混凝土擠壓邊墻在澤城西安水電站中的應用

劉建華

1 工程概況

山西省澤城西安水電站(二期)工程地處山西省晉中市左權縣境內的清漳河干流上。地理坐標為東經113°00＇～114°00＇，北緯36°40＇～37°20＇，電站樞紐工程距左權縣縣城約35 km，壩址在清漳河東、西兩源匯合處以下約4．0 km。大壩為混凝土面板堆石壩，壩體填筑包括上游粉細砂鋪蓋填筑、上游石渣蓋重填筑、墊層料填筑、特殊墊層料填筑、過渡料填筑、主堆石料填筑等。壩體填筑工程量:粉細砂鋪蓋17 800 m3，石渣蓋重58 600 m3，墊層料30 000 m3，特殊墊層料4 531 m3，過渡料71 500 m3，主堆石料766 700 m3。

澤城西安水電站工程是我省第一座面板堆石壩，大壩上游壩坡墊層料外邊坡原設計為斜坡碾壓，噴涂5 cm厚水泥砂漿。項目法人單位、設計單位、監理單位、施工單位對此高度重視，多次咨詢了有關方面的專家，項目法人單位并組織施工單位、監理單位、設計單位去苗家壩水電站現場觀摩學習了施工技術，并現場咨詢了有關專家。最后參建各方一致認為墊層料處邊緣用擠壓混凝土邊墻施工不僅能加快施工進度，還能提高墊層料填筑質量。為此，澤城西安水電站(二期)工程混凝土面板堆石壩外邊緣涂層變更為擠壓混凝土邊墻。

2 擠壓邊墻施工機械及主要施工參數

2． 1 設計思路

混凝土擠壓邊墻技術是在每填一層墊層料之前，沿著設計斷面用擠壓邊墻機制作出一個半透水的連續的混凝土小墻，待混凝土凝固后在其內側按設計要求鋪填大壩墊層料，接著用振動碾垂直碾壓墊層料，本層料物碾壓合格后重復以上工序。以更改消除傳統施工方法存在墊層料斜坡面密實度難以保證、上游坡面施工工序復雜、坡面長期無防護容易受水沖刷、墊層料超填等不利因素。

2． 2 擠壓機械

通過調查，我們選擇了陜西省水電工程局集團公司研制生產的擠壓邊墻機。它包含四個部分:動力系統，柴油發動機作為動力系統用擠壓方式驅動設備前行;轉向系統，擠壓機前進過程中，控制行走方向;混凝土擠壓入倉，混凝土卸入料斗后，通過螺旋漿攪拌將混凝土擠壓到模板倉內，通過安裝的機械振搗系統充分振搗，以確保混凝土的密實性和澆筑質量;邊墻機模板，按照擠壓墻的設計尺寸制作的固定模板。擠壓機技術參數見表1。

表1 擠壓機主要技術參數

2． 3 擠壓式邊墻斷面設計

澤城西安水電站工程面板堆石壩擠壓邊墻斷面為梯形，斷面尺寸設計為:墻高40 cm，與碾壓后的墊層料厚度一致，上游坡比為1∶1．5，與大壩上游迎水面坡比一致，內側坡比為8∶1，以便墊層料碾壓，底部寬度為75 cm，頂寬為10 cm。實踐證明，這種斷面形式有利于擠壓成型，也可滿足墊層料鋪填碾壓的約束要求。擠壓墻設計斷面如圖1所示。

圖1 擠壓式邊墻截面示意圖

2． 4 擠壓邊墻混凝土配合比

擠壓邊墻混凝土強度等級設計為C5。水泥采用山西華寶集團潞州水泥制造有限公司生產的礦渣硅酸鹽水泥32．5，其物理、力學性能合格;砂子采用河北邢臺的天然砂，其物理試驗成果合格;石子采用左權篩分料廠生產的5 mm～25 mm的小石，其物理力學試驗成果合格;外加劑采用太原市方佳科技有限公司生產的FJ速凝劑(液體)。根據砂、石原材料情況，進行了配合比試驗。通過試驗最終選定的配合比見表2。

表2 擠壓邊墻混凝土配合比

3 擠壓邊墻施工工藝

3． 1 大壩填筑施工流程

澤城西安水電站面板堆石壩采用擠壓墻技術后，壩體填筑順序采用“先細后粗”法進行施工，即:墊層區→過渡層區→堆石區。施工流程見圖2，圖2 中1，2，3，4，5 為壩料填筑順序。

