CN107142902B - 高水头大流量全断面筑坝方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高水头大流量全断面筑坝方法，该高水头大流量全断面筑坝方法包括施工道路准备、基础找平、料场准备、仓面准备、原料准备、摊铺填仓、平仓、碾压、变态CSG施工、养护，具有施工速度快、施工工期短且防冲抗渗能力好的优点。

Description

高水头大流量全断面筑坝方法

技术领域

本发明涉及一种建筑施工领域，特别涉及一种高水头大流量全断面筑坝方法。

背景技术

大坝，挡水建筑物的代表形式就叫坝。大坝施工方式较多，一般比较常用的就是浆砌石施工方法和堆石坝填筑的施工方法。

浆砌石施工方法，其特点是可充分利用当地原料资源。浆砌石坝比混凝土坝能降低一定成本，对基础岩石条件要求差一些，但由于浆砌石结构不便使用机械化施工，主要以人工作业为主，效率低，所以施工工期较长，而且对砌石料的粒径要求较高，一般区域易受条件制约，料源利用率较低。另外，在挡水建筑物使用浆砌石结构时，为满足防渗要求，浆砌石结构往往需设混凝土面板或心墙防渗，对浆砌石结构的施工又增添一道工序。这不仅影响施工进度，增加施工成本，而且这个防渗结构一旦发现缺陷，补救非常困难。

堆石坝填筑的施工方法与浆砌石坝相比可采用机械化施工，但坝体断面较大，填筑工程量大。坝体在防渗结构上常采用混凝土面板防渗或各种形式心墙防渗，不管采用哪种形式防渗，对堆石坝的造价和施工进度都存在一定不利因素，而且这种防渗结构一旦发现损坏，补救更是困难，且更容易造成大坝失事。

因此需要设计一种施工速度快、施工工期短且防冲抗渗能力好的大坝施工方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高水头大流量全断面筑坝方法，具有施工速度快、施工工期短且防冲抗渗能力好的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

1.一种高水头大流量全断面筑坝方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：施工道路准备，在大坝施工前提前做好入仓导入规划；在施工中，随着坝体不断升高，需修建不同多阶段高程的入仓道路；

步骤2：基础找平，大坝基础覆盖层开挖至河床基岩后，人工将基岩面冲洗干净，同时使用 7.5KW潜水泵及虹吸管将仓面积水排出，经四方联合验收后，使用常态混凝土大面找平；

步骤3：料场准备，在大坝的下游设置有CSG胶凝砂砾石拌和站和备料区，备料区使用钢筋石笼防护，保证堆料高度；

步骤4：仓面准备，在基础平面的顶部的两侧沿线安装翻升模板或安装预制块；

步骤5：原料准备，从料场取料，拌制形成土石填料；

步骤6：摊铺填仓，自卸车在仓面卸料采用两点卸料法以此卸料，所述两点卸料法为，汽车驶上条带后开始卸料，卸过一半后在车斗门不关的情况下前行2m～4m左右继续卸料；摊铺完成后，在铺筑层标出CSG碾压区域及CSG变态区域分界线；

步骤7：平仓，采用平仓机平仓，人工辅助剔除超粒径大于25cm的骨料；为确保变态区振捣质量，对变态区的混凝土大骨料粒径进行了控制，即对变态区混凝土骨料大于15cm的用人工分散抛填至大坝碾压区域；变态区为大坝与岩石边坡结合部位和坝体上下游模板部位；

步骤7：碾压，坝体CSG碾压区先无振碾压2遍，再有振碾压6遍，碾压速率控制在1.5～ 2.0km/h；碾压方向垂直于水流方向，碾压条带间的搭接宽度控制在30～40cm之间，端头搭接长度按不小于100cm控制，碾压结束后，用核子密度仪及时进行压实度检测，用灌水法测容重，对达不到设计要求的及时补碾；

