洮水水库面板堆石坝面板施工技术

胡宁军

（湖南省水利水电工程总公司 长沙市 410007）

1 工程概况

洮水水库工程位于湖南省茶陵县东南洮水村境内，为洣水支流沔水河下游最末一个梯级，是以防洪、发电为主，兼有灌溉、养殖的综合利用工程。枢纽永久建筑物主要由面板堆石坝、左岸多级开敞式溢洪道、右岸引水隧洞、坝后式厂房和变电站组成。最大坝高102.6m，水库正常蓄水位205.0m，总库容5.194亿m3，防洪高水位以下预留防洪库容1.0亿m3，水电站装机容量69MW。大坝面板面积26000m2，混凝土总量11430m3。面板设计为：14m宽10块，7m宽11块，9m宽1块，12m宽1块。合同计划分3次施工，大坝坝体设计要求充分沉降，沉降期3个月以上，根据工程实际情况和面板施工时间及相应工程量的大小不同，实际施工分2次拉面板，第1次由底拉至174m高程，施工期3个月，第2次由174m拉至206.5m高程，施工期两个月。

2 工程特点

（1）面板混凝土施工与大坝填筑施工干扰。

面板混凝土于2008年10月10日浇筑，而大坝的填筑要至12月份才填至206.5m，因计划2009年4月30日下闸蓄水，且填筑的坝体至少要求3个月的沉降期，而面板混凝土量约11430m3，钢筋制安817t，加上面板混凝土浇筑完成后，还需施工面板面层止水及坝前粘土区和盖重区，施工任务相当艰巨，故面板开浇的同时，大坝的填筑不能停工。

（2）混凝土浇筑方法。

面板混凝土采用6m3混凝土搅拌车从搅拌站运输至坝顶，坡面上设置溜槽，14m块设二道，7m块设一道，混凝土采用溜槽直接入仓，面板混凝土采用无轨滑模，由2台（5～10）t卷扬机牵引，面板厚度由侧模控制，侧模采用钢木相结合，滑模在侧模上滑行，振捣操作平台、平板振捣器、抹面平台与滑模固定一起，电动插入式振捣器结合平板振捣器进行振捣。面板混凝土分两期施工，一期从2008年10月20日至2009年元月20日，浇筑至174m高程，二期从2009年元月21日至2009年3月20日,由174m高程浇筑至206.5m高程，混凝土高峰浇筑强度在12月份，达2700m3，最大日浇筑强度250m3/d。

（3）混凝土设计和技术要求。

面板堆石坝的面板要求具有一定强度、防渗、防裂、抗冻等性能，根据技施图对面板混凝土的设计要求：本大坝面板混凝土设计为C25，水泥42.5的普通硅酸盐水泥,混凝土实施“四掺”，即掺ⅠⅠ级粉煤灰、聚丙烯纤维、掺引气剂和高效减水剂等，混凝土的配合通过试验试配而得。

（4）单块面板混凝土施工流程。

测量放样-伸缩缝凿槽-回填水泥砂浆或沥青砂浆-底部铜片止水安装-钢筋制安-侧模安装-溜槽及滑模就位-混凝土浇筑-养护-伸缩缝顶部止水施工。

3 施工工艺及施工方法

3.1 伸缩缝凿槽和砂浆垫层回填

面板伸缩缝包括垂直缝和周边缝，周边缝长约400m，垂直缝长约2300m，周边缝止水下设计为1∶10的沥青砂浆垫层，垂直缝下设计为M20的水泥砂浆垫层，因大坝填筑时，采用挤压边墙混凝土后，需沿伸缩缝位置，人工按设计尺寸凿除边墙混凝土后用砂浆垫层进行回填，以满足设计要求。

凿除边墙混凝土采用人工实施，因受面板混凝土施工工期制约，计划按每一块分别进行，坡面施工时，人工在操作台车上进行，自上而下，凿槽尺寸按设计：宽60cm（AB型垂直缝）或70cm（D型垂直缝），深20cm，每凿（30～50）m长清洗验收一次后，回填M20砂浆，砂浆由砂浆机就近拌制后，由台车运输至工作面，人工捣实找平，拉线控制垫层面高程，其误差范围控制在每20m不超过5mm的要求内，对不符合要求的回填垫层要及时修正找平。垫层回填至设计高程后，若垫层面与相邻边墙混凝土面存在高差时，保证中心线左右侧20cm范围内平整度，以确保PVC垫片安装的平整，其外侧用砂浆与边墙混凝土斜坡连接，二者间不允许有突变。

