高寒干燥地區(qū)超長面板混凝土施工技術(shù)淺析

王寧遠

（中國水電建設(shè)集團十五局有限公司第二工程公司，陜西 西安 710016）

0 引言

新疆卡拉貝利水利樞紐工程擋水建筑物為混凝土面板砂礫石壩，最大壩高92.5 m，壩長760.7 m，上游坡比1∶1.7，下游坡比1∶1.8。大壩上游坡面采用面板混凝土防滲，面板寬度主要分12 m與6 m兩種，共計74塊，面板厚度依據(jù)d=0.4+0.0035 H自上而下逐漸增厚，頂部厚度0.4 m，底部最大厚度0.71 m。混凝土采用中抗硫酸鹽水泥，標(biāo)號為C30W10F300。

面板混凝土不分期施工，單塊面板一次性澆筑到壩頂，單塊面板最長175.15 m，總面積9.4萬m2，混凝土總量50200 m3，工期60天，最大澆筑強度達到1300 m3/日，工期緊，澆筑強度高，高強度超長面板澆筑是面板施工的顯著特點。

大壩壩址位于南疆腹地，氣候高寒干燥，年降水量小而蒸發(fā)量大，晝夜溫差大，大風(fēng)沙塵天氣頻發(fā)，歷年平均最大風(fēng)速為19.7 m/s，每年的3月～5月份為風(fēng)季，極端最大風(fēng)速可達43.2 m/s，高寒干燥氣候條件下的面板防裂是面板混凝土施工的最大難點。

針對超長薄層混凝土施工強度高的特點，開工前足量儲備鋼筋、止水等主要材料和滑模、側(cè)模周轉(zhuǎn)類材料，儲量能夠滿足4套滑模同時澆筑，各種資源投入適度冗余，適應(yīng)快速施工的進度要求；結(jié)合高寒干燥的氣候特點開展面板防裂研究，采取優(yōu)化配合比、弱化邊墻約束和強化養(yǎng)護的防裂措施來保證施工質(zhì)量。

1 水文氣象條件

卡拉貝利混凝土面板砂礫石壩地處新疆南疆腹地的克孜河上，遠離海洋，三面環(huán)山又受塔里木盆地影響，冷濕氣流難以侵入。本區(qū)氣候特征主要表現(xiàn)為：降水量小而蒸發(fā)強烈；氣溫日、年變幅大。卡拉貝利水庫壩址處：多年平均氣溫10.6℃，多年平均年降水量為120.0 mm，多年平均蒸發(fā)量3306.9 mm。多年平均年日照時數(shù)為2784小時，最大凍土深度660 mm，多年年平均風(fēng)速1.9 m/s，歷年平均最大風(fēng)速為19.7 m/s。主要氣象要素統(tǒng)計見表1。

表1 卡拉貝利水文站主要氣象要素統(tǒng)計表

2 面板混凝土施工組織

面板混凝土施工組織管理主要從鋼筋制作、安裝，止水及側(cè)模加工、安裝，混凝土入倉、振搗和養(yǎng)護等環(huán)節(jié)入手，認真執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，嚴格管控落實，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，確保工序質(zhì)量達標(biāo)。

2.1 鋼筋制安

先在擠壓邊墻斜面上按3 m間排距插入螺紋鋼筋做架立筋并標(biāo)出鋼筋綁扎位置，后將預(yù)制成型的鋼筋采用自制鋼筋臺車運輸至安裝工作面。同種鋼筋采用直螺紋套筒連接，異種鋼筋之間采用焊接，縱橫鋼筋交叉點采用梅花型點焊或20#鍍鋅鐵絲綁扎。

2.2 止水及側(cè)模安裝

面板混凝土的銅止水片包括周邊縫“F”型、板間縫“W1”型、與壩頂防浪墻間的“W2”型三種規(guī)格。板間縫銅止水采用銅止水一體化成型技術(shù)按照設(shè)計要求進行止水安裝并校正，后進行側(cè)模安裝。

面板側(cè)模采用方木組合結(jié)構(gòu)，側(cè)模安裝自下而上，采用“內(nèi)拉內(nèi)撐”法固定。側(cè)模間隔2 m設(shè)一道鋼筋或方木豎帶，穿φ12鋼筋拉桿與面板鋼筋之間焊接固定。在澆筑過程中派專人檢查模板并及時校正，后澆塊以先澆塊為側(cè)模。

