擠壓式邊墻在雙河口混凝土面板堆石壩工程的應用

陳倫

（貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽550002）

蒙江雙河口水電站位于貴州省黔南布依族、苗族自治州羅甸縣交硯鄉(xiāng)蒙江干流河段上，壩址位于格凸河與漣江匯口下游約4km處，樞紐控制流域面積4770km2，水庫正常蓄水位580m，死水位560m，水庫總庫容1.992億m3，興利庫容1.828億m3，電站裝機120MW，保證出力28.71MW，多年平均發(fā)電量4.466億kW·h，裝機利用小時數(shù)3720h。

雙河口水電站屬Ⅱ等大（2）型工程，樞紐由鋼筋砼面板堆石壩、右岸溢洪道、右岸泄洪隧洞、左岸發(fā)電引水系統(tǒng)及電站廠房等建筑物組成?；炷撩姘宥咽瘔螇雾旈L335.145m，壩頂高程584.3m，最大壩高99.3m，上游壩坡1:1.41，下右壩坡馬道與上壩施工公路相結合，設“之”字型馬道，馬道寬8m，平均坡降1:1.59。大壩從上游到下游分為壩前蓋重區(qū)、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)，其中墊層區(qū)水平寬度3m。

混凝土面板堆石壩是目前我國水利水電工程中的主要壩型之一。但大壩上游面施工采用的傳統(tǒng)方法存在缺陷，即斜坡碾壓難以保證墊層區(qū)的質(zhì)量，工序多而復雜，交叉作業(yè)干擾大，特別是人工削坡費時費力，與大壩壩體填筑施工存在矛盾，直接影響了工程進度和施工質(zhì)量。

擠壓式邊墻護坡技術是借鑒道路園林工程中道沿機的擠壓滑模原理，創(chuàng)出的一種面板壩墊層料坡面施工的新技術。1999年首先在巴西埃塔(ITA)面板堆石壩施工中使用，并取得成功。該技術具有能保證墊層料壓實質(zhì)量、提高坡面防護能力以及施工簡便等特點，已經(jīng)成為面板壩施工的一種新技術。

1 擠壓式邊墻設計

1.1 擠壓混凝土配合比設計

擠壓機對混凝土配合比較敏感，干的混凝土擠壓行進速度慢，濕的混凝土擠壓行進速度快，因此擠壓混凝土配合比按一級配干硬性混凝土設計，坍落度為0，通常采用水泥用量70～85kg/m3，用水量約100kg/m3，水灰比1.3～1.46，速凝劑適量。混凝土28天抗壓強度約5MPa，滲透系數(shù)在10-3～l0-4cm/s范圍內(nèi)，要求低彈模。

根據(jù)室內(nèi)實驗推薦配合比，經(jīng)現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗復核驗證，確定雙河口擠壓邊墻施工混凝土配合比如表1；水泥采用的P.O32.5級水泥，其物理力學試驗成果見表2；砂子及小石采用本地生產(chǎn)的人工骨料，其物理性能試驗成果見表3、表4。經(jīng)過拌和站拌制，混凝土罐車運輸至作業(yè)現(xiàn)場。通過現(xiàn)場實測，混凝土在表壓為0.15MPa的情況下，混凝土滲透系數(shù)為0.074～0.0044cm/s，抗壓強度為3.0～5.1MPa。

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1.2 設計斷面

擠壓式邊墻斷面為梯形，以鉸接的方式使邊墻可適應墊層區(qū)的變形，其底部不會形成空腔，有效避免空腔對面板的不利影響。墻高度為墊層料的設計鋪填厚度，雙河口水電站面板壩墊層料的鋪填厚度為40cm，故確定擠壓式邊墻單層高度為40cm。邊墻上游側坡度與混凝土面板堆石壩的上游壩坡相同，為1:1.41。頂部寬度太大會降低邊墻適應變形的能力，頂部寬度太小會造成邊墻成型困難，容易坍塌。2002年陜西省水電工程局在青海公伯峽水電站的試驗證明頂部寬度在8～12cm比較合適，本工程頂部寬度確定為l0cm，邊墻下游側坡度采用8:1。

2 擠壓式邊墻施工

2.1 施工程序

在每填筑一層墊層料之前，將下層(已填筑)墊層料碾壓整平，定位畫線后用邊墻擠壓機制作出一個高40cm的低強度、低彈性模量、半透水的混凝土小墻，待其達到一定的齡期(一般2～4小時左右)，并具有一定強度后，在其下游側按設計要求鋪填墊層料，推土機攤鋪平整后用自行式振動碾進行碾壓，碾壓合格后重復上述工序，即完成上游壩面的施工。

擠壓式混凝土邊墻施工工藝流程為：墊層料整平、靜壓→碾壓補料→場地平整度檢查→測量放線（擠壓墻位置）→吊運擠壓機就位→擠壓墻施工→邊角部位擠壓墻澆筑、缺陷處理→擠壓成型。

