堆石壩擠壓式邊墻施工技術(shù)及質(zhì)量控制

　摘要：擠壓式邊墻施工技術(shù)是在墊層料的上游側(cè)采用機(jī)械設(shè)備擠壓而形成一道混凝土邊墻，避免了傳統(tǒng)工藝墊層料超填、斜坡碾壓、削坡等繁瑣工序，其優(yōu)點(diǎn)為：簡(jiǎn)化了墊層料的施工工藝，加快了施工進(jìn)度；將斜坡碾壓改為垂直碾壓；保證了墊層料填筑質(zhì)量；對(duì)安全生產(chǎn)十分有利等。

　　關(guān)鍵詞：混凝土；面板堆石壩；墊層料；擠壓式邊墻；公伯峽水電站

　　1 工程概況

　　黃河公伯峽水電站位于青海省循化縣與化隆縣交界處的黃河干流上，壩址河道上游76km處是李家峽水電站，下游148km處是劉家峽水電站。樞紐主要任務(wù)是發(fā)電，兼顧灌溉及供水。樞紐由混凝土面板堆石壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、溢洪道、右岸泄洪洞、左岸泄洪洞、灌溉取水口等建筑物組成。

　　大壩為混凝土面板堆石壩，壩體總填筑量460萬m3。壩頂長(zhǎng)429.0 m，壩頂寬10.0 m，最大壩高139.0m，上游坡1 ∶1.4，下游坡1 ∶1.3～1 ∶1.5。壩頂設(shè)有高度為5.8 m的“L”形防浪墻與面板相接，壩頂高程2010m。左岸上游設(shè)38.0 m高的混凝土高趾墻與趾板連接，右岸上游設(shè)50cm的混凝土高趾墻。面板不等厚，厚度范圍在0.3～0.7m之間。

　　2 擠壓墻施工技術(shù)

　　混凝土擠壓式邊墻施工技術(shù)是混凝土面板堆石壩上游坡面施工的新方法，該技術(shù)具有提高墊層料的碾壓質(zhì)量，簡(jiǎn)化施工工藝，簡(jiǎn)便、及時(shí)地防護(hù)上游坡面等特點(diǎn)，目前正在逐步被推廣應(yīng)用。

　　混凝土面板堆石壩上游坡面的傳統(tǒng)施工方法是在墊層料填筑時(shí)，超出設(shè)計(jì)邊線約40cm，一般層厚40cm，分層碾壓，填筑一定高度后，進(jìn)行機(jī)械或人工削坡處理，反復(fù)地斜坡碾壓，使之達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡線。為了對(duì)坡面進(jìn)行保護(hù)，一般在坡面檢驗(yàn)合格后，采用涂抹8～10cm厚砂漿或噴涂乳化瀝青的方法進(jìn)行保護(hù)。這種傳統(tǒng)施工方法不僅費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，影響整個(gè)大壩的填筑進(jìn)度和質(zhì)量，而且坡面墊層料的填筑密實(shí)度難以保證，斜坡碾壓對(duì)施工安全十分不利。針對(duì)以上問題，國(guó)外工程界借鑒道路園林工程中道沿機(jī)的擠壓滑模原理，提出了一種面板壩墊層料坡面施工方法——擠壓式混凝土邊墻技術(shù)。此技術(shù)在國(guó)外已用于實(shí)際工程，并取得了較好的效果。在國(guó)內(nèi)，陜西省水電工程集團(tuán)公司率先使用了這一技術(shù)，成功研制了邊墻擠壓機(jī)，在黃河公伯峽混凝土面板堆石壩工程中成功應(yīng)用。

　　擠壓式邊墻施工技術(shù)是利用擠壓機(jī)械，使經(jīng)過試驗(yàn)確定的塌落度為零的干硬性混凝土在墊層料邊緣形成一道小墻。該墻斷面為不對(duì)稱梯形，其上游為斜面并與設(shè)計(jì)壩體坡面一致。下游面為近似垂直的坡面，高度為40cm，與墊層料填筑層厚一致。在混凝土中摻配一定量的速凝劑，在其內(nèi)側(cè)填筑墊層料，用普通振動(dòng)碾垂直碾壓。經(jīng)檢驗(yàn)合格后在工作面上再做一層擠壓墻，如此工序循環(huán)反復(fù)，最終形成連續(xù)完整的符合設(shè)計(jì)要求的上游壩面。

