某水库砼面板堆石坝趾板施工技术

 

摘要：砼趾板设于砼面板与基岩接触处，其主要作用是保证面板与坝基间的不透水连接,延长渗径，同时作为坝基灌浆的盖板，是砼面板堆石坝防渗体系中至关重要的组成部分。趾板施工程序繁多，施工工艺复杂，技术要求高，是大坝工程中一个主要部分。本文主要介绍了**水库砼面板堆石坝趾板施工技术。关键词：施工技术；趾板；砼面板堆石坝；**水库1  工程概况 **省**县**水库是一项以农业灌溉为主，兼顾农村人畜生活供水的综合利用中型水利工程。工程采用混凝土面板堆石坝，大坝坝高69.9米，设计坝顶高程1817.40米，上下游边坡1:1.4,坝顶宽6米，坝顶线长156.53米。趾板是连接地基防渗体与面板的混凝土板，布置在防渗面板的周边，座落在河床及两岸基岩上的混凝土结构。趾板与面板通过设有止水的周边缝共同作用，形成坝基以上的防渗体；同时趾板与经过固结灌浆、帷幕灌浆处理后的稳定基岩连成整体，封闭地面以下的渗流通道，形成一个完整的防渗体系。砼趾板设于砼面板与基岩接触处，其主要作用是保证面板与坝基间的不透水连接，延长渗径，同时作为坝基灌浆的盖板，是砼面板堆石坝防渗体系中至关重要的组成部分。**水库大坝趾板总长289.27米，坡比1:1.46至1:2.11，宽度分为4.0米和6.0米两种。水库河床狭窄，两岸边坡陡峭，施工难度大。趾板砼厚60cm，宽度由上至下从4m聚变为 6m，其中左侧顶部1块长49.588m，4m宽，右侧顶部2块共63.5m，4m宽；6m宽共4块，长176.155m。趾板块间设收缩缝，共7道，收缩缝内设一道橡胶止水带。缝面刷沥青乳胶（3mm厚）。趾板与面板间周边缝内设一道F型铜止水，缝顶嵌GB塑性填料，缝间夹填12mm厚沥青木板。趾板内设25锚筋与基础连接，并进行固结灌浆和帷幕灌浆处理。趾板砼强度为R₂₈250^#，设计抗渗等级S8。依据设计施工图纸，**水库砼面板堆石坝趾板分七种结构形式，具体特性见表1。表1  坝趾特性表

分段	趾板名称	高程范围(m)	宽度(cm)	高差（m）	坡比	长度（m）
B～D	Ⅰ型趾板	1814.60—1787.58	400	27.02	1：1.539	49.588
D～F	Ⅱ型趾板	1787.58—1744.30	600	43.28	1：1.456	76.422
F～H	Ⅲ型趾板	1744.30—1759.49	600	0	0	16.000
H～J	Ⅳ型趾板	1744.30—1744.30	600	15.19	1：2113	35.516
J～L	Ⅴ型趾板	1759.49—1779.66	600	20.17	1：1.954	44.217
L～N	Ⅵ型趾板	1779.66—1799.07	400	19.419	1：1.776	39.590
N～P	Ⅶ型趾板	1799.07—1816.66	400	15.521	1：1.497	27.940

2  趾板施工2.1  施工程序趾板的施工必须在大坝填筑之前一个月内完成，为减少工序干扰和加快施工进度，先将河床常水位以上至第一期度汛断面高程以上的趾板浇筑完成，然后进行堆石体的填筑，当填筑到浇好的趾板顶部时把剩余的部分浇筑完成，再进行坝体填筑。趾板施工的程序是：作业面清理→测量放线→钻锚筋孔→埋设锚筋→立侧模、安装止水片→钢筋制安→埋设预埋件→冲洗仓面→质量检查验收→砼浇筑→养护趾板。2.2  施工方法2.2.1 趾板基础处理按设计线剥离覆盖层，对覆盖层及表面全强风化岩层，用推土机、挖土机、风镐等直接开挖；对比较坚硬的风化岩层则要用爆炮方法开采。**水库左岸趾板基础开挖深度15～21m,右岸趾板基础开挖15～17m，河床开挖深度5～9m，将强风化岩石挖除，开挖时以不破坏基岩为原则，挖至设计面0.3～0.5m处不放炮开挖，只采用撬，使岩石平顺完整，清理面不允许留下任何疏散颗粒，并在浇筑砼之前用高压水进行基面清理冲洗工作。趾板建基面有易风化、易崩解的岩石，对其加深开挖回填砼，趾板地基存在夹层、断层、破碎带等地质缺陷部位，采用200^#砼置换，其处理深度为破碎带宽度的2倍。超挖深度大于1m，长度大于2m的部分采用200^#钢筋砼回填，基础砼与岸坡接触处采用75^#浆砌石回填处理。当趾板基础面开挖出来以后，进行精确的测量放线，根据测量放线数据及设计要求人工采用风镐、撬杠处理，保证砼的浇筑厚度及外行尺寸，不能有欠挖面存在。

