芻議混凝土面板堆石壩擠壓式邊墻施工技術(shù)

姚中英

(喀什地區(qū)長(zhǎng)河水利水電工程有限責(zé)任公司，新疆 喀什 844000)

芻議混凝土面板堆石壩擠壓式邊墻施工技術(shù)

姚中英

(喀什地區(qū)長(zhǎng)河水利水電工程有限責(zé)任公司，新疆 喀什 844000)

相比傳統(tǒng)坡面碾壓保護(hù)施工技術(shù)，擠壓式混凝土邊墻施工技術(shù)具有施工工藝簡(jiǎn)單、工期不長(zhǎng)、安全性容易保證、利于節(jié)省造價(jià)等優(yōu)勢(shì)。文章闡述了擠壓式混凝土邊墻主要施工工藝，介紹了其發(fā)展應(yīng)用概況，探討了擠壓式混凝土邊墻一般施工技術(shù)指標(biāo)、主要施工技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)行了工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

堆石壩；擠壓式混凝土邊墻；施工技術(shù)

0 前 言

目前，我國(guó)水利水電工程中已較多采用混凝土面板堆石壩。但是，傳統(tǒng)混凝土面板堆石壩存在較多問(wèn)題，主要包括傳統(tǒng)施工方法的上游坡面和下游坡面問(wèn)題，其中上游破面問(wèn)題更普遍存在。

因此，迫切需要有新的施工方法來(lái)解決實(shí)際工程難題，擠壓式混凝土邊墻技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。擠壓式混凝土邊墻技術(shù)是一種在混凝土面板堆石壩上游坡面固坡施工的新的施工技術(shù)方法。該技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于墊層區(qū)施工能夠同時(shí)和堆石壩上游坡面保護(hù)，鑒于其優(yōu)勢(shì)所在，國(guó)內(nèi)外堆石壩工程已較多采用。

借鑒于園林道路工程中混凝土道沿拉模施工工藝，1999年巴西埃塔(ITA)面板堆石壩建設(shè)中首次使用該技術(shù)，接著該技術(shù)在國(guó)外許多新建混凝土面板堆石壩中得到應(yīng)用。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，常規(guī)火力發(fā)電已不能完全滿(mǎn)足人們對(duì)電力的需要，人們迫切需求更多清潔的水電資源，各種大壩不斷涌出，這催生了我國(guó)堆石壩工程迅猛發(fā)展。在堆石壩工程中，越來(lái)越多的新技術(shù)被研究和應(yīng)用。

從2001年開(kāi)始，我國(guó)壩工界開(kāi)始在少數(shù)項(xiàng)目中進(jìn)行研究和應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)。其中，陜工局首先在黃河公伯峽工程中采用了了該項(xiàng)技術(shù)，并取得成功。目前，黃河公伯峽、恩施芭蕉河面板堆石壩、甘肅龍首二級(jí)電站、河南盤(pán)石頭水庫(kù)工程、鶴峰一級(jí)電站、陜西渭南澗峪水庫(kù)國(guó) 、四川瓦屋山面板堆石壩等工程中已經(jīng)采用該技術(shù)。

文章闡述擠壓式混凝土邊墻主要施工工藝，介紹了其發(fā)展應(yīng)用概況，探討了擠壓式混凝土邊墻一般施工技術(shù)指標(biāo)、主要施工技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)行了工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。指出了混凝土面板堆石壩擠壓式邊墻的優(yōu)勢(shì)所在。

1 擠壓式邊墻施工工藝介紹

1.1 擠壓式邊墻施工方法

根據(jù)道路園林道沿機(jī)的擠壓滑模原理，利用電動(dòng)機(jī)將混凝土拌和料輸送到成型腔，充實(shí)形成混凝土墻，其密實(shí)度根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，擠壓機(jī)以已成形的混凝土墻為支撐不斷向前移動(dòng)，機(jī)后形成不同幾何截面的混凝土邊墻[1]。擠壓邊墻施工法可簡(jiǎn)述如下：

