1 工程概述
西藏自治區芒康縣西曲河二級水電站廠房為引水式發電明廠房, 廠區樞紐工程由壓力前池、高壓管道、發電明廠房組成。壓力前池布置于廠房后邊坡上, 由邊坡開挖成型。壓力前池邊坡原設計開挖高度為60m, 開挖高程為▼2929.20m~▼298 9.20 m;開挖寬度為52m。該邊坡原設計為巖石邊坡, 其開挖坡度為1∶0.3, 2929.20m~▼2934.20m高程段邊坡設計采用C20鋼筋混凝土結構支護, 2934.20m高程以上邊坡采用素噴C20混凝土15cm支護。
2 高邊坡支護方式的確定
根據開挖該邊坡揭露的地質情況, 該邊坡主要由堆積土層構成, 局部為砂石膠結層和薄殼層強風化頁巖。邊坡結構面破碎, 自穩能力極差, 在開挖中曾多次發生塌方現象。若按原設計方案支護, 難以確保邊坡的穩定和電站的安全運行, 而且工程造價較高。為此, 我方向業主、設計、監理單位提出了該邊坡支護的優化設計方案:將該邊坡開挖坡度由原設計的1∶0.3改為1∶0.8;▼2934.20m高程以上邊坡由素噴混凝土支護改為混凝土砌石連環拱結構支護。經各方多次研究論證, 同意我方提出的邊坡支護優化方案。變更原設計方案的可行性原因分析。
(1) 邊坡巖石性質的改變, 實際為堆積覆蓋層邊坡, 而不是原設計的巖石邊坡, 1∶0.3的設計坡比不能滿足邊坡自然穩定條件。
(2) 由于該邊坡結構面破碎, 自穩能力極差, 原設計采用單純的噴混凝土支護, 難以確保邊坡穩定, 而且工程量較大。
(3) 采用混凝土砌石連環拱做邊坡永久支護, 其結構強度高, 承載能力好。
(4) 采用混凝土砌石拱結構, 其工程造價原比采用噴混凝土、鋼筋混凝土等結構造價低, 大大節約工程投資。
(5) 混凝土砌石拱施工簡單。
(6) 混凝土砌石連環拱外型結構美觀。
3 高邊坡開挖施工技術
壓力前池高邊坡采用自上而下分層臺階式開挖。由于邊坡為堆積砂石土層, 自身穩定能力差, 故在開挖時不宜采用爆破法施工作業, 而是采用小型挖掘機配合人工開挖。由挖掘機修3.5m寬施工便道至邊坡頂部, 從邊坡頂部按1∶0.8的坡比自上而下開挖。由于施工便道坡度較陡, 運輸車輛無法抵達。開挖時先由挖掘機將石碴沿邊坡下卸至▼2892.0主廠房施工平臺, 然后用ZL50B裝載機上裝15t自卸汽車運往指定碴場。為防止開挖機械對邊坡開挖面產生擾動破壞, 在距設計開挖坡面預留30cm保護層, 采用人工修坡開挖成型。
4 高邊坡永久支護施工。
4.1 設計形式
壓力前池高邊坡采用C20細?；炷疗鍪B環拱結構進行支護。第一層拱內凈寬為1.6m, 直墻高2.0m, 頂拱為半圓, 混凝土砌石厚度為40cm。第二層及以上拱內凈寬為2.0m, 直墻高2.0m, 頂拱為半圓, 混凝土砌石厚度為40cm。拱墻腳落于下層頂拱中心上。不能砌筑拱結構的部位采用40cm混凝土砌石護坡。
4.2 施工工藝
混凝土砌石拱施工工藝如圖1所示。
(1) 坡面修整與測量放樣:PC220挖掘機將邊坡大面積開挖成型后, 設計開挖坡面預留30cm保護層由采用人工修坡成型。砌筑前先由測量工程師按混凝土砌石拱設計結構放樣, 以保證砌石拱的砌筑外觀質量。
(2) 石料選擇與備料。
1) 砌石料選擇的要求: (1) 砌體采用塊石砌筑。砌筑前先將石料表面污垢、水銹等雜質清洗干凈, 并要求石料材質堅硬新鮮, 無風化脫落層和裂紋。 (2) 塊石上下兩面大致平整, 無尖角, 塊石厚度大于25cm。
2) 砌石料的準備:為確?；炷疗鍪笆┕さ倪B續性, 在砌筑之前應備足砌石料。砌石料由人工選取、清洗后, 堆放于壓力前池施工平臺。
3) 膠結材料的配制與拌和:砌石拱膠結材料采用C20細?；炷??；炷僚浜媳炔捎弥亓勘? 混凝土塌落度為50mm~70mm?；炷涟韬筒捎肑DY500強制式拌和機拌制, 為保證混凝土攪拌均勻, 拌和時間不少于180秒鐘。
4) 材料運輸:由于施工便道坡度較陡, 施工運輸車輛無法將塊石等施工材料運往壓力前池及以上施工平臺, 擬采用10t運輸索道做垂直運輸。運輸索道可從▼2892.0m主廠房施工平臺將砌石料、砂石、水泥等垂直運往▼29892m及以下施工操作平臺, 滿足高邊坡支護施工。
5) 砌體施工:混凝土砌石采用座漿法砌筑施工。砌筑前, 先鋪一層厚約5cm~8cm的C20細?；炷?。石料之間不得直接接觸, 縫間混凝土要飽滿密實、分層臥砌, 同一層面要求水平, 上下層錯縫, 避免出現豎向通縫。內外搭接砌筑, 不得傾斜?；炷疗鍪皦ι砥鲶w要求一次砌筑成型, 杜絕墻身砌體出現施工縫。頂拱部位砌體待頂拱支撐模板安裝就位后, 一次砌筑成型。
6) 砌體養護:砌體完成后, 采用人工灑水養護, 養護時間一般不少于28天。對于頂拱砌體結構, 待砌筑成型7天后, 拆除頂拱支撐模板, 并繼續養護至少7天。在砌體結構未達成到設計強度的90%之前, 不允許在其上部任意堆放重物或修鑿石塊, 以免砌體受到擾動破壞。
5 結語
西藏芒康西西河二級水電站壓力前池高邊坡采用混凝土砌石連環拱技術進行支護, 其施工工藝簡單, 承載能力好, 造價低, 外形美觀, 且比原計劃大大縮短了邊坡支護工期。通過幾個汛期洪水的考驗, 高邊坡未發生垮塌和位移現象, 確保了邊坡穩定。實踐證明采用混凝土砌石連環拱技術進行高邊坡永久支護是成功的 (表1) 。
摘要：介紹了西藏芒康西西河二級水電站壓力前池高邊坡采用混凝土砌石拱技術做永久支護所取得的成功經驗。
關鍵詞：壓力前池,邊坡,混凝土砌石拱,永久支護
參考文獻
[1] 水利水電工程施工手冊[M].—— (土石方工程) , 中國電力出版社.
[2] 水利水電工程施工組織設計手冊[M].中國電力出版社.
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