卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用
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ebble mosaic construction technology in construction of ecological fish road YU Bo，QU Kai，WANG Haiyan，WANG Lei
（ China Water Conservancy and Hydropower First Engineering Bureau Co．，Ltd．，Changchun 130000，Jilin，China）
卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用
于 博，曲 凯，王海燕，王 磊
（ 中国水利水电第一工程局有限公司，吉林 长春 130000）
摘 要： 随着施工技术水平与质量标准的不断提高，仿生态鱼道在南方城市水利及环保领域中应用广
泛，取得了很高的社会效益及质量效益，逐渐被社会各界所提倡。但在寒区大型过鱼设施中尚未应
水利水电技术 第 51 卷 2020 年增刊 2
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于 博，等∥卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用
4 影响卵石镶嵌效果的原因
水泥发生水化反应时，会放出大量的水化热，较 大体积的混凝土就会因为表面和内部散热不同步而产 生温度裂缝。混凝土表面直接与空气接触散热条件较 好，同时散发大量热量，因此其表面温度变化很快。 但对于导热性能差的混凝土内部结构来说，积聚在里 面的大量水化热无法传导散发出来，导致温度不断升 高，这就会造成外面温度低、里面温度高的巨大差 异。混凝土容易开裂，是因为温差越大，导致温度应 力越大。如果将体积较大的混凝上进行牢固后，温度 应力会随着它受到约束的增大而增大，减小而减小， 开裂的可能性也同样随着变动［4］，在吉林地区昼夜温 差和四季温差都很大，这就造成后期卵石很容易脱落。
本文以丰满重建工程永庆鱼道为依托，通过在现 场摸索试验，按照设计的要求，通过不断试验，最终 把影响仿生态鱼道卵石镶嵌效果的因素排除，确定了 鱼道卵石镶嵌仿生态的效果，即经济适用又能充分体 现仿生态鱼道的特点。
1 工程概况
永庆仿生态鱼道轴线总长 447. 5 m，起始于原永 庆老坝下游坝角，向下游延伸 37. 5 m 后洄游，在原 永庆大坝上游 111. 5 m 和 218 m 处分别设置 1#、2#出 口，1# 出 口 底 板 高 程 188. 60， 2# 出 口 底 板 高 程 190. 00，2#出口以 1% 向下游坡降。自下游向 上 游， 由仿生态鱼道进口系统、下游仿生态鱼道流道、挡洪 闸门、鱼道观测房，上游仿生态流道、仿生态鱼道出 口段等组成。仿生态鱼道进口系统由两个进口组成， 进口高程 186. 0 m，布置在左岸坝址下游侧，紧靠左 岸坝脚，为鱼类上溯最前沿，设置诱鱼泵房，可帮助 鱼群寻找和发现进口，鱼道进口区域通过 2. 2 m 宽的 通道与生态泄水闸下游补水池侧联通进行补水，以提 高仿生态鱼道进口的诱鱼效果。1#、2# 进口分别位于 主进口两侧，1#、2#进口以 1 ∶ 3坡度与主进口相连。 仿生态鱼道进口闸室由 1#、2# 进口组成，右侧 1# 进 口底板高程为 186. 67 m，进口处设置一扇平板闸门， 经过挡洪闸以 i = 1%坡比继续向上游 253 m 处 2# 出口 底板高程 190. 0 m 洄游； 1#、2# 进口底板高程分别为 186. 67 m 和 187. 47 m，进口处设置一扇平板闸门，
收稿日期： 2020-07-01 作者简介： 于 博（ 1986—） ，男，工程师，学士，主要从事水利水电建筑施工。E-mail： 75925842@ qq. com
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Application of pebble mosaic construction technology in construction of ecological fish roadWater Ｒesources and Hydropower Engineering Vol. 51 sup 2
为了使国内水利枢纽工程建设最大程度接近原 有的自然状态，广西大藤峡水利枢纽工程将最初设 计的南木江副坝过鱼通道重新优化设计为仿自然过 鱼通道。重新规划调整鱼道的走向布置，由原来顺 直平面布置，优化为蜿蜒曲折、宽窄相间的仿生态 布置。鱼道结构也由普通的混凝土结构调整为堆砌 石生态结构。改变了原来水利工程中混凝土结构的 做法，采用堆石生态结构。目前在建的永庆仿生态 鱼道改变了已建和在建鱼道项目的建筑结构，采用 混凝土结构为基础，通过加入辅助材料，混凝土表 面镶嵌卵石，是近些年来混凝土仿生态鱼道的又一 创新做法。
经过挡洪闸后以 i = 1%的坡比向上游 1# 出口底板高程 188. 60 m 洄游，洄游的距离为 113 m； 1#、2# 出口各 设置一扇工作闸门，1 # 、2 # 出口闸门的 开 启 是 根 据 上 游水位变化进行。
