刍议混凝土面板堆石坝挤压式边墙施工技术

2014-09-04姚中英

黑龙江水利科技 2014年1期

关键词：挤压机堆石坝边墙

姚中英

(喀什地区长河水利水电工程有限责任公司，新疆喀什 844000)

刍议混凝土面板堆石坝挤压式边墙施工技术

姚中英

(喀什地区长河水利水电工程有限责任公司，新疆喀什 844000)

相比传统坡面碾压保护施工技术，挤压式混凝土边墙施工技术具有施工工艺简单、工期不长、安全性容易保证、利于节省造价等优势。文章阐述了挤压式混凝土边墙主要施工工艺，介绍了其发展应用概况，探讨了挤压式混凝土边墙一般施工技术指标、主要施工技术要点，进行了工程经济评价。

堆石坝；挤压式混凝土边墙；施工技术

0 前言

目前，我国水利水电工程中已较多采用混凝土面板堆石坝。但是，传统混凝土面板堆石坝存在较多问题，主要包括传统施工方法的上游坡面和下游坡面问题，其中上游破面问题更普遍存在。

因此，迫切需要有新的施工方法来解决实际工程难题，挤压式混凝土边墙技术便应运而生。挤压式混凝土边墙技术是一种在混凝土面板堆石坝上游坡面固坡施工的新的施工技术方法。该技术优势在于垫层区施工能够同时和堆石坝上游坡面保护，鉴于其优势所在，国内外堆石坝工程已较多采用。

借鉴于园林道路工程中混凝土道沿拉模施工工艺，1999年巴西埃塔(ITA)面板堆石坝建设中首次使用该技术，接着该技术在国外许多新建混凝土面板堆石坝中得到应用。

随着我国经济科技技术的迅猛发展，常规火力发电已不能完全满足人们对电力的需要，人们迫切需求更多清洁的水电资源，各种大坝不断涌出，这催生了我国堆石坝工程迅猛发展。在堆石坝工程中，越来越多的新技术被研究和应用。

从2001年开始，我国坝工界开始在少数项目中进行研究和应用此项技术。其中，陕工局首先在黄河公伯峡工程中采用了了该项技术，并取得成功。目前，黄河公伯峡、恩施芭蕉河面板堆石坝、甘肃龙首二级电站、河南盘石头水库工程、鹤峰一级电站、陕西渭南涧峪水库国、四川瓦屋山面板堆石坝等工程中已经采用该技术。

文章阐述挤压式混凝土边墙主要施工工艺，介绍了其发展应用概况，探讨了挤压式混凝土边墙一般施工技术指标、主要施工技术要点，进行了工程经济评价。指出了混凝土面板堆石坝挤压式边墙的优势所在。

1 挤压式边墙施工工艺介绍

1.1 挤压式边墙施工方法

根据道路园林道沿机的挤压滑模原理，利用电动机将混凝土拌和料输送到成型腔，充实形成混凝土墙，其密实度根据设计要求确定，挤压机以已成形的混凝土墙为支撑不断向前移动，机后形成不同几何截面的混凝土边墙[1]。挤压边墙施工法可简述如下：

1)利用挤压式边墙机，通过浇筑混凝土，完成一个半透水混凝土小墙。

2)填筑一层垫层料。

3)在混凝土墙内侧按设计要求铺填坝料。

4)用振动机械碾平面碾压。

5)检验，若合格后重复①～④工序。

1.2 挤压式边墙施工优点

与传统坡面碾压保护施工技术相比，具有如下特点：

1)施工工序少，工期快。坝体和边墙可同步施工，在混凝土成型2h后可开始进行垫料层铺设，无施工间歇，可保证工序连续。

2)在边墙的限制下，无需超填垫层，也不需要进行修整破面，能够保较高的施工安全系数。坝体与上游坝脚部位同步施工并成型，提高雨天施工安全性。

3)边墙工序简化，有利于施工现场管理。

4)上游坡面由于采用新技术，简化了施工设备、施工机具。一次完成坡面施工。大大减少了人工修整作业工程量。

5)提高了导流、度汛安全性[2]。

2 挤压式混凝土边墙技术指标

根据工程设计要求确定的截面尺寸。典型的边墙截面为梯形如图1所示，高40cm，上游边坡1∶1.6，顶宽10cm，下游边坡8∶1。

图1 挤压混凝土边墙典型断面图

2.2 挤压混凝土边墙施工

混凝土常用技术指标见表1所示。

表1 挤压边墙施工混凝土技术指标

2.3 挤压混凝土一般配合比设计

一般根据挤压边墙技术指标，对挤压边墙的混凝土原材料、配合比及混凝土各项性能进行试验。原材料的试验包括：砂石料试验、水泥、外加剂试验等。

1)砂石料，选择级配合理，质量可靠的砂石。

2)水泥，墙体要求低强度、低弹模，不应采用高标号水泥。

(4)选煤厂入洗能力整体下降。由于煤泥水系统处理能力不足，致使选煤厂不得不降低入洗量，以保证系统正常工作。

3)外加剂，应根据现场施工条件选择合理的外加剂[3]。

配合比设计主要考虑3个方面因素：

1)施工机械挤压压力的大小。同时满足成型腔内要求的设计混凝土密实度和渗透设计要求。

2)挤压混凝土的弹性模量和强度。选择挤压混凝土密实度尽可能与垫层料密实度一致，选择低强度和低弹性模量的水泥。成型腔内挤压混凝土边墙既能适应垫层料的变形，又能承受一定的荷载和冲击。

