面板堆石壩壩身溢洪道施工工法

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》是中國水利水電第十二工程局、中國水電建設集團十五工程局有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是景建國、卓玉虎、程林、朱宏偉、續繼峰；適用範圍是各種土石壩採用壩身溢洪道泄流方式的工程。

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》主要的工法特點是採用Φ28鋼筋外套3英寸鋼管，鋼管內灌注水泥砂漿，端部外加40厘米×40厘米混凝土錨固梁的錨固筋和40厘米厚混凝土錨固板；錨固結構採用二次施工工藝；壩體採用全斷面均勻填築；壩身溢洪道泄槽底板混凝土採用無軌滑模工藝施工；設在堆石體中的溢流堰垂直錨筋採用高風壓鑽機配偏心跟管鑽具施工工藝。

2008年1月31日，《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：面板堆石壩壩身溢洪道施工工法
• 工法編號： YJGF268-2006
• 完成單位：中國水利水電第十二工程局、中國水電建設集團十五工程局有限公司
• 主要完成人：景建國、卓玉虎、程林、朱宏偉、續繼峰
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）

形成原因

面板堆石壩是因地制宜的當地材料壩，中國至2005年建成和在建的自1985年來已超過150多座。混凝土面板堆石壩築壩技術發展很快，並取得了經濟和社會效益。面板堆石壩往往採用岸邊式泄水建築物。但將溢洪道直接布置在堆石壩壩頂和下游坡面上，不僅可以避免下游水流流態差及由於岸邊地形陡深開挖造成高邊坡等問題，而且可使樞紐布置簡化、水流順暢、施工方便，並且大幅度地節約工程造價，對2005年後狹谷區面板堆石壩工程泄流方案的選擇有較大的指導意義，從而極大地拓寬了堆石壩壩型的適應條件，發展前景廣闊。

中國水利水電第十二工程局通過科技創新，解決了面板堆石壩壩身溢洪道錯固技術施工、壩身溢洪道部位壩體填築施工、壩身溢洪道混凝土施工及壩身溢洪道與大壩施工干擾等問題，同時形成了《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》。

工法特點

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的工法特點是：

1.通過現場試驗，採用Φ28鋼筋外套3英寸鋼管，鋼管內灌注水泥砂漿，端部外加40厘米×40厘米混凝土錨固梁的錨固筋和40厘米厚混凝土錨固板，作為溢洪道泄槽底板與壩體間的錨固結構。

2.錯固結構採用二次施工工藝，解決了錨固結構施工與壩體填築干擾，以及與泄槽底板連線問題。錨固結構上部堆石料在混凝土澆築3天后進行振動碾壓，確保了錯固結構安全。

3.壩體採用全斷面均勻填築，待壩體沉降速率穩定在1.0毫米/月以下時，開始溢洪道混凝土施工，確保溢洪道混凝土不因下部堆石體沉降變形而開裂。

4.壩身溢洪道泄槽底板混凝土採用無軌滑模工藝施工，一次滑升到頂，增強結構整體性。

5.設在堆石體中的溢流堰垂直錨筋採用高風壓鑽機配偏心跟管鑽具施工工藝，解決壩體填築與垂直錯筋施工干擾問題，保證了錨固筋施工質量。

操作原理

適用範圍

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的適用範圍是：各種土石壩採用壩身溢洪道泄流方式的工程。

工藝原理

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.錨固結構採用了Φ28鋼筋外套3英寸鋼管，鋼管內灌注水泥砂漿，端部外加40厘米×40厘米混凝土錨固梁的錯固筋和40厘米厚混凝土錨固板的新型錨固結構，達到防腐及適應堆石體沉降變形要求。

2.解決了錯固結構施工與壩體填築干擾，以及與泄槽底板連線問題，錨固結構採用二次施工工藝。為了防止錯固結構上部堆石體碾壓時，對錨固結構造成破壞，堆石體碾壓應在錨固結構混凝土澆築達到3天齡期後進行。

3.根據防止溢洪道混凝土因壩體沉降而開裂，待壩體沉降速率穩定在1.0毫米/月以下時，方可進行溢洪道混凝土施工。確保溢洪道下部堆石體滿足高密實度、強透水性的要求。

4.壩身溢洪道泄槽底板混凝土採用無軌滑模工藝施工，增強結構整體性。

5.為了避免堰首垂直錨筋施工與壩體填築之間的干擾，垂直錯筋在壩體填築結束後施工。採用偏心跟管鑽具施工工藝，保證垂直錨筋施工質量。

施工工藝

• 工藝流程

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的工藝流程是：

溢洪道部位壩體基礎開挖→挑流鼻坎混凝土施工→壩體填築→錯固結構施工→大壩混凝土面板施工→堰首垂直錨筋施工→堰首混凝土施工→泄槽底板混凝土施工→泄槽側牆混凝土施工→出水渠施工。