周边缝同样采用人工凿槽，槽深10cm宽50cm，按面板分块进行，每一块验收一次，修复铜片后回填沥青砂浆垫层，同时铺贴止水底部PVC止水条。

3.2 坡面测量控制及修整

（1）测量控制。

边墙坡面控制线以所有面板垂直缝中心线作控制线,在凿槽后进行垫层砂浆回填时对该控制线上每一个点高程按设计要求高程严格进行控制:回填时沿中心线施测若干点的高程作为控制高程，然后拉线作为垫层面高程的控制,同时边回填边用2m尺检查,对超出规范要求的误差范围的垫层及时修正，以确保垂直缝中心线面板厚度在5mm误差范围内。通过对上述垫层回填控制垂直缝中心线的高程和位置后，垂直缝中心线既可以作为边墙坡面平整度的控制线，又可以用作面板侧模高度的控制线，即控制了面板面的平整度。控制线确定后，考虑边墙坡面大范围一次进行检测时，坡面上人工进行检测操作难度大，故采用分单块进行检测，即在每块面板钢筋绑扎前，测量人员利用操作台车，按3m×3m的方格网进行检测，检测结果分块上报给监理和业主，对超出规范规定误差范围（+5cm～-8cm）的突出部位，人工进行凿除，以确保面板厚度控制在误差范围内，所有面板混凝土完成后将各单块测量成果汇总后作为最后存档资料。

（2）坡面修整。

由于大坝坝体的沉降和挤压边墙施工可能对边坡平整度有误差，经测量后若发现坡面边墙砼突出，占据面板混凝土厚度位置时，人工凿平，及时将渣土清运出仓面，直至达到规范要求误差范围内，误差范围根据规范按（+5～-8）cm控制。

3.3 模 板

根据本工程面板混凝土浇筑的施工特点，侧模采用钢木结构，面模采用滑模施工。

3.3.1 滑 模

滑模采用钢结构,先加工成型，滑模加工两套，一套长16m，宽1.6m，满足宽14m和12m面板混凝土的施工，一套长9m，宽1.5m，满足宽7m宽及9m宽面板混凝土的施工，全部为钢结构。滑模上固定2台平板振捣器，设置操作平台，为防混凝土对滑模的浮托力，在滑模平台上安设配重块，滑模由2台（5～10）t慢速卷扬机牵引，卷扬机布置在相应浇筑块的坝顶上，为方便坝顶卷扬机移位，卷扬机采用预制混凝土块加压牵引固定，预制块预埋吊环，移位时采用挖机吊移。滑模采用无轨滑模，浇筑时滑模沿侧模顶往上滑动。

3.3.2 侧 模

根据设计，面板设计厚度与水位有关，按公式B=0.3+ 0.0035（206.5-H）控制，其中H为面板任意位置混凝土的面高程，根据公式，面板厚度在河床趾板周边缝位置最大62.2cm，最薄在206.5m高程30cm厚。采用无轨滑模，浇筑时滑模沿侧模顶往上滑动，侧模高度必须与面板厚度严格保持一致，侧模高度是渐变的，为方便模板安拆，侧模采用200mm槽钢和10mm×10mm方木现场通过螺杆拼装而成，侧模高度的渐变由方木的厚度进行控制，考虑侧模板安装在面板铜片止水的鼻子上，最底部采用方木，方木内侧凿缺口，以保证铜鼻子在伸缩缝中心位置；面板缝面半V形槽的形成：采用同尺寸的三角形木条贴在侧模顶内侧；模板固定：外侧采用三角支撑架，间距1.0m，用锚杆固定在边墙混凝土上，内侧利用已制安钢筋加支撑固定。

3.4 钢筋制安

面板钢筋设计为Φ18、Φ16、Φ14ⅠⅠ级钢筋，双层，所有部位的钢筋严格按设计图纸要求，事先配料，填好配料单，并经核对无误后送至钢筋加工厂进行加工。

钢筋的安装位置、间距、保护层及各部位钢筋规格、形式符合施工设计图纸和规范规定。直径小于16mm的钢筋采用绑扎搭接，直径大于16mm的钢筋采用焊接搭接。水平筋和斜面钢筋安装时，采用架立形式，选用Ф25 mm钢筋作架立筋，架立钢筋打入挤压边墙混凝土40cm。

