挤压边墙在混凝土面板堆石坝的应用研究

王志成

摘 要：混凝土面板堆石坝采用挤压边墙技术施工简便，代替了传统斜坡碾压固坡法等工序，提高了施工进度。在汛期，挤压边墙技术提供了一个临时可抵御冲刷的上游坡面，提高了坝体度汛的安全性。

关键词：挤压边墙；混凝土面板堆石坝；应用研究

1 引言

某水电站位于四川省甘孜州乡城县境内，是金沙江左岸一级支流定曲河梯级开发之中的一个梯级。该水电站为高坝混合式开发，主要任务为发电，兼顾环境生态等用水要求。右岸建地面厂房发电，电站装机容量76MW，水库正常蓄水位3160m，水库总库容7512万m3，具有年调节性能。坝区主要建筑物有大坝、溢洪道。大坝采用混凝土面板堆石坝，坝顶宽度10m，坝顶长度270m，最大坝高98m，坝体总填筑量约220万m3。坝体自上游至下游依次分为堆石盖重、粘土铺盖、混凝土面板、垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区等。

该工程采用的坝型为混凝土面板堆石坝，坝体基础宽、体形大，松散的堆石坝体不便于分期施工，坝体填筑宜采用全断面上升。根据该工程的实际特点，施工导流选用隧洞一次断流的导流方式。由于坝体填筑量大，无法在一个枯水期完成，第一个洪水期来临之前，坝体需填筑至临时挡水高程进行挡水度汛，对面板堆石坝填筑和碾压的施工进度要求较紧。

2 挤压边墙固坡技术概述

面板堆石坝上游坡面挤压边墙技术是在实践过程中产生并推广的一种施工新技术，最早是借鉴了园林工程中道沿机的挤压滑模原理，于20世纪90年代在巴西、秘鲁等国开发并首次使用[1]。其具体施工方法是：每一层垫层料填筑之前，沿上游坡面坝轴线方向用挤压边墙机做一道低强度、低弹模、半透水、连续的干贫混凝土边墙，待混凝土墙达到一定强度后在其内侧按设计要求铺填垫层料、过渡料并用振动碾平面碾压，至本层堆石料碾压合格后再以同样的工序进行下一层的施工，实现坝体连续填筑。

3 挤压边墙技术的优势

3.1 传统斜坡碾压固坡施工方法

面板坝上游面填筑的传统施工方法主要是在垫层料铺填时将其垫层区上游面超填30cm左右后进行水平碾压，一般压实厚度约40cm[2]，待垫层料填筑至一定高度后，用机械或人工削坡整理，并反复进行斜坡碾压，最后进行削坡、喷砂浆固坡等工序，直至符合混凝土面板浇筑对垫层区上游面平整度和密实度的要求。

3.2 挤压边墙技术与传统方法的比较

面板堆石坝上游面填筑使用挤压边墙技术进行施工，施工速度快，可以同时进行垫层料、过渡料和坝体堆石料的填筑，相较于常规作业方法，有下述几方面的优点：

1）传统的大坝垫层料填筑工序为垫层料回填、机械削坡、斜坡碾压、坡面砂浆碾压。由于机械削坡、斜坡碾压及坡面砂浆碾压这些工序效率较低，费时费力，而且斜坡碾压的压实效果较难保证，削坡机械与碾压机械均占用工作面，与后续堆石料的填筑存在施工干扰，降低了坝体的填筑速度。挤压边墙技术可以一次性完成上游坡面和同层垫层料的填筑施工。在进行上游坡面垫层施工时，不需要碾压斜坡、整修坡面、超填削坡等施工，可以提高填筑和碾压的施工速度，使坝体的施工效率增加。

2）采用边墙挤压成形技术施工方便，使传统工艺中的垫层料斜坡碾压变为垂直碾压，提高了垫料层的密实度，可充分保证垫层料的压实质量，并简化了施工工艺，在加快上游坡面墊层保护施工进度的同时，面板的抗水压能力和支撑能力提升。

