阿爾塔什面板堆石壩混凝土面板施工技術(shù)介紹

唐德勝

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610000)

阿爾塔什水利樞紐工程位于新疆南疆地區(qū)，大壩為混凝土面板砂礫石堆石壩，最大壩高164.8m，壩長795m。大壩壩基為深厚覆蓋層，鉆孔揭露最深處達93.9m。其混凝土面板位于大壩上游迎水面，頂部與壩頂防浪墻連接，壩頂高程1821.8m，底部與趾板連接，最低高程1662.4m。面板頂部厚度為0.4m，面板底部最大厚度為0.96m。按設(shè)計要求，大壩面板分三期進行澆筑，澆筑時段分別為2018年、2019年、2020年的3—5月。

工程地處葉爾羌河流域，主要水流補給為雪融水，流域內(nèi)為典型的大陸性氣候，具有溫差大、濕度小、風大及日照時間長等氣候特點。這些都是不利于面板混凝土施工的因素，也給混凝土面板的養(yǎng)護帶來了極大困難，對混凝土面板施工提出了更高的要求。

1 混凝土面板施工常見問題分析

1.1 擠壓邊墻及板間縫平整度差

目前墊層料常見的固坡方式有削坡法、砂漿固坡法及擠壓邊墻法，其中擠壓邊墻因其施工工藝簡單、功效高等特點，近年來作為面板堆石壩墊層料固坡方式在施工中得到了廣泛應用。但由于擠壓邊墻采用分層施工的工藝，層間搭接部位易出現(xiàn)錯臺，造成擠壓邊墻的整體平整度較差。

另一方面，面板混凝土澆筑側(cè)模一般采用木板拼接，拼接后木板在滑模重壓、混凝土浸泡及周轉(zhuǎn)使用下接縫部位易產(chǎn)生錯臺，從而造成面板側(cè)面錯臺。

1.2 面板混凝土裂縫

大量工程實踐經(jīng)驗表明，混凝土面板壩作為一個整體結(jié)構(gòu)在施工及運行過程中，在各種外荷載、溫度應力、干縮應力及運行期水壓力等因素相互耦合作用下，易發(fā)生裂縫。此現(xiàn)象在南疆氣候干燥、多風、溫差大的地區(qū)尤為明顯，根據(jù)對此區(qū)域內(nèi)已建的幾座大壩的統(tǒng)計，面板裂縫數(shù)量均較多，且多為貫穿性裂縫。

2 常見問題防治措施

2.1 混凝土配合比設(shè)計

混凝土面板為面板堆石壩主要防滲結(jié)構(gòu)，因此在進行混凝土配合比設(shè)計時應綜合考慮混凝土力學、變形、抗裂及施工可操作性等因素，嚴格控制混凝土水灰比，并摻加適宜的摻和料和外加劑，得到水化熱低、干縮小、抗裂性能好的混凝土配合比。

在阿爾塔什工程面板混凝土配合比設(shè)計中對摻粉煤灰、PVA纖維、抗裂防水劑及硅粉的多種組合方案進行了對比分析，其中PVA纖維可以提高混凝土的韌性和抗拉力，降低彈性模量，可使混凝土達到防止開裂的效果。因此最終選定的配合比見表1。

表1 面板混凝土配合比

對選定的混凝土配合比進行了力學、變形、抗裂等方面試驗，試驗結(jié)果見表2。

2.2 施工工程措施

2.2.1 大壩臨時斷面填筑超高及預留沉降期

混凝土面板為剛性結(jié)構(gòu)物，而大壩堆石為散粒體。由于混凝土材料和堆石材料性質(zhì)相差懸殊，其接觸面之間經(jīng)常會出現(xiàn)錯動與脫開，這將導致面板與墊層間出現(xiàn)脫空，改變面板以承壓為主的力學模型，從而導致面板產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。因此，在施工中要通過適當?shù)亩咽咛钪苊饣炷撩姘迮c堆石體之間產(chǎn)生脫空。

按現(xiàn)行規(guī)范要求，面板分期施工時，先期施工的面板頂部填筑應有一定超高，壩高大于100m時，分期面板頂部以上超填高度不應少于10m。填筑完成至面板澆筑的壩體預沉降期宜為3～6個月，150m以上高壩

