膠結顆粒料壩用箱式固坡初步成型裝置在守口堡水庫的應用

牛 耀

（山西省水利建筑工程局集團有限公司 山西太原 030006）

1 工程背景

大同守口堡水庫是一座?。?）型水庫，為山西省應急水源工程之一，目的是為工業和農業灌溉提供水源。大壩初設為碾壓混凝土重力壩，經過現場調查，水庫壩址區的覆蓋層較厚，河床砂礫料豐富，可就地取材、加快施工進度、利于環保，適宜于采用新型的膠結顆粒料壩型。為促進山西省水利工程技術的發展以及膠結顆粒料筑壩的研究和推廣應用，大壩由碾壓混凝土重力壩改為膠結顆粒料壩，并被水利部確定為膠凝砂礫石試驗壩。大壩壩體采用膠凝砂礫石，壩面為混凝土面板，其膠凝填筑量為40 多萬m3。

2 技術背景

膠結顆粒料壩是一種新發展的壩型，我國只在四川、貴州一些南方地區的圍堰等臨時工程進行了一些試驗性應用，守口堡水庫大壩首次將該技術應用于永久性工程，施工技術尚不成熟。在施工過程中借鑒土石壩填筑工藝，研究并完善適合膠結顆粒料壩型的施工方法?，F有土石壩邊坡處理施工技術用于膠結顆粒料填筑時存在以下不足。

1）削坡法施工

根據有關規范要求和實際施工需要，在設計邊線外進行適當的超寬填筑，碾壓成型后，機械配合人工剔除超填部分。此種方法導致超填料不能再次利用，從而施工成本大大增加；另外，壩體與上游防滲層混凝土、下游保護層混凝土同步上升，施工相互干擾大，加大了安全隱患，同時直接影響施工進度。

2）模板固坡法施工

模板固坡施工工序為：模板制作安裝→膠凝顆粒料鋪筑→模板拆除→界面處理。此種方法工序多、速度慢，并且模板與排水盲管周圍1.0 m 范圍內碾壓機具無法靠近，使得該部位膠結顆粒料不能壓實，需采用變態混凝土替代膠結顆粒料，使施工成本劇增（膠結顆粒料單方造價遠低于變態混凝土）；其次模板制作、安裝、拆除及變態混凝土界面處理同樣會加大施工成本，延誤施工進度工期。

3 技術應用

為了解決現有膠結顆粒料采用削坡法或模板固坡法施工時存在施工成本較高、施工效率低下且安全隱患較大的問題，根據膠結顆粒料壩上下游邊坡坡比和施工工藝，結合現場常規牽引設備（裝載機、推土機、挖掘機）的性能特點，設計制作了箱式固坡初步成型裝置。

3.1 箱式固坡初步成型裝置設計

箱式固坡初步成型裝置設計的結構示意圖如圖1、2所示。

圖1 結構示意圖 （正面）

箱式固坡初步成型裝置是一種無蓋無底箱式成型、附帶平板振搗器的裝置，材料主要采用厚度為10 mm 的鋼板制作，其主要尺寸為：總長度360 cm，總高度115 cm，上、下部總寬度均為150 cm，料箱凈寬度150 cm，出料口高度60 cm，上頂寬80 cm，兩側坡比根據壩坡設計坡比設為1：0.6，平板振搗器設于出料口的兩側鋼板上。

圖2 側視示意圖

箱式固坡初步成型裝置其上、下端面均為敞口結構的料箱，料箱的后端開有成型口，成型口的截面為等腰梯形狀，成型口的邊緣設置有下端面、前后端面均為敞口結構的成型箱體，成型口的左右邊緣固定有向左側延伸且與料箱內壁固定的導料板，兩導料板圍成的空間向左側逐漸變大；料箱的左端面外側固定有牽引支架，牽引支架的端部固定有牽引環。

3.2 具體實施方式

1）在施工過程中，先將箱式固坡初步成型裝置吊放至邊坡處，裝載機向料箱內喂入膠結顆粒料，當牽引料箱前進時，在口徑逐漸變小的兩導料板的作用下，將膠結顆粒料擠壓塑形，接著在成型口的作用下，呈所需形狀完成固坡成型。

2）箱式固坡初步成型裝置箱體的左右外側壁均設置有附著式振搗器，附著式振搗器上設置有一端與其固定、另一端穿入箱式固坡初步成型裝置箱體的連接桿，連接桿的端部均固定有緊貼箱體左右內側壁的振搗板。

3）當牽引料箱前進的同時，開動附著式振搗器的開關，通過對固坡初步成型的膠結顆粒料進行振搗，進一步提升了膠結顆粒料成型的穩定性能。

4）附著式振搗器與其相鄰的成箱箱體左右側壁之間均設置有橡膠層。通過橡膠層的緩沖性能，使得振搗過程更加平和。

4 裝置應用效果分析

箱式固坡初步成型裝置解決了膠結顆粒料固坡問題，避免了削坡法和模板固坡法的弊端，在守口堡水庫膠結顆粒料壩工程中得到成功應用，具有良好的經濟效益和社會效益。

1）降低了施工成本

同一鋪筑厚度，采用延米工程費用計算成本，采用箱式固坡初步成型裝置施工技術和削坡法相比降低成本約65 元/m，和模板固坡法相比降低成本約131元/m?？梢娫摷夹g大大降低了施工成本，提高了經濟效益。

2）加快了施工進度

箱式固坡初步成型裝置實現了膠凝砂礫石料的連續作業，使得膠凝砂礫石料的攤鋪速度大大提高，同時還給相鄰上下游面板防滲體混凝土得施工創造工作面，使膠凝砂礫石料和上下游面板混凝土可以同步施工，防止窩工現象，加快了大壩整體填筑速度。

3）減少了安全隱患

箱式固坡初步成型裝置工序簡單，方便管理和操作。同時施工時不需要人工進行模板制作、安裝及拆除、以及變態混凝土的澆筑、加漿振搗等工序，避免了人員和機械的交叉作業，減少了施工隱患，保障了施工安全。

4）提升了環保效益

常用的超填削坡法，會產生大量不能重復利用的工程廢料，對環境造成一定影響。而箱式固坡初步成型裝置置避免了超填料的廢棄，減少了材料浪費，提升了環保效益。

5 結語

箱式固坡初步成型裝置是一種帶有平板振搗器的無蓋無底箱式成型裝置。裝載機喂料，挖掘機牽引箱式成型裝置鋪料，平板振搗器預壓膠結顆粒料成型，輔以液壓專用夯具定型夯實，完成邊坡固坡。

箱式固坡初步成型裝置結構簡單，使用方便，適用性強，實現了連續作業，提高了工程質量，在膠結顆粒料固坡施工中與削坡法和模板固坡法相比較，降低了施工成本，加快了施工進度，減少了安全隱患，提升了環保效益，對膠結顆粒料筑壩技術的推進起到了積極的推動作用，具有一定的經濟效益和社會效益，值得類似工程借鑒。