高寒干燥地区超长面板混凝土施工技术浅析

王宁远

（中国水电建设集团十五局有限公司第二工程公司，陕西 西安 710016）

0 引言

新疆卡拉贝利水利枢纽工程挡水建筑物为混凝土面板砂砾石坝，最大坝高92.5 m，坝长760.7 m，上游坡比1∶1.7，下游坡比1∶1.8。大坝上游坡面采用面板混凝土防渗，面板宽度主要分12 m与6 m两种，共计74块，面板厚度依据d=0.4+0.0035 H自上而下逐渐增厚，顶部厚度0.4 m，底部最大厚度0.71 m。混凝土采用中抗硫酸盐水泥，标号为C30W10F300。

面板混凝土不分期施工，单块面板一次性浇筑到坝顶，单块面板最长175.15 m，总面积9.4万m2，混凝土总量50200 m3，工期60天，最大浇筑强度达到1300 m3/日，工期紧，浇筑强度高，高强度超长面板浇筑是面板施工的显著特点。

大坝坝址位于南疆腹地，气候高寒干燥，年降水量小而蒸发量大，昼夜温差大，大风沙尘天气频发，历年平均最大风速为19.7 m/s，每年的3月～5月份为风季，极端最大风速可达43.2 m/s，高寒干燥气候条件下的面板防裂是面板混凝土施工的最大难点。

针对超长薄层混凝土施工强度高的特点，开工前足量储备钢筋、止水等主要材料和滑模、侧模周转类材料，储量能够满足4套滑模同时浇筑，各种资源投入适度冗余，适应快速施工的进度要求；结合高寒干燥的气候特点开展面板防裂研究，采取优化配合比、弱化边墙约束和强化养护的防裂措施来保证施工质量。

1 水文气象条件

卡拉贝利混凝土面板砂砾石坝地处新疆南疆腹地的克孜河上，远离海洋，三面环山又受塔里木盆地影响，冷湿气流难以侵入。本区气候特征主要表现为：降水量小而蒸发强烈；气温日、年变幅大。卡拉贝利水库坝址处：多年平均气温10.6℃，多年平均年降水量为120.0 mm，多年平均蒸发量3306.9 mm。多年平均年日照时数为2784小时，最大冻土深度660 mm，多年年平均风速1.9 m/s，历年平均最大风速为19.7 m/s。主要气象要素统计见表1。

表1 卡拉贝利水文站主要气象要素统计表

2 面板混凝土施工组织

面板混凝土施工组织管理主要从钢筋制作、安装，止水及侧模加工、安装，混凝土入仓、振捣和养护等环节入手，认真执行规范标准，严格管控落实，标准化作业，确保工序质量达标。

2.1 钢筋制安

先在挤压边墙斜面上按3 m间排距插入螺纹钢筋做架立筋并标出钢筋绑扎位置，后将预制成型的钢筋采用自制钢筋台车运输至安装工作面。同种钢筋采用直螺纹套筒连接，异种钢筋之间采用焊接，纵横钢筋交叉点采用梅花型点焊或20#镀锌铁丝绑扎。

2.2 止水及侧模安装

面板混凝土的铜止水片包括周边缝“F”型、板间缝“W1”型、与坝顶防浪墙间的“W2”型三种规格。板间缝铜止水采用铜止水一体化成型技术按照设计要求进行止水安装并校正，后进行侧模安装。

面板侧模采用方木组合结构，侧模安装自下而上，采用“内拉内撑”法固定。侧模间隔2 m设一道钢筋或方木竖带，穿φ12钢筋拉杆与面板钢筋之间焊接固定。在浇筑过程中派专人检查模板并及时校正，后浇块以先浇块为侧模。

2.3 滑模就位与溜槽安装

面板滑模采用25 t吊车吊装至侧模上，10 t慢速卷扬机将滑模沿侧模下放并同步进行溜槽铺设和防风遮阳布的安装。

溜槽根据板宽6 m或12 m分别设置1道或2道，溜槽标准节长2 m，采用搭接方式并间隔4块与面板钢筋可靠连接，溜槽上接集料口，下至滑模前缘0.8 m～2.0 m处。每道溜槽可辐射其两侧各3 m范围内的混凝土浇筑施工。

2.4 混凝土浇筑与养护

混凝土采用拌合站集中拌制，10 m3混凝土搅拌运输车水平运输至坝顶，溜槽垂直运输卸料，人工摆动末端溜槽入仓，布料层厚25 cm～30 cm。仓面坍落度根据规范及配合比研究报告，结合坡比按30 mm～90 mm控制。止水片周围的混凝土采用人工翻捣入仓。

每浇完一层混凝土滑升一次滑模，滑模滑升坚持“勤动、慢速、少升”的原则，一次滑升高度约为25 cm～30 cm，且不超过一层混凝土的浇筑高度。施工过程中，滑模平均滑升速度按2.0 m/h控制，最大滑升速度不超过2.5 m/h。

混凝土出模后，立即采用木抹和钢抹进行第一次抹面，并用2 m靠尺检查平整度。待混凝土初凝前，及时进行第二次压面抹光。为保证混凝土表面平整、避免形成早期裂缝，在混凝土终凝前再次压面抹光。