• 操作要點

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的操作要點如下：

一、溢洪道部位壩體填築施工

1.壩身溢洪道部位的壩體填築要滿足高密實度、低孔隙率、強透水性等要求，以減小壩體沉降變形量。

2.壩身溢洪道部位壩體主要由墊層料、過渡料和主堆石料組成，填築順序採用先粗後細的原則進行，全斷面均勻填築。施工工藝流程為：堆石料開挖爆破→堆石料運輸→主堆石料填築碾壓→過渡料填築碾壓→墊層料填築碾壓→碾壓質量檢測→下一循環填築。

3.填築料

壩身溢洪道部位的壩體應全部採用弱微風化至新鮮岩石進行填築。

4.爆破、碾壓試驗及參數

施工前，通過開挖爆破試驗和填築碾壓試驗，確定了不同料區的開挖爆破參數和壩體填築碾壓施工參數。

墊層料和過渡料填築層厚不大於40厘米，主堆石料填築層厚不大於80厘米。

5.碾壓設備採用25噸以上振動碾。

二、錨固結構施工

1.錨固筋施工

1）施工工藝流程為：壩體填築至錨固筋設計高程→碎石墊層鋪設→5厘米厚M7.5砂漿鋪設碾壓→端部橫樑鋼筋制安-→Φ28錨筋及外套3吋鋼管制安一端部橫樑立模→端部橫樑混凝土澆築-→鋼管內灌注砂漿→混凝土等強（3天）→錨固筋上部碎石墊層鋪設→上部堆石體填築碾壓。

2）碎石墊層及砂漿層採用人工鋪設找平，用平板夯壓實。

3）採用注漿器向鋼管內灌注M25水泥砂漿，砂漿配比為：水泥:砂:水=1:1:0.43~0.45。

4）錯固筋擬分二段施工，壩體填築期間，伸到墊層表面以下15厘米，不露出墊層表面，以利於墊層斜坡碾壓。其末端用細鐵絲紮緊伸出墊層表面，以利於錯筋外端施工時尋找定位。泄槽底板混凝土施工前，從墊層中找出，採用熔槽焊接長至設計長度。

5）錯固筋為了能有適應壩體沉降變形的能力，防止溢洪道泄槽底板因約束產生拉裂，錨固筋在溢洪道泄槽底板下表面以內60厘米不套3英寸鋼管，採用防鏽漆做防腐處理。

錨固筋結構參見圖1。

圖1泄槽底板、側牆錯筋部位細部結構圖

圖1註：圖中高程、樁號以米計，尺寸以厘米計。

2.錨固板施工

1）施工工藝流程為：壩體填築至錯固板設計高程→碎石墊層鋪設→5厘米厚M7.5砂漿鋪設碾壓→鋼筋制安→立模→混凝土澆築→混凝土等強（3天）→錯固筋上部碎石墊層鋪設→上部堆石體填築碾壓。

2）碎石墊層及砂漿層採用人工鋪設找平，用平板夯壓實。

3）錨固板分二次施工。施工縫外側“L”形部分，暫不澆築，採用墊層料按設計邊坡填築。

4）澆築泄槽底板混凝土前，將“L”形部位的墊層挖除，並用10~15厘米厚的混凝土擋牆固壁。

錯固板結構參見圖2。

圖2錯固板部位細部結構圖

圖2註：圖中高程、樁號以米計，尺寸以厘米計。

10~15厘米厚的C20擋牆固壁混凝土也可與一期錨固板一起澆築。

三、混凝土施工

壩身溢洪道混凝土主要包括堰首混凝土、泄槽底板及側牆混凝土、挑流鼻坎混凝土和護坦混凝土。其中堰首混凝土、挑流鼻坎混凝土及護坦混凝土採用常規方法澆築，該工法不再詳細闡述。

1.泄槽底板混凝土施工

1）施工工藝流程：泄槽砂漿墊層平整度檢查、修補→泄槽底板施工縫、結構縫基礎處理→錯固筋接長→錨固板施工縫外側部分施工（壩體三角區開挖，擋牆固壁施工）→鋼筋制安→立模及止水安裝→泄槽底板混凝土澆築→滑模“過橋”→錯固板外側部分混凝土澆築→抹面→養護。