永庆仿生态鱼道采用清水混凝土隔墙的仿生态鱼 道，包括鱼道内部隔板和鱼道卵石镶嵌槽身。呈敞露 状，除局部为矩形外，其他均呈梯形断面型式布置， 底宽 3 m，边坡呈阶梯状并混凝土镶嵌卵石，阶梯码 放卵石，内部采用清水混凝土墙结构形式，清水混凝 土隔墙高度 1. 8 m，厚度 0. 8 m，两个混凝土隔墙之 间间隔为 1. 2 m，单个池室长度为 4. 5 m，鱼道内部 空间相对来说比较狭窄，且鱼道内部流态多样性较 高，所以在 上、下 游 直 角 转 弯 处 分 别 设 置 20 m 和 14. 5 m 平坡休息池。
水利工程中卵石常与其他材料共同使用能够给建 筑物带来很多的灵气，在仿生态工程中，卵石能营造 更加亲切大自然的环境，一般选用粒径大小相同的卵 石块散置或混凝土镶嵌［2－3］。
3 操作技术中的问题和难点
在东北地区大型仿生态过鱼设施中尚未应用，主 要受抗冻混凝土粘结力差、四季温差大易脱落等施工 工艺问题影响，主要表现为卵石不能突出，粘结性 差，易脱落； 造成上述结果可能的原因是采用刚性材 料模板，浇筑过程中卵石与混凝土混合，不易分离。 通过试验解决以下实际施工中的问题：
Abstract： With the continuous improvement of construction technology and quality standards，the ecological fish track has been widely used in water conservancy and environmental protection in southern cities，and has achieved high social and quality benefits． However，it has not been used in large-scale fish crossing facilities in the cold area，which is mainly affected by the construction technology problems such as poor adhesion of frozen concrete，large and easy shedding of temperature difference in four seasons，etc． In order to ensure that the surface pebbles of the project can achieve the expected ecological and natural effects， field tests are carried out before the formal construction according to the design requirements． The method of artificial mosaic was used to determine the concrete surface． The pebble size was 8 ～ 15 cm，about 10 minutes before initial setting． The height of pebble exposed was about 2 ～ 3 cm，and the bionic effect was very similar． Keywords： hydraulic structure； pebble mosaic； imitation ecological effect
因此，在满足混凝土各项设计指标的情况下优先 采用水化热较低的水泥，优化配合比设计，减少混凝 土的单位水泥用量，从而降低因水化热反应造成内外 温差过大的裂缝，避免外观质量因混凝土表面裂缝带 来的影响。
2 卵石在工程中的应用
卵石在水利工程设计中通常是作为附属性建筑物 使用，在水利工程中卵石的设计应用进一步推广和深 化，被使用到了水池壁、过鱼设施中，给人们带来耳 目一新的感觉。在水利工程最早应用卵石是在河堤的 铺贴中，主要将它与其他材料拼接在一起，设计中卵 石并没有大量铺地使用，而是在工程中起点缀作用。
用，主要受抗冻混凝土粘结力差、四季温差大易脱落等施工工艺问题影响。为确保永庆仿生态鱼道表
层卵石达到预计的生态和自然效果，按设计要求在正式施工前进行现场试验，通过分层铺混凝土码放
卵石、卵石与模板间加铺橡塑海绵、现场使用四级配混凝土、砂浆表面镶嵌卵石、卵石与模板间加铺
气囊等试验方式，确定了混凝土表面采用人工镶嵌的方法，卵石粒径 8 ～ 15 cm，初凝前 10 min 左右，
水利水电技术 第 51 卷 2020 年增刊 2
于博，曲凯，王海燕，等． 卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用［J］. 水利水电技术，2020，51（ 增刊 2） ： 130-133. YU Bo，QU Kai，WANG Haiyan，et al． Application of pebble mosaic construction technology in construction of ecological fish road ［J］. Water Ｒesources and Hydropower Engineering，2020，51（ S2） ： 130-133.