混凝土养护采用塑料布、土工布覆盖，花管长流水养护。混凝土浇筑过程中采用二道收面架牵引的移动式塑料花管洒水养护，浇筑完成后采用坝顶固定式花管长流水养护。

3 施工工艺创新优化

卡拉贝利大坝面板混凝土施工前，项目部进行了多种施工方案的对比、研究，从提高施工质量、保证施工安全、加快施工进度等多方面考虑，超前谋划、对施工工艺进行优化和改进。

（1）铜止水一体化机械施工

面板最大斜长175 m，施工中定制175 m标准长度的止水铜片。铜止水制作时，直接将铜止水压延机放置在坝顶面板砂浆条带的中心位置上，标准铜带固定于压延机后的简易钢轮上，铜带经过压延机后直接进入施工部位。采用一体化机械施工，一方面，大大提高了施工效率；另一方面，有效减少铜带的焊接和搬运次数，提高了铜止水的施工质量。

（2）模块化拼装侧模的应用

采用方木组合结构侧模，2 m长度的方木标准块叠加组合，结合1 cm～5 cm厚度不等的薄木板调节至面板混凝土设计厚度。组合结构侧模重量轻、周转快、安装方便，有效加快面板混凝土施工进度，施工效果良好。

（3）表层止水机械化施工

面板接缝表层止水采用一体化机械施工，通过GB柔性填料挤出机、挤出施工台车、送料车和牵引台车组合运行完成。挤出施工台车在填料嵌填同时释放盖板卷轴上的盖板，使其就位于已挤出成型的填料包上；后续跟上的施工人员进行盖板两侧不锈钢压条安装，便可完成一条接缝表层止水的机械化施工。

表止水采用一体化机械施工，一方面，出料口尺寸是根据设计填料尺寸订制，挤出成型的填料外观质量好且密实度高；另一方面，表层止水施工为边坡作业，人工作业时需利用安全带配合安全爬梯攀爬，施工困难，危险系数较高，通过一体化机械施工有效降低了施工难度、保证了施工安全；另外，一体化施工受天气因素影响小且效率远高于人工嵌填，可大大加快施工进度，缩短工期。

4 面板混凝土主要防裂措施

根据高寒干燥地区气候特点，面板浇筑过程易受大风、昼夜温差大等气候条件影响，混凝土表层失水快会导致表面承受较大拉应力而产生干缩性裂缝；水化热会导致混凝土内外温差大进而产生温度裂缝。因此卡拉贝利面板混凝土防裂措施主要从预防干缩性裂缝、温度裂缝等方面入手。

（1）优化混凝土配合比设计，增强面板混凝土抗裂性能

先后两次委托新疆水利水电科学研究院对面板混凝土配合比进行研究，并在趾板混凝土施工中进行了验证和总结，为指导面板混凝土的施工积累了大量的数据和经验资料。并通过在混凝土配合比设计中添加适量的螺旋形聚乙烯醇纤维，有效提高了面板混凝土的早期抗裂性能。

（2）采取措施弱化边墙约束，减少混凝土面板裂缝

在挤压墙坡面设置2.5 mm厚“两油一砂”改性沥青隔离层，强化隔离层的效果，减弱边墙表面对面板混凝土的约束应力。并在混凝土浇筑时设专人从边墙表面割除架立钢筋，消除架立钢筋约束，增强面板混凝土的适应变形能力。

（3）采取有效防风措施，减少不利施工影响

根据项目部统计的气象资料，每年3月～5月，卡拉贝利坝址区日平均风速2.4 m/s，风速超过10 m/s的天数达到14天，不利于面板混凝土施工的大风因素尤为突出。施工过程中，通过在混凝土溜槽上安设牢靠的防风遮阳帆布，有效减少混凝土的水分散失，保证混凝土入仓的和易性。收面压光后立即覆盖塑料布、土工布，土工布之间用扎丝缝合，两侧与面板拉锚头绑扎固定，形成整体的土工布在养护水浸湿的情况下，不宜被大风破坏，保证了混凝土的养护效果。

（4）科学合理的养护，减少温度裂缝的发生

动态掌握环境温度，准确控制混凝土温度，保证混凝土入仓温度在3℃～15℃以内；在面板混凝土内部安设温度探头测温，坝顶安装热水锅炉，专人监测气温、水温及混凝土内外温度，及时调整养护水温，确保面板混凝土内外温差小于15℃。采用塑料布、土工布覆盖，坝顶花管长流水养护，保证养护效果。

（5）加强现场组织管理，保证混凝土施工质量

成立面板混凝土施工组织管理领导及施工质量监督小组，编制标准化施工、质量检测手册，标准化管理、专业化施工；加强现场施工过程管控，合理安排浇筑计划，确保物料充足，做到混凝土无间断施工。

5 结语

卡拉贝利大坝面板混凝土施工，克服高寒干燥和超长面板双重不利因素影响，进行了一系列有针对性的技术研究和创新，实现了面板混凝土施工质量控制与进度目标辩证统一，大坝蓄水前对全部9.4万m2的面板裂缝普查和处理371条，平均每1000 m24条，面板裂缝控制较好，进度目标按期实现，面板施工质量达到优良等级。