面板堆石壩擠壓邊墻冬季施工技術(shù)探討

朱 顯 鴿， 婁 宗 科， 趙 琦

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100；2.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；3.中國(guó)電力建設(shè)集團(tuán)水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710032)

隨著土石壩碾壓施工機(jī)械和施工技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，面板堆石壩建設(shè)的數(shù)量和高度迅速增加，逐漸成為當(dāng)今水利水電工程建設(shè)的主流壩型之一?，F(xiàn)在，面板堆石壩施工中多采用擠壓邊墻施工技術(shù)處理墊層料的上游坡面，這種擠壓邊墻施工技術(shù)以其安全、優(yōu)質(zhì)、快速、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)目前在面板堆石壩施工中被廣泛應(yīng)用。但是，在我國(guó)北方廣大地區(qū)，冬季時(shí)間比較長(zhǎng)，環(huán)境溫度較低，對(duì)擠壓邊墻混凝土影響較大。為了保證擠壓邊墻混凝土的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)常年均衡、快速施工，必須關(guān)注冬季擠壓邊墻施工技術(shù)。

1 工程概述

神樹(shù)蓄能(原雜木寺二級(jí))電站是雜木河干流毛藏寺～渠首河段的第一個(gè)梯級(jí)，該電站擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，最大壩高88.8 m，壩頂寬8 m，壩頂長(zhǎng)217.39 m。據(jù)氣象站資料，雜木河流域多年平均氣溫達(dá)7.9 ℃，多年平均最高氣溫為15.3 ℃，多年平均最低氣溫為1 ℃，歷年極端最高氣溫為40.8 ℃，極端最低氣溫為-32 ℃；最大積雪深度為9 cm，最大凍土厚度為141 cm。

本工程大壩填筑于2013年9月開(kāi)始，預(yù)計(jì)于2014年4月基本完成填筑，壩體施工跨越了整個(gè)冬季。鑒于樞紐區(qū)地處高海拔嚴(yán)寒地區(qū)，故本工程擠壓邊墻施工體現(xiàn)了其時(shí)段上的特殊性。在冬季，擠壓邊墻機(jī)械施工因混凝土凍結(jié)、造價(jià)等因素影響而無(wú)法正常施工。為了保證整個(gè)工程的施工進(jìn)度，經(jīng)研究討論，最終決定擠壓邊墻施工采取人工澆筑的方式，即人工擠壓邊墻施工采用制作定型木模由人工入倉(cāng)澆筑施工。

2 人工擠壓邊墻斷面的設(shè)計(jì)

人工擠壓邊墻施工的斷面體型需在原擠壓邊墻斷面體型的基礎(chǔ)上稍作更改，更改后的體型一方面要保證迎水面坡比與原設(shè)計(jì)一致，另一方面要確保人工邊墻的穩(wěn)定，同時(shí)亦應(yīng)滿足人工邊墻施工的條件。最終將人工邊墻斷面體型確定為：迎水面坡比為1∶1.45，內(nèi)側(cè)坡比為1∶1，頂寬20 cm，底寬118 cm，墻高40 cm。人工擠壓邊墻的斷面尺寸見(jiàn)圖1。

圖1 人工擠壓邊墻斷面尺寸示意圖

3 冬季擠壓邊墻混凝土配合比設(shè)計(jì)

擠壓邊墻位于混凝土面板的下面。為了防止邊墻結(jié)構(gòu)對(duì)面板造成比較大的約束，要求混凝土擠壓邊墻結(jié)構(gòu)應(yīng)具有低彈性模量、低透水性等特點(diǎn)。根據(jù)擠壓邊墻混凝土的作用，同時(shí)要求擠壓邊墻混凝土具有速凝的特點(diǎn)。

擠壓邊墻的混凝土應(yīng)該按照一級(jí)配干硬性混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)，塌落度要求為0。對(duì)于本工程，設(shè)計(jì)要求邊墻混凝土宜滿足低強(qiáng)度(強(qiáng)度等級(jí)不宜大于C5)、低彈性模量(彈性模量不宜大于8 000 MPa)、半透水(K=10-3～10-2mm/s)的要求。

