混凝土擠壓邊墻施工技術(shù)在復(fù)合土工膜面板堆石壩中的應(yīng)用

李成強(qiáng)

摘 要：擠壓式邊墻施工技術(shù)是在大壩墊層料的上游側(cè)采用專門的機(jī)械設(shè)備擠壓而形成的一道混凝土墻，在施工程序上采用了“先固坡，后填筑”的施工程序。由于工序調(diào)整，使墊層料填筑碾壓時(shí)受約束的環(huán)境改變，避免了傳統(tǒng)施工過程中進(jìn)行墊層料超填、斜坡碾壓、坡面整修等工序，程序簡化，方便施工，既能加快工程進(jìn)度、提高施工質(zhì)量，又能減少安全隱患。該技術(shù)應(yīng)用在老撾南歐江六級電站復(fù)合土工膜面板堆石壩中取得了很好的效果，值得類似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：擠壓邊墻 復(fù)合土工膜 堆石壩 應(yīng)用

1.工程概況

南歐江六級電站位于老撾豐沙里省境內(nèi)，為復(fù)合土工膜面板堆石壩，壩高85m，是目前世界最高的土工膜堆石壩，壩頂長362m，壩頂寬8m，上游壩坡1：1.6，下游壩坡1：1.8；總裝機(jī)容量3×60=180MW，相應(yīng)庫容4.09億m3，調(diào)節(jié)庫容2.46億m3，具有年調(diào)節(jié)功能。

大壩土工膜由瑞士一家CARPI公司負(fù)責(zé)施工，為確保復(fù)合土工膜的可靠固定，在混凝土擠壓邊墻施工過程中，固定土工膜的錨固帶須與擠壓邊墻同時(shí)穿插施工。本項(xiàng)目借鑒類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，擠壓邊墻施工技術(shù)得以成功應(yīng)用，即節(jié)省成本、加快了施工進(jìn)度，也為順利實(shí)現(xiàn)一期防洪度汛目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

2.混凝土擠壓邊墻施工原理

混凝土擠壓邊墻施工技術(shù)是借鑒道路園林工程道沿機(jī)的擠壓滑模原理，摸索出來的一種面板堆石壩墊層料坡面施工新技術(shù)。擠壓機(jī)運(yùn)行時(shí)，混凝土邊墻主要由傳輸裝置和成型裝置來完成的，通過雙聯(lián)液壓泵將柴油機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，由低速大扭矩液壓電動機(jī)驅(qū)動攪龍旋轉(zhuǎn)，混凝土自攪拌運(yùn)輸車均勻卸至擠壓攪龍倉輸送到成型腔，成型裝置通過快速運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)來帶動振動器，對卸入擠壓墻成型倉內(nèi)的混凝土進(jìn)行高頻振動，混凝土在攪龍擠壓力和振動器激振力的雙重作用下，在成型倉內(nèi)被擠壓密實(shí)，并達(dá)到設(shè)計(jì)的密實(shí)度，通過攪龍的推力，以成型混凝土為支撐向前移動，在擠壓機(jī)后就連續(xù)形成特定幾何斷面形狀的混凝土邊墻。如圖1所示。

3.擠壓邊墻施工方法

3 . 1施工程序

擠壓墻是在填完一層墊層料后才開始該工序施工，首先，靠墊層料上游側(cè)設(shè)計(jì)邊緣，根據(jù)已批復(fù)方案中的設(shè)計(jì)坡面尺寸，通過擠壓機(jī)成型一個(gè)接近于梯形的半透水混凝土墻體，即混凝土擠壓墻；然后，靠擠壓墻下游側(cè)，按設(shè)計(jì)要求從上游到下游的順序進(jìn)行填筑墊層料、過度料和堆石料等，再進(jìn)行整平，碾壓合格，并重復(fù)上述步驟。該項(xiàng)目混凝土擠壓邊墻的斷面高度與每層墊層料的壓實(shí)厚度相同，均為40cm，斷面如圖2所示。

擠壓墻施工流程：放線定位→設(shè)備就位→擠壓墻成型施工→與大壩趾板兩側(cè)接頭處處理→成型擠壓墻缺陷處理→錨固帶安裝→墊層料攤鋪、填筑→墊層料碾壓→轉(zhuǎn)序。

3 . 2施工方法

3.2.1放線定位

通過全站儀測放出擠壓墻上游邊線，按設(shè)計(jì)要求定出高程基準(zhǔn)點(diǎn)，依據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)對墊層料高程點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，取其平均值，然后通過水準(zhǔn)儀進(jìn)行找平，確定擠壓墻邊線；為使上下兩層擠壓墻錯(cuò)臺最小，可根據(jù)下層已成型擠壓墻頂邊線對上層邊線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；最后，根據(jù)調(diào)整后的邊線，距離下游一米的位置，掛擠壓機(jī)行走線。