2）泄槽底板混凝土應採用無軌滑模施工工藝。無軌滑模由卷揚機牽引。混凝土採用溜槽入倉，人工平倉振搗。

3）泄槽底板混凝土澆築根據其橫縫和摻氣槽的設定分段進行，從挑流鼻坎起滑，對摻氣槽部位採用滑模“過橋”的方案施工。依次再進行上段底板的施工。

4）滑模“過橋”即在摻氣槽兩側支立側向模板，等下一段泄槽底板滑升到頂後，滑模繼續滑升至上一段泄槽底板位置停放，然後立即進行錯固板外側部分的混凝土澆築。

5）混凝土脫模後，立即進行抹面處理，採用二次壓面的施工工藝。壓面完成後，立即在混凝土表面覆蓋塑膠布保濕，4小時以後更換養護毛毯，用長流水養護。

6）混凝土配合比

為了提高泄槽底板混凝土的耐久性，提高抗裂及抗氣蝕能力，泄槽底板及挑流鼻坎面層混凝土應採用防裂混凝土或鋼纖維混凝土，施工前進行混凝土配合比試驗。

2.泄槽側牆混凝土施工

泄槽側牆混凝土擬安排在泄槽底板混凝土施工後施工。主要是解決泄槽側牆混凝土施工時的模板支撐問題。泄槽底板澆築時，在混凝土內預埋大型套筒螺栓，作為泄槽側牆混凝土施工時的模板受力支點。泄槽側牆採用竹膠板立模，內置式套筒螺栓拉條固定。

泄槽側牆伸縮縫內填充泡沫板，以確保混凝土澆築成型後，泄槽側牆伸縮縫的尺寸滿足設計要求，達到溢洪道適應壩體變形的需要。

混凝土採用溜槽入倉，人工平倉振搗。

3.泄槽側牆伸縮縫施工

待泄槽側牆混凝土達到一定強度後人工挖除側牆伸縮縫內的泡沫板，用高壓水管沖洗乾淨，自然涼乾，保持乾淨乾燥。待已清理好的縫面驗收合格後，進行SR填料嵌填施工。SR填料採用按“先縫裡、後縫外，先兩邊、後中間”的原則施工。將SR材料向兩邊貼上至設計的角鋼固定處，然後填滿接縫，用木榔頭將SR表面整成設計規定的鼓包。在SR填料上覆蓋PVC塑膠蓋片，將已鑽孔的角鋼壓在塑膠片的兩邊，用衝擊電鑽沿角鋼孔位往混凝土上打孔，然後用鍍鋅膨脹螺栓緊固。

四、垂直錨筋施工

堰首底板設垂直錨筋擬採用偏心跟管鑽具鑽孔，套管跟進，然後插筋，灌水泥砂漿，拔管的施工工藝，具體施工程式如下：

放樣定位→鑽孔下套管→成孔後起鑽桿→插筋→灌注砂漿拔管。

五、壩身溢洪道與大壩間施工關係處理

1.壩身溢洪道混凝土在壩體沉降速率穩定在1.0毫米/月以下時進行施工。

2.先進行壩身溢洪道部位面板施工，後進行壩身溢洪道混凝土施工。

3.壩身溢洪道堰首底板以上壩體填築時，堰首兩側按1:2的坡比收坡，等堰首閘墩混凝土施工到頂後，再進行邊墩兩側缺口三角塊壩體填築施工。

4.為了滿足壩身溢洪道堰首部斜坡碾壓及面板施工，同時防止對溢洪道堰首基礎墊層面的破壞，對該部位超填，在壩身溢洪道堰首混凝土施工前再挖除至設計高程。

六、監測技術與分析

為了觀測壩身溢洪道受力及變形情況，應在壩身溢洪道部位壩體及壩身溢洪道中分別埋設沉降儀、鋼筋計、錨筋應力計、測縫計、應變計、脫空計及滲壓計。及時監測各主要施工階段沉降數據及應變、應力數值，並與設計計算值比較，以便指導設計與施工。

• 勞動力組織

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的勞動力組織見表1。

表1 勞動力組織情況表

序號	單項工程	所需人數	備註
l	管理人員	4	╱
2	技術人員	4	╱
3	開挖爆破	20	╱
4	壩體填築	20	╱
5	混凝土施工	30	╱
6	監測	4	╱
7	試驗	2	╱
8	其他	6	╱

