混凝土擠壓邊墻在澤城西安水電站中的應(yīng)用

劉建華

1 工程概況

山西省澤城西安水電站(二期)工程地處山西省晉中市左權(quán)縣境內(nèi)的清漳河干流上。地理坐標(biāo)為東經(jīng)113°00＇～114°00＇，北緯36°40＇～37°20＇，電站樞紐工程距左權(quán)縣縣城約35 km，壩址在清漳河?xùn)|、西兩源匯合處以下約4．0 km。大壩為混凝土面板堆石壩，壩體填筑包括上游粉細(xì)砂鋪蓋填筑、上游石渣蓋重填筑、墊層料填筑、特殊墊層料填筑、過(guò)渡料填筑、主堆石料填筑等。壩體填筑工程量:粉細(xì)砂鋪蓋17 800 m3，石渣蓋重58 600 m3，墊層料30 000 m3，特殊墊層料4 531 m3，過(guò)渡料71 500 m3，主堆石料766 700 m3。

澤城西安水電站工程是我省第一座面板堆石壩，大壩上游壩坡墊層料外邊坡原設(shè)計(jì)為斜坡碾壓，噴涂5 cm厚水泥砂漿。項(xiàng)目法人單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位對(duì)此高度重視，多次咨詢(xún)了有關(guān)方面的專(zhuān)家，項(xiàng)目法人單位并組織施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位去苗家壩水電站現(xiàn)場(chǎng)觀摩學(xué)習(xí)了施工技術(shù)，并現(xiàn)場(chǎng)咨詢(xún)了有關(guān)專(zhuān)家。最后參建各方一致認(rèn)為墊層料處邊緣用擠壓混凝土邊墻施工不僅能加快施工進(jìn)度，還能提高墊層料填筑質(zhì)量。為此，澤城西安水電站(二期)工程混凝土面板堆石壩外邊緣涂層變更為擠壓混凝土邊墻。

2 擠壓邊墻施工機(jī)械及主要施工參數(shù)

2． 1 設(shè)計(jì)思路

混凝土擠壓邊墻技術(shù)是在每填一層墊層料之前，沿著設(shè)計(jì)斷面用擠壓邊墻機(jī)制作出一個(gè)半透水的連續(xù)的混凝土小墻，待混凝土凝固后在其內(nèi)側(cè)按設(shè)計(jì)要求鋪填大壩墊層料，接著用振動(dòng)碾垂直碾壓墊層料，本層料物碾壓合格后重復(fù)以上工序。以更改消除傳統(tǒng)施工方法存在墊層料斜坡面密實(shí)度難以保證、上游坡面施工工序復(fù)雜、坡面長(zhǎng)期無(wú)防護(hù)容易受水沖刷、墊層料超填等不利因素。

2． 2 擠壓機(jī)械

通過(guò)調(diào)查，我們選擇了陜西省水電工程局集團(tuán)公司研制生產(chǎn)的擠壓邊墻機(jī)。它包含四個(gè)部分:動(dòng)力系統(tǒng)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)用擠壓方式驅(qū)動(dòng)設(shè)備前行;轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，擠壓機(jī)前進(jìn)過(guò)程中，控制行走方向;混凝土擠壓入倉(cāng)，混凝土卸入料斗后，通過(guò)螺旋漿攪拌將混凝土擠壓到模板倉(cāng)內(nèi)，通過(guò)安裝的機(jī)械振搗系統(tǒng)充分振搗，以確?；炷恋拿軐?shí)性和澆筑質(zhì)量;邊墻機(jī)模板，按照擠壓墻的設(shè)計(jì)尺寸制作的固定模板。擠壓機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 擠壓機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2． 3 擠壓式邊墻斷面設(shè)計(jì)

澤城西安水電站工程面板堆石壩擠壓邊墻斷面為梯形，斷面尺寸設(shè)計(jì)為:墻高40 cm，與碾壓后的墊層料厚度一致，上游坡比為1∶1．5，與大壩上游迎水面坡比一致，內(nèi)側(cè)坡比為8∶1，以便墊層料碾壓，底部寬度為75 cm，頂寬為10 cm。實(shí)踐證明，這種斷面形式有利于擠壓成型，也可滿(mǎn)足墊層料鋪填碾壓的約束要求。擠壓墻設(shè)計(jì)斷面如圖1所示。

圖1 擠壓式邊墻截面示意圖

2． 4 擠壓邊墻混凝土配合比

擠壓邊墻混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)為C5。水泥采用山西華寶集團(tuán)潞州水泥制造有限公司生產(chǎn)的礦渣硅酸鹽水泥32．5，其物理、力學(xué)性能合格;砂子采用河北邢臺(tái)的天然砂，其物理試驗(yàn)成果合格;石子采用左權(quán)篩分料廠(chǎng)生產(chǎn)的5 mm～25 mm的小石，其物理力學(xué)試驗(yàn)成果合格;外加劑采用太原市方佳科技有限公司生產(chǎn)的FJ速凝劑(液體)。根據(jù)砂、石原材料情況，進(jìn)行了配合比試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)最終選定的配合比見(jiàn)表2。

