工期受限情况下面板堆石坝垫层料固坡方法选择及质量控制要点——以方溪水库为例

叶 飞，武利强

（1.浙江省水利水电工程质量与安全管理中心，浙江 杭州 310000；2.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院），浙江 杭州 310020）

1 问题的提出

临海市方溪水库位于浙江省临海市括苍镇境内，是一座以供水为主，兼顾防洪、灌溉、发电等多功能的综合型水利工程。该水库大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高80.0 m，总填筑方量260万m3。工程受政策等外界因素影响，施工进度整体滞后，大坝坝体填筑工期紧，任务重。堆石坝上游固坡是不可或缺的施工工序，结构为混凝土面板和垫层料之间的过渡部分，交叉施工影响较大，不利施工总体进度。本文对挤压边墙技术和砂浆固坡技术进行对比分析，推荐合适的固坡方法，对施工质量控制要点进行说明，实践证明，选择砂浆固坡法对推进施工进度具有重要意义。

2 2种固坡方法比较

2.1 挤压边墙法

挤压边墙是指处于混凝土面板和垫层料之间，由水泥、砂石料以及外加剂等加水拌和而成，采用挤压成型工艺得到的半透水性墙体。挤压边墙要求具有低强度、低弹模、半透水的工程特性，对配合比要求较高，宜采用强度等级为32.5的水泥，骨料最大粒径不能超过20 mm，小于5 mm的颗粒宜为30%~55%，含泥量必须严格控制在 7%以内，骨料级配良好。典型挤压边墙结构见图1[1]，挤压边墙的施工工艺流程见图2。

图1 挤压边墙典型结构图 单位：cm

图2 挤压边墙工艺流程图

2.2 砂浆固坡法

砂浆固坡是垫层料上游坡面的保护措施之一，通过削坡、坡面碾压、碾压水泥砂浆等措施形成防护层。水泥砂浆配合比、摊铺厚度应符合设计要求。施工工艺流程见图3，现场施工见图4。

图3 砂浆固坡工艺流程图

图4 砂浆固坡现场施工图

2.3 比较分析

2.3.1 工程进度方面

挤压边墙工序为先进行挤压边墙施工，后填筑大坝，由于挤压边墙施工主要为机械模具一次成型（见图5），每层挤压边墙高度40.0 cm，要求垫层料填筑与挤压边墙同步上升，导致大坝填筑料每层仅能填筑40.0 cm。砂浆固坡则先填筑大坝，后进行砂浆固坡施工，无须限制填筑料层厚。

图5 挤压边墙成型图

采用砂浆固坡法，大坝填筑厚度没有制约因素，正常情况下，挤压边墙施工速度快，对堆石整体进度影响并不大。但当工期紧张时，则需根据实际情况灵活调整，使大坝填筑进度得到提高。

2.3.2 质量控制方面

无论是挤压边墙还是砂浆固坡，配合比要求和严格的质量检测程序都是必须的。从技术角度看，挤压边墙混凝土性能要求为低强度、低弹模、半透水，需要兼顾强度、变形、渗透等3个不同角度的性能特点；而砂浆固坡仅对强度和厚度等提出要求。因此，挤压边墙配合比技术指标对混凝土原材料、配合比设计等要求更高更严格。

2.3.3 面板受力变形方面

挤压边墙属于干硬性混凝土，刚度较大，不能与坝体协调变形，与垫层料之间脱空的现象难以避免，如果脱空未被发现和妥善处理，面板挡水后可能在水压力作用下发生结构性破坏[2]。砂浆固坡在垫层料填筑一段时间后进行，且在摊铺砂浆前进行初步压实和二次压实，砂浆摊铺后进行三次压实，砂浆与垫层料结合度更好，能将混凝土面板荷载均匀传递给垫层区，对混凝土面板抗压防渗更有利。

综上所述，认为挤压边墙不适合方溪水库抢抓施工进度的要求，推荐采用砂浆固坡法。

3 设计变更

原设计为挤压边墙，根据工程实际情况和进度要求，变更为砂浆固坡，具体技术指标见图6和图7。其中挤压边墙层厚40.0 cm，底宽75.0 cm，顶宽10.0 cm；设计变更后为砂浆固坡，厚度10.0 cm，砂浆强度M10。

图6 方溪水库大坝原设计断面图 单位：cm

图7 设计变更图 单位：cm

4 质量控制要点

4.1 垫层参数调整

原设计垫层粒径不大于8.0 cm，孔隙率在17%以内，砂浆铺设厚有镂空现象，经与设计协商，将垫层调整为更为严格的填筑料—特殊垫层料，其粒径不大于4.0 cm，粒径小于0.5 cm的含量在30%~50%。调整后，填筑碾压后形成封闭良好的基层，稳定性强、平整度高、密实性好，为砂浆施工提供坚实的基础保障。

4.2 垫层超填及削坡控制

由于碾压机械边缘的碾压效果递减，为加强垫层的压实度，根据施工经验，实际施工过程中，垫层料在坝头坡面法线方向超填50.0 cm。削坡时，根据大坝的轴线部位不同，为大坝后期沉降空间预留5.0~10.0 cm，采用放样划线方式定位可精确控制预留。

4.3 垫层料斜坡压实

削坡及夯实以挖机为主，夯实采用不小于220挖机专用平板振，对坡面形成固结整体，为后续施工做准备，其次避免雨水、大风等不良天气对坡面带来影响。分段完成垫层施工后，砂浆施工前，必须清理坡面浮渣浮石，随后对坡面进行整体碾压，进退错距，搭接长度控制在10.0~20.0 cm，碾压4遍。碾压速度控制在0.30~0.40 m/s。

4.4 砂浆配合比控制

砂浆配合比是砂浆固坡施工的质量控制关键，设计配合比必须满足砂浆M10的标号要求，根据施工需要可适当掺和速凝剂；施工配合比严格控制各项参数，对砂的含水率必须实施动态检测，并调整用水量。拌合好的砂浆以“手抓成团，落地开花”的状态为最佳标准。生产的砂浆必须防止风吹、日晒、雨淋等天气情况，做好全程封闭运输。

4.5 砂浆碾压控制

在砂浆铺设完成后，随即使用斜坡碾进行碾压。斜坡震动碾压中，向上碾压速度控制在0.30~0.35 m/s，向下速度小于0.40 m/s，以使砂浆形成连续完成的表面层，避免出现龟裂现象。在振动碾不能碾压的趾板边上，采用人工压实。

4.6 成品养护

碾压成型的砂浆固坡必须即刻铺设养护毯，并安装洒水管网，实施24 h连续洒水，确保新施工部位砂浆全部覆盖，养护时间不少于28 d。根据天气状况，增加养护时长。

5 结 语

垫层上游面采用砂浆固坡法，极大加快了大坝填筑进度。目前大坝已填筑至顶高程，面板浇筑顺利进行，可以达到汛期面板浇筑完工的目标。