本规范共分九章及一个附录,主编单位长江葛洲坝工程局施工科学研究所负责第一章、第四章的编写及全规范的统稿工作,其他各章的编写分工为:辽宁省水利电力厅负责第二章、第九章和附录,南京水利科学研究院负责第五章、第八章,新疆八一农学院水利系负责第七章,陕西省水利电力土木建筑勘测设计院负责第三章和第六章。
本规范(送审稿)审查委员会主任委员为纪云生同志,参加送审稿和报批稿的修改及审定工作的有李允中、许红波、张严明等同志。
本《规范》是我国第一本混凝土面板堆石坝施工规范,编制过程中,特别注意广泛收集、总结我国第一批混凝土面板堆石坝工程实践经验,并参考了国外混凝土面板堆石坝的成功经验和有关技术标准。但我国兴建混凝土面板坝的历史不长,加之编写经验所限,不足之处在所难免,希望使用者发现问题后及时函告主编单位。
1 总则
1.0.1 明确本规范的适用范围。混凝土面板堆石坝的级别,可根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)》(SDJ12—78)中的有关条款确定。
建于峡谷河床的混凝土面板堆石坝,在库容较小的情况下,其工程等级按标准划分可能是Ⅳ、Ⅴ级,但坝较高,因此必须强调当坝高超过70m时,不论工程等级,仍应遵循本规范。
1.0.2 研究和应用施工新技术、新工艺、新材料,是降低材料消耗,提高劳动生产率的有效措施,并可促进面板堆石坝施工技术水平的发展。对此,本条强调以既积极、又慎重的科学态度,在进行试验、验证、评定后,并经主管部门批准的条件下,积极采用。
1.0.3 本条明确本规范与现行有关施工规范的协调与统一。本规范是针对混凝土面板堆石坝施工的特有问题作出规定,以替代和补充有关施工规范中相应的内容。因此,对本规范未列入的有关施工要求,还应遵照有关专项施工规范执行,如坝体堆石填筑,参照《碾压式土石坝施工技术规范》(SDJ213—83);面板混凝土施工,参照《水工混凝土施工规范》(SDJ207—82)。
2 导流与渡汛
2.0.1 施工导流、渡汛方案的选择,是土石坝施工中极为重要的环节。方案合理,不仅可以降低施工导流费用,还可缩短工期。在确定施工导流渡汛方案时,要充分研究工程所在地的水文、气象、地形、地质等自然情况及施工条件,经过方案比较,择优选用。
2.0.2 面板堆石坝可以在有保护的条件下利用堆石坝体挡水甚至过水渡汛,以减少导流建筑物的规模。这既是降低工程造价的途径之一,也是施工的需要。对于面板堆石坝施工,特别是当工程规模很大或导流流量很大时,若不充分利用这一优点,则往往需要加大导流建筑物规模,使施工费用大幅度增加,同时,施工强度也很难满足安全渡汛的要求。西北口坝如果采用高围堰全年挡水方案,其围堰高度约50m,回填方量60万m3(其中粘土14.6万m3),为修建高围堰,需要耗费大量投资,而且会推迟工期一年。因此,采用坝体挡水方案具有较多优点。
2.0.3 当确定坝体挡水渡汛方案时,则必须对上游坡面进行防渗固坡处理,目前行之有效的处理方法主要有以下三种:
(1)碾压砂浆固坡:在垫层面进行斜坡碾压后,摊铺5~8cm厚的水泥砂浆,用振动碾压实,以形成坚固的表层。我国成屏坝以150#砂浆固坡,挡水深18m,关门山坝采用50#砂浆固坡,挡水深11m,均取得了良好的挡水效果。
(2)喷射混凝土固坡:在碾压后的垫层表面喷5~8cm厚的混凝土,以起到防渗、固坡作用。这种方法在南美使用较广泛。我国西北口坝采用该法,汛期挡水水深达30m,效果良好。
(3)喷洒阳离子乳化沥青固坡:在压实后的垫层表面,喷洒2~3层乳化沥青,各层间并撤以河砂,进行碾压,形成坚实表层。澳大利亚大部分面板坝均采用了此种固坡方法。
2.0.4 利用堆石坝体汛期过流时,必须对坝体进行保护,特别是要保护下游坝坡,以免冲刷破坏。在澳大利亚,由于水文、气象因素特殊,几乎所有的面板堆石坝施工中都对下游坡进行过水保护,随时准备过流。
堆石体过流保护措施,早期常用加筋堆石,具体做法是在下游堆石坡面,分层铺设钢筋网,并用水平拉筋锚入堆石体内。据统计,一般保护网所用钢筋直径及网格尺寸,纵向钢筋采用φ14~28mm,间距15~45cm;横向钢筋用φ8~24mm,间距25~100cm;水平铺筋用φ20~38mm,长4~6m,水平间距为0.5~3m。钢筋网布置可参阅图2.0.4-1。
由于设置钢筋网和堆石体填筑施工干扰较大,近期澳大利亚修建的一些面板坝,大都采用圆筒形钢筋石笼护坡。1981年建成的马琴托士(Mackintosh)坝,高75m,下游坡采用圆筒形钢筋石笼防护,为防止过水对石笼的破坏,采用垂直防护墙结构,如图2.0.4-2所示。钢筋笼顺坝轴线水平分层放置,笼径0.94m,长2.4m,钢筋直径5mm,网格尺寸为50mm,每个石笼均以锚筋分别锚固,基础部位每笼用4根90mm×12mm、长8.6m扁钢锚固,顶部用2根75mm×9mm、长25.5m扁钢钱固,垂直墙高达23m。
默奇松(Murchison)坝的圆筒形石笼则是顺坡面放置,为防止漂木对石笼的破坏,在笼间浇筑混凝土,每个石笼用一根φ24钢筋锚固,如图2.0.4-3所示。澳大利亚1986年完建的利斯(Reece)坝,高122m,亦采用了顺坡水平安放钢筋笼的过水保护措施,如图2.0.4-4所示。因钢筋笼不再拆除,作为坝体的一个组成部分,因此,要求装笼石料要符合坝料要求,在振动台上填充,使其充分密实,汽车运上坝面,吊车安装。采用预制石笼后,使施工速度加快。
图2.O.4-2 马琴托士坝的下游坡过水保护
1—堆石;2—锚筋;3—圆筒形钢筋笼垂直墙
图2.0.4-4 利斯坝堆石分区
1—防浪墙;2—混凝土面板;3—2A区;4—2B区;5—2C区;6—混凝土趾板;7—2B区(坝顶堆石);8—3B区;9—2B区;10—用于充填钢筋笼的3C区;11—河床砾石层