卵石外露的高度大约 2 ～ 3 cm，效果和仿生态效果极为相似。
关键词： 水工建筑物； 卵石镶嵌； 仿生态效果
doi： 10. 13928 / j. cnki. wrahe. 2020. S2. 024
中图分类号： TV213. 4
文献标识码： B
文章编号： 1000-0860（ 2020） 增刊 2-0130-04
（ 1） 骨料分离，东北寒冷地区后期会冻胀，易 脱落；
（ 2） 采用柔性材料，卵石外露效果不明显，达不 到效果；
（ 3） 骨料直径过大或是需用大级配混凝土，在初 凝之后用高压水枪冲掉乳皮，但是实际施工中，压力 过大，骨料外露过多，压力过小在混凝土表面的细骨 料无法清除干净，很难达到理想的效果；
（ 4） 在混凝土浇筑过程中，卵石镶嵌易操作，但 是镶嵌的时间很难掌握；
0引言
鱼道是 供 鱼 类 洄 游 通 过 的 大 型 混 凝 土 水 槽［1］。 鱼道的设计主要考虑鱼类的上溯习性，在下游的鱼类 常依靠水流的吸引进入鱼道，鱼类在鱼道中靠自身力
量克服流速溯游至上游。永庆鱼道进口系统由两个进 口组成，进 口 高 程 186. 0 m，为 提 高 进 口 的 诱 鱼 效 果，在原永庆大坝坝址下游侧鱼道 1# 进口处设置诱 鱼泵房，用来帮助鱼群寻找和发现鱼道进口，鱼道进 口通过 2. 2 m 宽的通道与生态泄水闸下游侧的补水池
于 博，等∥卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用
联通进 行 补 水。1#、2# 出 口 各 设 置 一 扇 工 作 闸 门， 1 # 、2 # 出口闸门的开启是根据上游水位变化进行。
鱼道进口位置的设计关系到能否顺利把鱼引入 鱼道，但根据 实 际 运 用 情 况， 拦 河 修 建 闸、 坝 后， 很难将鱼引入鱼道，故近几年常采用其他鱼类过坝 措施。
（ China Water Conservancy and Hydropower First Engineering Bureau Co．，Ltd．，Changchun 130000，Jilin，China）
卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用
于 博，曲 凯，王海燕，王 磊
（ 中国水利水电第一工程局有限公司，吉林 长春 130000）
摘 要： 随着施工技术水平与质量标准的不断提高，仿生态鱼道在南方城市水利及环保领域中应用广
泛，取得了很高的社会效益及质量效益，逐渐被社会各界所提倡。但在寒区大型过鱼设施中尚未应
水利水电技术 第 51 卷 2020 年增刊 2
131
于 博，等∥卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用
4 影响卵石镶嵌效果的原因
水泥发生水化反应时，会放出大量的水化热，较 大体积的混凝土就会因为表面和内部散热不同步而产 生温度裂缝。混凝土表面直接与空气接触散热条件较 好，同时散发大量热量，因此其表面温度变化很快。 但对于导热性能差的混凝土内部结构来说，积聚在里 面的大量水化热无法传导散发出来，导致温度不断升 高，这就会造成外面温度低、里面温度高的巨大差 异。混凝土容易开裂，是因为温差越大，导致温度应 力越大。如果将体积较大的混凝上进行牢固后，温度 应力会随着它受到约束的增大而增大，减小而减小， 开裂的可能性也同样随着变动［4］，在吉林地区昼夜温 差和四季温差都很大，这就造成后期卵石很容易脱落。
本文以丰满重建工程永庆鱼道为依托，通过在现 场摸索试验，按照设计的要求，通过不断试验，最终 把影响仿生态鱼道卵石镶嵌效果的因素排除，确定了 鱼道卵石镶嵌仿生态的效果，即经济适用又能充分体 现仿生态鱼道的特点。
1 工程概况
永庆仿生态鱼道轴线总长 447. 5 m，起始于原永 庆老坝下游坝角，向下游延伸 37. 5 m 后洄游，在原 永庆大坝上游 111. 5 m 和 218 m 处分别设置 1#、2#出 口，1# 出 口 底 板 高 程 188. 60， 2# 出 口 底 板 高 程 190. 00，2#出口以 1% 向下游坡降。自下游向 上 游， 由仿生态鱼道进口系统、下游仿生态鱼道流道、挡洪 闸门、鱼道观测房，上游仿生态流道、仿生态鱼道出 口段等组成。仿生态鱼道进口系统由两个进口组成， 进口高程 186. 0 m，布置在左岸坝址下游侧，紧靠左 岸坝脚，为鱼类上溯最前沿，设置诱鱼泵房，可帮助 鱼群寻找和发现进口，鱼道进口区域通过 2. 2 m 宽的 通道与生态泄水闸下游补水池侧联通进行补水，以提 高仿生态鱼道进口的诱鱼效果。1#、2# 进口分别位于 主进口两侧，1#、2#进口以 1 ∶ 3坡度与主进口相连。 仿生态鱼道进口闸室由 1#、2# 进口组成，右侧 1# 进 口底板高程为 186. 67 m，进口处设置一扇平板闸门， 经过挡洪闸以 i = 1%坡比继续向上游 253 m 处 2# 出口 底板高程 190. 0 m 洄游； 1#、2# 进口底板高程分别为 186. 67 m 和 187. 47 m，进口处设置一扇平板闸门，