 

 

2.2.2 锚筋施工2.2.2.1  锚筋加工运输根据设计图纸要求，在钢筋加工棚将钢筋加工成型，用20T斯太尔载重车将锚筋运至现场，再由人工运至工作面。2.2.2.2  钻孔锚杆孔布设呈方格型，孔、排距1.5×1.5m,孔深3.0m，采用YT27手凤钻造孔，钻孔与坡面垂直。锚孔成孔后应进行保护，避免碎石杂物掉进形成废孔。2.2.2.3  锚筋安设锚筋采用Ⅱ级钢筋，直径25mm，按方格型布置，间距为1.5×1.5m，长3.9m，顶部用90°弯钩（长50cm）与面层钢筋连接。安设锚筋前，采用高压风进行清孔，并测量孔深。然后将按设计要求拌制的砂浆，采用注浆器注入孔内，用细钢筋插入孔内上下移动，避免孔内形成空腔，根据孔径当浆液达到孔深的三分之二至四分之三时停止注浆，插入锚筋，测定顶部高程达到设计要求，最后，用小石子塞紧孔口。施工中保证孔内砂浆饱满，在砂浆凝固前不能摇动锚杆，以避免造成锚杆松动。锚杆孔砂浆选用42.5MPa硅酸盐水泥,注浆体配合比见表2。表2  注浆体配合比

水泥标号	水灰比 （w/c）	注浆体单位材料用量（kg/m3）
		水	水泥	人工砂
42.5MPa   硅酸盐水泥	0．59	478	811	811

2.2.3 钢筋制安    钢筋在钢筋加工棚加工成型，用20T斯太尔载重车运至现场，人工运至工作面进行绑扎焊接。在钢筋安设前应对基础超挖回填200^#砼，用锚筋作为趾板钢筋的架立筋，以保证钢筋的保护层尺寸，然后按规范和设计要求对结构钢筋进行从下而上安设、焊接施工。2.2.4 预埋件埋设为防止趾板灌浆孔钻孔过程中，地质钻机头破坏趾板钢筋而影响趾板整体受力结构，在趾板砼中埋设灌浆预埋管。灌浆预埋管材采用Φ108钢筋制作，长度约为40～120cm。管口切成斜角，斜角角度与趾板砼表面倾角相同。将埋管铅直放置在测量放样的趾板固结、帷幕灌浆孔孔位上，管顶面与趾板砼面齐平，并用钢筋加以固定与趾板钢筋焊接在一起，管内采用废水泥袋嵌塞，砼浇筑完拆模后掏出废水泥。2.2.5 铜止水施工2.2.5.1  铜止水加工**水库工程趾板施工中铜止水有两种型号，趾板与防浪墙连接缝采用W型铜止水，趾板与面板连接缝采用F型铜止水（趾板伸缩缝之间采用橡胶止水）。具体特性见铜止水特性表3。表3  铜止水特性表

序号	铜止水 型式	厚度（mm）	宽度（cm）	简 图	数量（m）	备 注
1	W型	1.0	60.0		9	趾板与防浪墙连接缝
2	F型	1.2	54.0		300	趾板与面板连接缝

