【摘要】水利工程是集设计、施工、技术于一体的复杂性系统工程，对水电站坝基深槽回填混凝土施工质量的重视也呈现与日俱增的趋势，合理的施工技术方案关系到坝基的可靠性和稳定性。由于我国地质条件比较多样化，在坝基施工过程中经常会遇到软土地基的处理问题，采用回填混凝土方式对坝基深槽进行处理是比较常见的方式。因此，本文结合具体工程案例，对水电站坝基深槽回填混凝土施工技术的关键点进行分析，以期为同类工程提供借鉴。
【关键词】水电站；坝基；深槽回填；施工技术；混凝土
1、引言
随着居民用电量的提高，水利水电工程建设施工数量也在不断增加，有越来越多的水电站坝基深槽回填工程进入人们视野。在拱坝坝基下部施工过程中，经常会遇到深槽软弱带，此区域地下水量较大，活动频繁，地下土层比较松软，容易对浅出土表层造成潜蚀、吸蚀、搬运效应，无论是强度还是防渗都无法满足工程需要。在软土层施工难度较大，对技术的要求较高，稍有不慎就会影响工程质量和施工安全。這就要求施工部门要制订合理的技术方案，采用合理的技术措施，加强施工技术的应用与管理，确保施工目标的最终实现。
2、深槽回填工程地质问题
2.1沉降量大且不均匀
深槽是一种分布较广的河床地貌形态，因输沙不平衡而造成的局部淤积，流变性、触变性、高孔隙比、高含水率、低抗剪性是其主要特点。深槽地质的不稳定性一般取决于外部因素和内部因素，这些因素都是物理因素和化学因素综合作用的结果，使深槽内部形成贯通性破坏面，从而引发液化、悬浮、流动和沉陷。位于深槽地上坝体沉降量一般比较高，尤其是当地基上的压力超过一定阈值或施工时土被扰动时，加荷速率过快，则可能产生等速沉降或加速沉降的现象，使地基遭受毁灭性破坏。
2.2渗透变形问题
深槽地基软度较强的主要原因是淤泥含量高，地下水位较浅，土体含水量大，主要土质为淤泥和粉质黏土，可塑性较强，压缩性较差，土层孔隙率比较高，结构十分不稳定。在基坑处理过程中，深槽下存在饱水带中的有压渗流承压水，随着回填施工的进行，含水层上侧的不透水层厚度缓慢减小，由于不透水层隔水能逐渐丧失至不能承担承压水压力时，加荷速率极速升高，承压水就会击穿底板形成土体突涌，造成深槽侧壁变形和坍塌破坏等问题。
2.3支护结构失效和基坑边坡失稳
由于深槽地基软度较强，淤泥质土的渗透性较差，导致坡面、坡边和坡体的变形，受淤泥质类土的次固结沉降显著的因素，在受水土流失和潜蚀等作用的长期影响下，在具体工程施工过程中，出现大规模降雨时会引起基坑支护结构倾覆失效，软土结构彻底破坏以及基坑边坡失稳等问题。
3、工程概况
以某双曲拱坝工程建设为例，该工程是国家重点水利枢纽工程，地形为狭窄河谷，两岸山坡陡峭。挡水建筑物为高188m的双曲拱坝，主体工程是混凝土工程，坝顶轴线长450m，厚高比0.15，混凝土施工用量超1000000m3。大坝坝基开挖过程中，基础部位揭露出一中型深槽，成V字型，深约28 m，贯穿大坝上下游面，设混凝土防渗墙进行防渗。
4、坝基深槽回填混凝土施工技术措施
4.1导管的立面布置
导管的平面位置应在各浇筑范围的中心，当浇筑面积较大时，可采用2根或2根以上的导管同时浇筑，但各根导管的有效扩散半径（作用半径），应互相搭接并能盖满井底全部范围。一根导管的有效扩散半径一般为3-4米，流动坡度不宜陡于1：5。并可按下式估算：
其中：r代表扩散半径（单位为m）；K代表流动性时间保持系数（单位为h）；I代表混凝土的浇筑速度（m3/h）；I0代表混凝土的表面坡度。如果深槽底土面高低不平时，则应从低洼处开始浇筑混凝土。浇筑混凝土的施工过程，为使混凝土能顺利从导管底端流出并摊开，导管底部管内混凝土柱的压力应超过管外水柱的压力，超过的压力值（称作超压力）取决于导管的作用半径，如表所示。
4.2导管的高度
管顶高出水面的最小高度h1，亦可从表中查得，或根据所必需的超压力值p，按下式计算确定：
其中：p代表超压力值（t/m2）；
h1代表深槽以上的导管长度（m）；
h2代表深槽以下的导管长度（m）。
为了避免导管外的淤泥渗入导管，并形成相对平缓的混凝土表面坡度，所以导管下端应插入混凝土内一定的深度。其深度可按下式计算，但不得大于1m 。
其中：t代表导管下端插入混凝土内的深度（m）；
R代表混凝土的扩散半径（m）。
