混凝土擠壓邊墻技術在江坪河大壩中的應用和質量控制要點

中國水利水電第四工程局有限公司，四川 成都 610091

1 混凝土擠壓邊墻技術在江坪河大壩中的應用

江坪河水電站位于湖北省鶴峰縣溇水干流上游河段，壩高219m，是國內在建第一、世界第三高混凝土面板堆石壩。工程屬一等大（1）型工程，壩頂長度為414m，大壩上游坡比為1∶1.4，局部坡比1∶1.36。江坪河壩頂高476m，壩頂寬10m，壩體總填筑方量為744.98萬m3。大壩堆石體從上游到下游依次分為墊層區、過渡區、主堆石區、次堆石區以及下游大塊石護坡等區域。由于水電站混凝土面板堆石壩為目前國內外同類壩型中的第三高壩，其壩體變形控制難度大，而且壩體填料又是采用的冰漬礫巖，冰漬礫巖填筑高面板堆石壩在國內外也屬于首例。為了提高壩體填筑碾壓施工質量，加快大壩施工進度，采用低強度混凝土擠壓式邊墻固坡方式代替原來翻模固坡及削坡方案。混凝土擠壓邊墻斷剖面為不對稱梯形，以鉸接的方式使邊墻適應墊層區的變形，防止其底部出現空腔，可有效避免后期面板澆筑時產生的各方面不利影響。

擠壓式混凝土邊墻技術具有以下優點：提高大壩填筑施工速度，墊層料不需要超填和修坡，提高墊層料的施工質量和施工安全，施工方便快捷，坡面整潔美觀以及抗雨水沖刷等等。目前國內外在建的面板堆石壩已經廣泛采用擠壓式混凝土邊墻技術。

由于高壩自身體積大，外加荷載比較多，相對壩體沉降量也比較大，因此更適合采用擠壓邊墻施工技術來進行固坡，同時由于擠壓邊墻混凝土強度低，以每層40cm尺寸升高，有利于增加壩體沉降時的整體性和穩定性。為了加快施工進度，提高墊層料施工質量，加快大壩填筑施工，經過經濟性分析對比，決定采用低強度混凝土擠壓式邊墻固坡方式代替原翻升模板固坡方案。

2 混凝土配合比

國產擠壓機對混凝土配合比較敏感，根據設計要求，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，水泥用量為60～90kg/m3，用水量為80～100kg/m3。混凝土28d抗壓強度為3～5MPa，滲透系數為10-4～l0-2cm/s，彈性模量低于8000MPa，速凝劑摻量為3%～5%，混凝土干密度不小于2g/cm3。

前期通過調整水泥用量、用水量、砂石骨料等進行配合比試驗，測定現場擠壓邊墻的干密度、彈模、抗壓強度等，優選出配合比，其28d抗壓強度值不應超過5MPa，應以擠壓成型的邊墻在墊層料振動碾壓時不出現坍塌為控制原則，現場試驗配合比如表1所示。

表1 現場試驗配合比

江坪河水電站大壩創新性地提出采用混合料作為邊墻原材料，自行試驗研究的配合比，具有低強度、低彈模、半透水等特點，其平整度易于控制，減少后續坡面處理工作量，同時后期將邊墻結構與面板同縫鑿斷，順應了面板變形，有效保障了面板穩定安全運行。

3 質量控制要點

3.1 墻體基礎平整

為便于擠壓機行走和澆筑，邊墻施工面在每一層擠壓前及墊層料填筑碾壓施工之后，與邊墻混凝土頂面的高差盡可能在同一平面上，不要超過2cm，如果高差較大，必須用人工整平，確保擠壓施工時機械能夠保持平穩移動，避免影響邊墻擠壓施工質量和邊墻成型精度。在施工過程中必須認真修補和人工平整，并碾壓密實，將誤差控制在±20mm。

3.2 測量放線

對墊層料高程進行測量復核后，由測量隊采用全站儀精確放線，標示出邊墻的外邊線和擠壓機的行走路線。根據底層已成型擠壓墻頂邊線進行適當的調整，將最大允許偏差控制在-80～50mm。在邊墻施工前，在其內側設置一根具有一定強度的線繩，用于控制混凝土擠壓機的行進方向，保證成型的擠壓墻墻體平直，位置盡可能準確無誤。

3.3 邊墻擠壓機吊裝

施工中采用吊車將邊墻擠壓機吊運至施工起點位置。由于邊墻擠壓機起點就位與定向對于整層混凝土邊墻擠壓施工質量和精度有重要作用，因此施工前需要注意以下三點：（1）設備調平。利用水平尺調節擠壓機機身，并將水平尺置于機器料斗平臺上，對其進行垂直方向和平行機身方向的水平調節。（2）放置高度控制。江坪河混凝土擠壓邊墻體的設計高度為0.4m，施工前需要認真校核其高度。與此同時，為了避免混凝土擠壓成型后其坡腳出現不穩固現象，應將擠壓機外坡刀片貼近下一層邊墻坡頂，這樣也能滿足邊墻施工的要求。（3）擠壓機前進基準。預先在邊墻擠壓施工軌跡上進行測量放線，做好控制標記。混凝土施工時必須有專人控制擠壓機行駛，保證混凝土擠壓成型后達到設計尺寸要求。