步骤8：变态CSG施工，由右岸平台的临时制浆站制浆，用PVC管输送至仓面内的加浆车中，再由加浆车运至仓面各加浆区域；变态区根据宽度设置2-5道抽槽，抽槽用以辅助插孔加浆；根据变态区计算加浆量，加浆量为体积的6％～10％；为保证加浆质量，人工加浆时采用测定的加浆器具计量加浆；加浆10～20分钟分钟后用振捣器人工振捣，振捣时快插慢抽，振捣至泛浆、表面无明显沉降为止；

步骤9：养护，在碾压后6～18h内开始表面喷雾养护；

步骤10：重复步骤4～10，直至筑坝完成。

采用上述方案，步骤1～3，为筑坝提供了极好的输送环境和施工基底，使得在施工的时候材料供应迅速，大大提高施工效率；而良好的基底也是大坝保证抗冲击和防渗透能力的基础；步骤4为大坝提供了快速填装土石的填充容腔，大大提高施工效率；步骤5～10，则在提供较高的土石填充层的铺设效率的基础上，确保了铺设质量，并及时的检测反馈，以及时的进行修正；在经由9灌浆和10的养护之后，填充层可以具有极高的防渗透性能；重复4～10，直至筑坝完成之后，整体坝体具有极好的防冲抗渗性能，且整个施工过程施工速度快、施工工期短。

进一步优选为：在大坝的坝顶小于EL1450m时，步骤1中所述入仓道路分为三个阶段；EL.1390.00m以下入仓道路，EL.1390.00m～EL.1400.00m入仓道路和EL.1400.00～EL.1425.00m入仓道路。

采用上述方案，在施工过程中坝体不断升高，需修建不同高程的入仓道路，以确保施工材料能够及时的输送，保证施工的连续性。

进一步优选为：步骤4所述基础平面上沿边线向上凸出设置有止推台，所述预制块的底部设置有卡槽，所述预制块的底部与基础平面抵接，所述卡槽的水平内壁与止推台的水平端面抵接；在步骤4的基础平面包含预制块时，止推台为上一层混凝预制块模板的顶部。

采用上述方案，提高预制块的摆放质量，使得预制块在摆放时上一层的预制块的外侧卡槽正好卡在下一层预制块的内侧，自动对齐形成直线；并且卡槽和止推台的组合还形成限位，提高抗水冲击和水压的支持力。

进一步优选为：步骤5所述拌制形成土石填料的工艺步骤为：①装载机上料；②人工筛分、剔除大骨料；③CSG拌制机拌制；④皮带机运输；⑤自卸车接料。

采用上述方案，筛分剔除超粒径砂石骨料，可以防止超粒径砂石骨料卡死输送机及损坏搅拌罐；而采用胶凝砂砾石拌和机拌和使得拌和成型后的CSG骨料均匀，成色较好；有效提高施工质量。

进一步优选为：步骤5所述拌制形成土石填料的工艺步骤为：①制作拌和坑；②铺填胶凝砂砾石料；③人工均匀分散添加水泥、粉煤灰和减水剂；④再铺填胶凝砂砾石料；⑤人工均匀分散添加水泥、粉煤灰和减水剂；⑥用反铲挖机干拌2次，均匀加水，挖机湿拌4次，拌和完成验收合格后运输至浇筑仓面。

采用上述方案，在原料的超粒径砂石骨料比较多的情况下，人工清除费时较长，不易剔除干净，容易卡死输送机及损坏搅拌罐，拌制效率较低；以这种方式可以避免搅拌罐受损，并加大超粒径砂石骨料的可容纳量，也就是，部分超粒径砂石骨料可以直接搅拌形成建设材料；减少了择选费时，提高效率和骨料利用率。