收稿日期： 2020-07-01 作者简介： 于 博（ 1986—） ，男，工程师，学士，主要从事水利水电建筑施工。E-mail： 75925842@ qq. com
130
Application of pebble mosaic construction technology in construction of ecological fish roadWater Ｒesources and Hydropower Engineering Vol. 51 sup 2
为了使国内水利枢纽工程建设最大程度接近原 有的自然状态，广西大藤峡水利枢纽工程将最初设 计的南木江副坝过鱼通道重新优化设计为仿自然过 鱼通道。重新规划调整鱼道的走向布置，由原来顺 直平面布置，优化为蜿蜒曲折、宽窄相间的仿生态 布置。鱼道结构也由普通的混凝土结构调整为堆砌 石生态结构。改变了原来水利工程中混凝土结构的 做法，采用堆石生态结构。目前在建的永庆仿生态 鱼道改变了已建和在建鱼道项目的建筑结构，采用 混凝土结构为基础，通过加入辅助材料，混凝土表 面镶嵌卵石，是近些年来混凝土仿生态鱼道的又一 创新做法。
经过挡洪闸后以 i = 1%的坡比向上游 1# 出口底板高程 188. 60 m 洄游，洄游的距离为 113 m； 1#、2# 出口各 设置一扇工作闸门，1 # 、2 # 出口闸门的 开 启 是 根 据 上 游水位变化进行。
永庆仿生态鱼道采用清水混凝土隔墙的仿生态鱼 道，包括鱼道内部隔板和鱼道卵石镶嵌槽身。呈敞露 状，除局部为矩形外，其他均呈梯形断面型式布置， 底宽 3 m，边坡呈阶梯状并混凝土镶嵌卵石，阶梯码 放卵石，内部采用清水混凝土墙结构形式，清水混凝 土隔墙高度 1. 8 m，厚度 0. 8 m，两个混凝土隔墙之 间间隔为 1. 2 m，单个池室长度为 4. 5 m，鱼道内部 空间相对来说比较狭窄，且鱼道内部流态多样性较 高，所以在 上、下 游 直 角 转 弯 处 分 别 设 置 20 m 和 14. 5 m 平坡休息池。
水利工程中卵石常与其他材料共同使用能够给建 筑物带来很多的灵气，在仿生态工程中，卵石能营造 更加亲切大自然的环境，一般选用粒径大小相同的卵 石块散置或混凝土镶嵌［2－3］。
3 操作技术中的问题和难点
在东北地区大型仿生态过鱼设施中尚未应用，主 要受抗冻混凝土粘结力差、四季温差大易脱落等施工 工艺问题影响，主要表现为卵石不能突出，粘结性 差，易脱落； 造成上述结果可能的原因是采用刚性材 料模板，浇筑过程中卵石与混凝土混合，不易分离。 通过试验解决以下实际施工中的问题：
Abstract： With the continuous improvement of construction technology and quality standards，the ecological fish track has been widely used in water conservancy and environmental protection in southern cities，and has achieved high social and quality benefits． However，it has not been used in large-scale fish crossing facilities in the cold area，which is mainly affected by the construction technology problems such as poor adhesion of frozen concrete，large and easy shedding of temperature difference in four seasons，etc． In order to ensure that the surface pebbles of the project can achieve the expected ecological and natural