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)點為：簡化了墊層料的施工工藝，加快了施工進度；將斜坡碾壓改為垂直碾壓；保證了墊層料填筑質(zhì)量；對安全生產(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，簡化施工工藝，簡便、及時地防護上游坡面等特點，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，超出設(shè)計邊線約40cm，一般層厚40cm，分層碾壓，填筑一定高度后，進行機械或人工削坡處理，反復地斜坡碾壓，使之達到設(shè)計邊坡線。為了對坡面進行保護，一般在坡面檢驗合格后，采用涂抹8～10cm厚砂漿或噴涂乳化瀝青的方法進行保護。這種傳統(tǒng)施工方法不僅費工、費時，影響整個大壩的填筑進度和質(zhì)量，而且坡面墊層料的填筑密實度難以保證，斜坡碾壓對施工安全十分不利。針對以上問題，國外工程界借鑒道路園林工程中道沿機的擠壓滑模原理，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)在國外已用于實際工程，并取得了較好的效果。在國內(nèi)，陜西省水電工程集團公司率先使用了這一技術(shù)，成功研制了邊墻擠壓機，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)是利用擠壓機械，使經(jīng)過試驗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。該墻斷面為不對稱梯形，其上游為斜面并與設(shè)計壩體坡面一致。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，用普通振動碾垂直碾壓。經(jīng)檢驗合格后在工作面上再做一層擠壓墻，如此工序循環(huán)反復，最終形成連續(xù)完整的符合設(shè)計要求的上游壩面。

　　與傳統(tǒng)工藝相比，其優(yōu)點為：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恼駝幽?，既方便施工，又方便檢驗，施工質(zhì)量得到保證，對安全生產(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。④施工工藝極大地簡化，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，對墊層料起到很好的保護作用，同時，對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、效率較高的擠壓機械。公伯峽面板壩所用的擠壓機是由陜西省水電工程集團公司自行開發(fā)研制的。其工作原理類似螺旋輸送機，由動力裝置帶動近似于螺旋槳的擠壓裝置，將干硬性混凝土連續(xù)不斷地擠入成型槽內(nèi)，隨著混凝土密實度的提高， 擠入新的混凝土將變得困難，這時擠壓力的反作用力可推動擠壓機前進，實現(xiàn)連續(xù)施工。根據(jù)其工作原理， 可通過調(diào)整擠壓機自身的重量（即增加或減少配重鐵塊）來調(diào)整擠壓混凝土的密實度及擠壓機的前進速度。公伯峽工程所使用的擠壓機的施工速度為40～60m/h，平均速度為44m/h，擠壓混凝土密實度為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：通過擠壓能達到一定的密實度，具有較低的抗壓強度、彈性模量，較高的滲透性，方便施工。經(jīng)過大量的試驗研究，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，施工時摻入適量的速凝劑，其28d抗壓強度不大于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)。

　?。?）測量放線。該線平行于設(shè)計坡面，用以指導擠壓機行進方向，使成形的擠壓墻平直，位置精確。使用細線，每隔8～10m用鐵釘固定在墊層料表面。

　?。?）擠壓機就位。擠壓機由吊車吊運至預定位置，就位后使其內(nèi)側(cè)邊沿緊貼測量放線線繩，扭動螺栓進行調(diào)平，并用水平尺檢查，使擠壓機出口高度為40cm。

　?。?）成墻施工。在擠壓機進料口后方平臺放置速凝劑添加器，內(nèi)已裝好按比例加水稀釋的速凝劑。發(fā)動擠壓機，混凝土運輸車運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進料口，同時打開速凝劑添加劑開關(guān)，使速凝劑按計算好的流速流入進料口，通過擠壓機的攪拌擠壓，使速凝劑基本上可以均勻地摻入混凝土內(nèi)。

　　混凝土運輸車應(yīng)與擠壓機同步前進并連續(xù)卸料。行進速度應(yīng)控制在40～60m/h。擠壓機行走路線以前沿內(nèi)側(cè)邊沿靠線為準，并根據(jù)實際情況通過導向輪作適當調(diào)整，以保證成墻后墻體平直、位置準確。

　　（5）人工整修。由于擠壓機本身占用一定長度，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，使擠壓墻兩端與趾板連接，基本不留空隙。對成墻施工過程中發(fā)生的錯臺、倒塌等，進行人工修復，處理完成并檢查合格后，方可轉(zhuǎn)序施工。

　?。?）施工記錄。主要有測量放線記錄、混凝土拌制記錄、取樣試驗資料、施工班報等，資料記錄應(yīng)真實完整，班報中對缺陷處理要真實準確，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)量控制標準，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：①把握好混凝土配合比和拌制質(zhì)量，其總的原則是低強度、低彈模、適當?shù)臐B透性、易于成形及方便施工。②施工場地的平整度控制在±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后可進行過渡料、墊層料的攤鋪碾壓施工，但不能對墻體造成任何破壞，如有損壞應(yīng)及時進行修復。對墊層料的碾壓要求用靜壓。⑤墻體混凝土應(yīng)進行適當?shù)默F(xiàn)場取樣，并進行不同齡期的強度、彈性模量及滲透性試驗，以便指導施工。

　　5 結(jié)語

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

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

　　（3）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，需進行處理。鑒于擠壓墻是代替墊層料的，其平整度標準按墊層料執(zhí)行，實際施工中可控制在5～-8cm范圍內(nèi)。

　　（4）擠壓墻混凝土雖然強度、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，對擠壓墻坡面噴涂1mm厚度的乳化瀝青，以減少對面板的約束。

　?。?）在面板施工前，應(yīng)采用同標號的砂漿對擠壓墻層間的錯臺進行處理。 　 原作者： 李海潮 馬偉 宋克波
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