3.2.2設(shè)備就位

首先，擠壓機(jī)通過8t運(yùn)輸汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場，再由液壓反鏟將擠壓機(jī)吊裝就位，設(shè)備落地前人工進(jìn)行調(diào)整，使其與鋼絲線繩緊貼；然后，輔以水平尺，人工調(diào)節(jié)四周螺栓，保證其在同一水平高程，再用鋼卷尺測出邊墻擠壓機(jī)的出口高度，確保其與邊墻混凝土設(shè)計(jì)高度一致（40cm高）；最后，將擠壓機(jī)的擋板等安放到位，并擰緊螺絲固定。

3.2.3擠壓墻成型施工

（1）嚴(yán)格按監(jiān)理批復(fù)的擠壓墻混凝土配合比進(jìn)行混凝土拌制，用混凝土罐車運(yùn)至施工現(xiàn)場。

（2）卸料要求均勻連續(xù)，行走速度控制在40～60m/h為宜，同時(shí)摻加高效速凝劑（其摻量約為水泥用量的 4%），使混凝土擠壓邊墻成型2h后具有一定的強(qiáng)度，確保能進(jìn)行墊層料的工序施工。

（3）在邊墻連續(xù)施工過程中，必須精確行走，精心施工，通過水平尺、升降螺栓來控制機(jī)身始終處于水平狀態(tài)，保證成型坡面滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，以免因機(jī)身側(cè)斜導(dǎo)致成型邊墻的變形或坍塌。

3.2.4與大壩趾板兩側(cè)接頭處處理

由于大壩趾板與混凝土擠壓邊墻斜交，擠壓墻施工至兩部接頭處時(shí)，無法一次性銜接，因此就出現(xiàn)了接頭留空現(xiàn)象，一般根據(jù)實(shí)際情況，制作兩套定型木模板，采用與擠壓墻同標(biāo)號混凝土進(jìn)行澆筑，并用鋼釬進(jìn)行振搗處理。

3.2.5成型擠壓墻缺陷處理

對施工中出現(xiàn)的錯(cuò)臺（小于3cm）、隆起、坍塌等現(xiàn)象，人工分別采用同標(biāo)號混凝土抹平、鑿除抹灰及立模補(bǔ)澆混凝土等措施進(jìn)行處理，平整度滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2.6錨固帶安裝

錨固帶是為后續(xù)復(fù)合土工膜施工起固結(jié)作用而設(shè)置的，每條長1.65m，寬0.42m，每層鋪設(shè)，沿壩軸線方向4m一道，上一層錨固帶與下層焊接，然后沿上層擠壓邊墻斷面折疊伸入墊層料至少0.2m，并用自制U型錨釘緊固于墊層料表面。

3.2.7墊層料攤鋪、填筑

首先，對墊層料基礎(chǔ)進(jìn)行散點(diǎn)測量，采用2m×2m的方格網(wǎng)人工對基礎(chǔ)進(jìn)行整平；然后，根據(jù)現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)確定墊層料確定的鋪料厚度，在擠壓墻上用紅漆或鐵釘定出鋪料厚度位置，或掛上線繩作為平料參照；在平料過程中，通過人工對超徑塊石進(jìn)行剔除，避免墊層料在碾壓過程中超徑石對擠壓墻造成的損壞；最后，基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)收合格后，再填筑墊層料，采用20t自卸汽車上壩，40型柳工裝載機(jī)配合，后退法卸料，挖掘機(jī)粗平，人工進(jìn)行局部整平。

3.2.8墊層料灑水碾壓endprint

首先，墊層料粗平后，用16t振動碾先靜壓兩遍，局部凸凹不平處，通過人工找平，按2m×2m高程方格網(wǎng)布設(shè)并掛線，人工二次整平，再進(jìn)行高程測量，使高差控制在15mm范圍以內(nèi)；然后，根據(jù)墊層料的含水量情況進(jìn)行灑水，按現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)沿壩軸線方向進(jìn)行碾壓，為減少對擠壓墻的振動破壞，振動碾邊緣與擠壓墻間隔至少50～100mm，并用白灰撒線標(biāo)識；兩岸趾板與擠壓墻振動碾無法碾壓的部位，采用手扶式平板振動夯壓實(shí)；最后，碾壓完畢，再次對墊層料按上述布設(shè)網(wǎng)格的方法進(jìn)行測量控制，人工去高補(bǔ)低進(jìn)行平整，再靜碾兩遍，直至墊層料滿足設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度和平整度。

