擠壓邊墻在混凝土面板堆石壩的應(yīng)用研究

王志成

摘 要：混凝土面板堆石壩采用擠壓邊墻技術(shù)施工簡便，代替了傳統(tǒng)斜坡碾壓固坡法等工序，提高了施工進(jìn)度。在汛期，擠壓邊墻技術(shù)提供了一個臨時可抵御沖刷的上游坡面，提高了壩體度汛的安全性。

關(guān)鍵詞：擠壓邊墻；混凝土面板堆石壩；應(yīng)用研究

1 引言

某水電站位于四川省甘孜州鄉(xiāng)城縣境內(nèi)，是金沙江左岸一級支流定曲河梯級開發(fā)之中的一個梯級。該水電站為高壩混合式開發(fā)，主要任務(wù)為發(fā)電，兼顧環(huán)境生態(tài)等用水要求。右岸建地面廠房發(fā)電，電站裝機(jī)容量76MW，水庫正常蓄水位3160m，水庫總庫容7512萬m3，具有年調(diào)節(jié)性能。壩區(qū)主要建筑物有大壩、溢洪道。大壩采用混凝土面板堆石壩，壩頂寬度10m，壩頂長度270m，最大壩高98m，壩體總填筑量約220萬m3。壩體自上游至下游依次分為堆石蓋重、粘土鋪蓋、混凝土面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)等。

該工程采用的壩型為混凝土面板堆石壩，壩體基礎(chǔ)寬、體形大，松散的堆石壩體不便于分期施工，壩體填筑宜采用全斷面上升。根據(jù)該工程的實(shí)際特點(diǎn)，施工導(dǎo)流選用隧洞一次斷流的導(dǎo)流方式。由于壩體填筑量大，無法在一個枯水期完成，第一個洪水期來臨之前，壩體需填筑至臨時擋水高程進(jìn)行擋水度汛，對面板堆石壩填筑和碾壓的施工進(jìn)度要求較緊。

2 擠壓邊墻固坡技術(shù)概述

面板堆石壩上游坡面擠壓邊墻技術(shù)是在實(shí)踐過程中產(chǎn)生并推廣的一種施工新技術(shù)，最早是借鑒了園林工程中道沿機(jī)的擠壓滑模原理，于20世紀(jì)90年代在巴西、秘魯?shù)葒_發(fā)并首次使用[1]。其具體施工方法是：每一層墊層料填筑之前，沿上游坡面壩軸線方向用擠壓邊墻機(jī)做一道低強(qiáng)度、低彈模、半透水、連續(xù)的干貧混凝土邊墻，待混凝土墻達(dá)到一定強(qiáng)度后在其內(nèi)側(cè)按設(shè)計(jì)要求鋪填墊層料、過渡料并用振動碾平面碾壓，至本層堆石料碾壓合格后再以同樣的工序進(jìn)行下一層的施工，實(shí)現(xiàn)壩體連續(xù)填筑。

3 擠壓邊墻技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 傳統(tǒng)斜坡碾壓固坡施工方法

面板壩上游面填筑的傳統(tǒng)施工方法主要是在墊層料鋪填時將其墊層區(qū)上游面超填30cm左右后進(jìn)行水平碾壓，一般壓實(shí)厚度約40cm[2]，待墊層料填筑至一定高度后，用機(jī)械或人工削坡整理，并反復(fù)進(jìn)行斜坡碾壓，最后進(jìn)行削坡、噴砂漿固坡等工序，直至符合混凝土面板澆筑對墊層區(qū)上游面平整度和密實(shí)度的要求。

3.2 擠壓邊墻技術(shù)與傳統(tǒng)方法的比較

面板堆石壩上游面填筑使用擠壓邊墻技術(shù)進(jìn)行施工，施工速度快，可以同時進(jìn)行墊層料、過渡料和壩體堆石料的填筑，相較于常規(guī)作業(yè)方法，有下述幾方面的優(yōu)點(diǎn)：

1）傳統(tǒng)的大壩墊層料填筑工序?yàn)閴|層料回填、機(jī)械削坡、斜坡碾壓、坡面砂漿碾壓。由于機(jī)械削坡、斜坡碾壓及坡面砂漿碾壓這些工序效率較低，費(fèi)時費(fèi)力，而且斜坡碾壓的壓實(shí)效果較難保證，削坡機(jī)械與碾壓機(jī)械均占用工作面，與后續(xù)堆石料的填筑存在施工干擾，降低了壩體的填筑速度。擠壓邊墻技術(shù)可以一次性完成上游坡面和同層墊層料的填筑施工。在進(jìn)行上游坡面墊層施工時，不需要碾壓斜坡、整修坡面、超填削坡等施工，可以提高填筑和碾壓的施工速度，使壩體的施工效率增加。

2）采用邊墻擠壓成形技術(shù)施工方便，使傳統(tǒng)工藝中的墊層料斜坡碾壓變?yōu)榇怪蹦雺?，提高了墊料層的密實(shí)度，可充分保證墊層料的壓實(shí)質(zhì)量，并簡化了施工工藝，在加快上游坡面墊層保護(hù)施工進(jìn)度的同時，面板的抗水壓能力和支撐能力提升。