进一步优选为：步骤6每层所述条带料堆的起始位置距端翻升模板5～6m，距侧模板 1.5m。

采用上述方案，避免模板跑位，影响浇筑质量，也避免自卸车与翻升模板产生干涉撞击。

进一步优选为：步骤7所述普通区的铺料虚铺厚度为70cm，压实层厚60cm；所述变态区铺料厚度35cm，加浆振捣后继续铺料35cm加浆振捣。

采用上述方案，避免模板跑位，提高铺设骨料的致密性，即提高筑坝完成后坝体的抗冲击性能和防渗性能。

进一步优选为：步骤10所述喷雾养护采用采用喷雾机和冲毛枪喷雾保湿、降温。

采用上述方案，保湿降温均匀，使得稳定铺设层的结构，防止在上一层铺设的时候产生膨胀或收缩。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

整体坝体具有极好的防冲抗渗性能，且整个施工过程施工速度快、施工工期短。

附图说明

图1是实施例1的筑坝施工流程图；

图2是实施例1的大坝垂向于拦截面的结构示意图；

图3是实施例1的翻升模板的安装结构示意图；

图4是实施例1的预制块的安装结构试图。

图中，1、坝体；3、预制块；21、面板；22、拉模杆；23、支撑机构；24、调节机构； 241、螺杆；242、套筒；243、操作杆；。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

实施例1：高水头大流量全断面筑坝方法，包括十个步骤，分别为施工道路准备、基础找平、料场准备、仓面准备、原料准备、摊铺填仓、平仓、碾压、变态CSG施工、养护。每个步骤如下：

1.1施工准备

胶凝砂砾石(CSG)大坝施工前，应先提前做好入仓道路规划，因为在施工中，随着坝体1 不断升高，需修建不同高程的入仓道路。在大坝的坝顶小于EL1450m时，大坝填筑入仓道路分三阶段：EL.1390.00m以下入仓道路，EL.1390.00m～EL.1400.00m入仓道路和EL.1400.00～ EL.1425.00m入仓道路。

1.2基础找平

大坝基础覆盖层开挖至河床基岩后，人工将基岩面冲洗干净，同时使用7.5KW潜水泵及虹吸管将仓面积水排出，经四方联合验收后，及时使用常态混凝土大面找平，便于立模、碾压。

1.3仓面准备

CSG大坝上游面EL.1378.00m以下采用3015小钢模拼装，以满足常态找平混凝土浇筑； EL.1378.00m以上使用3m×3.1m翻升模板，局部木模板补缝。CSG大坝下游面EL.1378.00m 至EL.1390.20m使用3m×3.1m翻升模板浇筑；EL.1390.20m以上，使用C20预制混凝土块作为模板。

(1)翻升模板

连续翻升模板结构主要包括：面板21、支撑机构23、调节机构24和拉模杆22。单块翻升模板重量为1363kg。

1)面板21：面板21为3m×3m(宽×高)钢模板，钢面板21厚度为5mm，次梁采用[10槽钢，劲板为∠50×4角钢。

2)支撑机构23：支撑机构23采用桁架式背架，背架主梁采用[14b槽钢，背架采用∠63×6角钢。吊耳设在背架主梁上。

3)调节机构24：调节机构24为螺旋千斤顶结构，主要采用M40型螺杆241、套筒242及操作杆243组成。安装在上下两层模板背部背架上，用于支撑和调节上层模板，使上、下层模板连成整体，成为新的悬臂模板。

4)拉模杆22：采用φ40钢棒加工制作，面板21部位加工成锥体状，锥头内刻丝，模板安装时将φ22拉模筋刻丝套入锥体内，起锚固及支撑模板作用。每块模板由6根拉模杆22支撑锚固。

(2)预制块3模板

预制块3大小为120cm×85cm×200cm，中间预埋直径100mm的PVC排水管。预制块3采取定型钢模板(120cm×200cm)及小钢模拼装。考虑施工现场预制块3摆放质量，对预制块3体型做了略微改动。在预制块3外侧底部压接面设置卡槽，卡槽规格为5cm×200cm，卡槽用2块10#槽钢拼接作为模板，以便在安装时上一层的预制块3的外侧卡槽正好卡在下一层预制块3的内侧，保证安装成直线，并且在第一层，基础平面上沿边线向上凸出设置有止推台卡槽的水平内壁与止推台的水平端面抵接。为使安装好的预制块3顶面外侧棱角不被损坏，在预制块3顶面外侧安放了200cm×5×5cm的角钢。