3.5 止水制安

3.5.1 止水铜片加工

铜片加工采用自制的专用加工模具进行，专用模具为钢结构，底部由两型钢焊在支架上，中间预留槽，槽宽与铜鼻子宽一致，中部有活动压板，压板上的支撑杆与油压泵相连，顶部为液压泵，加工时通过油动液压泵实行加压，将铜片压制成设计尺寸。铜片购进时为卷材，总宽600mm，加工时可根据运输和结构要求长度进行剪切，考虑运输的局限性，加工成（10～20）m长一块。

3.5.2 止水铜片的安装

铜止水安装前，于砂浆垫层回填后，伸缩缝位置及高程经测量放样并找平，垫层上平铺PVC垫片，垫片尺寸400mm×6mm。

铜片止水厂内或大坝上加工成型后，在运输和安装时应避免扭曲变形，其表面浮土、污渍要及时清除，砂眼、钉孔缺口应焊补。

铜片鼻子顶塞入橡胶棒后填聚氨脂填充料，并用胶带密封，以防水泥浆进入空腔。

测量校准垫片安装位置后，将铜片就位，安装，接头采用铜焊接，焊缝搭接2cm，铜片与垫片充分接触，并防止水泥浆浸入其间，止水中心线与设计偏差不得超过5mm。

3.6 溜槽及滑模就位

3.6.1 溜槽制安

溜槽先在加工厂制作成型，溜槽采用2mm厚铁板，长度1m，呈倒梯形型，外围用12圆钢焊牢固，防止溜槽变形，两侧焊接挂钩和挂环。溜槽安装采用人工，自下而上安装在面板钢筋上，用铁丝斜拉在钢筋上，拉筋每30m一道，顶部设受料斗。14m宽面板设左右两道溜槽，7m宽面板设一道。

3.6.2 滑模就位

滑模就位，钢筋和侧模安装好后，将滑模移位至待浇面板的最低端，坝顶卷扬机和滑模采用挖机吊移就位，滑模吊至坡面顶，利用滑模自身滑轮，卷扬机双向牵引沿坡滑下至面板最低端，滑移过程中对有陡坎的部位，采用千斤顶结合人工临时搭桥的方式，将滑模移至面板最低端，对面板底端为三角形或梯形，同样可以利用滑板从最低端往上滑动浇筑混凝土，无需另行装模。

3.7 混凝土拌制和浇筑

3.7.1 混凝土拌制

面板混凝土采用二级配C25，“四掺”，其拌制在集中拌和站拌制，拌和机为1.5m3的搅拌机，成品砂石料入机：成品堆场3m3装载机装入生料斗，通过自动控制下料阀门下料至称量斗，计量后由B650皮带机运输提升至拌和楼三楼的受料斗内，下料入搅拌机，水泥和粉煤灰分别从散装水泥罐和粉煤灰罐中通过D300的螺旋机直接运输至拌和机内，减水剂、纤维及引气剂采用人工在拌和楼三楼直接加入河砂上。为了保证纤维充分搅拌均匀，搅拌时先加入干拌1min左右充分搅拌均匀后，才加水搅拌，搅拌时间要符合规范要求。

3.7.2 混凝土浇筑

混凝土采用6m3混凝土搅拌车自拌和站运输至大坝顶。采用溜槽、布料短管入仓；溜槽为倒梯形，上加盖板，14m宽面板设两道溜槽，7m宽面板设一道溜槽，溜槽顶设受料斗，底部设有移动式布料槽，尽可能使混凝土布料匀均，溜槽由铁丝拉在钢筋上间距15m。

在浇筑第一车时，采用与混凝土同标号的水泥砂浆，以确保面板最低处周边缝止水周围的密实度。

混凝土入仓后采用人工平仓，分层布料，每层布料厚度（25～30）cm，严禁出现骨料分离集中现象，采用Φ50或Φ30插入式振捣器振捣，振捣器插入方向必须在滑模前沿垂直向下，严禁紧靠模板和顺坡面伸入滑模底下振捣，以防漂模和跑模，并及时清滑模前沿超厚的混凝土，随着滑模上升将插入边墙内的架立筋割断，并去除渣。滑模每次滑升速度不大于40cm，滑升间隔时间15min左右，最长不超过30min，平均滑升速度（1.5～2）m/h，最大不超过4m/h。