該工程通過(guò)對(duì)混凝土配合比試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，最終選定的冬季擠壓邊墻混凝土設(shè)計(jì)配合比見(jiàn)表1。

表1 擠壓邊墻混凝土配合比表

4 人工擠壓邊墻施工

擠壓邊墻的施工程序?yàn)椋?/p>

施工準(zhǔn)備→混凝土拌制、運(yùn)輸→擠壓邊墻澆筑→保溫材料鋪設(shè)→墊層料鋪筑→缺陷處理。

4.1 施工前的準(zhǔn)備工作

施工前的準(zhǔn)備工作包括:場(chǎng)地平整、測(cè)量放線、澆筑立模。

場(chǎng)地平整及測(cè)量放線：人工擠壓邊墻的場(chǎng)地平整應(yīng)將立模1.5 m范圍內(nèi)的墊層料碾壓面高差控制在1.5 cm以內(nèi)并保證模板頂面水平；測(cè)量放線時(shí)根據(jù)前一層擠壓邊墻的頂面高程，放出人工澆筑層高時(shí)邊墻頂面的外邊線點(diǎn)后進(jìn)行打樁拉線，因線繩處于懸空狀態(tài)，因此，在施工中不能碰觸線樁，以免造成上游頂部外邊線錯(cuò)位。

澆筑立模：在混凝土邊墻澆筑前，依據(jù)人工混凝土邊墻設(shè)計(jì)尺寸加工制作定型木模，木模由2 cm 厚木板拼裝而成，模板在邊墻上下面部位敞開(kāi)，在長(zhǎng)度方向用5 cm×5 cm方木連接加固，將模板兩端頭的上下游兩面用方木橫向連接。為了防止模板在澆筑過(guò)程中跑模變形，模板上游面應(yīng)與下層邊墻上游坡面相接。另外，在模板上每隔1 m放置一個(gè)依模板外形尺寸制作的角鋼卡件來(lái)保證體型。模板的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為4 m。人工加壓邊墻模板斷面形式見(jiàn)圖2。

4.2 混凝土拌制

混凝土由JZC400型強(qiáng)制式攪拌機(jī)生產(chǎn)。為了確保達(dá)到冬季施工時(shí)的入倉(cāng)溫度，加入了50 ℃～60 ℃熱水按照設(shè)計(jì)配合比并添加高效速凝劑、防凍劑進(jìn)行攪拌。

混凝土由小型農(nóng)用車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。運(yùn)輸過(guò)程中，為了減少溫度損失，拌合系統(tǒng)應(yīng)安裝在離擠壓邊墻施工部位較近的位置，并在運(yùn)輸車上鋪蓋保溫棉被。

圖2 人工擠壓邊墻澆筑模板斷面圖

4.3 人工邊墻的澆筑

在澆筑部位壩面上鋪設(shè)1.5 mm厚鐵皮，將混凝土料卸至鐵皮上，然后由人工用鐵鍬入倉(cāng)，入倉(cāng)混凝土用小型工器具振搗密實(shí)。

4.4 保溫材料的鋪設(shè)

保溫材料的鋪設(shè)隨擠壓邊墻澆筑同步進(jìn)行，完成一段，覆蓋一段。擠壓邊墻的澆筑保溫采用蓄熱法，模板拆除后對(duì)成型的擠壓邊墻立即覆蓋雙層保溫被，在氣溫較低的情況下，在保溫被下面沿著擠壓邊墻方向加設(shè)功率為500 kW的電熱毯，以達(dá)到對(duì)擠壓邊墻混凝土進(jìn)行保溫的效果。