3.2.9轉(zhuǎn)序

以上1～8個(gè)工藝流程，是復(fù)合土工膜面板堆石壩單層擠壓墻混凝土施工步驟，擠壓墻按此步驟重復(fù)逐層施工，如圖2所示。

4.擠壓邊墻混凝土配合比

4 . 1混凝土配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的大壩壩體填筑施工技術(shù)要求，擠壓邊墻混凝土配合比滿足以下要求：

（1）為一級配干硬性混凝土，坍落度為零，低抗壓強(qiáng)度，28d抗壓強(qiáng)度不大于8～10MPa，且擠壓墻成型后2～4h范圍內(nèi)，其抗壓強(qiáng)度指標(biāo)滿足在墊層料振動碾壓過程中擠壓墻不會出現(xiàn)坍塌即可。

（2）將彈性模量指標(biāo)控制在3000～5000Mpa范圍內(nèi)為宜。

（3）密度指標(biāo)控制在大于19.5KN/m3，其壓實(shí)密度盡可能接近墊層料的密度。

（4）滲透系數(shù)控制在大于5×10-3cm/s范圍，為半透水體。

（5）在混凝土成型后2～4h左右即可進(jìn)行墊層料鋪填，滿足墊層料振動碾碾壓時(shí)的變形要求。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)提出的要求，經(jīng)試驗(yàn)并報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的本工程擠壓墻混凝土施工配合比，滿足如表1所示的指標(biāo)要求。

4 . 2擠壓邊墻混凝土成型試驗(yàn)

混凝土擠壓邊墻配合比確定后，進(jìn)行擠壓邊墻成型試驗(yàn)，其內(nèi)容包括：混凝土配合比，擠壓機(jī)機(jī)械性能，擠壓邊墻成型體的力學(xué)指標(biāo)與外觀質(zhì)量及擠壓邊墻與墊層料碾壓施工等?；炷翑D壓邊墻成型試驗(yàn)與墊層料填筑同步進(jìn)行，墊層料由砂石料加工場拉運(yùn)至試驗(yàn)區(qū)。

5.擠壓邊墻施工優(yōu)點(diǎn)

擠壓邊墻施工相對于傳統(tǒng)施工工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）擠壓墻先成型，在墊層料上游側(cè)形成一個(gè)混凝土小擋墻，墊層料填筑時(shí)，無需超填、削坡、斜面碾壓等工序，程序大大簡化，設(shè)備效率高。

（2）靠迎水面墊層料的壓實(shí)形式被改變，由有側(cè)向約束的垂直碾壓替代傳統(tǒng)的無側(cè)向約束碾壓，有效保證了墊層料的壓實(shí)效果，大壩運(yùn)行過程中變形量大大減少，抗水壓能力顯著提高。

（3）由于擠壓墻混凝土有一定的強(qiáng)度，大壩在填筑上升過程中，擠壓墻自然形成一種坡面防護(hù)，這樣更有利于多雨地區(qū)或雨季壩體填筑施工，避免雨水沖刷墊層料后造成的損失和工作量的增加。

（4）擠壓邊墻成型速度平均可達(dá)50m/h，由于是干貧混凝土，且加入了速凝劑，邊墻混凝土可在較短的時(shí)間內(nèi)（一般為2小時(shí)）成型，并具有一定的強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)擠壓墻與墊層料的同步施工，各工序之間流水作業(yè)的連貫性提高了，填壩的速度加快了，總體施工進(jìn)度也有了保證。

（5）施工安全度提高。擠壓邊墻法施工，不僅人員大大減少，也避免了填筑、削坡過程中石料滾落造成的人員傷害，且能同時(shí)較安全地進(jìn)行大壩趾板帷幕和固結(jié)灌漿等作業(yè)。

（6）隨著壩體上升，坡面成型后很快固結(jié)，有利于壩體臨時(shí)防洪度汛。

6.結(jié)語

擠壓邊墻施工技術(shù)，與傳統(tǒng)施工方法相比，在施工程序、固坡措施和施工工藝上都有所創(chuàng)新。避免了傳統(tǒng)工藝中需進(jìn)行墊層料超填、斜坡碾壓、削坡修整等程序，工序大大簡化，既能加快工程進(jìn)度、提高施工質(zhì)量，又能減少安全隱患。由于該技術(shù)應(yīng)用時(shí)間不長，相應(yīng)的控制措施、施工規(guī)范、檢測標(biāo)準(zhǔn)等還未統(tǒng)一，需在實(shí)踐過程中不斷摸索和總結(jié)。該技術(shù)應(yīng)用在老撾南歐江六級電站復(fù)合土工膜面板堆石壩中取得了很好的效果，值得類似工程借鑒。

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