擠壓式邊墻在雙河口混凝土面板堆石壩工程的應用

陳倫

（貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽550002）

蒙江雙河口水電站位于貴州省黔南布依族、苗族自治州羅甸縣交硯鄉蒙江干流河段上，壩址位于格凸河與漣江匯口下游約4km處，樞紐控制流域面積4770km2，水庫正常蓄水位580m，死水位560m，水庫總庫容1.992億m3，興利庫容1.828億m3，電站裝機120MW，保證出力28.71MW，多年平均發電量4.466億kW·h，裝機利用小時數3720h。

雙河口水電站屬Ⅱ等大（2）型工程，樞紐由鋼筋砼面板堆石壩、右岸溢洪道、右岸泄洪隧洞、左岸發電引水系統及電站廠房等建筑物組成。混凝土面板堆石壩壩頂長335.145m，壩頂高程584.3m，最大壩高99.3m，上游壩坡1:1.41，下右壩坡馬道與上壩施工公路相結合，設“之”字型馬道，馬道寬8m，平均坡降1:1.59。大壩從上游到下游分為壩前蓋重區、墊層區、過渡區、主堆石區、下游堆石區，其中墊層區水平寬度3m。

混凝土面板堆石壩是目前我國水利水電工程中的主要壩型之一。但大壩上游面施工采用的傳統方法存在缺陷，即斜坡碾壓難以保證墊層區的質量，工序多而復雜，交叉作業干擾大，特別是人工削坡費時費力，與大壩壩體填筑施工存在矛盾，直接影響了工程進度和施工質量。

擠壓式邊墻護坡技術是借鑒道路園林工程中道沿機的擠壓滑模原理，創出的一種面板壩墊層料坡面施工的新技術。1999年首先在巴西埃塔(ITA)面板堆石壩施工中使用，并取得成功。該技術具有能保證墊層料壓實質量、提高坡面防護能力以及施工簡便等特點，已經成為面板壩施工的一種新技術。

1 擠壓式邊墻設計

1.1 擠壓混凝土配合比設計

擠壓機對混凝土配合比較敏感，干的混凝土擠壓行進速度慢，濕的混凝土擠壓行進速度快，因此擠壓混凝土配合比按一級配干硬性混凝土設計，坍落度為0，通常采用水泥用量70～85kg/m3，用水量約100kg/m3，水灰比1.3～1.46，速凝劑適量。混凝土28天抗壓強度約5MPa，滲透系數在10-3～l0-4cm/s范圍內，要求低彈模。

根據室內實驗推薦配合比，經現場生產性試驗復核驗證，確定雙河口擠壓邊墻施工混凝土配合比如表1；水泥采用的P.O32.5級水泥，其物理力學試驗成果見表2；砂子及小石采用本地生產的人工骨料，其物理性能試驗成果見表3、表4。經過拌和站拌制，混凝土罐車運輸至作業現場。通過現場實測，混凝土在表壓為0.15MPa的情況下，混凝土滲透系數為0.074～0.0044cm/s，抗壓強度為3.0～5.1MPa。

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1.2 設計斷面

擠壓式邊墻斷面為梯形，以鉸接的方式使邊墻可適應墊層區的變形，其底部不會形成空腔，有效避免空腔對面板的不利影響。墻高度為墊層料的設計鋪填厚度，雙河口水電站面板壩墊層料的鋪填厚度為40cm，故確定擠壓式邊墻單層高度為40cm。邊墻上游側坡度與混凝土面板堆石壩的上游壩坡相同，為1:1.41。頂部寬度太大會降低邊墻適應變形的能力，頂部寬度太小會造成邊墻成型困難，容易坍塌。2002年陜西省水電工程局在青海公伯峽水電站的試驗證明頂部寬度在8～12cm比較合適，本工程頂部寬度確定為l0cm，邊墻下游側坡度采用8:1。

2 擠壓式邊墻施工

2.1 施工程序

在每填筑一層墊層料之前，將下層(已填筑)墊層料碾壓整平，定位畫線后用邊墻擠壓機制作出一個高40cm的低強度、低彈性模量、半透水的混凝土小墻，待其達到一定的齡期(一般2～4小時左右)，并具有一定強度后，在其下游側按設計要求鋪填墊層料，推土機攤鋪平整后用自行式振動碾進行碾壓，碾壓合格后重復上述工序，即完成上游壩面的施工。

擠壓式混凝土邊墻施工工藝流程為：墊層料整平、靜壓→碾壓補料→場地平整度檢查→測量放線（擠壓墻位置）→吊運擠壓機就位→擠壓墻施工→邊角部位擠壓墻澆筑、缺陷處理→擠壓成型。