表2 面板混凝土性能參數(shù)

不宜少于6個月。對于沉降期的控制標準，宜按照面板頂部壩體沉降速率小于5mm/月控制。為減少填筑體拉伸變形，上下游壩體臨時斷面高差不應過大，對于高面板堆石壩，壩體堆石的填筑施工應盡可能實現(xiàn)上下游全斷面均衡上升。

阿爾塔什面板壩一期臨時斷面填筑超高24m，面板澆筑前5周累計沉降量為2.6mm；二期臨時斷面填筑超高18.8m，面板澆筑前累計沉降量為3mm。壩體預留沉降期均為6個月。

2.2.2 降低面板約束

面板板間縫約束及擠壓邊墻與面板間約束是產(chǎn)生面板非結(jié)構(gòu)性裂縫的重要原因，已有經(jīng)驗表明，面板側(cè)面錯臺、擠壓邊墻錯臺及鋼筋架立筋割除不徹底均有可能導致面板早期裂縫的產(chǎn)生。因此在施工中應采取以下措施進行擠壓邊墻及面板側(cè)面平整度控制。

a.采取側(cè)模鑲貼鐵皮、定型模板等措施對面板側(cè)模平整度進行控制，并在澆筑完成后采用2m靠尺進行檢查，平整度不合格部位采用角磨機打磨處理。

b.擠壓邊墻在施工過程中應加強平整度控制，采取如槽鋼導軌等有效的導向措施。并避免大型機械在擠壓邊墻附近振動或人員頻繁踩踏，乳化瀝青噴涂前對平整度進行檢查，對不平整部位采用M5砂漿進行修復，采用“兩油一砂”工藝以保證乳化瀝青噴涂厚度。

c.在混凝土澆筑過程中，邊澆筑邊進行架立筋割除，減少澆筑后混凝土與擠壓邊墻間約束。

2.2.3 表止水槽口提前預留

側(cè)模采用干松木加工制作，在制作完成的側(cè)模上緣安裝50mm×70mm槽鋼作為滑模與側(cè)模間的保護，側(cè)模下緣內(nèi)側(cè)加工成120mm×15mm槽口，作為側(cè)模與面板垂直縫銅止水之間安裝槽口。側(cè)模加工時應按混凝土面板厚度漸變情況進行編號，以便于后續(xù)模板安裝。側(cè)模支撐三腳架加工材料為50mm×50mm×5mm角鋼，角鋼拼接部位滿焊，采用φ22錨筋作為三腳架支撐點。側(cè)模安裝時2m范圍內(nèi)平整度偏差不大于5mm，型體尺寸偏差不大于3mm，模板與銅止水的對中偏差不大于5mm。

圖1 側(cè)模結(jié)構(gòu)示意

2.2.4 滑模支腿機械就位

滑模就位采用2臺10t卷揚機牽引，12m倉位采用14m滑模，6m倉位采用9m滑模。在工程前期施工中滑模支腿和行走輪采用螺栓固定，在到達安裝位置后采用墊枕木加千斤頂?shù)姆绞竭M行支腿回收。此施工方法不僅存在極大的安全隱患，而且施工效率低、耗時長。因此，對滑模支腿、行走輪進行了改進，采用電動絲桿升降機進行滑模行走輪升降，有效解決了滑模支腿回收時安全風險大、施工效率低、耗時長等難題。滑模支腿改造結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 滑模支腿結(jié)構(gòu)示意

根據(jù)現(xiàn)場使用情況總結(jié)，用于收納滑模行走輪的矩形框底面應比滑模底面高出10～20mm，以避免因面板混凝土表面不平整導致的滑模在提升過程中兩側(cè)矩形框與面板混凝土間出現(xiàn)剮蹭，從而增大卷揚機負荷問題的發(fā)生。

2.2.5 混凝土澆筑質(zhì)量控制

a.混凝土坍落度控制。面板混凝土規(guī)范要求入倉坍落度為5～7cm，坍落度損失受氣候、外加劑質(zhì)量以及混凝土特性等多方面因素影響，在面板正式澆筑前應進行模擬性試驗，以具體確定混凝土出機口、入倉口坍落度等參數(shù)。按阿爾塔什工程施工經(jīng)驗，混凝土出機口坍落度控制在9～10cm，入倉坍落度為8～9cm，溜槽溜送(溜送距離100m)坍落度損失1.7～2.6cm，倉面坍落度控制在6.5cm左右較為適宜。