3)配合比满足可施工性的要求。根据挤压机挤压混凝土的技术指标，逐步选完成可施工性混凝土配合比。

混凝土水灰比过大或过小，都会导致挤压机都不行走，因此要选择符合设计要求的混凝土水灰比。墙体混凝土一般按干硬性混凝土设计配合比，坍落度要求、水泥及水用量、水灰比、混凝土28d抗压强度，满足设计要求范围内。根据实验室内试验配合比，经现场测定后，确定最后施工配合比[4]。

3 挤压边墙的施工技术要点

挤压混凝土边墙的施工工艺流程为:

1)平整施工场地。挤压混凝土施工前，须平整施工作业场地，以方便挤压机施工行走作业。挤压边墙混凝土施工中，挤压前和垫层料填筑后，须对垫层平整度进行检查，进行人工整平和修补。摊铺碾压工作面合格后，应足够平整，平整度一般控制在2cm范围内。

2)测量放线。对垫层料进行高程要准确复核。画出挤压机的行走路线以及边墙的下边线。设计坡面平行于画线。挤压机行进方向按画线执行。最终使成形腔的挤压墙平直，位置准确。

3)挤压机就位。边墙挤压前，保证挤压机与即将挤压边墙同一水平面上。挤压机就位调整过程如下：用吊车将挤压机吊运至指定位置，进行现场调整。挤压机就位后使其内侧边沿紧贴测量放线线绳，调平螺栓，并用水平尺检查。最终，保证挤压机出料口高度40cm。

4)边墙挤压成墙，即成墙施工。结合现场实际情况，采用合理施工机械或配合人工施工。挤压式边墙混凝土施工后2～3h，可利用机械进行垫层料的摊铺施工和碾压施工。将速凝剂添加器放置在挤压机进料口后方，将按比例加水稀释后的速凝剂填装好，开动挤压机，混凝土运输车运送已拌制好的混凝土到指定位置。

将搅拌均匀的混凝土均匀地放入挤压机进料口，添加速凝剂添加剂，按计算好的流速使速凝剂流入进料口，利用挤压机的搅拌挤压，最终使速凝剂可以基本上均匀地掺入混凝土内。

挤压机与混凝土运输车应同步前进并不间断卸料。行进速度一般应控制在40～60m/h。挤压机行走路线以前沿内侧边沿靠线为准，在施工现场，根据施工具体，利用导向轮作不断调整，以保证墙体平直、位置精确。

5)边墙两端与趾板接口人工整修处理。由于挤压机本身较长，会占用一定施工空间。因此关于连接问题，只能采用人工操作。施工过程如下：①立模浇筑混凝土；②适量掺速凝剂并进行人工操作捣实夯实；③使挤压混凝土墙两端与两岸岸坡趾板连接并基本不留空隙。

6)缺陷处理。对于施工过程因各种原因出现的问题要及时处理。挤压成墙施工过程中的错台、边墙倒塌、成墙混凝土缺陷等问题，处理完成并经过安全检查合格后，方可转向下一道工序施工。

7)埋设监测仪器，布置观测点。首先确定变形观测点，然后根据观测点埋设位移计，在施工现场中注意进行观测，以方便指导后续施工以及验证设计值。

8)施工记录。主要有测量放线记录、混凝土搅拌浇筑记录、现场取样及试验资料、施工日志等，资料记录应完整真实，施工日志中对缺陷处理要真实准确，不允做假和瞒报[5]。

4 挤压式混凝土边墙工程施工技术经济评价

对混凝土面板堆石坝挤压式边墙施工技术进行经济评价是非常重要的。结合已有工程实例进行工程经济评价，能够更好指导混凝土面板堆石坝挤压式边墙施工技术的发展和不断创新改进。

参考国内外工程实例，挤压式边墙施工技术对工程质量的提高、工期的缩短以及增加度汛导流的安全性等产生的经济效益是因工程不同而不同的，但其基本特点与是基本完全一致的。

在上游坡面防护施工，传统工艺费用主要有以下几部分组成：坡面超填费用、人工削坡费用、人工及机械碾压费用、平整场地费用，场地喷涂乳化沥青的施工费用。挤压式混凝土边墙方法在坡面防护施工中，减少同体积垫层料费用，只有混凝土施工所需费用。利用混凝土挤压式边墙，取代了传统的坡面超填、削坡、斜坡修整、垫层坡面防护(水泥砂浆护坡或喷涂乳化沥青)等工序，达到节约资源，节省人工费用等。

同时，每道边墙施工只需要少数人员配合，并在较短时间内完成，节省劳动力、提高工作效率。成型混凝土墙能抵御来水冲刷，可适当降低导流建筑物要求，从而节省投资。不存在雨水冲刷拉槽的问题，从而节省了施工所需费用，使工期缩短，从而达到降低了工程造价的目的。

工程所处地理位置的不同会影响工程经济效益。例如多雨地区由于降水量大，对坡面造成冲刷程度严重的，因此后续工作量会有所增加。

另外，各地施工场地条件不同，可供使用的垫层料制备成本的不同，会使挤压式边墙施工技术与传统方法的经济性差异有所变化。值得一提的是挤压式边墙技术还处于探索阶段，工序计划、生产成本尚待实践，这些都需要不断总结思考。