2.3 滑模就位與溜槽安裝

面板滑模采用25 t吊車吊裝至側(cè)模上，10 t慢速卷揚機將滑模沿側(cè)模下放并同步進行溜槽鋪設(shè)和防風(fēng)遮陽布的安裝。

溜槽根據(jù)板寬6 m或12 m分別設(shè)置1道或2道，溜槽標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長2 m，采用搭接方式并間隔4塊與面板鋼筋可靠連接，溜槽上接集料口，下至滑模前緣0.8 m～2.0 m處。每道溜槽可輻射其兩側(cè)各3 m范圍內(nèi)的混凝土澆筑施工。

2.4 混凝土澆筑與養(yǎng)護

混凝土采用拌合站集中拌制，10 m3混凝土攪拌運輸車水平運輸至壩頂，溜槽垂直運輸卸料，人工擺動末端溜槽入倉，布料層厚25 cm～30 cm。倉面坍落度根據(jù)規(guī)范及配合比研究報告，結(jié)合坡比按30 mm～90 mm控制。止水片周圍的混凝土采用人工翻搗入倉。

每澆完一層混凝土滑升一次滑模，滑模滑升堅持“勤動、慢速、少升”的原則，一次滑升高度約為25 cm～30 cm，且不超過一層混凝土的澆筑高度。施工過程中，滑模平均滑升速度按2.0 m/h控制，最大滑升速度不超過2.5 m/h。

混凝土出模后，立即采用木抹和鋼抹進行第一次抹面，并用2 m靠尺檢查平整度。待混凝土初凝前，及時進行第二次壓面抹光。為保證混凝土表面平整、避免形成早期裂縫，在混凝土終凝前再次壓面抹光。

混凝土養(yǎng)護采用塑料布、土工布覆蓋，花管長流水養(yǎng)護。混凝土澆筑過程中采用二道收面架牽引的移動式塑料花管灑水養(yǎng)護，澆筑完成后采用壩頂固定式花管長流水養(yǎng)護。

3 施工工藝創(chuàng)新優(yōu)化

卡拉貝利大壩面板混凝土施工前，項目部進行了多種施工方案的對比、研究，從提高施工質(zhì)量、保證施工安全、加快施工進度等多方面考慮，超前謀劃、對施工工藝進行優(yōu)化和改進。

（1）銅止水一體化機械施工

面板最大斜長175 m，施工中定制175 m標(biāo)準(zhǔn)長度的止水銅片。銅止水制作時，直接將銅止水壓延機放置在壩頂面板砂漿條帶的中心位置上，標(biāo)準(zhǔn)銅帶固定于壓延機后的簡易鋼輪上，銅帶經(jīng)過壓延機后直接進入施工部位。采用一體化機械施工，一方面，大大提高了施工效率；另一方面，有效減少銅帶的焊接和搬運次數(shù)，提高了銅止水的施工質(zhì)量。

（2）模塊化拼裝側(cè)模的應(yīng)用

采用方木組合結(jié)構(gòu)側(cè)模，2 m長度的方木標(biāo)準(zhǔn)塊疊加組合，結(jié)合1 cm～5 cm厚度不等的薄木板調(diào)節(jié)至面板混凝土設(shè)計厚度。組合結(jié)構(gòu)側(cè)模重量輕、周轉(zhuǎn)快、安裝方便，有效加快面板混凝土施工進度，施工效果良好。

（3）表層止水機械化施工

面板接縫表層止水采用一體化機械施工，通過GB柔性填料擠出機、擠出施工臺車、送料車和牽引臺車組合運行完成。擠出施工臺車在填料嵌填同時釋放蓋板卷軸上的蓋板，使其就位于已擠出成型的填料包上；后續(xù)跟上的施工人員進行蓋板兩側(cè)不銹鋼壓條安裝，便可完成一條接縫表層止水的機械化施工。

