相向同时砌筑的方式进行腹石砌筑作业，这不仅能够提升作业效率，避免相互影响，同时还能防止基础面发生重复污染，从而提升局部砌筑的作业质量。

腹石以C15细石混凝土制成，砌筑前，需先对腹石基础面进行凿毛和冲洗，确保毛面率达到90%以上；随后采用“三角砌法”开展作业，在基础面铺设100mm砂浆层后，先布设料石3～4块，中间留设三角形缝，边长60～80mm，三角形缝内充填混凝土并进行振捣。单层砌筑厚度以800～1000mm为宜，每层料石与混凝土分两小层铺设，两小层铺设厚度均为400mm，以台阶式砌筑前行，下层始终超前于上层，层间料石间隙的留设以不存在“点、线、面”为准则。

砌筑完成且砌体初步凝结后，进行草袋的覆盖洒水养护，持续21天，整个过程中确保砌体表面的始终湿润，以避免产生裂隙。

2.2 上游迎水面铅丝网喷混凝土防渗

参照国内相似工程施工运行经验，大石牛水电站浆砌石拱坝不设立专用防渗墙，坝体防渗依托砌筑材料、施工工艺及质量控制进行保障。上下游坝面均铺设厚度500mm的砂浆砌石块，同时在砌筑作业上升时，在上游坝面挂铅丝网喷涂厚度600～800mm的C20混凝土层作为坝面保护层，坝体选择C15细石混凝土砌料石砌筑，图2所示即为坝体横截面结构示意图。

图2 大坝坝体横截面结构示意图（单位：mm）

坝体上游所布设的铅丝网C20混凝土具备双重功效：一是保护坝体上游迎水面；二是辅助防渗。针对混凝土喷层的施工，需要在坝体的砌筑作业时，先在坝体上游砌体中预设短钢管，然后坝体施工每上升6m，便借助预设的短钢管构建工作平台，通过平台进行挂网和混凝土喷涂作业。

3 砌筑作业质量控制方法

为确保坝体防渗质量，在施工作业中不仅要严格把控砌筑材料质量，设计科学可行的施工工艺，同时还应通过科学的检测技术对施工质量进行控制。

3.1 砌体密度检测

通过传统的试坑灌水法检测砌体密度，若在砌体凝固前进行则数据误差较大，无法准确反映砌体密度；若在砌体凝固后进行则操作难度大，成本高且影响后续工序的正常开展。针对于此，本次施工中采用ZIZ-100型钻机通过岩芯取样的方法对砌体密度进行检测。通过实践表明，这种方法既能够大幅提升砌体密度检测效率与准确率，还能最大程度避免检测作业对正常施工的干扰，有助于提升施工效率。ZIZ-100型钻机岩芯最大取深400mm，符合项目施工中小层砌筑工艺需求。

在坝体施工全过程中共计钻取岩芯35组，其中33组符合设计标准，合格率达95%，各组中砌体密度测值最大为2.68g/cm3，测值最小为2.28g/cm3，平均测值为 2.51g/cm3，均符合施工设计要求。

3.2 透水率控制

为实现砌体透水率的及时检测和有效控制，避免混凝土干缩等形成内部渗水通路，坝体施工每上升4m开展压水试验一次，试验压力为0.3MPa，试验孔深5m，钻孔横竖间隔均为6m，同时对于检测中发现的施工质量薄弱区域应当增设试验孔进行检查，并对发现的孔隙采取灌浆封堵和返工重砌的方法进行处理。由于在现场施工中注意对施工质量的控制，开展大强度、高频率的检查，大坝施工全过程共计开展压水试验280余次，检测合格率100%，其中透水率最大为2.5Lu，均值为0.6Lu（设计施工要求为透水率q不超过3Lu），检测总长达1168m。

4 结语

大石牛水电站枢纽工程坝体建成投入使用两年以来，通过对坝体下游面的持续观测，未发现大坝砌石体存在明显的渗漏现象，表明工程施工实现了依靠大坝自身防渗，辅助上游迎水面铅丝网混凝土喷涂防渗的目标，工程运行效果良好。

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1008-1305（2017）05-0155-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.047

2017-01-22

孙以晴（1981年—），女，工程师。