　　與傳統(tǒng)工藝相比，其優(yōu)點(diǎn)為：①連續(xù)施工，避免了因人工削坡、斜坡碾壓等工作造成壩面前沿填筑的中止，保證了施工進(jìn)度。②層料區(qū)由斜坡碾壓變?yōu)榇怪蹦雺海梢允褂闷胀ǖ恼駝?dòng)碾，既方便施工，又方便檢驗(yàn)，施工質(zhì)量得到保證，對(duì)安全生產(chǎn)也有很大作用。③墊層料不需要超填40cm，避免了墊層料的浪費(fèi)。④施工工藝極大地簡(jiǎn)化，減少了墊層料的超填、削坡、修整、斜坡碾壓、涂抹砂漿等工序。⑤連續(xù)的邊墻形成了規(guī)則平整的坡面，對(duì)墊層料起到很好的保護(hù)作用，同時(shí)，對(duì)下一步面板混凝土的施工打下了良好的基礎(chǔ)。⑥如果采取適當(dāng)措施降低擠壓墻的滲透性，可以直接用于壩體的擋水度汛。

　　擠壓式混凝土邊墻施工成功的關(guān)鍵是必須具有性能可靠、效率較高的擠壓機(jī)械。公伯峽面板壩所用的擠壓機(jī)是由陜西省水電工程集團(tuán)公司自行開發(fā)研制的。其工作原理類似螺旋輸送機(jī)，由動(dòng)力裝置帶動(dòng)近似于螺旋槳的擠壓裝置，將干硬性混凝土連續(xù)不斷地?cái)D入成型槽內(nèi)，隨著混凝土密實(shí)度的提高， 擠入新的混凝土將變得困難，這時(shí)擠壓力的反作用力可推動(dòng)擠壓機(jī)前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)施工。根據(jù)其工作原理， 可通過調(diào)整擠壓機(jī)自身的重量（即增加或減少配重鐵塊）來調(diào)整擠壓混凝土的密實(shí)度及擠壓機(jī)的前進(jìn)速度。公伯峽工程所使用的擠壓機(jī)的施工速度為40～60m/h，平均速度為44m/h，擠壓混凝土密實(shí)度為2.0～2.2t/m3。

　　擠壓式混凝土邊墻所用的混凝土為干硬性混凝土，塌落度為零，其性能應(yīng)滿足的要求為：通過擠壓能達(dá)到一定的密實(shí)度，具有較低的抗壓強(qiáng)度、彈性模量，較高的滲透性，方便施工。經(jīng)過大量的試驗(yàn)研究，最終選定混凝土配合比為：水泥用量70～85 kg/m3，用水量約100kg，水灰比1 ∶1.31～1 ∶1.45，施工時(shí)摻入適量的速凝劑，其28d抗壓強(qiáng)度不大于5MPa, 容重在2.1～2.3 t/m3之間，滲透系數(shù)在10－2～10-3cm/s之間。 [Page]

　　3 擠壓墻的施工工藝

　?。?）場(chǎng)地平整。墊層料攤鋪碾壓合格后，其表面應(yīng)盡可能平整，平整度控制在±1.5cm范圍內(nèi)。

　　（2）測(cè)量放線。該線平行于設(shè)計(jì)坡面，用以指導(dǎo)擠壓機(jī)行進(jìn)方向，使成形的擠壓墻平直，位置精確。使用細(xì)線，每隔8～10m用鐵釘固定在墊層料表面。

　?。?）擠壓機(jī)就位。擠壓機(jī)由吊車吊運(yùn)至預(yù)定位置，就位后使其內(nèi)側(cè)邊沿緊貼測(cè)量放線線繩，扭動(dòng)螺栓進(jìn)行調(diào)平，并用水平尺檢查，使擠壓機(jī)出口高度為40cm。