effects， field tests are carried out before the formal construction according to the design requirements． The method of artificial mosaic was used to determine the concrete surface． The pebble size was 8 ～ 15 cm，about 10 minutes before initial setting． The height of pebble exposed was about 2 ～ 3 cm，and the bionic effect was very similar． Keywords： hydraulic structure； pebble mosaic； imitation ecological effect
因此，在满足混凝土各项设计指标的情况下优先 采用水化热较低的水泥，优化配合比设计，减少混凝 土的单位水泥用量，从而降低因水化热反应造成内外 温差过大的裂缝，避免外观质量因混凝土表面裂缝带 来的影响。
2 卵石在工程中的应用
卵石在水利工程设计中通常是作为附属性建筑物 使用，在水利工程中卵石的设计应用进一步推广和深 化，被使用到了水池壁、过鱼设施中，给人们带来耳 目一新的感觉。在水利工程最早应用卵石是在河堤的 铺贴中，主要将它与其他材料拼接在一起，设计中卵 石并没有大量铺地使用，而是在工程中起点缀作用。
用，主要受抗冻混凝土粘结力差、四季温差大易脱落等施工工艺问题影响。为确保永庆仿生态鱼道表
层卵石达到预计的生态和自然效果，按设计要求在正式施工前进行现场试验，通过分层铺混凝土码放
卵石、卵石与模板间加铺橡塑海绵、现场使用四级配混凝土、砂浆表面镶嵌卵石、卵石与模板间加铺
气囊等试验方式，确定了混凝土表面采用人工镶嵌的方法，卵石粒径 8 ～ 15 cm，初凝前 10 min 左右，
水利水电技术 第 51 卷 2020 年增刊 2
于博，曲凯，王海燕，等． 卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用［J］. 水利水电技术，2020，51（ 增刊 2） ： 130-133. YU Bo，QU Kai，WANG Haiyan，et al． Application of pebble mosaic construction technology in construction of ecological fish road ［J］. Water Ｒesources and Hydropower Engineering，2020，51（ S2） ： 130-133.
卵石外露的高度大约 2 ～ 3 cm，效果和仿生态效果极为相似。
关键词： 水工建筑物； 卵石镶嵌； 仿生态效果
doi： 10. 13928 / j. cnki. wrahe. 2020. S2. 024
中图分类号： TV213. 4
文献标识码： B
文章编号： 1000-0860（ 2020） 增刊 2-0130-04
（ 1） 骨料分离，东北寒冷地区后期会冻胀，易 脱落；
（ 2） 采用柔性材料，卵石外露效果不明显，达不 到效果；
（ 3） 骨料直径过大或是需用大级配混凝土，在初 凝之后用高压水枪冲掉乳皮，但是实际施工中，压力 过大，骨料外露过多，压力过小在混凝土表面的细骨 料无法清除干净，很难达到理想的效果；
（ 4） 在混凝土浇筑过程中，卵石镶嵌易操作，但 是镶嵌的时间很难掌握；
0引言
鱼道是 供 鱼 类 洄 游 通 过 的 大 型 混 凝 土 水 槽［1］。 鱼道的设计主要考虑鱼类的上溯习性，在下游的鱼类 常依靠水流的吸引进入鱼道，鱼类在鱼道中靠自身力
量克服流速溯游至上游。永庆鱼道进口系统由两个进 口组成，进 口 高 程 186. 0 m，为 提 高 进 口 的 诱 鱼 效 果，在原永庆大坝坝址下游侧鱼道 1# 进口处设置诱 鱼泵房，用来帮助鱼群寻找和发现鱼道进口，鱼道进 口通过 2. 2 m 宽的通道与生态泄水闸下游侧的补水池
于 博，等∥卵石镶嵌施工工艺在仿生态鱼道施中的应用
联通进 行 补 水。1#、2# 出 口 各 设 置 一 扇 工 作 闸 门， 1 # 、2 # 出口闸门的开启是根据上游水位变化进行。
鱼道进口位置的设计关系到能否顺利把鱼引入 鱼道，但根据 实 际 运 用 情 况， 拦 河 修 建 闸、 坝 后， 很难将鱼引入鱼道，故近几年常采用其他鱼类过坝 措施。