当使用几根导管浇筑时，由于混凝土的生产量所限制，有时各导管不能同时一次浇筑，因此，可分次逐根循环浇筑。但每个导管的停歇时间应尽量缩短，一般以不超过15-20分钟为宜。相邻导管底部的标高差，应保持不超过管与管之间距离的1/45-1/20。
4.3回填混凝土浇注顺序和流程
封底按深槽底部梁格结构分格进行。先封沉井中心梁格，清理一格封一格（包括垫层及钢筋混凝土底板），并待中心梁格钢筋混凝土底板达到一定强度后，再分批对称向四周进行。
封底流程：深槽锅底整平→搭设浇筑平台→安置导管→储料→开浇→提升导管→浇筑结束→测量→顶面预留插筋→验收。
4.4混凝土配比技术
检查搅拌站的资质和生产能力，选择经验丰富、资质齐全的实验试确定配比，派技术人监督混凝土的的材料进场及搅拌，确定合理的施工方案，确保混凝土的施工质量，加强质量检查、监控。
4.4.1水泥的选用
（1）核心筒剪力墙、柱等砼选用低热或中热水泥，核心筒剪力墙、柱水泥用量控制在450kg/ m3以下，水灰比控制在0.35以下；
（2）地下部分外墙少量水泥，添加活性矿物。
（3）高性能混凝土施工之前，应指导监督搅拌站储备待搅拌水泥，以预防使用高温新出厂水泥，尽量降低高性能混凝土出机温度。
4.4.2骨料的选用
宜采用5-25mm间断级配的粗骨料，堆放时避免产生离析，骨料的含水率在施工时要经常进行检测，一般选用颗粒较小的碎石，粗、细骨料比例分别为1%、1.5%为宜。
4.4.3搅拌用水的选用
比较适宜自来水，夏季酷暑季节搅拌时，拌合水应最好进行降温处理（低于25）摄氏度，以使混凝土的入模温度适当降低。
4.4.4外加剂及掺合料的选用
（1）高效减水剂要求含有降水分、增塑、缓解凝特征，效果明显，促进流动，避免水化热。
（2）粉煤灰取代部分水泥，以便降低水化热；
（3）有可能的情况下，与设计部门和监理部门协商，掺加UEA-H型微膨胀剂，减少裂缝，补偿早期“自收缩”现象。
4.4.5配合比的控制
高强混凝土施工配合比设计是非常关键的，需要进行严密的规划，试验基础应十分坚实。根据以往的有关经验，因不同的铁路桥涵施工情况的不同，高强混凝土的配比每次会存在一些不同，要结合多种水泥、石料及外加剂的反复配比，才能确保最佳比例的控制条件。泵送混凝土要求坍落度大，做好混凝土强度与坍落度的有效调和。选用减水率不少于20%的新型聚羧酸系高性能减水剂。在搅拌质量控制中，为确保混凝土实现所有优势特征（稳定性、工作性、流动性等），必须保证混凝土质量稳定。拟选用混凝土配合比见表2：
5、安全组织保证体系
健立安全文明组织机构，回填前进行安全技术交底，并对所有回填人员签订安全生产责任书。制定各项安全防护措施，定期进行安全培训学习。循序作业，按程序施工，作业顺序合理。回填过程中在基坑内、外搭设安全的上、下人員爬梯，与工作无关人员不得进入。保持道路、水路畅通，做好防突发事件的应急措施。机械操作管理部门应严格旅行操作规范，基坑内外各种移动式电气装置都要有漏电开关保护系统，各种电器必须有可靠的接地和接零，夜间施工配置足够的照明。电源电气设备应有专职电工负责管理，经常检查，防止损坏。工地设一台250千瓦发电机备用，遇临时停电启动发电机发电，确保期间用电正常。
6、结束语
本文以TEKEZE拱坝工程为例，对水电站坝基深槽回填混凝土施工技术问题和技术措施进行了深入分析。针对沉降量大且不均匀、渗透变形、支护结构失效和基坑边坡失稳等问题，提出了一种导管输送回填混凝土的技术。在混凝土施工配比上，要控制好水泥、骨料、搅拌用水、外加剂及掺合料的选用，在安全组织保证体系上，要建立组织机构，做好安全交底，定期开展培训，做好应急预案。通过这些措施的综合运用，确保了回填目标得到安全、高质量实现，确保堤坝主体结构的稳定、可靠。实践证明，该工程自2009年投入使用以来，工程基础比较稳定，未发生沉降事故。
参考文献：
[1]薛伟，孙向楠. 龙开口水电站坝基深槽回填混凝土施工[J]. 湖南水利水电，2013，（04）.
[2]李朋.水工结构高强钢筋混凝土梁受剪性能试验研究[J].实验力学，2016，（02）.
[3]刘凤利. 普通混凝土配合比设计及其强度检测问题的探讨[J]. 建材技术与应用，2012，（19）.
作者简介：袁媛（1971.1-），女，汉族，四川遂宁人，本科，水利工程师，主要从事水利工程，机电工程的施工和造价管理。
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