混凝土面墙技术在水电站重力坝施工中的应用分析

混凝土面墙技术在水电站重力坝施工中的应用分析

刘涛

(葫芦岛平山供水有限责任公司，辽宁 葫芦岛125000)

【摘要】在水利水电工程建设中，混凝土重力坝凭借设计简单、施工方便、适应性强等特点得到广泛采用，混凝土面墙技术可满足重力坝的快速施工要求，在国外很多国家已经得到成功应用。本文以辽宁抚顺胜利水电站的大坝建设工程实例，介绍了混凝土面墙技术发展情况和优势，并对该技术在施工中的具体应用进行了分析。

【关键词】混凝土面墙；重力坝；施工

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.09.010

中图分类号：TV642.3

Analysis of application of concrete wall technology in hydropower

station gravity dam construction

LIU Tao

(HuludaoPingshanWaterSupplyCo.,Ltd.,Huludao125000,China)

Abstract:Concrete gravity dam is widely adopted with characteristics of simple design, convenient construction, strong adaptability, etc. in water conservancy and hydropower project construction. Concrete wall technology can meet the requirements of rapid construction in gravity dam, and it has been successfully applied in many foreign countries. In the paper, the dam construction project of Liaoning Fushun Shengli Hydropower Station is adopted as an example for introducing the development stituation and advantages of concrete wall technology. Concrete application of the technology in construction is analyzed.

Key words: concrete wall; gravity dam; construction

根据权威部门统计，截至2014年12月，我国的水电站数量超过4.67万座，装机总容量为33288.9万kW，成为世界上水力发电量最多的国家之一。众所周知，大坝是水电站的主要建筑，随着工程建设水平的发展，水电站大坝的型式、材料等也得到快速发展，其中混凝土重力坝已成为主要的坝种之一。混凝土面墙技术源于水平滑模施工技术，可有效缩短碾压混凝土重力坝的工期，发展前景很大。

1混凝土面墙技术发展概况及优点

混凝土面墙技术的本质是利用专业的面墙滑模机对混凝土进行铺摊和振捣，模板不作拆卸，直接作为坝体的组成部分，既能保护坝体表面，又可以减少一道施工工序。在20世纪80年代，混凝土面墙技术最先在美国得到应用，当时采用该技术的主要目的仅仅是抗冻融，对该技术的其他优点没有充分挖掘。21世纪，泰国的科隆塔丹重力坝应用该技术取得了较大成功。混凝土面墙技术由此受到很多专家的关注[1]。

综合分析，在重力坝建设工程中，混凝土面墙技术相比于传统技术主要有以下优点：

a.可有效缩短工期。混凝土面墙施工速度一般为40~60mm/min，待混凝土成型后，一般只需要4h便可进行坝体填铺，混凝土填筑的连续性好，可有效降低裂缝等病害发生概率。

b.投资成本较低。在混凝土大坝建设中，主要有预制模板、就地立模、混凝土面墙三种型式，其投资造价对比见下表1(一般情况)。混凝土面墙技术节约的投资造价可达30%以上。

表1　坝体主要模板施工方案造价对比

c.施工机械化程度高。混凝土面墙技术，目前已全部实现机械化，而且由于没有拆模和移模这一工序，复杂的起吊设备也不再使用，大大简化了相应的机械设备。

d.混凝土面墙和坝体(包括防渗体)之间直接浇筑在一起，不需要利用锚杆进行衔接，可节省相关的锚杆费用和施工时间。此外，该技术可直接用于下游陡坡和阶梯溢流面的施工，一次成型后不再需要其他措施，大大简化了工序。

e.在重力坝建造过程中，一般技术是进行分层铺筑，这就不可避免地会产生间隙，直接影响了坝体的防渗能力。而混凝土面墙技术由于各层间隔时间较短，可有效提高浇筑层之间的胶结程度，增强坝体防渗能力[2]。

2工程概况

胜利水电站位于辽宁省抚顺市境内的苏子河干流上，于3013年开工。胜利水电站是“苏子河阶梯发电站”项目的重要组成部分。该水电站坝址以上的年平均径流量约为5.6亿m3,工程等级为Ⅳ等，属于小型水电站工程。水库设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为200年一遇，预计胜利水电站的年发电量超过3200万kW·h。