4.5 墊層料的填筑

邊墻混凝土施工后4 h ，即可進(jìn)行墊層料的攤鋪和碾壓。墊層料的填筑采用進(jìn)占法，碾壓采用22 t振動(dòng)平碾，靜碾1遍，振動(dòng)碾壓8遍。為防止碾壓對(duì)邊墻造成損壞或移位，將振動(dòng)碾距離邊墻內(nèi)側(cè)的距離控制在30 cm，邊墻邊緣的30 cm墊層料采用10 t的液壓夯板進(jìn)行振動(dòng)夯實(shí)，每個(gè)夯板振動(dòng)時(shí)間為15～25 s。

4.6 人工擠壓邊墻的缺陷處理

對(duì)于兩倉(cāng)銜接部位，因模板堵頭影響，相鄰兩倉(cāng)混凝土無(wú)法連續(xù)相接，待相鄰兩倉(cāng)混凝土澆筑完成后，利用木板搭接在兩端邊墻坡面上，將空缺部位填筑密實(shí)；對(duì)施工中出現(xiàn)的錯(cuò)臺(tái)、鼓包、坍塌等現(xiàn)象，人工分別采用砂漿(M5)抹平、鑿除抹灰及立模補(bǔ)澆混凝土等措施進(jìn)行處理，以免其對(duì)面板混凝土受力產(chǎn)生影響。

5 施工質(zhì)量的控制

5.1 料源控制

對(duì)各填筑部位的壩料，在料源處加強(qiáng)質(zhì)量控制和取樣試驗(yàn)，以保證壩料粒徑、級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求。建立完善的通訊系統(tǒng)，加強(qiáng)填筑區(qū)及開(kāi)采區(qū)的信息聯(lián)絡(luò)，對(duì)墊層料、過(guò)渡層料及主堆石料料場(chǎng)實(shí)行簽發(fā)合格準(zhǔn)運(yùn)證及掛牌制度，重點(diǎn)控制填筑料材質(zhì)、含泥量、最大塊、粒徑及級(jí)配，杜絕不合格料上壩。

5.2 過(guò)程控制

壩體的填筑質(zhì)量主要在于過(guò)程控制。在施工過(guò)程中，加強(qiáng)了對(duì)備料開(kāi)采和運(yùn)輸過(guò)程中的管理，車輛按運(yùn)輸料源的不同分別配裝墊層料、過(guò)渡料、主堆石、次堆石料車牌以示區(qū)別，并經(jīng)常保持車廂、輪胎清潔，防止將殘留在車廂和輪胎上的泥土帶入填筑區(qū)。填筑期間或以后，對(duì)于受污染的材料，應(yīng)嚴(yán)格按照監(jiān)理工程師指示處理或全部挖除。在壩上各填筑區(qū)設(shè)置醒目標(biāo)識(shí)，專人指揮裝車、卸車，以免誤填、誤裝和混填、混裝。壩料填筑嚴(yán)格按碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)施工，采取計(jì)量灑水來(lái)嚴(yán)格控制灑水量，在碾壓過(guò)程中控制壓實(shí)效果和壩體填筑質(zhì)量。

由項(xiàng)目部設(shè)置的質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)全過(guò)程的監(jiān)督指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)予以處理并做好日常質(zhì)量檢查記錄和施工記錄，以確保最終的填筑質(zhì)量。

5.3 質(zhì)量檢查與試驗(yàn)

壩體填筑各部位的質(zhì)量檢查與取樣試驗(yàn)要求以招標(biāo)技術(shù)文件及經(jīng)碾壓試驗(yàn)后由監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的參數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)，并按照《混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》及合同文件技術(shù)條款規(guī)定的有關(guān)內(nèi)容和方法進(jìn)行。

6 結(jié) 語(yǔ)

筆者結(jié)合神樹(shù)蓄能(原雜木寺二級(jí))水電站面板堆石壩工程應(yīng)用實(shí)際，從擠壓邊墻混凝土配合比設(shè)計(jì)、擠壓邊墻施工工藝、質(zhì)量檢測(cè)與控制方面，探討了擠壓邊墻冬季施工技術(shù)措施，希望能對(duì)后續(xù)相似工程建設(shè)提供參考和借鑒。

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