混凝土浇筑完成24小时后开始拆除侧模板，拆模后立即对面板侧面和V形止水槽进行修整，并涂刷厚乳化沥青。

3.8 混凝土养护

混凝土出模经人工收面后，采用麻袋或草袋覆盖混凝土表面以防冻保湿，在175m高程和206.5m高程沿坝轴线向设一水平养护专用水管，水管为Φ30钢管，管壁钻Φ3mm大的孔，孔位间距30cm，水管通水后水流通过小孔向混凝土上喷洒通水沿坡面流动，实现面板24小时不间断养护。混凝土养护时间在28天以上。

3.9 表面止水施工

3.9.1 工艺流程

混凝土面板浇筑28天后，即可着手施工表面止水，表面止水施工包括地基处理并钻孔、涂底胶并铺设橡胶棒、手工或机械嵌填GB填料、安装GB复合板、SK封边剂封边。

3.9.2 地基面处理

首先用水冲洗槽内外，除去表面的浮渣和松动的混凝土表面及污渍。然后对局部不平整的混凝土表面（如蜂窝麻面）使用磨光机打磨平整。测量放线后，将镀锌扁钢按顺序放置在设计位置上，依据扁钢上的孔位进行钻孔。混凝土表面清洗干净后将接缝处晾干或烘干。

3.9.3 涂刷SK底胶

SK—Ⅰ底胶适用于在干燥混凝土表面进行GB类材料的粘贴施工。粘贴部位经过表面处理后，涂刷SK—Ⅰ底胶。涂刷完毕后，静停（10～30）min（具体视现场温度而定），待胶面不粘手时安装橡胶棒。

3.9.4 手工嵌填塑性填料

嵌填之前，根据填料的设计断面确定嵌填形状，并将填料切割成相应形状。填料填入缝内后，将边缘部位锤压密实，接头部分做成坡形过渡，以利第二层的粘贴，每层接头部分的位置均匀错开。粘贴过程中排出GB填料与混凝土粘结面之间的空气，并要保持待粘面干燥以及一定的填料表面温度。嵌填完成后，保证12小时内不过水，不任意撕扯，避免造成人为破坏。

3.9.5 GB复合板安装

在已处理过的混凝土表面均匀涂刷SK底胶将复合板粘贴在混凝土上。粘贴过程中排出空气，复合板铺展平整，与混凝土面粘贴处用手压密实，复合板在膨胀螺栓位置钻孔。

将固定用的扁钢固定在复合板上，扁钢紧贴复合板下部的填料包边缘安装，保证复合板与混凝土间的柔性填料结合紧密，不留空腔。在镀锌扁钢钻孔部位用膨胀螺栓紧固，是扁钢、复合板与混凝土紧密结合，无脱空现象。膨胀螺栓拧紧分三次进行，第二次与第一次紧固时间间隔为2天，最后一次紧固在铺盖或下闸蓄水前进行。

复合板的连接为搭接，接头搭接尺寸一般为（20～30）cm。

3.9.6 SK封边剂封边

SK封边剂分为3组份，即A组分、B组分、普通水泥，常温下（20）使用配比为10∶3∶（18～22）（质量比）。现场使用时，根据现场温度做调配试验，确定出最佳使用配比。

首先，将要涂刷SK封边剂处的复合板表面和混凝土面清理干净，然后将封边剂A、B组份按照使用比例拌和均匀，再按比例掺配普通水泥搅拌均匀。施工时一次配料重量不超过2kg，以免发生爆聚。最后，进行封边，封边宽度为5cm。涂刷时倒脚平滑、无棱角、无漏涂，封边密实均匀。

SK封边剂涂刷3小时后，即可进行镀锌扁钢的安装。面板表面止水采用50mm×5mm的镀锌扁钢固定GB三元乙丙复合板。固定扁钢采用的是M10×120mm的镀锌膨胀螺栓，间距为300mm。镀锌扁钢上钻孔直径为12 mm，深度保证足够安装膨胀螺栓。膨胀螺栓的紧固分三次进行：第一次在安装时，第二次在安装后一星期左右，第三次在蓄水前。