1)利用擠壓式邊墻機(jī)，通過(guò)澆筑混凝土，完成一個(gè)半透水混凝土小墻。

2)填筑一層墊層料。

3)在混凝土墻內(nèi)側(cè)按設(shè)計(jì)要求鋪填壩料。

4)用振動(dòng)機(jī)械碾平面碾壓。

5)檢驗(yàn)，若合格后重復(fù)①～④工序。

1.2 擠壓式邊墻施工優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)坡面碾壓保護(hù)施工技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)：

1)施工工序少，工期快。壩體和邊墻可同步施工，在混凝土成型2h后可開(kāi)始進(jìn)行墊料層鋪設(shè)，無(wú)施工間歇，可保證工序連續(xù)。

2)在邊墻的限制下，無(wú)需超填墊層，也不需要進(jìn)行修整破面，能夠保較高的施工安全系數(shù)。壩體與上游壩腳部位同步施工并成型，提高雨天施工安全性。

3)邊墻工序簡(jiǎn)化，有利于施工現(xiàn)場(chǎng)管理。

4)上游坡面由于采用新技術(shù)，簡(jiǎn)化了施工設(shè)備、施工機(jī)具。一次完成坡面施工。大大減少了人工修整作業(yè)工程量。

5)提高了導(dǎo)流、度汛安全性[2]。

2 擠壓式混凝土邊墻技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求確定的截面尺寸。典型的邊墻截面為梯形如圖1所示，高40cm，上游邊坡1∶1.6，頂寬10cm，下游邊坡8∶1。

圖1 擠壓混凝土邊墻典型斷面圖

2.2 擠壓混凝土邊墻施工

混凝土常用技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1所示。

表1 擠壓邊墻施工混凝土技術(shù)指標(biāo)

2.3 擠壓混凝土一般配合比設(shè)計(jì)

一般根據(jù)擠壓邊墻技術(shù)指標(biāo)，對(duì)擠壓邊墻的混凝土原材料、配合比及混凝土各項(xiàng)性能進(jìn)行試驗(yàn)。原材料的試驗(yàn)包括：砂石料試驗(yàn)、水泥、外加劑試驗(yàn)等。

1)砂石料，選擇級(jí)配合理，質(zhì)量可靠的砂石。

2)水泥，墻體要求低強(qiáng)度、低彈模，不應(yīng)采用高標(biāo)號(hào)水泥。

(4)選煤廠(chǎng)入洗能力整體下降。由于煤泥水系統(tǒng)處理能力不足，致使選煤廠(chǎng)不得不降低入洗量，以保證系統(tǒng)正常工作。

3)外加劑，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件選擇合理的外加劑[3]。

配合比設(shè)計(jì)主要考慮3個(gè)方面因素：

1)施工機(jī)械擠壓壓力的大小。同時(shí)滿(mǎn)足成型腔內(nèi)要求的設(shè)計(jì)混凝土密實(shí)度和滲透設(shè)計(jì)要求。

2)擠壓混凝土的彈性模量和強(qiáng)度。選擇擠壓混凝土密實(shí)度盡可能與墊層料密實(shí)度一致，選擇低強(qiáng)度和低彈性模量的水泥。成型腔內(nèi)擠壓混凝土邊墻既能適應(yīng)墊層料的變形，又能承受一定的荷載和沖擊。

3)配合比滿(mǎn)足可施工性的要求。根據(jù)擠壓機(jī)擠壓混凝土的技術(shù)指標(biāo)，逐步選完成可施工性混凝土配合比。

混凝土水灰比過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)導(dǎo)致擠壓機(jī)都不行走，因此要選擇符合設(shè)計(jì)要求的混凝土水灰比。墻體混凝土一般按干硬性混凝土設(shè)計(jì)配合比，坍落度要求、水泥及水用量、水灰比、混凝土28d抗壓強(qiáng)度，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)配合比，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定后，確定最后施工配合比[4]。

3 擠壓邊墻的施工技術(shù)要點(diǎn)

擠壓混凝土邊墻的施工工藝流程為:

