擠壓邊墻技術(shù)在水庫上的應(yīng)用探討

【摘 要】面板堆石壩壩前常規(guī)削坡處理等工作一直在施工中是一個繁瑣的工序，一直困擾著施工人員，奇臺水庫面板堆石壩引進了邊墻擠壓機。經(jīng)應(yīng)用施工方案得以優(yōu)化，經(jīng)濟效益明顯提高，工期大大提前，施工環(huán)境得到有效的保護。解決了當?shù)鼐o缺的工程墊層材料，擴大了擠壓邊墻在面板堆石壩工程中的運用范圍，推動了擠壓邊墻施工技術(shù)的發(fā)展，促進了新技術(shù)的推廣應(yīng)用，為新疆的面板堆石壩壩前削坡處理的普遍應(yīng)用提供了經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】常規(guī);擠壓;優(yōu)化;經(jīng)驗

1.工程概述

某水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪的中型水利樞紐工程。該樞紐工程等別為三等，主要建筑物攔河壩為2級建筑物(壩體形式為混凝土面板壩)，放水隧洞(兼導(dǎo)流洞)及岸邊正槽式溢洪道等為3級建筑物，次要建筑物為4級，臨時工程上下游導(dǎo)流圍堰為5級，并利用渠首引水進行下游農(nóng)業(yè)灌溉。

水庫總庫容1417萬立方米，興利庫容1156萬立方米，死庫容111.1萬立方米，主體工程大壩為混凝土面板壩，灌溉設(shè)計保證率為75%，工業(yè)及人畜用水保證率為95%，水庫設(shè)計洪水重現(xiàn)期為50年，校核洪水重現(xiàn)期為100年。

水庫工程所在區(qū)域多年平均氣溫3.0℃，極端最高氣溫33.7℃，極端最低氣溫-32.9℃，多年平均降水量為422mm，多年平均蒸發(fā)量為1535mm，多年平均最大風(fēng)速20m/s，多年平均風(fēng)速2.7m/s，最大凍土深度1.41m。最大積雪深度41.9cm，洪水一般發(fā)生在6-8月份，7月份占50%左右。

地層巖性，石炭系上統(tǒng)奧爾吐組地層(C3O)。在壩區(qū)僅露出石炭系上統(tǒng)奧爾吐組地層(C3O)，及第四松散堆積體，其中石炭系地層取為4個巖性段，C3O_1、C3O_2、C3O_3、C3O_4地質(zhì)構(gòu)造。水庫壩址距半截溝斷裂帶約600m，由于受區(qū)域斷層影響，在壩址區(qū)，不同成因，不同大小與規(guī)模的斷層共計有10條。壩體填筑料不足，需爆破塊石補充，施工工期較短，有效施工工期為5-10月份，為6個月。

2.方案的選擇

混凝土面板堆石壩上游護坡施工的傳統(tǒng)技術(shù)和工藝基本分為五步。第一步，壩體填筑時，壩前護坡處，為保證壩體填筑質(zhì)量和保證施工時機械設(shè)備安全，超寬填筑壩前墊層料。根據(jù)規(guī)范要求，墊層區(qū)的水平碾壓振動碾距上游邊緣的距離不得大于40cm，但為保正填筑量壓實質(zhì)量。如墊層料填筑厚40cm，壩前坡度1：1.5，計算水平寬度為60cm，而為保證機械設(shè)備安全和根據(jù)規(guī)范要求，振動碾距上游邊緣的距離40cm。所以墊層料超填寬度最小為100cm，才能保證該層填筑料底面的填筑質(zhì)量。第二步，填筑6-8層后，用全站儀放線，石灰灑出上游邊線，利用挖掘機把粗削坡面虛料，并在法線方向預(yù)留高出的設(shè)計線10cm的料。第三步，壩體填筑到設(shè)計高程后，壩面停止施工，壩前用全站儀放線，利用施工掛線3m×3m網(wǎng)格，人工精削坡面，法線方向預(yù)留應(yīng)高于的設(shè)計線5cm，備斜坡碾壓時沉降。第四步，斜坡碾壓，利用壩頂牽引設(shè)備鋼絲繩牽引拖碾，碾壓方法為上動下靜法，碾壓遍數(shù)以滿足壓實度為準。第五步，坡面防護，坡面完成碾壓后，在混凝土面板分縫處施工掛線挖溝槽，進行砂漿條帶施工，砂漿條帶平整度±5mm，然后進行砂漿條帶間的再次精削坡和碾壓砂漿施工，平整度為+50mm～-80mm。為完成壩前混凝土面板澆筑前的工作，其工序較為復(fù)雜，與壩體填筑施工干擾大，坡面平整度與坡緣的密實度難以控制，抗水壓能力降低，影響壩前渡汛安全(上游圍堰渡汛壓力大)，工程質(zhì)量和施工進度。