表2 擠壓邊墻混凝土配合比

3 擠壓邊墻施工工藝

3． 1 大壩填筑施工流程

澤城西安水電站面板堆石壩采用擠壓墻技術(shù)后，壩體填筑順序采用“先細(xì)后粗”法進(jìn)行施工，即:墊層區(qū)→過(guò)渡層區(qū)→堆石區(qū)。施工流程見(jiàn)圖2，圖2 中1，2，3，4，5 為壩料填筑順序。

圖2 先細(xì)后粗法填筑順序

3． 2 擠壓邊墻施工程序

1)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±1．5 cm范圍內(nèi)。

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

3)擠壓機(jī)就位。擠壓機(jī)由吊車(chē)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(xiàn)線(xiàn)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40 cm。

4)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(chē)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(kāi)速凝劑添加劑開(kāi)關(guān)，使速凝劑按計(jì)算好的流速流入進(jìn)料口，通過(guò)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(chē)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50 m/h～60 m/h。擠壓機(jī)行走路線(xiàn)以前沿內(nèi)側(cè)邊沿靠線(xiàn)為準(zhǔn)，并根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)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。

5)兩端與趾板接口處理。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，該部位人工立模進(jìn)行澆筑，每層鋪料10 cm，人工搗實(shí)，與趾板結(jié)合部位加強(qiáng)振搗。

6)缺陷處理。對(duì)于施工中出現(xiàn)的錯(cuò)臺(tái)、倒塌現(xiàn)象應(yīng)掛線(xiàn)用砂漿抹平加以處理，對(duì)于錯(cuò)臺(tái)超出設(shè)計(jì)線(xiàn)的部分，人工鑿除抹灰處理。

3． 3 擠壓邊墻施工要點(diǎn)

1)擠壓墻施工前，墊層料的碾壓檢測(cè)必須合格，而且靠近壩面90 cm內(nèi)必須精心整平，不平整度距設(shè)計(jì)高程在±3 cm以?xún)?nèi)。

2)混凝土攪拌車(chē)直接卸料入擠壓機(jī)進(jìn)料倉(cāng)，卸料速度應(yīng)均勻連續(xù)，以將擠壓機(jī)行走速度控制在50 m/h～60 m/h為宜，在卸料的同時(shí)按配比摻加高效速凝劑，使擠壓墻混凝土強(qiáng)度能在2 h內(nèi)滿(mǎn)足墊層料的填筑碾壓要求。

3)擠壓墻之間搭接部位最好用砂漿人工找平，若直接用混凝土修補(bǔ)，將來(lái)修整擠壓墻表面時(shí)，后補(bǔ)的混凝土很容易被損壞，造成擠壓墻坡面處理的工作量加大。

4)擠壓邊墻施工澆筑宜緊靠左、右兩岸趾板部位，對(duì)于擠壓機(jī)無(wú)法澆筑到的部位，應(yīng)及時(shí)采用人工鋼模澆筑成型。

5)為減少擠壓邊墻對(duì)面板的約束和增強(qiáng)擠壓邊墻適應(yīng)填筑體的變形，在澆筑面板之前，可在擠壓邊墻表面噴涂乳化瀝青。

4 采用擠壓邊墻施工的優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)澤城西安水電站混凝土擠壓式邊墻的應(yīng)用，可看出采用擠壓邊墻具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)墊層料的碾壓質(zhì)量可得到充分保證。

2)大壩施工進(jìn)度得到明顯提高。擠壓邊墻施工速度可達(dá)50 m/h～60 m/h，在混凝土成型2 h～3 h后即可進(jìn)行墊層料的填鋪碾壓，兩者幾乎可同步上升。澤城西安水電站采用擠壓邊墻后，大壩填筑工期比合同工期提前兩個(gè)月。

3)墊層料不需要超填，也不需要進(jìn)行坡面修整和斜坡碾壓等危險(xiǎn)作業(yè)，施工的安全性大大提高。

4)擠壓墻使得工序和施工設(shè)備、機(jī)具得到簡(jiǎn)化。傳統(tǒng)工藝需要的坡面平整和碾壓設(shè)備、瀝青噴涂設(shè)備、水泥砂漿施工模具等被擠壓機(jī)取代，人工整修作業(yè)大為減少。

5)對(duì)大型工程尤其是導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)高的工程，可提供一個(gè)抵御沖刷的上游坡面，從而使得導(dǎo)流度汛的安全性提高，避免了雨水對(duì)上游坡面的沖刷。

5 有待改善和研究的問(wèn)題

從澤城西安水電站工程對(duì)擠壓墻的應(yīng)用來(lái)看，擠壓墻施工技術(shù)在以下幾方面尚待改善和繼續(xù)研究:

1)上游坡面的平整度控制和層與層之間的平順搭接。

2)現(xiàn)有施工機(jī)械和施工方法無(wú)法保證擠壓墻內(nèi)部和表面密度的均勻性。

3)改善擠壓墻的體型和技術(shù)參數(shù)，加以表面防滲處理，取代混凝土面板，是一個(gè)值得研究的課題。

6 結(jié)語(yǔ)

山西澤城西安水電站面板堆石壩采用了擠壓邊墻施工技術(shù)，加快了工程進(jìn)度，縮短了工期，保證了工程質(zhì)量，大大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。擠壓邊墻施工技術(shù)值得在面板堆石壩工程中推廣應(yīng)用。