富浆RCC技术在美国迪普克里克坝的应用

［美国］ T.菲茨杰拉德

迪普克里克坝位于美国北卡罗莱纳州，为防洪与城市供水的综合利用工程。该工程由美国农业部自然资源保护局、亚德金县、亚德金县水土保持局，以及北卡罗莱州环境资源部下属水土保持部门资助。施纳贝尔工程公司为该工程提供了规划、设计和施工服务。

迪普克里克坝设计理念是利用右侧山谷(面向下游)的埋深较浅的基岩布置一座高23 m、长230 m的RCC重力坝(含溢流坝)。山谷左侧是埋深较深且分布不稳定的风化岩石。为了节约成本、有效利用当地材料和地理环境，将部分坝段设计成土坝，并一直向右岸延伸240 m，与RCC有效结合。特别值得指出的是，它是美国首次将富浆RCC作为防渗帷幕材料的项目。

美国大坝协会(USSD)每年评选一个优秀项目，旨在介绍大坝设计和施工方面的先进技术。迪普克里克坝被USSD授予“2013年优秀建筑工程奖”，项目的倡导者和设计团队享有该荣誉。该项目合理利用场地资源，有效解决了制约项目的各种因素，降低了投资成本，同时兼顾了美学、环保理念，具有创新性，展示了团队强大的灵活设计和科学施工的能力，因而最终获奖。

1 建坝方案

项目设计之初，曾考虑了多种方案，包括富浆RCC方案和土坝方案。原始构想是修建土石坝主体，并在左岸修建宽120 m的辅助溢洪道。但在实地勘测期间，发现左坝肩溢洪道部分施工存在问题，因为要在古老公墓遗址内进行大量的石方开挖。要求泄洪能力强及埋深较浅的基岩让RCC坝成为最佳方案。为了利用河谷右岸良好的基岩与岩面，增强欠稳定岩石的稳定性，最终选择RCC坝和土坝组合的方案。

2 RCC设计

两种材料的组合坝，其中RCC部分设计有泄洪道，且能与土坝段良好地结合，在预期荷载下保持稳定。大坝上游面为垂直面，下游面为坡比1∶0.8的阶梯面。除了溢洪道顶过渡部分外，每级台阶高91 cm。RCC拌和料由石料(粒径3.8～5 mm)、基层骨料(3.8 cm～细料)和人工砂(5 mm～细料)以35%:35%:30%的大致均等比例组成。每组份胶凝材料中水泥和F类粉煤灰(低钙粉煤灰)含量都为68 kg，并掺加减水剂、缓凝剂。大坝按18 m间距设置横缝。

施纳贝尔团队考虑过3种RCC护面方案，即模制RCC护面、常规混凝土护面和富浆RCC护面。结合施工、防渗、耐久性、投资及美学等因素，最终选择富浆RCC护面方案。

3 土坝段设计

上下游坡均为1∶3，坝中设置心墙，上、下游坝坡上设置马道。坝基需清除冲积层，直到出露性状较好的原状土体。防渗措施包括垂直排水管，心墙，坝体背水坡土体和坡脚导渗沟。最关键的是土坝要包住RCC坝，重叠部分长度为4.9 m，并保护好这一重要的结合部位。由于该项目承担着重大的防洪功能，土坝正常超高大于11 m，因此渗径也相应地增加而延长。由于采用了富浆RCC，使得包住RCC部分的土坝能更好地压实，形成连续致密的接触面。

4 大坝施工

2008年10月，项目中标，价格在1680万美元到2250万美元之间。主承包商分别和两大分包间，即ASI建筑公司和莱恩地质工程公司合作承担混凝土和灌浆工程施工。主承包商提出了一个计划，加快施工导流，在5个月时间内(12月到次年4月)完成RCC坝基开挖、清基及灌浆等工作。如果这些前期工作能够尽快完成，RCC浇筑即可在春季末进行。夏季时进行土坝段填筑，整个工程就可提前顺利完工。

要进行施工导流，必须先建好RCC坝段。按10 a的洪水标准设计，导流需要建一个宽12 m、长800 m、深3 m的导流渠，以减小水流冲刷。

岩石表层和表土覆盖层情况与预测相符。开挖先使用大型设备，再使用小型装备，最后的基础面用人工和高压水枪冲洗。不规则凹凸部位用混凝土充填，然后再进行找平混凝土施工，为RCC浇筑提供作业面。RCC在2009年5月开始浇筑。两周后因温度较高而停浇。这时承包商只得进行消力池尾槛、侧墙、消力戽等部位的钢筋混凝土施工。RCC在2009年9月重新开始浇筑，但仅限在夜间环境温度低时进行。承包商将骨料遮盖堆放，并采用冷却措施对骨料进行冷却。

10月份温度降低，开始两班制(每班10 h)日夜浇筑RCC。连续浇筑减少了裂缝和冷缝的产生。12月，在浇筑工作进行了65 d后，RCC浇至坝顶，累计浇筑方量为39000 m3。富浆RCC浇筑进展较顺。

在RCC浇筑的同时，进行了RCC坝段和导流渠之间的土坝段基础开挖，也进行了部分坡脚导渗渗沟、竖向排水管和排水口的施工。承包商计划在RCC坝段上升的同时进行分区土坝段的施工。随着RCC浇筑的推进，承包商将采用直径1.5 m的主泄洪管道，改变导流路线进行导流。原导流渠拆除，在此进行土坝段施工。

天气原因大大影响了土坝段施工。11月的暴雨使已建土坝段超饱和，料场的土料含水量大大增加。11月至元月份持续降雨，较低的气温和较短的日照，不能使其在下一场大雨来临之前变干。1月下旬，暴雨持续6 h降雨量达到80 mm。土坝段被淹没，冲走了大约12000 m3填土。

2月迎来了干爽但更加寒冷的天气。施工人员昼夜不停地更换竖井排水管，修复受损的坝体，加高土坝至安全高度。

昼夜不停施工还要防止土坝表面冻结，避免徒劳的施工。2010年4月土坝段竣工。

5 经验教训

20世纪60年代开始就提出兴建迪普克里克大坝。它的成功建设在防洪和供水方面造福了亚德金河周边居民。工程的经验教训为将来类似的工程提供了重要借鉴。

(1)富浆RCC规范的施工，要依靠承包商严格的质量控制和持续的监管。

(2)混凝土坝与土坝的重叠部位的施工非常重要。如果处理不当，刚性与柔性材料在整个坝高的连接部位会出现很大的隐患。因此，在土坝与RCC坝的重叠部位，土坝段采用大量最优含水量的黏性土包裹住RCC坝，并在重叠部位控制渗流，允许有一定的塑性沉降。

(3)两种不同材料的组合坝，通常需要若干有不同专长的承包商来筹划一系列的相关工作。对于迪普克里克坝，则是一个土方工程承包商，一个RCC分包商和一个灌浆分包商组成的团队。综合规划的成功制定及其贯彻执行，可便于工作的有序开展，并最大限度地加强各承包商间的合作。