中型水库扩建工程施工关键工艺及质量控制研究——以老炉下水库为例

李 源

(河源市水利水电勘测设计院有限公司，广东 河源 517000)

水库的建设对生态改善和区域经济的影响很大，在很多区域已经是国民经济的重要工程措施，它可以优化水资源配置，在城乡供水和生态改善等等方面起到了十分重要的作用[1]。同时水库还具有调节水资源时空分布的作用，在极端天气可以起到防洪抗旱的功能，有力地保障了国民的生产生活条件[2]。近年来水库工程的数量和规模水不断扩大，水库的安全运行也得到越来越多的关注[3]。水库的施工质量是推动水库工程可持续发展的重要基础，也是影响水库安全运行的关键因素[4]。因此为确保水库工程的效益充分发挥，在施工过程中水库的施工质量和管理措施需特别关注。

本文以河源市老炉下水库工程为背景，详细论述了施工总平面规划及管理和现场管理措施。重点分析了施工关键工艺技术，如钻孔灌浆、坝体砼砌石、砼工程、坝面防渗的施工程序和方法。为实现工程的施工目标，提出了工程质量目标和关键工序质量控制措施，为类似工程条件下的水库施工提供了参考经验。

1.1 工程概况

老炉下水库位于河源市源城区西南部，东江一级支流埔前河支流老炉下水上，坝址下游汇入埔前河。坝址以上集雨面积14.50 km2。水库坝址处原有一小(二)型水库，其任务是用高水位作小电站发电。新建水库是以灌溉为主，兼顾防洪、供水的综合利用水库。

1.2 工程难点分析

(1)本工程施工场地比较狭小，施工至坝顶时最宽只有4 m，施工难度很大，在实际施工过程中应加强该区域的质量管理，避免出现安全、质量事故。

(2)由于放空涵砼工期紧，需要的浇筑强度高，因此要重点关注砼的运输情况，避免出现不连续浇筑等问题，影响浇筑质量。

(3)闸室、砼堰体、溢洪道边墙及中墩等部位砼质量标准高，是混凝土施工的质量控制重点。

(4)大坝防渗膜的施工安装，同时也是本工程的难点。因为工程量大，施工部位在水库大坝坝面上，大坝为垂直面，且高度大，施工人员施工操作须借助专用施工平台，且平台要随大坝上下施工进行移动，操作施工难度大。防渗膜材料每卷约40 m2，重量达140～160 kg左右，在大坝表面运输距离长，工程量大。防水防渗工程要做到滴水不漏，就不能出现丝毫马虎。防渗膜的施工安装与固定密封主要包括布线，钻孔，螺栓安装，密封材料安装，防渗膜的铺设与焊接等，工艺均需精细化操作施工。

2.1 施工总平面规划及管理

每个项目都具有独立性和特殊性，因此施工总平面规划应根据项目的特点、施工环境、规模等等因素综合考虑而制定。本工程采取了较为适宜的施工布置原则，具体内容如下：

(1)应在规划范围内建设临时施工道路和设施，严禁占用其他区域空间；

(2)为控制施工成本，确保项目具有较为理想的经济效益，应当根据施工进度和施工需要，适时调整生产生活所需要的临建设施，减少不必要的临建设施规模，确保项目成本处于可控范围之内；

(3)安全生产是项目需特别关注的内容，施工平面规划时，应考虑临建设施的布置，必须符合现场安全文明施工要求；

(4)各施工场地及营地均按有关要求配置足够可靠的环保设施及消防设施，避免施工对公众利益的损害。

为便于施工现场管理，办公及生活营地布置于业主规划的老炉下水库管理所旁边，交通工程包括左右岸两部分，以左岸上坝公路为主。左岸设计时，将从小坑至公路桥的乡道和公路桥至坝址的林业便道加以改造;另外右岸洞口电站至管理所，利用现有混凝土路。为满足施工需要还设置了综合加工厂、钢筋加工厂，布置在老炉下管理所左侧。施工供水系统，计划直接从老炉下水库抽取，生活用水经过滤后使用。为防意外断电，影响施工，工地配备一个事故备用电源。