3.4 邊墻擠壓施工

（1）混凝土由攪拌罐車運至現場，并沿擠壓墻走向，隨擠壓機同步前進。卸料要均勻連續，行走速度控制在同步為宜，過程中同時添加速凝劑。（2）在修整處理時，如果每層邊墻的接坡間出現明顯的臺階、位移、平整度超標等缺陷，在初凝前需要立即進行人工修補處理，使用靠尺進行自檢。需要注意的是由于擠壓機體自身占有體積長度，墻體與兩端混凝土趾板有3m左右的空檔，因此要單獨立模板澆筑混凝土，使擠壓墻兩端與兩岸趾板相互連接成一個整體。

3.5 墊層料碾壓

首先要根據之前現場碾壓試驗確定的試驗參數并進行控制，待擠壓邊墻凝固3h后才可以開始墊層料攤鋪。汽車卸料時距邊墻大于50cm，鋪料厚度高于邊墻頂部5～10cm，完成4h后再用振動平板夯夯實，注意振動碾壓時，鋼輪距擠壓邊墻大于50cm，無法碾壓的部分采用機械振動夯板夯實，局部采用人工補料的方法，保證擠壓邊墻內側墊層料的平整度，同時將高度差控制在±3cm以下。

3.6 原材料質控

（1）原材料首先應滿足《水工混凝土施工規范》（DL/T 5144—2015）和《混凝土面板堆石壩擠壓邊墻技術規范》（DL/T 5297—2013）的要求。粗骨料選用5～20mm粒徑的石子作為粗骨料，超徑率不得超過5%，小于5mm的顆粒含量宜為30%～50%，含泥量小于7%，其余性能指標應符合《水工混凝土施工規范》（DL/T 5144—2015）中的相關規定。（2）細骨料宜優選級配良好的中粗砂或石粉，外加劑選用高效液態速凝劑。江坪河砂石骨料采用紅鶴砂石加工廠生產的成品人工砂石骨料，并且在拉運前進行現場取樣，不合格的不允許進場。水泥采用普通硅酸鹽水泥，質量滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）等現行有關國家標準和行業標準的規定，并且嚴格進行進場取樣檢測。

3.7 施工過程控制

（1）擠壓機行走速度為40～50m/h，將偏差控制在±20mm，滿足擠壓邊墻的直線度要求。在過程中保證混凝土密實度和邊墻表面平整度。施工過程中勻速卸料，防止混凝土產生骨料分離和大顆粒集中等現象，同時定期觀察擠壓邊墻周圍有無脫空現象，及時進行消缺處理。（2）每次擠壓施工完畢后，必須對擠壓機、攪拌罐車進行全面清洗，并做好必要的維護，保證設備工況良好和正常運行。

4 施工工期對比

（1）翻模砂漿施工。以0.4m高為一個循環，壩面平均長度為414m來計算工期。測量放樣1h，人工支（翻）模8h，墊層料攤鋪8h，墊層料碾壓6h，拔楔板2h，灌注砂漿4h，合計29h。

（2）擠壓邊墻施工。以0.4m高為一層，壩面平均長度為414m來計算工期。測量放樣1h，擠壓邊墻澆筑7h，墊層料攤鋪8h，墊層料碾壓6h，合計22h。

江坪河大壩填筑自EL390m～EL472m如果采用翻模砂漿工藝，不間斷施工需要(472-390)÷0.4×29=5945h，合計247d；如果采用擠壓邊墻工藝，不間斷施工需要(472-390)÷0.4×22=4510h，合計188d。因此，相比而言采用擠壓邊墻施工技術施工可縮短工期59d。

5 結束語

江坪河大壩上游坡面采用混凝土擠壓墻技術施工，壩體每天可填筑3～4層，平均每天上升1.2～1.6m，施工速度比傳統工藝提高了50%左右，施工效率高，施工進度明顯加快。與此同時，傳統的斜坡碾壓被水平面上的垂直碾壓取代，保證了上游坡面的密實度和平整度，蓄水后面板變形減小，裂縫的數量顯著降低。2020年6月，蓄水達到440m高程后，經參建四方聯合普查，三期面板裂縫數量只有8條，處于國內領先水平，由于施工速度快且整體質量合格，江坪河水電站于2020年7月實現兩臺機組發電，取得了明顯的社會效益和經濟效益。