(1)CSG大坝上游面EL.1378.00m以下采用3015小钢模拼装，以满足常态找平混凝土浇筑；EL.1378.00m以上使用3m×3.1m翻升模板，局部木模板补缝。采取人工配合16t汽车吊立模。

翻升模板施工工艺流程：施工准备→单块模板拼装→第一层模板安装就位→模板面层涂脱模剂→混凝土分层碾压→第二层模板安装就位→调节螺杆241安装定位→模板面层涂脱模剂→混凝土分层碾压(拉模杆22安装)→拆除第一层模板侧面连接螺栓→拆除第一层模板上口的连接螺栓→拆卸下层模板上排的拉模杆22→拆除两层模板间的调节螺杆241→吊车吊住吊点→拆卸剩下的四根拉模杆22→拆卸两层模板主梁间的连接插销→用撬棍拔下层模板上口脱模→吊车下放绕过上层模板起吊→模板翻升。

采用翻升模板能够保证大坝连续、快速施工，有利于上游面防渗区的连续性，增大防渗效果；同时有利于缩短工期，降低工程造价。

(2)CSG大坝下游面EL.1378.00m至EL.1390.20m使用3m×3.1m翻升模板浇筑；EL.1390.20m以上，使用C20预制块3作为模板，16t汽车吊进行吊装，人工配合安装。放置预制块3时采用放线控制，确保外观体型。

CSG预制块3安装工序：收平基础面→测量精确放边线样点→牵线标识安装边线→沿标识线安装第一层预制块3→第二层开始采用丁字形安装(划出预制块3模板中线)→吊装压线→花纹螺杆241调整合格→最后采用砂浆封堵预制块3之间的纵缝。

1.4原料准备

从料场取料，拌制形成土石填料，结合现场实际情况，土石填料，即CSG的拌制采用拌和机拌制和挖机+装载机拌制两种方式或两者择其一进行。

(1)采用胶凝砂砾石拌和机拌制

CSG胶凝砂砾石拌和站(JLB200胶凝砂砾石拌和机)布置在大坝坝基下游，同时在拌和站下游布置2600m2备料区域，备料区使用钢筋石笼防护，保证一定堆料高度，增大备料量。

工艺流程：装载机上料→人工筛分、剔除大骨料→CSG拌制机(JLB200)拌制→皮带机运输→自卸车接料。

由于砂砾石备料时只经过简单筛分，部分储料存在超粒径砂石骨料，胶凝砂砾石拌和时，采取装载机上料，配料机自带的筛分机筛分，筛分剔除的砂石骨料则采用装载机装料，自卸汽车运输至渣场。

采用胶凝砂砾石拌和机拌和CSG骨料均匀，成色较好；但由于CSG骨料超径量较多，人工清除费时较长，另外大骨料容易卡死输送机及损坏搅拌罐，拌制效率较低。

(2)采用挖机+装载机拌制(加优势)

工艺流程：制作拌和坑→选料→铺料→加水泥、粉煤灰→加外加剂→干拌2遍→湿拌4遍。

大坝下游各设置2个拌和坑，拌和坑用1.2m高的预制块3围砌，底板先硬化，每坑约65m2，砂砾石拌和料铺料高度1.0m。在水泥预制块3用红色油漆画出分层刻度线，每层高0.5m，分2层铺料。

控制要点：铺填胶凝砂砾石料0.5m→人工均匀分散添加水泥、粉煤灰和减水剂→再铺填胶凝砂砾石料0.5m→人工均匀分散添加水泥、粉煤灰和减水剂→用反铲挖机干拌2次→均匀加水10.14m3(水表计量)→挖机湿拌4次→拌和完成验收合格后运输至浇筑仓面。具体拌和物的添加量见CSG拌和物配料表。