材料設備

一、材料

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》所用的材料明細如下：

壩體填築擬為微風化至新鮮石料；泄槽底板鋼纖維要滿足設計要求。

二、設備

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》所用的設備明細見表2。

表2 機具設備表

序號	設備名稱	型號	數量	備註
1	開挖設備	╱	根據強度定	╱
2	振動碾	>25噸	2台	╱
3	液壓鑽	╱	1台	垂直錨筋鑽孔
4	跟管鑽具	╱	2套	╱
5	鋼筋加工設備	╱	一套	╱
6	電焊機	╱	2台	╱
7	無規滑模架	╱	一台	╱
8	注漿機	╱	一台	錨固筋注漿
9	混凝土生產系統	╱	一套	╱
10	可變桁架	╱	一套	╱
11	混凝土攪拌車	╱	根據強度定	╱
12	自卸車	╱	根據強度定	╱
13	卷揚機	10噸	2台	提升滑模架
14	監測設備	╱	一套	╱

質量控制

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的質量控制要求如下：

一、鑽孔爆破執行《水電水利工程爆破施工技術規範》DL/T 5135一2001。

二、壩體填築執行《混凝土面板堆石壩施工規範》DL/T 5128一2001或《碾壓式土石壩施工規範》DL/T 5129一2001。

三、混凝土施工執行《水工混凝土施工規範》DL/T 5144一2001和《水工混凝土鋼筋施工規範》DL/T 5169—2002。

四、質量保證措施

（1）填築料級配必須符合設計要求。

（2）壩體壓實度、透水率必須滿足設計要求。

（3）錯固筋、錯固板達到3齡期後，方可進行上部堆石體振動碾壓。

（4）泄槽底板平整度必須滿足規範要求。

（5）泄槽側牆伸縮縫必須滿足設計要求。

（6）壩體沉降量穩定在1.0毫米/月以下時，方可進行溢洪道混凝土施工。

安全措施

採用《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.嚴格遵守《水利水電建築安裝安全技術工作規程》SD 267一88，和《建築施工安全檢查標準》JGJ 59一99，嚴格執行各項安全技術措施，施工人員進人施工現場必須按規定穿戴和使用（三寶）安全防護用品。

2.建立以項目經理為安全生產第一責任人的安全生產領導機構，健全安全管理網路。

3.建立和健全《安全生產責任制》等各項安全生產規章制度；建立在安全生產委員會領導下的安全生產保證體系。

4.建立安全教育制度。做好職工的進點教育；做好新工人和外來務工人員的三級安全教育；做好職工的轉崗教育、復工的安全教育。從事特種作業的人員，必須按國家有關規定進行專門的安全知識與操作技能培訓，並經考核合格，取得特種作業資格後，方能上崗工作。

5.確保施工工地和生活區用電安全。凡可能漏電傷人或易受雷擊的電器及建築物均設定接地或避雷裝置，做好避雷裝置有採購、安裝、管理和維修，並建立定期檢查制度。

6.制定爆破作業安全管理制度；嚴格遵守國家有關爆破安全管理規程，做好爆破作業組織工作。

7.起重機械的保險、限位、制動裝置必須齊全、靈敏、可靠；駕駛、指揮人員必須持證上崗；起重機械的傳動部位的齒輪、皮帶輪、鏈輪等外露部位必須設防護罩蓋，電氣設備須有防雨措施；各種吊索繩應做好保養工作。使用前進行檢查，使用中嚴格按規定要求進行作業。

8.施工現場所有機械設備按其技術性能和安全操作規程的要求正確使用。對機械停放地點、行走路線、運料方式等均應制定施工安全措施。機械設備安全裝置完好，按照機械保養維修規定，定期檢查、保養、維修各種機械設備，確保機械設備安全運行。

環保措施

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的環保措施如下：

1.遵守國家有關環境保護的法律、法規和規章，並按該契約有關規定，做好施工區的環境保護工作，防止由於工程施工造成施工區附近地區的環境污染和破壞。

2.制定嚴格的施工作業制度，規範施工人員作業行為，做到文明施工，科學施工，避免有害物質或不良行為對環境造成污染或破壞。

3.施工道路與場地。道路暢通、平坦、整潔，不亂堆亂放、無散落物；建築物周圍應澆築散水坡，四周保持清潔乾淨；場地平整不積水，無散落物；場地排水成系統，並暢通不堵。

4.優先選用環保機械，運輸車輛要嚴格控制尾氣排放標準，加強對各類機械設備的保養維護，保證發動機在良好狀態下工作。使用燃燒值高、符合環保要求的燃油，以減少有毒氣體的排放。