胜利水电站主坝体采用的是碾压混凝土重力坝型式，在建造过程中应用了混凝土面墙技术(见下图)，加快了施工工期，节约了投资成本。

混凝土面墙技术应用剖面图

3混凝土面墙技术在胜利水电站重力坝施工中的应用

混凝土面墙技术的主要施工工序包括滑模(建造面墙)、铺摊和振捣混凝土，工序较为简单。下面从混凝土墙面技术的结构和施工情况等方面进行详细介绍。

3.1混凝土面墙的结构分析

a.混凝土面墙的主要型式。目前在水利工程建设中，混凝土面墙技术主要应用在碾压混凝土重力坝建设中。面墙随着坝体的增高而一层层地建造，主要有矩形、梯形、道牙状等形式。在胜利水电站大坝建设中应用的是梯形面墙(见上图)[3]。

b.混凝土面墙的原料配比。混凝土面墙的材料配比直接关系到面墙结构强度等重要指标，主要原料包括水泥、粉煤灰、砂和粗骨料，经过统计得到最佳配比见表2[4]。

表2　面墙主要材料配比情况　单位：kg/m 3

c.混凝土面墙的尺寸。结合目前的一些水利水电工程项目，挡水坝上下游面墙一般采用相同的厚度，范围是0.3~0.6m。在胜利水电站大坝建设中，采用的面厚度为0.35m。每层面墙的衔接厚度范围为0.6~1.0m，根据实际施工条件确定。该工程项目的面墙厚度为0.6m[5]。

3.2混凝土面墙技术的应用分析

在碾压混凝土重力坝建设工程中，混凝土面墙是在坝体浇注前设置好的。采用专业的混凝土面墙机，制作出符合设计标准的混凝土面墙，上、下游面墙同时施工，等面墙达到一定强度后再铺填坝料。铺料完成后要进行碾压作业，碾压的关键部位是岸边和靠近上、下游面墙的位置，在这些位置可采用振动碾将其压实。结合大量的试验和现场情况，振动碾的使用并不会给面墙带来明显的横向载荷，因此可反复碾压几次以保证填料的密实度。

混凝土面墙机布置在平整的碾压面上行驶，其路线可由激光束控制，也可以事先在碾压面上设置路线标志，一定要保证面墙机模板的精准度。

在重力坝建设中应用面墙技术时，特别需要注意坝体的防渗工作。目前重力坝的防渗结构(上游)主要有5类：ⓐ利用常态混凝土设置防渗层；ⓑ富胶结材料防渗层；ⓒ预制混凝土板或粘贴薄膜防渗层；ⓓ沥青防渗层；ⓔ变态混凝土防渗层(掺加有速凝剂等)。在应用了混凝土面墙技术后，较为合适的防渗技术为ⓐ、ⓑ、ⓔ，其中变态混凝土防渗层技术可有效发挥面墙技术施工迅速的优点，因而被广泛采用。在上游面墙建造好以后，就要进行防渗层作业，其具体位置见上页图。在胜利水电站大坝建设中，主体采用的是C10三级配碾压混凝土，防渗层采用的是C15三级配变态混凝土。这种搭配在中小型水电工程大坝及围堰中应用得较为广泛[6]。

4结语

混凝土面墙技术具有施工工序简单、设备要求少、施工速度快等优点，在重力坝建设中可发挥显著效益。本文重点介绍了混凝土面墙的结构和施工工序，胜利水电站通过应用该技术，工期缩短了近一个月，节约大坝建设投资成本约5%；但也存在一些问题，例如：施工队伍经验不够，对很多突发情况处理得不到位，由于混凝土面墙仍属于一种新型的大坝建造技术，因此这也是一个必须的过程。目前我国应用该技术的项目较少，相信在不久的将来，混凝土面墙技术必将取得显著成绩。

参考文献

[1]李建伟，苗隆德.混凝土墙面技术在碾压混凝土重力坝中的应用[J].水利与建筑工程学报,2008(9)：15-16.

[2]张宝香，丁守业.提高重力坝深层抗滑稳定可靠度的措施[J].水利规划与设计，2014(6)：36-38.

[3]王晋英.守口堡水库胶凝砂砾石坝设计配合比研究[J].水利规划与设计，2015(4)：28-30.

[4]贾金生.新形势下大坝建设与安全管理建议[J].中国水利，2008(10)：30-32.

[5]谌海锋.水利水电大坝工程基础的处理设计分析[J].江西建材，2013(12)：30-32.

[6]段雪霞.浅议薄混凝土防渗墙技术[J].内蒙古水利，2011(4)：25-26.

[7]肖云雪.石兜水库大坝变形观测资料分析[J].中国水能及电气化，2012(7)：15-16.

[8]李成业.龙首一级水电站水库放空期间大坝观测分析[J].中国水能及电气化，2014(10).