2.2 现场管理措施

(1)为保证施工现场有一个文明施工的良好条件，落实项目管理团队责任制，制定严格的管理实施细则，并认真落实；

(2)工程施工中，严格按图施工，并实行动态管理，可根据项目进度和需求可适当调整现场设备等等的平面布置；

(3)工地各种标牌，应书写规范，确保工地规范化管理。

3.1 钻孔灌浆及排水孔工程施工

本工程主要施工项目包括：帷幕灌浆6 254.09 m，固结灌浆288.81 m，接触灌浆176 m，需在不同的位置布置集中制浆楼或集中制浆站，才能方便灌浆工程的供浆量。未灌浆区域周边的30 m内不得钻进排水孔，在涉及帷幕灌浆的排水孔应在灌浆完成并检查合格后才能施工。

基础固结工程的施工特性主要为：固结灌浆在续建坝体与岸坡的接触范围进行：混凝土衬砌坝段内先进行回填灌浆，后进行围岩固结灌浆。布置有帷幕灌浆的部位，先进行回填灌浆和固结灌浆，后进行帷幕灌浆。同一地段的岩基灌浆前应先封堵勘探平洞，再按先固结灌浆、后帷幕灌浆的顺序进行。

水泥、外加剂、水等原材料在灌浆过程中应严格按照配合比拌合，严禁私自添加水或者添加剂。且必须满足设计和规范要求。同时，为使试验结果具有一定的可比性，在试验过程中采用的仪器、设备以及施工工艺应保持一致。

灌浆孔排距和间距均为4 m，呈梅花状排列，右坝头孔深入弱风化岩层6 m，左坝头深入弱风化岩层2 m，并不低于6 m；
帷幕为137.356 m高程以下补灌设计孔距2.0 m，两岸坝肩灌浆设计孔距1.5 m ，其他高程范围内灌浆设计孔距1.0 m；
对坝体基岩斜坡均进行岸坡接触灌浆孔排距和孔距均为3.0 m，梅花型布置。最上游一排孔与坝轴线的距离为1.5 m。孔底深入基岩0.5 m。主要工程量见表1。

表1 钻孔灌浆及排水孔工程量表 m

3.2 坝体砼砌石施工

砼砌石重力坝为本项目选取的大坝类型，由于材料具有干缩性，受到的温差过大时，将会在混凝土表面甚至内部产生裂缝，影响大坝的整体性，严重时可能危及坝体安全运行。因此在施工过程为了确保砼早期可以将产生的水化热散发，一般会采取薄层砌筑方案，每次砌筑高度宜为1.0～1.5 m。

3.2.1 砼砌石体施工程序

施工过程中应严格遵守施工工序，避免出现施工倒置等问题。因此应安排质检员对施工过程进行全程旁站监督，确保按照施工工艺标准和施工顺序实施，保证施工质量符合要求。其施工程序如图1所示。

图1 砌石体施工程序图

3.2.2 砼砌石体施工方法

铺浆法为砌体施工常用的施工方法，其具体方法内容如下：通过人工将材料从汽车便道转入仓库里面。接着按照设计要求和施工规范进行测量放样工作。且在砼砌石施工时，应以同步上升为原则保证坝体面在同一水平面上。砌筑要求平整、稳定、密实、错缝；
与垫层砼接合面应清洗干净，形成毛面，每日砌筑高度不应超过3 m。

3.3 砼工程施工

本项目砼施工部位主要有坝肩垫层砼、放空孔闸门井砼、防渗面板砼、溢流坝段砼等等。

3.3.1 施工程序

砼工程施工程序为：施工准备→基础面(施工缝)处理→模板制安→锚杆及钢筋制安→止水、预埋件安装→验收→砼拌和→砼运输入仓→平仓振捣→拆模、养护→下一仓循环。

3.3.2 施工方法

在施工前，应提前做好准备工作，确保在运输过程中道路畅通无阻、材料试验检测合格、砼配合比符合设计和规范要求。

本工程采用相对容重法作为配合比设计依据，根据设计和规范的一般性要求，砼配合比必须满足施工的和易性等试验的基本要求。模板加固形式通常为钢模板、木模板或者钢模和木模组合式。在模板类型选材时，应在结构的尺寸、规格、结构特点以及施工条件等等综合考虑下，选取适合工程特点的模板形式。本工程在分析工程结构特点后，采取了钢模与木模组合式施工。

