阿爾塔什水利樞紐大跨度擠壓邊墻快速施工及冬季防護(hù)技術(shù)研究

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

阿爾塔什水利樞紐工程擋水壩為混凝土面板砂礫石堆石壩，水庫總庫容22.49億m3，正常蓄水位1820m，壩長795m，最大壩高164.8m，電站裝機容量755MW。主堆石料以砂礫石料為主，大壩砂礫料填筑共計1227萬m3，上游墊層料采用混凝土擠壓邊墻固坡，邊墻斷面為不對稱梯形，以鉸接的方式使邊墻適應(yīng)墊層區(qū)的變形，防止其底部因碾壓不達(dá)標(biāo)而形成空腔，有效控制對面板的不利影響。其墻身高度為40cm，上游坡比為1∶1.7，與面板坡比一致，頂部寬度為10cm，底部寬度為83cm，內(nèi)側(cè)坡比為8∶1。

2 擠壓邊墻施工技術(shù)介紹

通過多臺擠壓邊墻機的平行作業(yè)施工組織，大幅度提升了擠壓邊墻施工速度；采用軌道式定位裝置替代傳統(tǒng)鋼釘拉線定位方法，有效解決了擠壓邊墻機行走偏移問題，進(jìn)而改善了擠壓邊墻線型不直及上坡面表面平整度差的問題；采用岸坡部位擠壓邊墻定型模板來替代傳統(tǒng)人工支模，保證了模板強度、剛度及穩(wěn)定性，有效解決了岸坡部位擠壓邊墻人工成型質(zhì)量差的問題。

2.1 測量放線

擠壓邊墻行走范圍內(nèi)墊層料碾壓后1m范圍內(nèi)平整度偏差要求為±25mm，采用2m直尺進(jìn)行檢測，待檢測合格后通知測量隊進(jìn)行放線。由測量隊采用全站儀測放擠壓墻頂外邊線及行走控制線，根據(jù)底層已成型擠壓墻頂邊線作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使壩體上游斜坡面的法線方向最大允許偏差控制在允許范圍內(nèi)。

2.2 鋪設(shè)軌道式定位裝置

現(xiàn)場作業(yè)人員根據(jù)邊墻擠壓機行走的法線，每60m左右布置1條擠壓邊墻機行走的控制線。沿控制線方向鋪設(shè)安裝、調(diào)平擠壓邊墻機行走軌道式定位裝置，此軌道式定位裝置由6根槽鋼組成，每根槽鋼之間連接方式采用兩側(cè)翼外邊同一水平線插削連接，根據(jù)擠壓邊墻施工進(jìn)程每根槽鋼循環(huán)連接使用，以至達(dá)到引導(dǎo)擠壓機的行進(jìn)方向及對擠壓邊墻行走輪進(jìn)行基礎(chǔ)找平，使成型的擠壓墻平直，位置準(zhǔn)確。多臺擠壓邊墻機同時平行施工時，制作安裝、調(diào)平及使用擠壓邊墻機行走軌道式定位裝置同單臺擠壓邊墻機使用方法一致。

2.3 混凝土拌制

擠壓邊墻混凝土采用拌和站拌制生產(chǎn)，拌制好的混凝土利用混凝土攪拌罐運至現(xiàn)場，采用直接入倉至擠壓邊墻進(jìn)料倉，保證卸料速度均勻連續(xù)?，F(xiàn)場施工過程采用“真空負(fù)壓外加劑噴槍”摻入配合比規(guī)定的速凝劑。

2.4 擠壓邊墻機就位

擠壓邊墻機在吊裝前，先檢查其各部件是否連接牢固，確認(rèn)發(fā)動機及其他構(gòu)件運行狀況是否良好，熄火停機以備吊裝。采用現(xiàn)場設(shè)備挖機吊裝就位，使其內(nèi)側(cè)輪胎落放于行走軌道式定位裝置中，使機身處于水平狀態(tài)，并使外墻板與已成型邊墻外坡面重合，及時進(jìn)行高度校核，保證邊墻高度。

2.5 擠壓邊墻成型

施工作業(yè)按照啟動擠壓機、安裝固定堵頭板、向集料槽供應(yīng)混凝土、均勻摻入外加劑的程序進(jìn)行；待邊墻成型約2m后，對軌跡線、斷面尺寸、層間偏差、頂面平整度、設(shè)備行走導(dǎo)向靈敏度進(jìn)行檢查。

a.邊墻上游坡面任意位置應(yīng)控制超填不高于20mm，欠填不大于30mm，擠壓邊墻成型水平位置偏差控制在±20mm。

b.邊墻上游坡面平整度用3m直尺進(jìn)行檢查，高差不大于20mm。

混凝土運至現(xiàn)場后，罐車沿擠壓墻走向，在開動擠壓機后，隨擠壓機同步前進(jìn)。對卸料要求其均勻連續(xù)，行走速度控制在40～60m/h。待擠壓邊墻施工100m后，開始墊層料填筑施工。