3.9.7 GB柔性填料的机械化施工

以往GB柔性填料的嵌填都是由人工按照分块、分板、分条的组合方式进行的。这种方式存在的最大问题是嵌填不密实，施工质量不能得到充分保证。根据调查以往的工程，柔性填料的嵌填密实一般为90%，个别工程甚至不到80%，尽管试验表明柔性填料在水压力的作用下可以挤压密实，但密实度过低会对止水效果产生不利影响，并且造成实际嵌填量达不到设计要求。为此，中国水利水电科学研究院与西安理工大学联合开发研制了GB柔性填料挤出机，长约180cm、宽50cm、高50cm、重约200 kg。它的工作原理是螺旋挤压成形，利用挤出压力将柔性填料挤入满足设计嵌填断面要求的半圆形模具内，反向推力作为挤出机的驱动力。施工时工作人员向投料口连续投放GB柔性填料，机器可自行前进，进行填料嵌填。

挤出机的使用应满足一定条件，一般在接缝两侧50 cm宽、2m长范围内的混凝土表面起伏差应小于10mm。另外，由于挤出机是按照具体接缝断面设计的，缝口尺寸较设计要求偏小，挤出机底部无法卧在缝口槽中，致使挤出机无法运行的情况，这时应对缝口进行修整。

GB柔性填料挤出机需要利用固定镀锌扁钢的膨胀螺栓来固定机器的外模板。挤出机施工时，先将膨胀螺栓按照安装扁钢的位置及尺寸预先装在混凝土中，混凝土表面处理干净后涂刷SK底胶，将橡胶棒放入槽底。然后将机器底部放入槽中，并用膨胀螺栓固定挤出机的外模板，接通电源机器即可正常运转。施工人员有进料口放入GB柔性填料，机器螺旋杆挤出运送填料从机器前端的内模挤出，在外模板中成形。在内模反向作用力的推动下带动机器运行，直到内模快要从机器前端的外模中退出时，安装另一块外模板，使机器连续不断的前进。每台挤出机上配5块外模板，每块长50cm。每5块模具安装完后，马上拆开第一块模板，即可形成表面光滑，均匀一致的成形GB柔性填料。因GB柔性填料粘结力极强，很容易造成粘模，挤出机外模具的内侧需涂刷专用的脱模剂。

在GB柔性填料挤出机的使用过程中，由于要利用膨胀螺栓来固定挤出机的外模具，必然会对膨胀螺栓造成一定的损伤，如果安装不得当会导致膨胀螺栓无法使用。为避免这种现象，采用专门辅助挤出机施工的平台车，配合GB柔性填料的挤出机的施工。挤出机放在留有挤出机的运行空间和运行轨道的平台车上，平台车放置于坝面斜坡上构成一个操作平台，向挤出机里投放GB柔性填料及安装挤出机外模具的工作都在操作平台上进行。平台车自身有方向控制系统，能够上下左右自由移动，即可沿着施工缝移动运行。平台的运行依靠坝顶卷扬机的牵引，随着GB柔性填料挤出机的运行而向前移动。平台车自重约80kg，通过中部两排可以升降的轮子加压，加压轮行走在挤出机外模的边缘上，起到固定外模具的作用。每块模距之间用“U”形连接卡进行连接，使挤出机可以连续工作，提高安装外模的整体施工的速度，如在面板A形缝工作面上，挤出机在平台车上施工的速度可达10m/h。平台车的加压轮共有两排，可以一直压在两块挤出机外模上，保证挤压成形的GB柔性填料稳定过渡，形状不致改变。

使用挤出机进行嵌填可以大大降低工人的劳动强度，提高施工速度（一般情况下挤出成形的速度可达6m/ h～10m/h），挤出断面均匀，嵌填量完全能够满足设计要求。

3.9.8 GB三元乙丙复合盖板异形接头的施工

在异形止水缝的连接部位，以及周边缝本身的转角部位，采用特制的异形接头，如垂直缝与周边缝的连接部位，必须采用“T”形接头。面板表面止水，根据每个特定部位相应的角度尺寸，使用相应的“L”形或“T”形接头，保证止水达到设计要求，方便施工。