2.2 施工方法

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①平整施工場地。為便于擠壓機行走作業(yè)，必須提供一個平整的施工作業(yè)面。每次邊墻混凝土擠壓前和墊層料填筑后，都必須對墊層平整度進行檢查、修補和人工平整，保證3m長度范圍內(nèi)平整度不超過±2cm，整個壩段內(nèi)平整度控制在±5cm以內(nèi)。

②測量放線。對墊層料高程進行復核后，精確放線，標示出邊墻的下邊線和擠壓機的行走軌跡線。

③擠壓機就位。邊墻擠壓前，將擠壓機運至施工現(xiàn)場，進行調(diào)整，使擠壓機在同一水平面上，并保證其出料口高度為40cm。

④邊墻混凝土擠壓?；炷凉捃嚥捎们斑M法卸料，速凝劑由擠壓機設置的外加劑罐邊行走邊向進料口添加，擠壓機行走速度控制在40～60m/h。邊墻混凝土施工后2-4小時，即可進行墊層料的攤鋪和碾壓。

⑤邊墻兩端與趾板接口處理。因機械原因邊墻與兩岸岸坡趾板不能直接接口，使用與邊墻同斷面的定型模板定位，人工將邊墻混凝土夯實后連接。

⑥邊墻層間接合及缺陷處理。對于因各種原因引起的各層混凝土擠壓墻之間的錯臺，水平距離大于2cm時，必須進行人工找平或鏟除整平；對于邊墻坍塌、成型混凝土缺陷，及時采用同種混凝土進行人工修補處理。

⑦布置觀測點，埋設監(jiān)測儀器。確定變形觀測點和埋設位移計，施工過程中進行觀測，指導后續(xù)施工并驗證設計。因此，在擠壓邊墻施工時，每20m高設置一層觀測點，埋設“+”型金屬標點，水平間距20m。

2.3 施工質(zhì)量控制及標準

①擠壓邊墻混凝土所使用的水泥、砂石料、外加劑等原材料及其檢測，必須符合有關試驗和施工規(guī)范要求，其28d抗壓強度值不應超過5MPa，且2～4h的抗壓強度應以擠壓成型的邊墻的墊層料振動碾壓時不出現(xiàn)坍塌為控制原則。

②擠壓邊墻混凝土的密度指標宜控制在2.0～2.25t/m3，即盡可能接近墊層料的壓實密度值。

③擠壓邊墻混凝土的彈模指標宜控制在5000～7000MPa范圍，最好低于5000MPa。

④擠壓邊墻混凝土的滲透系數(shù)宜控制在10-3～10-4cm/s，即盡可能與墊層料的滲透系數(shù)一致，為半透水體。

⑤擠壓成型的邊墻坡面精度要求按《混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》執(zhí)行，即以斜坡面的法線方向最大允許偏差±5cm控制。

⑥壩體一期臨時斷面擋水度汛前，采用1.5mm厚乳化瀝青對混凝土擠壓邊墻表面進行噴涂處理；在鋼筋混凝土面板澆筑前，再噴涂1.5mm厚乳化瀝青，以減少混凝土擠壓邊墻對混凝土面板的約束。

2.4 施工特點

①提高了大壩施工速度。擠壓式邊墻施工速度可達40～60m/h，在邊墻成型后2～4小時即可進行墊層料的鋪填、碾壓，兩者銜接緊密、順暢，幾乎可同步上升。

②由于擠壓邊墻在上游坡面的限制作用，墊層料不需要超填，以水平碾壓代替了斜坡碾壓，既提高了施工的安全性又保證了墊層料的施工質(zhì)量。

③擠壓式邊墻護坡技術簡化了工序、設備和機具，擠壓機操作簡單，施工方便、快速。

④擠壓式邊墻在上游壩面形成了一個規(guī)則、平整、堅實的坡面，坡面整潔美觀。

⑤提供了一個可抵御沖刷的坡面，降低了度汛的難度，提高了導流度汛的安全性，避免了雨水對墊層料的沖刷，省掉了上游壩面的修復工作，這對大型工程特別是導流標準較高的工程以及南方多雨地區(qū)修建混凝土面板堆石壩是十分有利。

3 結論

雙河口面板堆石壩采用擠壓式邊墻護坡技術，簡化了施工工序，加快了大壩施工進度，保證和提高了墊層的施工質(zhì)量，確保了安全度汛。同時降低了施工費用，避免了上游邊坡滾石和斜坡碾壓高邊坡作業(yè)，提高了施工安全性。

經(jīng)過雙河口面板堆石壩的施工可看出，擠壓式邊墻護坡技術在雙河口水電站工程中的應用是成功的，但在擠壓機設備的改造、混凝土配合比設計、墊層料攤鋪碾壓的施工參數(shù)和工藝等方面值得進一步研究和改進。

[1]李海潮，馬偉，宋克波.堆石壩擠壓式邊墻施工技術及質(zhì)量控制[J].人民黃河，2006-03-20.