　?。?）成墻施工。在擠壓機(jī)進(jìn)料口后方平臺(tái)放置速凝劑添加器，內(nèi)已裝好按比例加水稀釋的速凝劑。發(fā)動(dòng)擠壓機(jī)，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送已拌制好的混凝土熟料就位。將混凝土均勻地放入擠壓機(jī)進(jìn)料口，同時(shí)打開速凝劑添加劑開關(guān)，使速凝劑按計(jì)算好的流速流入進(jìn)料口，通過擠壓機(jī)的攪拌擠壓，使速凝劑基本上可以均勻地?fù)饺牖炷羶?nèi)。

　　混凝土運(yùn)輸車應(yīng)與擠壓機(jī)同步前進(jìn)并連續(xù)卸料。行進(jìn)速度應(yīng)控制在40～60m/h。擠壓機(jī)行走路線以前沿內(nèi)側(cè)邊沿靠線為準(zhǔn)，并根據(jù)實(shí)際情況通過導(dǎo)向輪作適當(dāng)調(diào)整，以保證成墻后墻體平直、位置準(zhǔn)確。

　?。?）人工整修。由于擠壓機(jī)本身占用一定長(zhǎng)度，因此成墻不能與兩端混凝土趾板連接，應(yīng)人工立模澆筑混凝土并摻速凝劑，人工搗實(shí)，使擠壓墻兩端與趾板連接，基本不留空隙。對(duì)成墻施工過程中發(fā)生的錯(cuò)臺(tái)、倒塌等，進(jìn)行人工修復(fù)，處理完成并檢查合格后，方可轉(zhuǎn)序施工。

　　（6）施工記錄。主要有測(cè)量放線記錄、混凝土拌制記錄、取樣試驗(yàn)資料、施工班報(bào)等，資料記錄應(yīng)真實(shí)完整，班報(bào)中對(duì)缺陷處理要真實(shí)準(zhǔn)確，決不允許漏記或做假。

　　4 擠壓墻施工的質(zhì)量控制

　　擠壓式混凝土邊墻是一種新工藝，目前尚沒有規(guī)范的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，筆者根據(jù)公伯峽面板壩擠壓式混凝土邊墻的施工情況，提出以下幾點(diǎn)：①把握好混凝土配合比和拌制質(zhì)量，其總的原則是低強(qiáng)度、低彈模、適當(dāng)?shù)臐B透性、易于成形及方便施工。②施工場(chǎng)地的平整度控制在±1.5cm以內(nèi)。③成墻后上游側(cè)斜面位置與設(shè)計(jì)坡面位置誤差應(yīng)控制在5cm以內(nèi)。④擠壓墻施工2h后可進(jìn)行過渡料、墊層料的攤鋪碾壓施工，但不能對(duì)墻體造成任何破壞，如有損壞應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。對(duì)墊層料的碾壓要求用靜壓。⑤墻體混凝土應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)默F(xiàn)場(chǎng)取樣，并進(jìn)行不同齡期的強(qiáng)度、彈性模量及滲透性試驗(yàn)，以便指導(dǎo)施工。

　　5 結(jié)語

　?。?）擠壓式混凝土邊墻施工技術(shù)是一種新的施工技術(shù)，具有簡(jiǎn)化工藝、保證質(zhì)量、提高工效等特點(diǎn)。

　?。?）擠壓墻所采用的混凝土滲透系數(shù)與墊層料相當(dāng)，可以起到很好的反濾作用，加強(qiáng)了墊層料的保護(hù)作用。

　?。?）擠壓墻分層施工后，所形成的上游邊坡整體平整度不太理想，需進(jìn)行處理。鑒于擠壓墻是代替墊層料的，其平整度標(biāo)準(zhǔn)按墊層料執(zhí)行，實(shí)際施工中可控制在5～-8cm范圍內(nèi)。

　　（4）擠壓墻混凝土雖然強(qiáng)度、彈性模量均較低，但仍然是整體性比較好的剛性體，若在其上直接澆筑面板混凝土，有可能對(duì)混凝土面板產(chǎn)生一定的基礎(chǔ)約束，應(yīng)采取措施盡可能減少基礎(chǔ)約束。公伯峽工程在混凝土面板澆筑前，對(duì)擠壓墻坡面噴涂1mm厚度的乳化瀝青，以減少對(duì)面板的約束。

　?。?）在面板施工前，應(yīng)采用同標(biāo)號(hào)的砂漿對(duì)擠壓墻層間的錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行處理。 　 原作者： 李海潮 馬偉 宋克波
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