混凝土澆筑過程中應加強振搗，中間混凝土宜采用70型振搗棒振搗，靠側(cè)模位置振搗時為保護銅止水及側(cè)模，宜采用50型振搗棒振搗。混凝土振搗應安排專人負責，并在施工中進行記錄，以便拆模后對銅止水和混凝土外觀等情況檢查后對混凝土振搗人員進行考核、獎懲或調(diào)整。

b.滑模提升速度控制?，F(xiàn)場施工中分別采取2.0m/h和2.5m/h兩種滑模提升速度，在澆筑完成后對混凝土面板裂縫進行了統(tǒng)計，得出以下結(jié)論：?當滑模上升速度為2.0m/h時，混凝土面板裂縫數(shù)量明顯少于滑模上升速度2.5m/h時施工的混凝土面板裂縫數(shù)量；?當滑模上升速度為2.0m/h時，混凝土面板裂縫的規(guī)模，即混凝土面板裂縫的寬度和裂縫的長度，明顯小于滑模上升速度2.5m/h時施工的混凝土面板裂縫規(guī)模。

上述試驗結(jié)果表明，面板混凝土澆筑時控制滑模上升速度在2.0m/h以內(nèi)，可有效減少混凝土早期裂縫的發(fā)生。

2.3 養(yǎng)護及成品保護

2.3.1 混凝土養(yǎng)護

混凝土面板厚度小、結(jié)構(gòu)暴露面積大，對環(huán)境溫度變化敏感。在混凝土澆筑時，由于水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)外溫差過大，產(chǎn)生溫度應力，一旦溫度應力大于混凝土的抗拉強度，就會產(chǎn)生裂縫。新澆混凝土因表面干燥過快引起干縮，在表面產(chǎn)生拉應力，形成開裂。因此面板在澆筑完成后必須采取有效措施以控制混凝土內(nèi)外溫差，并做好保濕措施，以防止水化熱反應和水分損失導致混凝土干縮引發(fā)的溫度裂縫的產(chǎn)生。且面板澆筑完成后至蓄水中間存在很長的時間間隔，面板在暴曬之下表面溫度大幅度上升，產(chǎn)生較大的溫度壓應力，從而進一步加劇了混凝土面板裂縫的產(chǎn)生。

養(yǎng)護是裂縫防治的關(guān)鍵措施之一，工程區(qū)所在位置3月和4月上旬氣溫較低，晝夜平均氣溫在12℃左右，對養(yǎng)護水進行了加熱處理，使混凝土內(nèi)外溫差保持在20℃以內(nèi)?；炷琉B(yǎng)護主要采取加熱養(yǎng)護水+土工布+土工膜的保溫保濕方案；4月下旬和5月平均氣溫在20℃左右，混凝土養(yǎng)護主要采取長流水+土工布的保濕方案。

2.3.2 成品保護

面板分期施工時在混凝土澆筑完成后需對外露鋼筋、銅止水接頭進行保護，外漏鋼筋可采取刷防銹涂層、木板覆蓋等措施進行保護；銅止水接頭可采取加蓋木盒、碼放沙袋等措施進行保護?；炷撩姘屙敳颗c防浪墻相接位置預留有橫向銅止水及變徑銅止水接頭，需格外注意加強保護，避免其發(fā)生破壞。

3 結(jié) 語

阿爾塔什面板堆石壩位于新疆南疆地區(qū)，地處歐亞大陸腹地，因遠離海洋，周圍又有高山阻隔，加上大沙漠的影響，流域內(nèi)為典型的大陸性氣候，具有溫差大、氣候干燥、日照時間長、多風等氣候特點，采取擠壓邊墻表面修補、面板側(cè)面錯臺預防、滑模支腿改造、多層覆蓋養(yǎng)護等措施，有效保證了面板混凝土施工質(zhì)量。本文對實際施工中采取的裂縫防治措施進行了分析和總結(jié)，可為類似工程施工提供參考。