按设计要求加工成型后，在安装或砼浇筑前对止水片进行检验，如有砂眼、钉孔、缺口等缺陷，应予焊补或置换，还应清除止水片表面浮土、锈迹、沥青等。2.2.5.2  铜止水安装将铜止水片放置于经测量定位的设计部位，一侧设置固定支架支撑，支撑与趾板钢筋焊接在一起，然后在铜止水片鼻子下部空腔中填塞泡沫片，并进行封闭，然后支立侧模板加固。2.2.5.3  铜止水搭接两段趾板之间铜止水采用搭接焊接，搭接长度不得小于20mm，采用黄铜条气焊方法，双面焊接。铜止水的搭接焊接段位置应避开施工缝位置。趾板砼浇筑后放置较长时间才能进行面板砼施工，止水铜片的后浇部分暴露时间过久，很容易损坏，采用木板及方木加工的防护罩对止水铜片进行保护。2.2.6 模板施工2.2.6.1  河床段趾板施工河床段趾板一次浇筑完成，总长度28.0m，其中河床段Ⅲ型趾板16.0m，岸坡段Ⅱ型、Ⅳ型趾板各6.0m。河床段模板施工采用钢木组合模板，用拉锚、钢管围檩加固，两岸岸坡段模板施工采用加工成型的反桁架，砼浇筑时边浇筑边挂模板。2.2.6.2  岸坡段模板施工www.civilcn.com岸坡段趾板坡比比较大，左岸在1：1.5，右岸在1：1.497～1：2.113之间，必须对砼面进行一定的约束方能使砼施工达到设计要求，故采用钢木组合模板翻模施工，模板采用反桁架加以固定。①   反桁架部分在趾板平面1.5m范围内作成反桁架，以25锚杆作为拉锚及支撑架立筋，每1.5m间距布置100mm槽钢当作模板，用脚手架钢管围檩固定，模板采用3015和2015钢模板。②   浇筑前固定部分趾板型式多，且尺寸不一，标准尺寸采用反桁架，剩余尺寸一部分在浇筑前以木模为主拼装加固成型，以满足砼浇筑速度和连续性。③   侧模板侧模板采用3015和2015钢模板，以25锚杆作为拉锚，每隔1.5m间距布置100mm槽钢当作模板，以Φ12拉锚钢筋穿过槽钢，采用螺母连接蝶型扣反扣钢管围檩加固刚模板。2.2.6.3  档头模板对设置结构缝之间趾板较大的部分，可进行合理分块（分块为砼临时施工缝），档头模板采用木模，在端头模板中进行穿孔并做好止浆措施，以防砼漏浆，穿透筋在搭接错茬时不能大于50%。2.2.7 砼浇筑2.2.7.1  砼浇筑顺序首先进行Ⅲ型（河床段）趾板砼浇筑，然后左右岸坡基本同时上升，保证坝体填筑强度的要求，满足2005年4月底达到坝体填筑防洪渡汛1790m高程。2.2.7.2  砼浇筑分块对设置结构缝之间趾板较长的部分，施工时根据实际情况，增加施工缝，对趾板型式进行合理化分块。施工缝按冷缝处理，只打毛而不设金属止水，要求钢筋穿过施工缝，钢筋的主要作用是限裂。砼浇筑分块见表4。表4  砼浇筑分块表

序号	趾板名称	总长（m）	段数	每块长（m）	备 注
1	Ⅰ型	49.588	2	24.794
2	Ⅱ型	76.422	3	23.474	6m与Ⅲ型趾板一块浇筑
3	Ⅲ型	16.0	1	28.0	两按坡Ⅱ型、Ⅲ型各浇6m
4	Ⅳ型	35.516	1	29.516	6m与Ⅲ型趾板一块浇筑
5	Ⅴ型	44.217	2	22.108
6	Ⅵ型	39.599	2	19.795
7	Ⅶ型	27.940	1	27.940

 2.2.7.3  砼集料拌和civilcn.com选择新鲜的42.5MPa硅酸盐水泥、中细砂、粗骨料，最大集料直径不超过40mm，按照选定的配合比用混凝土搅拌机拌和并确认均匀后方可运输入仓浇筑。砼配合比见表5。表5  趾板砼设计和试验配合比（kg/m³）

序号	水泥	细骨料	粗骨料		水	沙率（%）	外加剂		坍落度（cm）
			小石	中石			型号	掺量%
1	320	823	569	569	170	42	FDN-2	0.8	15.1
2	300	834	552	599	165	42	FDN-2	0.8	6.7
3	300	834	576	576	165	42	FDN-2	0.8	15.6
4	270	852	565	612	151	42	FDN-2	0.8	7.1

