面板堆石壩墊層固坡施工方法對(duì)比分析

劉政偉，彭東海

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 墊層施工工藝發(fā)展概況

墊層的施工工藝隨著其表面防護(hù)方式的變化而變化，一般常用的方法有三種:斜坡碾壓固坡法、擠壓邊墻法、翻模固坡法。斜坡碾壓固坡法根據(jù)坡面保護(hù)材料品種不同又分為三種:碾壓砂漿法、噴混凝土法和噴乳化瀝青法。

20世紀(jì)90年代以前，一般采用斜坡碾壓固坡法，20世紀(jì)90年代末在巴西伊塔面板堆石壩(高125m)，首次運(yùn)用了擠壓邊墻工法輔助墊層料的施工。我國于2002年7月將此技術(shù)應(yīng)用于公伯峽面板堆石壩工程，此后迅速推廣運(yùn)用到水布埡、街面、那蘭、白蓮河等幾十個(gè)面板堆石壩工程中。

鑒于擠壓邊墻技術(shù)在高壩、特高壩工程中應(yīng)用存在不足，研究出翻模固坡法，目前我國翻模固坡法已在雙溝水電站面板堆石壩和蒲石河抽水蓄能電站上水庫面板堆石壩中成功運(yùn)用。

2 三種工法施工原理

2.1 斜坡碾壓固坡法原理

墊層料與其后壩體填料同層上升，并向上游面超填30cm左右，壩體每升高10m～20m修整一次斜坡面，然后采用坡面碾碾壓，使坡面密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，坡面檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行坡面防護(hù)(碾壓砂漿、噴混凝土或噴乳化瀝青)。

2.2 擠壓邊墻技術(shù)原理

擠壓邊墻施工技術(shù)借鑒了道路工程中的路緣混凝土施工法，在面板堆石壩的每一層墊層填筑前，沿設(shè)計(jì)斷面利用擠壓邊墻機(jī)制作出一個(gè)低強(qiáng)度、低彈模、半透水、連續(xù)的混凝土邊墻，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度(2h～3h)后，在小墻內(nèi)側(cè)按照設(shè)計(jì)要求鋪填墊層料，碾壓合格后重復(fù)以上工序。

2.3 翻模固坡技術(shù)原理

翻模固坡技術(shù)的原理是:在大壩上游坡面支立帶楔板的模板，在模板內(nèi)填筑墊層料，振動(dòng)碾初碾后撥出楔板，在模板與墊層料之間形成一定厚度的間隙;向此間隙內(nèi)灌注砂漿，再進(jìn)行終碾。由于模板的約束作用，使墊層料及其上游坡面防護(hù)層砂漿達(dá)到密實(shí)并且表面平整。模板隨墊層料的填筑而翻升。

3 三種工法施工技術(shù)對(duì)比

3.1 斜坡碾壓固坡法

墊層料填筑必須向上游超填30cm左右，壩體上升至一定高度后進(jìn)行修坡、斜坡碾壓、攤鋪砂漿和斜坡再次碾壓。

主要優(yōu)點(diǎn):適應(yīng)變形能力較好，墊層上游防護(hù)層與墊層料協(xié)調(diào)變形一致，高壩填筑引起沉降變形時(shí)，可避免脫空現(xiàn)象的發(fā)生，工程造價(jià)低。

主要缺點(diǎn):施工工序繁雜、施工干擾大、修坡工程量大，費(fèi)料、費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，斜坡面密實(shí)度難以保證，上游坡面施工工序復(fù)雜，坡面固坡前難以防護(hù)，墊層填筑、修坡時(shí)存在坡面飛石的安全隱患。同時(shí)，由于墊層料超填和整理工程量大，防護(hù)層砂漿的厚度大且不均勻，剛度也較大，不能跟隨墊層料一起沉降，容易造成防護(hù)層與墊層之間脫空。坡面平整度很難達(dá)到規(guī)范要求的“+5cm，－8cm”的標(biāo)準(zhǔn)，致使面板混凝土大量超填。坡面不能及時(shí)進(jìn)行防護(hù)，易受雨水沖刷造成坍塌破壞等，未做防護(hù)前不具備臨時(shí)擋水度汛能力。