2.6 墊層料施工

通過大量的實踐認(rèn)識到變形控制是保證混凝土面板堆石壩安全運行的關(guān)鍵，而墊層區(qū)作為混凝土面板堆石壩的重要組成部分，在高水頭壓力下能將面板承受的水壓力均勻傳遞給主堆石體。因此墊層料壓實質(zhì)量控制尤為重要(尤其是擠壓邊墻后1m范圍內(nèi))，墊層料壓實質(zhì)量控制是防止墊層料與面板脫空或者被破壞使大壩蓄水后發(fā)生不均勻沉降從而導(dǎo)致面板裂縫的重要手段。近年來，采用擠壓邊墻方法施工墊層料已較為普遍，但施工過程中如何在擠壓邊墻不受破壞的情況下保證墊層料壓實質(zhì)量控制已成為一大施工難題。傳統(tǒng)工藝采用大型機械進(jìn)行墊層料碾壓，存在施工間歇時間較長或?qū)D壓邊墻產(chǎn)生破壞等問題。

2.6.1 攤鋪、灑水

擠壓邊墻施工100m左右(根據(jù)氣溫和擠壓邊墻強度情況確定)開始進(jìn)行墊層料鋪填，填筑過程中采用邊攤鋪邊灑水的施工工藝，現(xiàn)場加水量6%～8%。墊層料攤鋪料頭與擠壓邊墻機保持60m間距，以防擠壓式邊墻混凝土未達(dá)到初凝狀態(tài)，而在碾壓墊層料振動時受到破壞。

2.6.2 碾壓

灑水完成后首先采用YZD-3.5型振動碾進(jìn)行碾壓，針對擠壓邊墻后20cm范圍內(nèi)振動碾難以壓實的施工特點，采用電動平板夯進(jìn)行夯實。待墊層料鋪填60m后開始碾壓，ZD-3.5型振動碾與墊層料鋪料頭保持40m間距，避免影響鋪設(shè)墊層施工設(shè)備及灑水不及時。待墊層料碾壓完成面達(dá)到墊層料本層施工長度的一半后開始試驗檢測，檢測結(jié)果合格后開始下一層擠壓邊墻施工。

2.7 岸坡部位擠壓邊墻成型

在使用定型模板前先對施工部位的基準(zhǔn)面進(jìn)行找平(2m范圍內(nèi)平整度偏差要求±25mm)。施工現(xiàn)場使用裝載機就位定型模板，定型模板就位后對定型模板內(nèi)進(jìn)行布料，布料控制在每層厚度小于20cm，并使用φ30振搗棒對擠壓邊墻混凝土進(jìn)行振搗密實，達(dá)到邊角部位不缺料。

3 擠壓邊墻冬季防護(hù)

為解決擠壓邊墻因冬季凍融或雪水溶蝕而造成表部破壞的問題，避免其對后續(xù)乳化瀝青噴涂及面板混凝土澆筑施工造成影響，或有可能由于擠壓邊墻表面平整度不合格而增加面板與擠壓邊墻間約束力，導(dǎo)致混凝土面板裂縫的增加，在冬季結(jié)冰前進(jìn)行擠壓邊墻表面防護(hù)，解決其由于冬季凍融或雪水溶蝕造成表面破壞后難以修復(fù)的問題。

3.1 冬季防護(hù)材料選擇

現(xiàn)場采用復(fù)合土工膜與土工布對擠壓邊墻進(jìn)行覆蓋保護(hù)效果試驗。通過埋設(shè)溫度探頭對土工膜與土工布進(jìn)行內(nèi)部溫度檢測，確定土工膜和土工布內(nèi)部溫度與自然環(huán)境的溫差，并對溫差試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，結(jié)果表明采用土工膜防護(hù)優(yōu)于土工布防護(hù)，因此在冬季結(jié)冰前采用土工膜對擠壓邊墻表面進(jìn)行防護(hù)。

3.2 防護(hù)材料鋪設(shè)及固定

3.2.1 測量放線定位

土工膜鋪設(shè)前進(jìn)行測量放線定位，采用全站儀對土工膜鋪設(shè)邊線進(jìn)行測量定位，放出土工膜鋪設(shè)頂部及底部邊線，尤其是處置縫邊線要進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)記，施工過程中采用拉線的方法控制整體線型，以保證鋪設(shè)的土工膜線型順直，達(dá)到整體美觀的效果。

3.2.2 土工膜鋪設(shè)

土工膜運輸至施工區(qū)域后進(jìn)行鋪設(shè)，采用從右岸向左岸的方式進(jìn)行鋪設(shè)，然后進(jìn)行防護(hù)材料鋪設(shè)。土工膜鋪設(shè)時從上部將卷裝的土工膜進(jìn)行放卷，人工配合進(jìn)行鋪設(shè)，為確保土工膜的平順，局部部位采用人工進(jìn)行整平鋪順，為避免土工膜產(chǎn)生褶皺現(xiàn)象，土工膜縱向搭接寬度為10cm，以防止降雪天氣土工膜表層產(chǎn)生的雪水沿土工膜搭接部位滲入擠壓邊墻內(nèi)部。