根据设计和施工工艺的要求进行4组砼配合比设计和试验，在满足强度、抗渗性、坍落度及考虑施工要求的和易性、节约原材料的情况下，选择第二组砼配合比，即1：2.78：1.84：2.00，水胶比0.55。2.2.7.4  砼运输、入仓河床段Ⅲ型趾板采用6m³斯太尔砼灌车将拌制好的砼由拌合站运至基坑前，砼灌车配合溜槽入仓。左岸坡Ⅱ型趾板及右岸坡Ⅲ型趾板前两块，即左岸高程1765.94m以下趾板、右岸1759.49m以下趾板在下边的平台设立砼泵送站。其以上部分分别在高程1830m平台外搭设溜槽入仓，和由砼灌车运至坝顶，在坝顶设立砼泵送站。在浇筑过程中材料要准备充足，保证砼浇筑连续施工。2.2.7.5  砼振捣及表面处理由于坡面砼振捣难度大，每层浇筑高度控制在40～50cm左右，70软轴插入式振捣棒振捣，在有铜止水的边缘采用50软轴插入式振捣棒振捣。未立模部分采用翻模方法临时模板覆盖，当砼初凝前拆掉临时模板人工压光收面。振捣时，振捣器不得触及滑动模板、钢筋、止水片。振捣器应在模板前沿振捣，不得插入模板底下。必须做到振捣均匀，振捣密实，尤其是止水结构附近。以混凝土表面无气泡、无明显下沉且表面泛浆为准，不漏振、不欠振、不过振。在混泥土初凝前，及时对混泥土表面进行修整，用表面光滑平整的长木抹子或钢抹子进行压面和收光，以确保趾板砼表面平整、无裂痕、无细微通道。2.2.7.6  砼拆模、养护及防雨措施砼达到设计强度的75%后即可拆模，拆模时应避免破坏砼菱角和铜止水片。砼浇筑完毕后，派专人对趾板加以覆盖和洒水养护，保持表面一直处于湿润状态，养护时间不少于28天。由于**地区雨季长雨量充沛，趾板砼浇筑遇到下雨天时，用彩条布搭设临时遮雨棚防雨。3  质量控制措施开工前，由项目专业技术负责人编制详细的施工组织设计，对人力和物力、技术和组织、时间和环境等各方面做出一个全面合理的安排，并报监理工程师审批。项目技术部门有针对地向有关施工人员进行技术交底，同时学习质量管理标准，严格按照设计要求和规程、规范施工。施工工艺要求施工目标管理由班组自检、现场工程师复检，监理工程师抽检，使每道工序都符合质量标准，消除质量事故隐患。在趾板施工过程中重点注意以下几个方面：①必须在基础开挖验收合格后才能进行趾板钢筋、模板等工序的施工。②浇筑砼之前必须对施工缝进行冲毛或打毛处理，缝面必须冲洗干净，无积水。③钢筋及锚筋的品种、规格、尺寸、数量、安装位置应符合设计图纸要求，绑扎、焊接应符合技术规范要求。④砼浇筑过程中，质检员应跟班检查，并填写《混泥土浇筑质量检查记录表》。⑤趾板浇筑完成后，２天内20米范围内不得进行爆炮；20米以外爆炮时最大一段起爆药量必须严格控制；在上游铺盖填筑或蓄水前，应组织人员并借助设备和仪器对全段趾板进行裂缝检查，对查出的裂缝做好编录，包括缝长、缝宽、缝深、走向、所在部位等，为裂缝处理提供依据。4  结语**水库工程趾板，施工程序繁多，施工工艺复杂，技术要求高，在砂石材料困难、交通运输不便、雨季长雨量多、工期短及趾板较长坡度大等条件下，按质按量地完成，保证了大坝填筑的顺利完工，并提前达到度汛高程，完成安全度汛任务。**水库混泥土面板堆石坝趾板施工技术符合实际情况，效果显著，同时显示了其方便快捷、高效、优质等特点，在其他类似水利工程中值得推广借鉴。