3.2 擠壓邊墻工法

主要優(yōu)點(diǎn):能在墊層區(qū)上游形成一個(gè)規(guī)則、堅(jiān)實(shí)的坡面，不僅為混凝土面板提供了一個(gè)理想的支承面，而且為壩體施工采用臨時(shí)斷面擋水度汛方案創(chuàng)造了良好條件。邊墻在坡緣的限制作用，使墊層料不需要超填，施工安全性也有所提高。在墊層區(qū)填筑施工中用水平碾壓取代傳統(tǒng)工藝中的斜坡碾壓，有利于提高墊層料的壓實(shí)密度。施工設(shè)備簡(jiǎn)化，減少了傳統(tǒng)工藝需要的削坡、坡面平整、碾壓及防護(hù)施工所需的工具設(shè)備等;加快了墊層區(qū)上游坡面的施工進(jìn)度，使坡面整潔美觀。

存在的不足:擠壓墻對(duì)于墊層料相當(dāng)于重力式擋土墻，其尺寸較大，混凝土工程量較大，造價(jià)較高。擠壓墻斷面型式為梯形，上、下底面厚度相差懸殊，為面板提供了一個(gè)很不均勻的基礎(chǔ)，對(duì)面板受力可能產(chǎn)生不利影響。擠壓墻的剛度較大，不能與壩體協(xié)調(diào)一致的變形，尤其是對(duì)于壩體變形較大的高壩、特高壩來說，擠壓墻與壩體不能協(xié)調(diào)變形的問題更加突出，更容易造成擠壓墻與墊層料之間的脫空現(xiàn)象。擠壓墻施工時(shí)沒有精確的控制措施，各層結(jié)合處極易形成錯(cuò)臺(tái)，坡面平整度較差，后期坡面修正工作量大。由于振動(dòng)碾距成形不久的擠壓邊墻不能太近，否則易導(dǎo)致擠壓邊墻向上游坡面的錯(cuò)臺(tái)變形，因此距擠壓邊墻一定范圍內(nèi)的墊層料往往碾壓密實(shí)度較差。擠壓墻成型后需等2h～3h才能填筑墊層料，施工進(jìn)度受到限制。

3.3 翻模固坡工法

主要優(yōu)點(diǎn):翻模固坡工法具有擠壓邊墻工法的所有優(yōu)點(diǎn)，該工法不僅給面板提供了一個(gè)較均勻的支承面，而且很好地解決了墊層上游防護(hù)層與墊層料協(xié)調(diào)變形的問題，也適當(dāng)降低了工程造價(jià)，且所用翻?？芍貜?fù)使用，每平米面板可節(jié)省墊層料0.3m3左右，每平米面板可減少混凝土的超填0.13m3左右，較之?dāng)D壓墻技術(shù)降低工程造價(jià)20%～30%。上游防護(hù)層是由模板形成，采用厚度5cm～7cm的低標(biāo)號(hào)砂漿，厚薄均勻可控，較常規(guī)的斜坡碾壓固坡法形成的砂漿防護(hù)層厚度薄且均勻;與擠壓墻相比，體形減小很多，且上下厚薄均一性好很多，不僅減少了工程量，能夠與墊層料協(xié)調(diào)變形，而且更有利于面板受力。工藝施工干擾小，安全性較高。墊層料填筑和砂漿固坡平行施工，不占直線工期，并能縮短大壩直線工期2～3個(gè)月，且可隨時(shí)具備擋水條件，增大了工程度汛的安全性。

存在的不足:翻模固坡工法與擠壓邊墻工法相比，模板一次性投入較多，翻模固坡施工所需的勞動(dòng)力較多。

4 小結(jié)

面板堆石壩墊層三種固坡施工技術(shù)，通過上述分析比較，其優(yōu)勢(shì)與不足在表1中作了簡(jiǎn)單歸納，可供參考。從表1中不難看出，翻模固坡工法最適合高壩、特高壩的墊層坡面施工。

表1 墊層坡面固坡法的優(yōu)勢(shì)與不足對(duì)比