圖2 先細后粗法填筑順序

3． 2 擠壓邊墻施工程序

1)場地平整。墊層料攤鋪碾壓合格后，其表面應盡可能平整，平整度控制在±1．5 cm范圍內。

2)測量放線。該線平行于設計坡面，用以指導擠壓機行進方向，使成型的擠壓墻平直，位置精確。使用細線，每隔8 m～10 m用鐵釘固定在墊層料表面。

3)擠壓機就位。擠壓機由吊車吊運至預定位置，就位后使其內側邊沿緊貼測量放線線繩，扭動螺栓進行調平，并用水平尺檢查，使擠壓機出口高度為40 cm。

4)成墻施工。在擠壓機進料口后方平臺放置速凝劑添加器，內已裝好按比例加水稀釋的速凝劑。發動擠壓機，混凝土運輸車運送已拌制好的混凝土熟料就位。將混凝土均勻地放入擠壓機進料口，同時打開速凝劑添加劑開關，使速凝劑按計算好的流速流入進料口，通過擠壓機的攪拌擠壓，使速凝劑基本上可以均勻地摻入混凝土內。

混凝土運輸車應與擠壓機同步前進并連續卸料。行進速度應控制在50 m/h～60 m/h。擠壓機行走路線以前沿內側邊沿靠線為準，并根據實際情況通過導向輪作適當調整，以保證成墻后墻體平直、位置準確。

5)兩端與趾板接口處理。由于擠壓機本身占用一定長度，因此成墻不能與兩端混凝土趾板連接，該部位人工立模進行澆筑，每層鋪料10 cm，人工搗實，與趾板結合部位加強振搗。

6)缺陷處理。對于施工中出現的錯臺、倒塌現象應掛線用砂漿抹平加以處理，對于錯臺超出設計線的部分，人工鑿除抹灰處理。

3． 3 擠壓邊墻施工要點

1)擠壓墻施工前，墊層料的碾壓檢測必須合格，而且靠近壩面90 cm內必須精心整平，不平整度距設計高程在±3 cm以內。

2)混凝土攪拌車直接卸料入擠壓機進料倉，卸料速度應均勻連續，以將擠壓機行走速度控制在50 m/h～60 m/h為宜，在卸料的同時按配比摻加高效速凝劑，使擠壓墻混凝土強度能在2 h內滿足墊層料的填筑碾壓要求。

3)擠壓墻之間搭接部位最好用砂漿人工找平，若直接用混凝土修補，將來修整擠壓墻表面時，后補的混凝土很容易被損壞，造成擠壓墻坡面處理的工作量加大。

4)擠壓邊墻施工澆筑宜緊靠左、右兩岸趾板部位，對于擠壓機無法澆筑到的部位，應及時采用人工鋼模澆筑成型。

5)為減少擠壓邊墻對面板的約束和增強擠壓邊墻適應填筑體的變形，在澆筑面板之前，可在擠壓邊墻表面噴涂乳化瀝青。

4 采用擠壓邊墻施工的優點

通過澤城西安水電站混凝土擠壓式邊墻的應用，可看出采用擠壓邊墻具有以下優點:

1)墊層料的碾壓質量可得到充分保證。

2)大壩施工進度得到明顯提高。擠壓邊墻施工速度可達50 m/h～60 m/h，在混凝土成型2 h～3 h后即可進行墊層料的填鋪碾壓，兩者幾乎可同步上升。澤城西安水電站采用擠壓邊墻后，大壩填筑工期比合同工期提前兩個月。

3)墊層料不需要超填，也不需要進行坡面修整和斜坡碾壓等危險作業，施工的安全性大大提高。

4)擠壓墻使得工序和施工設備、機具得到簡化。傳統工藝需要的坡面平整和碾壓設備、瀝青噴涂設備、水泥砂漿施工模具等被擠壓機取代，人工整修作業大為減少。

5)對大型工程尤其是導流標準高的工程，可提供一個抵御沖刷的上游坡面，從而使得導流度汛的安全性提高，避免了雨水對上游坡面的沖刷。

5 有待改善和研究的問題

從澤城西安水電站工程對擠壓墻的應用來看，擠壓墻施工技術在以下幾方面尚待改善和繼續研究:

1)上游坡面的平整度控制和層與層之間的平順搭接。

2)現有施工機械和施工方法無法保證擠壓墻內部和表面密度的均勻性。

3)改善擠壓墻的體型和技術參數，加以表面防滲處理，取代混凝土面板，是一個值得研究的課題。

6 結語

山西澤城西安水電站面板堆石壩采用了擠壓邊墻施工技術，加快了工程進度，縮短了工期，保證了工程質量，大大地提高了企業的經濟效益與社會效益。擠壓邊墻施工技術值得在面板堆石壩工程中推廣應用。