3.4 大坝面板防渗加强系统工程施工

在大坝迎水面混凝土面板安装防渗膜，防渗膜铺设范围自高程14.056 m至坝底，周边铺设至大坝趾板，面板间伸缩缝铺设至坝顶。大坝防渗膜施工按面板分区，每一块面板为一施工区域。施工按班组分组，多个班组各一个区域同时施工。

防渗膜施工严格按照施工图纸进行铺设，密封固定，焊接，施工前对现场进行测量标记，确定铺设区域，固定区域等。

由于坝底部分需要覆盖回填，先进行坝底部分防渗膜的安装施工，施工高度约由坝底向上40～60 m,边施工边检查，并报验收，然后作回填覆盖。

主要施工方法有：防渗膜铺设施工、面板防伸缩缝两边固定施工、防渗膜大面纵向垫片固定施工、防渗膜搭接施工等方法。

防渗膜铺设施工时，可根据实际情况从上至下，或从下往上施工。面板同一区域内可自左边往右边施工，也可自右边往左施工。

4.1 质量目标及保证措施

质量保证措施的最重要方法是质量的检查监督[5]。因此，本工程十分重视检查监督工作的落地。本工程在施工过程中，为确保项目处于可控状态，还需要完善管理办法和措施，并定职定责，保证人人都能参与到施工质量管理过程中[6-8]。

4.2 关键工序质量控制措施

4.2.1 边坡开挖及建基面开挖质量控制措施

(1)在施工控制网建立过程中，必须做到严格按照设计要求和规范规定施工。且施工全过程中应及时对开挖坡面和轮廓线复核，确保边坡开挖施工的安全性。

(2)边坡开挖过程中如出现超挖等问题时应及时联系设计，并按规范和设计要求及时进行处理。

(3)开挖面应随挖随支护，确保边坡整体稳定性。在开挖过程应加强边坡监测的频率，根据现场实际情况可适当调整监测方法、监测项目等等。

4.2.2 混凝土浇筑质量控制措施

(1)控制混凝土拌和质量，加强与拌和系统运行管理单位联系，及时反馈信息。

(2)加强现场施工管理，提高施工工艺质量。混凝土浇筑时由专人维护，以保证埋件位置准确。做到浇筑不中断，以免造成冷缝。

(3)采取先进的模板体系，对有砼要求和过流面的部位采取美森胶合板模板和整体定型钢模或钢模台车浇筑。

(4)在混凝土浇筑过程中，应加强过程管控，安排管理人员全程旁站，并做好浇筑过程记录工作。

4.2.3 灌浆施工质量控制

(1)控制施工质量的决定性因素是原材料，因此严禁不合格材料进场，确保材料符合规范要求。

(2)如需要提高浆液的稳定性或者防渗要求是，必须严格按照设计和规范要求优化配合比。

(3)施工过程中，在极端天气或者特殊地质情况时，应及时与设计沟通，采取适宜方法处理。如灌遇到大溶洞，可采用灌浆措施处理。

(4)建立规范的资料档案系统和质量、安全信息系统，保证满足各种设计指标。

水库在防洪抗旱、城乡供水及生态改善等方面发挥了重要作用。近年来水库工程的数量和规模水不断扩大，水库的施工质量也得到越来越多的关注。

本文以河源市老炉下水库工程为背景，详细论述了施工总平面规划及管理和现场管理措施。重点分析了施工关键工艺技术，如钻孔灌浆、坝体砼砌石、砼工程、坝面防渗的施工程序和方法。为实现工程的施工目标，提出了工程质量目标和关键工序质量控制措施，为类似工程条件下的水库施工提供了参考经验。但是本文未考虑非正常施工状态下的施工关键因素，后期需对该方向质量措施方面进行研究。