(2)现场拌制CSG料时必须严格控制拌和物的配料，CSG拌和物加料配料如下表：CSG拌和料配料表

CSG料入仓

由于CSG原材料的粒径大且不规则，采用25T自卸汽车进行CSG料的装载和入仓运输可以做到高效率，同时由于采用通用设备进一步节约了施工成本。

1.5摊铺填仓

CSG大坝填筑采用退铺法依次卸料，平层通仓、连续铺筑法。自卸车在仓面卸料采用两点卸料法，即汽车驶上条带后开始卸料，卸过一半后在车斗门不关的情况下前行2m～4m左右继续卸料。同时要求每层起始条带料堆位置距端模板5～6m，距翻升模板板面1.5m，避免模板跑位，影响浇筑质量。摊铺填仓。

1.6平仓

平仓采用平仓机平仓，人工辅助剔除超粒径大于25cm的骨料。为确保变态区振捣质量，对变态区的混凝土大骨料粒径进行了控制，即对变态区混凝土骨料大于15cm的用人工分散抛填至大坝碾压区域。

铺层厚度控制采取在模板上用红色油漆标识层厚，铺料超高部位重新平仓。铺料虚铺厚度为70cm，压实层厚60cm。变态区铺料厚度35cm，加浆振捣后继续铺料35cm加浆振捣。

1.7碾压

摊铺完成后，在铺筑层标出CSG碾压区域及CSG变态区域分界线。坝体1CSG碾压区先无振碾压2遍，再有振碾压6遍，碾压设备采用25t单钢轮碾压机碾压，碾压速率控制在1.5～ 2.0km/h。碾压方向垂直于水流方向，碾压条带间的搭接宽度控制在30～40cm之间，端头搭接长度按不小于100cm控制，碾压结束后，用核子密度仪及时进行压实度检测，用灌水法测容重，对达不到设计要求的及时补碾。

1.8变态CSG施工

变态区主要为大坝与岩石边坡结合部位和坝体1上下游模板部位。变态CSG加浆由右岸 EL.1481.00m平台的临时制浆站制浆，用PVC管输送至仓面内的加浆车中，再由加浆车运至仓面各加浆区域。碾压区按照60cm上升，变态区按照30cm进行抽槽加浆施工。抽槽根据变态区宽度设置3-4道，槽深20cm，辅以插孔加浆。根据变态区计算加浆量，加浆量为体积的6％～10％。为保证加浆质量，人工加浆时采用测定的加浆器具计量加浆。加浆15分钟后用φ100、φ130振捣器人工振捣，振捣时快插慢抽，振捣至泛浆、表面无明显沉降为止。

1.9层间处理

连续上升浇筑的CSG材料，层间间隔控制在直接铺筑允许的时间间隔以内的可以连续上升直接铺筑下一层CSG。

超过直接铺筑允许时间的层面，应在层面上铺撒2～3cm C25富浆一级配混凝土进行层间结合处理，再铺筑上一层CSG材料。

超过了加垫层砂浆铺筑允许时间的层面即为冷缝。冷缝和施工缝必须进行层面处理，可低压水冲洗和人工凿毛的方式进行缝面处理，以消除CSG材料表面浮浆及松动骨料。冷缝层面处理并清洗完毕后，先铺2～3cm C25富浆一级配混凝土，然后立即铺筑上一层CSG材料继续施工。

1.10养护

在高温浇筑时(仓面气温大于25℃)，仓面采用喷雾机和冲毛枪喷雾保湿、降温，胶凝砂砾石终凝后开始保湿养护。CSG在碾压后6～18h内开始表面喷雾养护。

重复操作1.3至1.10直至筑坝完成。

Claims (7)

1.一种高水头大流量全断面筑坝方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：施工道路准备，在大坝施工前提前做好入仓道路规划；在施工中，随着坝体不断升高，需修建不同多阶段高程的入仓道路；

步骤2：基础找平，大坝基础覆盖层开挖至河床基岩后，人工将基岩面冲洗干净，同时使用7.5KW潜水泵及虹吸管将仓面积水排出，经四方联合验收后，使用常态混凝土大面找平；