3）擠壓邊墻工藝的采用使大壩上游的填筑速度快于下游，對大壩面板的穩(wěn)定有利，且能使大壩盡快填筑到擋水高程，保證工程安全渡汛，也為提前發(fā)電提供有力保障。

4）擠壓邊墻工藝可以有效保護(hù)坡面，使坡面的抗雨水沖刷能力提升，且汛期可直接擋水，避免了傳統(tǒng)工藝下墊層料在汛期迎水坡腳直接被掏刷的危險(xiǎn)。整個施工過程中，不需要投入過多的碾壓設(shè)備、整平坡面設(shè)備以及坡面防護(hù)設(shè)備，施工參與人員較少，經(jīng)濟(jì)性佳。

4 混凝土擠壓邊墻施工

4.1 擠壓邊墻結(jié)構(gòu)布置

參照類似工程經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合壩體結(jié)構(gòu)斷面及墊層料現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)確定的層厚，該工程擠壓邊墻斷面采用梯形，高為40cm，頂寬為10cm，上游面坡比為1：1.4，下游坡比為1：8。

4.2 混凝土擠壓邊墻施工工藝

擠壓邊墻混凝土料由拌和站集中拌制，經(jīng)5t自卸汽車運(yùn)至大壩施工現(xiàn)場。邊墻擠壓機(jī)采用陜西省水利機(jī)械廠研制生產(chǎn)的BJY40型，其特點(diǎn)是斷面規(guī)則、直線度好、工效高、操作簡便，其具體參數(shù)如下：尺寸為400mm×1390mm×1280mm（長×寬×高）；重量為2600kg；功率為45kW；前進(jìn)方式為螺旋連續(xù)推進(jìn)；速度為40～60m/h[1]。現(xiàn)場根據(jù)配合比試驗(yàn)，在混凝土中添加一定量的速凝劑和減水劑，使擠壓邊墻混凝土4～5h內(nèi)必須達(dá)到一定強(qiáng)度，以利于墊層料碾壓施工，并保證擠壓邊墻混凝土不因振動碾的碾壓而跨塌[3]。

擠壓邊墻施工前平整墊層料碾壓面，如存在高差及凹凸，則應(yīng)及時進(jìn)行人工修補(bǔ)、找平和碾壓密實(shí)，以使擠壓機(jī)在一個水平面上操作，擠壓機(jī)的運(yùn)行線路通過地面的定位標(biāo)志導(dǎo)向。擠壓機(jī)就位、混凝土運(yùn)輸?shù)葴?zhǔn)備工作就緒后，啟動邊墻擠壓機(jī)，待機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)正常根據(jù)標(biāo)志好的方向，即開始混凝土邊墻擠壓作業(yè)施工。擠壓時由專人控制擠壓機(jī)的行走方向，確保其擠壓邊墻的沿設(shè)定的方向前進(jìn)。邊墻擠壓機(jī)的行走速度與自卸汽車運(yùn)行速度和方向要保持一致，自卸汽車送料到擠壓機(jī)料斗要均勻，而且出料速度適中，混凝土邊墻的成型速度要求控制在40～60m/h。邊墻成型1h滿足要求后即可鋪設(shè)墊層料進(jìn)行碾壓施工，實(shí)現(xiàn)壩體連續(xù)作業(yè)。

擠壓邊墻與兩岸岸坡趾板接頭處的起始端采用人工立模澆筑邊墻，擠壓邊墻的端部采用鋼模板將其封閉并固定，擠壓機(jī)正常運(yùn)行作業(yè)，完成邊墻作業(yè)后吊離擠壓機(jī)，然后按照邊墻設(shè)計(jì)尺寸立模，人工澆筑端部邊墻混凝土。

4.3 擠壓邊墻施工注意的問題

1）為確保墊層料壓實(shí)質(zhì)量，對緊鄰擠壓邊墻20cm范圍內(nèi)的墊層料，采用H330-1手扶式振動碾碾壓6～8遍。

2）混凝土邊墻擠壓施工時和墊層料填筑碾壓后，若每層邊墻的接坡間出現(xiàn)明顯的臺階，及時采用人工抹平方式處理。

3）為了減小擠壓邊墻對混凝土面板的約束，一般會在擠壓邊墻上游表面噴涂厚度約3mm的乳化瀝青或噴涂乳化瀝青與砂的聚合物等工程措施進(jìn)行處理后再澆筑面板混凝土。

5 結(jié)語

面板堆石壩采用擠壓邊墻固坡施工技術(shù)，代替了傳統(tǒng)工藝中墊層的超填、削坡、修整、坡面防護(hù)等工序，技術(shù)施工簡便，充分保證墊層料的壓實(shí)質(zhì)量，并簡化了施工工藝，加快了上游坡面墊層施工進(jìn)度。擠壓邊墻為汛期提供一個臨時可抵御沖刷的上游坡面，提高了壩體度汛的安全性，可廣泛推廣及應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]宿生，李曉偉.瓊中抽水蓄能電站下水庫大壩擠壓邊墻施工[J].珠江水運(yùn)，2018，6：95-96.

[2]劉政偉，彭東海.面板堆石壩墊層固坡施工方法對比分析[J].四川水利，2015，2：50-51.

[3]劉昕，耿微混凝土擠壓邊墻施工技術(shù)在面板堆石壩中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2017，8：232-233.