表止水采用一體化機械施工，一方面，出料口尺寸是根據(jù)設(shè)計填料尺寸訂制，擠出成型的填料外觀質(zhì)量好且密實度高；另一方面，表層止水施工為邊坡作業(yè)，人工作業(yè)時需利用安全帶配合安全爬梯攀爬，施工困難，危險系數(shù)較高，通過一體化機械施工有效降低了施工難度、保證了施工安全；另外，一體化施工受天氣因素影響小且效率遠高于人工嵌填，可大大加快施工進度，縮短工期。

4 面板混凝土主要防裂措施

根據(jù)高寒干燥地區(qū)氣候特點，面板澆筑過程易受大風(fēng)、晝夜溫差大等氣候條件影響，混凝土表層失水快會導(dǎo)致表面承受較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生干縮性裂縫；水化熱會導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差大進而產(chǎn)生溫度裂縫。因此卡拉貝利面板混凝土防裂措施主要從預(yù)防干縮性裂縫、溫度裂縫等方面入手。

（1）優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計，增強面板混凝土抗裂性能

先后兩次委托新疆水利水電科學(xué)研究院對面板混凝土配合比進行研究，并在趾板混凝土施工中進行了驗證和總結(jié)，為指導(dǎo)面板混凝土的施工積累了大量的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗資料。并通過在混凝土配合比設(shè)計中添加適量的螺旋形聚乙烯醇纖維，有效提高了面板混凝土的早期抗裂性能。

（2）采取措施弱化邊墻約束，減少混凝土面板裂縫

在擠壓墻坡面設(shè)置2.5 mm厚“兩油一砂”改性瀝青隔離層，強化隔離層的效果，減弱邊墻表面對面板混凝土的約束應(yīng)力。并在混凝土澆筑時設(shè)專人從邊墻表面割除架立鋼筋，消除架立鋼筋約束，增強面板混凝土的適應(yīng)變形能力。

（3）采取有效防風(fēng)措施，減少不利施工影響

根據(jù)項目部統(tǒng)計的氣象資料，每年3月～5月，卡拉貝利壩址區(qū)日平均風(fēng)速2.4 m/s，風(fēng)速超過10 m/s的天數(shù)達到14天，不利于面板混凝土施工的大風(fēng)因素尤為突出。施工過程中，通過在混凝土溜槽上安設(shè)牢靠的防風(fēng)遮陽帆布，有效減少混凝土的水分散失，保證混凝土入倉的和易性。收面壓光后立即覆蓋塑料布、土工布，土工布之間用扎絲縫合，兩側(cè)與面板拉錨頭綁扎固定，形成整體的土工布在養(yǎng)護水浸濕的情況下，不宜被大風(fēng)破壞，保證了混凝土的養(yǎng)護效果。

（4）科學(xué)合理的養(yǎng)護，減少溫度裂縫的發(fā)生

動態(tài)掌握環(huán)境溫度，準(zhǔn)確控制混凝土溫度，保證混凝土入倉溫度在3℃～15℃以內(nèi)；在面板混凝土內(nèi)部安設(shè)溫度探頭測溫，壩頂安裝熱水鍋爐，專人監(jiān)測氣溫、水溫及混凝土內(nèi)外溫度，及時調(diào)整養(yǎng)護水溫，確保面板混凝土內(nèi)外溫差小于15℃。采用塑料布、土工布覆蓋，壩頂花管長流水養(yǎng)護，保證養(yǎng)護效果。

（5）加強現(xiàn)場組織管理，保證混凝土施工質(zhì)量

成立面板混凝土施工組織管理領(lǐng)導(dǎo)及施工質(zhì)量監(jiān)督小組，編制標(biāo)準(zhǔn)化施工、質(zhì)量檢測手冊，標(biāo)準(zhǔn)化管理、專業(yè)化施工；加強現(xiàn)場施工過程管控，合理安排澆筑計劃，確保物料充足，做到混凝土無間斷施工。

5 結(jié)語

卡拉貝利大壩面板混凝土施工，克服高寒干燥和超長面板雙重不利因素影響，進行了一系列有針對性的技術(shù)研究和創(chuàng)新，實現(xiàn)了面板混凝土施工質(zhì)量控制與進度目標(biāo)辯證統(tǒng)一，大壩蓄水前對全部9.4萬m2的面板裂縫普查和處理371條，平均每1000 m24條，面板裂縫控制較好，進度目標(biāo)按期實現(xiàn)，面板施工質(zhì)量達到優(yōu)良等級。