1)平整施工場(chǎng)地。擠壓混凝土施工前，須平整施工作業(yè)場(chǎng)地，以方便擠壓機(jī)施工行走作業(yè)。擠壓邊墻混凝土施工中，擠壓前和墊層料填筑后，須對(duì)墊層平整度進(jìn)行檢查，進(jìn)行人工整平和修補(bǔ)。攤鋪碾壓工作面合格后，應(yīng)足夠平整，平整度一般控制在2cm范圍內(nèi)。

2)測(cè)量放線(xiàn)。對(duì)墊層料進(jìn)行高程要準(zhǔn)確復(fù)核。畫(huà)出擠壓機(jī)的行走路線(xiàn)以及邊墻的下邊線(xiàn)。設(shè)計(jì)坡面平行于畫(huà)線(xiàn)。擠壓機(jī)行進(jìn)方向按畫(huà)線(xiàn)執(zhí)行。最終使成形腔的擠壓墻平直，位置準(zhǔn)確。

3)擠壓機(jī)就位。邊墻擠壓前，保證擠壓機(jī)與即將擠壓邊墻同一水平面上。擠壓機(jī)就位調(diào)整過(guò)程如下：用吊車(chē)將擠壓機(jī)吊運(yùn)至指定位置，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。擠壓機(jī)就位后使其內(nèi)側(cè)邊沿緊貼測(cè)量放線(xiàn)線(xiàn)繩，調(diào)平螺栓，并用水平尺檢查。最終，保證擠壓機(jī)出料口高度40cm。

4)邊墻擠壓成墻，即成墻施工。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用合理施工機(jī)械或配合人工施工。擠壓式邊墻混凝土施工后2～3h，可利用機(jī)械進(jìn)行墊層料的攤鋪施工和碾壓施工。將速凝劑添加器放置在擠壓機(jī)進(jìn)料口后方，將按比例加水稀釋后的速凝劑填裝好，開(kāi)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到指定位置。

將攪拌均勻的混凝土均勻地放入擠壓機(jī)進(jìn)料口，添加速凝劑添加劑，按計(jì)算好的流速使速凝劑流入進(jìn)料口，利用擠壓機(jī)的攪拌擠壓，最終使速凝劑可以基本上均勻地?fù)饺牖炷羶?nèi)。

擠壓機(jī)與混凝土運(yùn)輸車(chē)應(yīng)同步前進(jìn)并不間斷卸料。行進(jìn)速度一般應(yīng)控制在40～60m/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)，在施工現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)施工具體，利用導(dǎo)向輪作不斷調(diào)整，以保證墻體平直、位置精確。

5)邊墻兩端與趾板接口人工整修處理。由于擠壓機(jī)本身較長(zhǎng)，會(huì)占用一定施工空間。因此關(guān)于連接問(wèn)題，只能采用人工操作。施工過(guò)程如下：①立模澆筑混凝土；②適量摻速凝劑并進(jìn)行人工操作搗實(shí)夯實(shí)；③使擠壓混凝土墻兩端與兩岸岸坡趾板連接并基本不留空隙。

6)缺陷處理。對(duì)于施工過(guò)程因各種原因出現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)處理。擠壓成墻施工過(guò)程中的錯(cuò)臺(tái)、邊墻倒塌、成墻混凝土缺陷等問(wèn)題，處理完成并經(jīng)過(guò)安全檢查合格后，方可轉(zhuǎn)向下一道工序施工。

7)埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，布置觀測(cè)點(diǎn)。首先確定變形觀測(cè)點(diǎn)，然后根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)位移計(jì)，在施工現(xiàn)場(chǎng)中注意進(jìn)行觀測(cè)，以方便指導(dǎo)后續(xù)施工以及驗(yàn)證設(shè)計(jì)值。

8)施工記錄。主要有測(cè)量放線(xiàn)記錄、混凝土攪拌澆筑記錄、現(xiàn)場(chǎng)取樣及試驗(yàn)資料、施工日志等，資料記錄應(yīng)完整真實(shí)，施工日志中對(duì)缺陷處理要真實(shí)準(zhǔn)確，不允做假和瞞報(bào)[5]。