2.2 施工方法

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①平整施工場地。為便于擠壓機行走作業，必須提供一個平整的施工作業面。每次邊墻混凝土擠壓前和墊層料填筑后，都必須對墊層平整度進行檢查、修補和人工平整，保證3m長度范圍內平整度不超過±2cm，整個壩段內平整度控制在±5cm以內。

②測量放線。對墊層料高程進行復核后，精確放線，標示出邊墻的下邊線和擠壓機的行走軌跡線。

③擠壓機就位。邊墻擠壓前，將擠壓機運至施工現場，進行調整，使擠壓機在同一水平面上，并保證其出料口高度為40cm。

④邊墻混凝土擠壓。混凝土罐車采用前進法卸料，速凝劑由擠壓機設置的外加劑罐邊行走邊向進料口添加，擠壓機行走速度控制在40～60m/h。邊墻混凝土施工后2-4小時，即可進行墊層料的攤鋪和碾壓。

⑤邊墻兩端與趾板接口處理。因機械原因邊墻與兩岸岸坡趾板不能直接接口，使用與邊墻同斷面的定型模板定位，人工將邊墻混凝土夯實后連接。

⑥邊墻層間接合及缺陷處理。對于因各種原因引起的各層混凝土擠壓墻之間的錯臺，水平距離大于2cm時，必須進行人工找平或鏟除整平；對于邊墻坍塌、成型混凝土缺陷，及時采用同種混凝土進行人工修補處理。

⑦布置觀測點，埋設監測儀器。確定變形觀測點和埋設位移計，施工過程中進行觀測，指導后續施工并驗證設計。因此，在擠壓邊墻施工時，每20m高設置一層觀測點，埋設“+”型金屬標點，水平間距20m。

2.3 施工質量控制及標準

①擠壓邊墻混凝土所使用的水泥、砂石料、外加劑等原材料及其檢測，必須符合有關試驗和施工規范要求，其28d抗壓強度值不應超過5MPa，且2～4h的抗壓強度應以擠壓成型的邊墻的墊層料振動碾壓時不出現坍塌為控制原則。

②擠壓邊墻混凝土的密度指標宜控制在2.0～2.25t/m3，即盡可能接近墊層料的壓實密度值。

③擠壓邊墻混凝土的彈模指標宜控制在5000～7000MPa范圍，最好低于5000MPa。

④擠壓邊墻混凝土的滲透系數宜控制在10-3～10-4cm/s，即盡可能與墊層料的滲透系數一致，為半透水體。

⑤擠壓成型的邊墻坡面精度要求按《混凝土面板堆石壩施工規范》執行，即以斜坡面的法線方向最大允許偏差±5cm控制。

⑥壩體一期臨時斷面擋水度汛前，采用1.5mm厚乳化瀝青對混凝土擠壓邊墻表面進行噴涂處理；在鋼筋混凝土面板澆筑前，再噴涂1.5mm厚乳化瀝青，以減少混凝土擠壓邊墻對混凝土面板的約束。

2.4 施工特點

①提高了大壩施工速度。擠壓式邊墻施工速度可達40～60m/h，在邊墻成型后2～4小時即可進行墊層料的鋪填、碾壓，兩者銜接緊密、順暢，幾乎可同步上升。

②由于擠壓邊墻在上游坡面的限制作用，墊層料不需要超填，以水平碾壓代替了斜坡碾壓，既提高了施工的安全性又保證了墊層料的施工質量。

③擠壓式邊墻護坡技術簡化了工序、設備和機具，擠壓機操作簡單，施工方便、快速。

④擠壓式邊墻在上游壩面形成了一個規則、平整、堅實的坡面，坡面整潔美觀。

⑤提供了一個可抵御沖刷的坡面，降低了度汛的難度，提高了導流度汛的安全性，避免了雨水對墊層料的沖刷，省掉了上游壩面的修復工作，這對大型工程特別是導流標準較高的工程以及南方多雨地區修建混凝土面板堆石壩是十分有利。

3 結論

雙河口面板堆石壩采用擠壓式邊墻護坡技術，簡化了施工工序，加快了大壩施工進度，保證和提高了墊層的施工質量，確保了安全度汛。同時降低了施工費用，避免了上游邊坡滾石和斜坡碾壓高邊坡作業，提高了施工安全性。

經過雙河口面板堆石壩的施工可看出，擠壓式邊墻護坡技術在雙河口水電站工程中的應用是成功的，但在擠壓機設備的改造、混凝土配合比設計、墊層料攤鋪碾壓的施工參數和工藝等方面值得進一步研究和改進。

[1]李海潮，馬偉，宋克波.堆石壩擠壓式邊墻施工技術及質量控制[J].人民黃河，2006-03-20.