3）挤压边墙工艺的采用使大坝上游的填筑速度快于下游，对大坝面板的稳定有利，且能使大坝尽快填筑到挡水高程，保证工程安全渡汛，也为提前发电提供有力保障。

4）挤压边墙工艺可以有效保护坡面，使坡面的抗雨水冲刷能力提升，且汛期可直接挡水，避免了传统工艺下垫层料在汛期迎水坡脚直接被掏刷的危险。整个施工过程中，不需要投入过多的碾压设备、整平坡面设备以及坡面防护设备，施工参与人员较少，经济性佳。

4 混凝土挤压边墙施工

4.1 挤压边墙结构布置

参照类似工程经验，并结合坝体结构断面及垫层料现场碾压试验确定的层厚，该工程挤压边墙断面采用梯形，高为40cm，顶宽为10cm，上游面坡比为1：1.4，下游坡比为1：8。

4.2 混凝土挤压边墙施工工艺

挤压边墙混凝土料由拌和站集中拌制，经5t自卸汽车运至大坝施工现场。边墙挤压机采用陕西省水利机械厂研制生产的BJY40型，其特点是断面规则、直线度好、工效高、操作简便，其具体参数如下：尺寸为400mm×1390mm×1280mm（长×宽×高）；重量为2600kg；功率为45kW；前进方式为螺旋连续推进；速度为40～60m/h[1]。现场根据配合比试验，在混凝土中添加一定量的速凝剂和减水剂，使挤压边墙混凝土4～5h内必须达到一定强度，以利于垫层料碾压施工，并保证挤压边墙混凝土不因振动碾的碾压而跨塌[3]。

挤压边墙施工前平整垫层料碾压面，如存在高差及凹凸，则应及时进行人工修补、找平和碾压密实，以使挤压机在一个水平面上操作，挤压机的运行线路通过地面的定位标志导向。挤压机就位、混凝土运输等准备工作就绪后，启动边墙挤压机，待机器运转正常根据标志好的方向，即开始混凝土边墙挤压作业施工。挤压时由专人控制挤压机的行走方向，确保其挤压边墙的沿设定的方向前进。边墙挤压机的行走速度与自卸汽车运行速度和方向要保持一致，自卸汽车送料到挤压机料斗要均匀，而且出料速度适中，混凝土边墙的成型速度要求控制在40～60m/h。边墙成型1h满足要求后即可铺设垫层料进行碾压施工，实现坝体连续作业。

挤压边墙与两岸岸坡趾板接头处的起始端采用人工立模浇筑边墙，挤压边墙的端部采用钢模板将其封闭并固定，挤压机正常运行作业，完成边墙作业后吊离挤压机，然后按照边墙设计尺寸立模，人工浇筑端部边墙混凝土。

4.3 挤压边墙施工注意的问题

1）为确保垫层料压实质量，对紧邻挤压边墙20cm范围内的垫层料，采用H330-1手扶式振动碾碾压6～8遍。

2）混凝土边墙挤压施工时和垫层料填筑碾压后，若每层边墙的接坡间出现明显的台阶，及时采用人工抹平方式处理。

3）为了减小挤压边墙对混凝土面板的约束，一般会在挤压边墙上游表面喷涂厚度约3mm的乳化沥青或喷涂乳化沥青与砂的聚合物等工程措施进行处理后再浇筑面板混凝土。

5 结语

面板堆石坝采用挤压边墙固坡施工技术，代替了传统工艺中垫层的超填、削坡、修整、坡面防护等工序，技术施工简便，充分保证垫层料的压实质量，并简化了施工工艺，加快了上游坡面垫层施工进度。挤压边墙为汛期提供一个临时可抵御冲刷的上游坡面，提高了坝体度汛的安全性，可广泛推广及应用。

参考文献

[1]宿生，李晓伟.琼中抽水蓄能电站下水库大坝挤压边墙施工[J].珠江水运，2018，6：95-96.

[2]刘政伟，彭东海.面板堆石坝垫层固坡施工方法对比分析[J].四川水利，2015，2：50-51.

[3]刘昕，耿微混凝土挤压边墙施工技术在面板堆石坝中的应用[J].技术与市场，2017，8：232-233.