3.2.3 木方固定

擠壓邊墻土工膜防護(hù)邊鋪設(shè)邊固定，固定方式為采用木方和水泥釘，按網(wǎng)格狀縱向間距為6.0m(5.9m+0.1m搭接)、橫向間距為20m進(jìn)行加固，在接縫處增加橫向加固。土工膜縱向、橫向搭接部位采用水泥釘及木條進(jìn)行加固，縱縫搭接部位采用雙層木方夾土工膜進(jìn)行錨固，水泥釘間距為35～50cm，且必須保證該搭接部位的加固質(zhì)量，保證搭接部位的牢固性。木方加固前必須保證土工膜的平順鋪設(shè)，如有不平順的地段采用人工集中整平，整平完成后再進(jìn)行木方加固。

3.3 防護(hù)效果確認(rèn)

根據(jù)現(xiàn)場實際情況在擠壓邊墻上、中、下部位共計埋設(shè)8個電子溫度感應(yīng)器。對現(xiàn)場埋設(shè)的溫度感應(yīng)器，選擇在冬季溫度較低時間點對擠壓邊墻表面及環(huán)境溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對擠壓邊墻表面受凍及是否存在雪水溶蝕情況進(jìn)行觀察?，F(xiàn)場溫度監(jiān)測結(jié)果見表1和圖1。

表1 現(xiàn)場溫度監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計 單位：℃

圖1 擠壓邊墻監(jiān)測溫度與環(huán)境溫度對比

從現(xiàn)場溫度監(jiān)測結(jié)果可以看出，土工膜作為擠壓邊墻防護(hù)材料對其起到了一定的保溫作用。根據(jù)現(xiàn)場觀察結(jié)果，雪水融化過程中也未對擠壓邊墻表面造成溶蝕破壞。且因外界環(huán)境較為干燥，在防護(hù)觀察期間未發(fā)現(xiàn)擠壓邊墻結(jié)冰和膨脹現(xiàn)象。說明采用土工膜對擠壓邊墻進(jìn)行表面防護(hù)能有效保證擠壓邊墻不受冬季結(jié)冰凍融及雨雪溶蝕破壞。

4 擠壓邊墻沉降及位移監(jiān)測成果

4.1 擠壓邊墻變形監(jiān)測點布設(shè)與監(jiān)測

擠壓邊墻變形監(jiān)測點在高程1715.00m水平方向間隔50m布置觀測棱鏡，觀測棱鏡下部構(gòu)造物采用型號相近的鋼筋加絲插入擠壓邊墻不小于30cm，且保證觀測點牢固、不晃動。本次監(jiān)測使用儀器為徠卡TM50 0.5″全自動全站儀，重點對埋設(shè)在高程1715.00m的各監(jiān)測點進(jìn)行周期性監(jiān)測。

4.2 擠壓邊墻沉降及位移監(jiān)測成果

截至2018年2月27日，壩0+130、高程1715.00m監(jiān)測點累積沉降量為-1.0mm，累計向右岸位移0.2mm，向上游位移0.5mm。2017年12月—2018年1月，月沉降量為-0.9mm，向左岸位移0.3mm，向下游位移1.0mm。2018年1—2月，月沉降量為0.1mm，向右岸位移0.3mm，向上游位移0.2mm。2018年2—3月，月沉降量為-0.2mm，向右岸位移0.8mm，向上游位移1.8mm。監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2，監(jiān)測點沉降及位移過程線見圖2。

目前擠壓邊墻高程1715.00m處9個監(jiān)測點的沉降及位移監(jiān)測成果顯示：監(jiān)測點月沉降量小于5mm,水平位移量較小，符合水平位移變化的一般規(guī)律，滿足面板混凝土施工規(guī)范要求。

表2 監(jiān) 測 數(shù) 據(jù)

續(xù)表

圖2 位移與時間變化過程線

5 結(jié) 語

阿爾塔什水利樞紐擠壓邊墻快速施工技術(shù)采用多臺擠壓邊墻機平行作業(yè)、軌道式定位裝置、岸坡部位擠壓邊墻定型模板等措施，有效解決了施工速度慢、墻體線型不直、層間錯臺、表面起皮、干密度檢測不合格等問題，采用防護(hù)材料在冬季結(jié)冰前對擠壓邊墻進(jìn)行保護(hù)，可防止擠壓邊墻表面因冬季凍融或雪水溶蝕造成破壞而難以修復(fù)的問題發(fā)生。為后續(xù)大壩沉降提供充足時間，為乳化瀝青噴涂、面板鋼筋制安等工序施工創(chuàng)造良好條件，對面板混凝土裂縫防治具有積極意義。