步骤3：料场准备，在大坝的下游设置有CSG胶凝砂砾石拌和站和备料区，备料区使用钢筋石笼防护，保证堆料高度；

步骤4：仓面准备， 在基础平面的顶部的两侧沿线安装翻升模板或安装预制块；

步骤5：原料准备，从料场取料，拌制形成土石填料；

步骤6：摊铺填仓，自卸车在仓面卸料采用两点卸料法以此卸料，所述两点卸料法为，汽车驶上条带后开始卸料，卸过一半后在车斗门不关的情况下前行2m～4m左右继续卸料；摊铺完成后，在铺筑层标出CSG碾压区域及CSG变态区域分界线；

步骤7：平仓，采用平仓机平仓，人工辅助剔除超粒径大于25cm的骨料；为确保变态区振捣质量，对变态区的混凝土大骨料粒径进行了控制，即对变态区混凝土骨料大于15cm的用人工分散抛填至大坝碾压区域；变态区为大坝与岩石边坡结合部位和坝体上下游模板部位；

碾压，坝体CSG碾压区先无振碾压2遍，再有振碾压6遍， 碾压速率控制在1.5～2.0km/h;碾压方向垂直于水流方向，碾压条带间的搭接宽度控制在30～40cm之间，端头搭接长度按不小于100cm控制，碾压结束后，用核子密度仪及时进行压实度检测，用灌水法测容重，对达不到设计要求的及时补碾;

步骤8：变态CSG施工,由右岸平台的临时制浆站制浆，用PVC管输送至仓面内的加浆车中，再由加浆车运至仓面各加浆区域;变态区根据宽度设置2—5道抽槽，抽槽用以辅助插孔加浆；根据变态区计算加浆量，加浆量为体积的6%~10%；为保证加浆质量，人工加浆时采用测定的加浆器具计量加浆；加浆10~20分钟分钟后用振捣器人工振捣，振捣时快插慢抽，振捣至泛浆、表面无明显沉降为止;

步骤9：养护，在碾压后6～18h内开始表面喷雾养护;

步骤10：重复步骤4~10，直至筑坝完成。

2.根据权利要求1所述的高水头大流量全断面筑坝方法，其特征是：在大坝的坝顶小于EL1450m时，步骤1中所述入仓道路分为三个阶段；EL.1390.00m以下入仓道路，EL.1390.00m～EL.1400.00m入仓道路和EL.1400.00～EL.1425.00m入仓道路。

3.根据权利要求1所述的高水头大流量全断面筑坝方法，其特征是：步骤4所述基础平面上沿边线向上凸出设置有止推台，所述预制块的底部设置有卡槽，所述预制块的底部与基础平面抵接，所述卡槽的水平内壁与止推台的水平端面抵接；在步骤4的基础平面包含预制块时，止推台为上一层混凝预制块模板的顶部。

4.根据权利要求1所述的高水头大流量全断面筑坝方法，其特征是：步骤5所述拌制形成土石填料的工艺步骤为：①装载机上料；②人工筛分、剔除大骨料；③CSG拌制机拌制；④皮带机运输；⑤自卸车接料。

5.根据权利要求1所述的高水头大流量全断面筑坝方法，其特征是：步骤5所述拌制形成土石填料的工艺步骤为：①制作拌和坑；②铺填胶凝砂砾石料；③人工均匀分散添加水泥、粉煤灰和减水剂；④再铺填胶凝砂砾石料；⑤人工均匀分散添加水泥、粉煤灰和减水剂；⑥用反铲挖机干拌2次，均匀加水，挖机湿拌4次，拌和完成验收合格后运输至浇筑仓面。

6.根据权利要求1所述的高水头大流量全断面筑坝方法，其特征是：步骤6每层所述条带料堆的起始位置距端翻升模板5～6m，距侧模板1.5m。

7.根据权利要求1所述的高水头大流量全断面筑坝方法，其特征是：步骤10所述喷雾养护采用采用喷雾机和冲毛枪喷雾保湿、降温。