效益分析

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的效益分析如下：

1.壩身溢洪道方案與岸坡式溢洪道相比，不僅可避開不良地質條件，而且避免了深開挖而形成高邊坡失穩或處理困難問題，也避免了開挖及棄碴對環境的破壞等問題。取得了社會效益。

2.壩身溢洪道方案與岸坡式溢洪道相比，不僅減少了溢洪道開挖及支護和混凝土工程量，減少了壩體填築工程量，節約投資約為單項工程投資的40%。取得了經濟效益。

套用實例

《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》的套用實例如下：

一、工程概況

華東桐柏抽水蓄能電站位於浙江省天台縣棲霞鄉百丈村，是一座日調節純抽水蓄能電站。主壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，溢洪道位於壩體的河床部位（軸線位置為壩0+241.00米），由溢流堰進口段、泄槽、挑流鼻坎、護坦、預挖沖坑及出水渠組成，全長約200多米。

二、施工情況

施工前進行了爆破及碾壓試驗，確定了爆破參數和填築碾壓參數。壩體採用全斷面均勻填築，壩體填築完成後預沉降8個月，再開始溢洪道混凝土施工。

通過現場試驗，採用Φ28鋼筋外套3吋鋼管，鋼管內灌注水泥砂漿，端部外加40厘米×40厘米混凝土錨固梁的錨固筋和40厘米厚混凝土錨固板，作為溢洪道泄槽底板與壩體間的錯固結構。泄槽底板錨固筋及錯固板均採用二次施工工藝。各層錨固筋和錯固板施工後在其上填築堆石料，並採用25噸振動碾碾壓，碾壓在混凝土澆築3天后進行。

壩身溢洪道泄槽採用採用滑模工藝施工，一次滑升到頂。混凝土採用混凝土防裂配合比，達到預期的防裂目標。

溢流堰垂直錨筋採用高風壓鑽機配偏心跟管鑽具的施工工藝，確保了施工質量。

該工程於2002年1月開工，2005年4月竣工。施工質量優良。

三、工程監測與結果評價

為了觀測壩身溢洪道受力及變形情況，壩身溢洪道中分別埋設了鋼筋計、錨筋應力計、測縫計、應變計、脫空計及滲壓計。到2007年為止，測得的具體數據如下：

1.下庫溢洪道共埋有上下兩層8支鋼筋計，2007年3月23日測得最大壓應力為Ry7=-20.05兆帕，Ry8為受拉拉應力為19.19兆帕。

2.為了了解溢洪道壩體預澆梁對底板的受力情況，設計在溢洪道布置了支錨筋測力計，2007年3月23日測得最大壓應力為Rym7=51.8兆帕。

3.溢洪道側牆塊與塊之間設計了一道壓縮縫，為了了解溢洪道在施工後及運行中縫的變化情況。在塊與塊之間共埋有8支單向測縫計，2007年3月23日測得最大壓縮縫為Lf2=13.31毫米。

4.為了解溢洪道混凝土的應力應變共埋設了4組兩向應變計，2007年3月23日測得最大拉應變為Sy1-2=74.7×10-6；最大壓應變發生在Sy4-2=-72.3×10-6。

5.壩身溢洪道埋設有3組脫空計，最大脫空值為Jy3=0.53毫米。

6.壩身溢洪道埋設有3支滲壓計，均未測到水壓力。

7.壩身溢洪道側牆表面共埋有8套三向測縫計，各套測縫計測得數值規律較一致，縫剪下變形和沉降變形均較小，縫壓縮變形稍大，2007年前最大值為Sf32-2，值為1.52毫米。

8.溢洪道表面變形，溢洪道側牆上的表面變形利用TCA2003全站儀交繪觀測，截止2007年3月22日最大的水平位移量為TPX19=9.6毫米。各測點累計值見表3。

表3 溢洪道及壩後坡表面水平位移表（毫米）

儀器編號	累計位移	儀器編號	累計位移	備註
TPY2	7.7	TPY9	2.5	╱
TPY4	1.8	TPX19	9.6	壩後坡
TPY7	7.5	TPX20	5.4	壩後坡

從以上觀測儀器測得的數據來看，其值都不大，均在設計允許範圍內，說明施工工法合理，施工質量優良。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《面板堆石壩壩身溢洪道施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。