4 擠壓式混凝土邊墻工程施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

對(duì)混凝土面板堆石壩擠壓式邊墻施工技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)是非常重要的。結(jié)合已有工程實(shí)例進(jìn)行工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，能夠更好指導(dǎo)混凝土面板堆石壩擠壓式邊墻施工技術(shù)的發(fā)展和不斷創(chuàng)新改進(jìn)。

參考國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例，擠壓式邊墻施工技術(shù)對(duì)工程質(zhì)量的提高、工期的縮短以及增加度汛導(dǎo)流的安全性等產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是因工程不同而不同的，但其基本特點(diǎn)與是基本完全一致的。

在上游坡面防護(hù)施工，傳統(tǒng)工藝費(fèi)用主要有以下幾部分組成：坡面超填費(fèi)用、人工削坡費(fèi)用、人工及機(jī)械碾壓費(fèi)用、平整場(chǎng)地費(fèi)用，場(chǎng)地噴涂乳化瀝青的施工費(fèi)用。擠壓式混凝土邊墻方法在坡面防護(hù)施工中，減少同體積墊層料費(fèi)用，只有混凝土施工所需費(fèi)用。利用混凝土擠壓式邊墻，取代了傳統(tǒng)的坡面超填、削坡、斜坡修整、墊層坡面防護(hù)(水泥砂漿護(hù)坡或噴涂乳化瀝青)等工序，達(dá)到節(jié)約資源，節(jié)省人工費(fèi)用等。

同時(shí)，每道邊墻施工只需要少數(shù)人員配合，并在較短時(shí)間內(nèi)完成，節(jié)省勞動(dòng)力、提高工作效率。成型混凝土墻能抵御來(lái)水沖刷，可適當(dāng)降低導(dǎo)流建筑物要求，從而節(jié)省投資。不存在雨水沖刷拉槽的問(wèn)題，從而節(jié)省了施工所需費(fèi)用，使工期縮短，從而達(dá)到降低了工程造價(jià)的目的。

工程所處地理位置的不同會(huì)影響工程經(jīng)濟(jì)效益。例如多雨地區(qū)由于降水量大，對(duì)坡面造成沖刷程度嚴(yán)重的，因此后續(xù)工作量會(huì)有所增加。

另外，各地施工場(chǎng)地條件不同，可供使用的墊層料制備成本的不同，會(huì)使擠壓式邊墻施工技術(shù)與傳統(tǒng)方法的經(jīng)濟(jì)性差異有所變化。值得一提的是擠壓式邊墻技術(shù)還處于探索階段，工序計(jì)劃、生產(chǎn)成本尚待實(shí)踐，這些都需要不斷總結(jié)思考。

5 結(jié) 語(yǔ)

參考國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例，總結(jié)出擠壓式混凝土邊墻施工技術(shù)在混凝土堆石面板壩上游坡面護(hù)坡中應(yīng)用具有較多優(yōu)越性，具有施工工藝簡(jiǎn)單、工期不長(zhǎng)、安全性容易保證、利于節(jié)省造價(jià)等優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的上游固坡形式相比，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益明顯。因此，值得推廣應(yīng)用到更多混凝土面板堆石壩工程中。

[1]孫玉軍，洪鏑，武選正.公伯峽面板堆石壩混凝土擠壓式邊墻技術(shù)的應(yīng)用[J].水力發(fā)電，2002(08)：45-47.

[2]頡建軍.面板堆石壩墊層施工及坡面防護(hù)技術(shù)的發(fā)展[J].四川：水力發(fā)電，2009，28(S2)：80-83.

[3]趙曉.擠壓式邊墻施工法在白蓮河面板堆石壩中的應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江，2007，38(03)：33-34.

[4]陳景富，王德傲.擠壓式混凝土邊墻技術(shù)在鄭家灣混凝土面板堆石壩中的應(yīng)用[J].江淮水利科技，2007(03)：22，44.

[5]桂云峰.擠壓邊墻在寺坪水電站面板堆石壩中的應(yīng)用[J].大壩與安全，2008(01)：48-52.

1007-7596(2014)01-0117-03

2013-11-25

姚中英(1963-)，男，湖南岳陽(yáng)人，工程師，從事水利工程施工工作。

TV641.43

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