為簡化上游墊層坡面施工工序，加快施工進度，保證施工質(zhì)量，水庫施工時引進了現(xiàn)時代較為先進的擠壓邊墻技術(shù)，擠壓邊墻為半透水性混凝土，施工簡單，其施工方法要點為：(1)填筑前原始面的施工測量放線平整，主要放兩條線，一條為上游坡面設(shè)計線，另一條，為擠壓機行走路線。整平寬度以擠壓機寬度為準，平整度為±15mm。(2)擠壓機就位。(3)擠壓墻混凝土澆筑。(4)每一層擠壓墻擠壓完后將擠壓機移走吊運至指定位置。(5)兩端與趾板接口處理和缺陷處理，對施工中出現(xiàn)的錯臺起包、倒塌等現(xiàn)象在擠壓過程及時處理，用鐵鍬將錯臺部分削平，然后用擠壓料填平。擠壓墻成型2h-4h后，即可進行墊層料的攤鋪和墊層料碾壓，水庫在總結(jié)以上施工經(jīng)驗時，選擇了擠壓邊墻的施工方案。

3.施工方法

3.1工藝流程

擠壓邊墻一般為梯形，高約40cm，頂寬約10cm，上游坡比(1：1.5)與大壩坡面一致，下游坡比(1：0.125)一般為8：1.擠壓邊墻在每一層墊層料填筑之前施工，其施工流程如下：作業(yè)面平整與檢測→測量與放線→擠壓機就位→攪拌車運輸卸料→邊墻擠壓→表面及層間缺陷修補→端頭邊墻施工→墊層料攤鋪、碾壓→取樣檢驗→驗收合格后進入下一循環(huán)。

3.2施工要點

3.2.1作業(yè)面平整與測量放樣

人工整修施工作業(yè)面。其平整 度控制在±1.5cm，以保證邊墻擠壓成型平整、直順，施工放樣等用全站儀，沿壩軸線方向每10cm設(shè)一個控制點，并用水泥釘固定掛線，標識出擠壓機行走的路線。

3.2.2擠壓機就位

擠壓機等用機械吊裝就位，利用水平尺或垂直刻度調(diào)整擠壓機垂直方向和平行機身方向，使其處于水平狀態(tài)，進行起點就位和定向調(diào)整、安放、固定擠壓邊墻起頭的端頭擋板，施工時應(yīng)注意：

(1)調(diào)節(jié)擠壓機機身，使其處于水平狀態(tài)。

(2)校核擠壓機輪高，是擠壓邊墻墻體高度符合設(shè)計要求。

(3)考慮到面板堆石壩施工期間存在沉降變形，擠壓邊墻施工應(yīng)根據(jù)沉降變形規(guī)律沿設(shè)計坡面預(yù)留盈，虧坡幅度，以適應(yīng)壩體變形。

(4)根據(jù)測量結(jié)果確定擠壓邊墻的邊線，在邊線上分段掛線或用白灰標識出擠壓機行走的路線。

3.3擠壓邊墻施工

3.3.1邊墻混凝土的拌制及運輸

邊墻混凝土采用強制式拌合站拌制，混凝土攪拌車運輸。

3.3.2外加劑的摻加

一般在拌合站摻加減水劑，現(xiàn)場在邊墻擠壓機進料。均勻噴灑液態(tài)速凝劑。

3.3.3邊墻混凝土擠壓施工

(1)根據(jù)測量邊線，專人控制擠壓機行走方向。邊墻澆筑成型精度控制在規(guī)定偏差范圍內(nèi)，攪拌車行走方向、速度與擠壓機一致，出料口出料應(yīng)均勻且速度適中，邊墻擠壓機速度宜控制在30-50m/h。

(2)施工中應(yīng)派專職人員，對出現(xiàn)的位置及外形誤差，邊墻垮塌質(zhì)量缺陷進行人工修補處理。

(3)攪拌車卸料始末時產(chǎn)生的分離的粗骨料應(yīng)做廢料處理。

(4)邊墻端頭混凝土施工。

邊墻兩岸端頭混凝土利用組合鋼模板或木模板，采用人工進料，分層夯實，分層厚度不大于10cm，并按規(guī)定的配合比噴灑速凝劑，1小時后拆模。

4.經(jīng)濟效益比較

水庫壩前坡總面積15460m2，傳統(tǒng)設(shè)計方案主要施工項成本分析，墊層料超填寬度100cm。根據(jù)斜坡計算超填厚度0.55m，超填墊層料15460m2×0.55m=8503m3。M10碾壓砂漿厚15460m2×0.07m=1082.2m3。參考合同內(nèi)水泥砂漿相似單價736.08元/m3。機械削坡每平米用挖掘機0.01個臺時×284.89元/臺時=2.85元，人工削坡0.1個工日×100元/工日=10元。斜坡碾壓每平米用振動0.01個臺時×294.22元/臺時=2.94元。擠壓混凝土換成墊層料工程量3652-1082.2=2569.8m3。

經(jīng)計算擠壓邊墻的費用為3652m3×312.87元/m3÷15460m2=73.91元/m2。水庫面板壩上游采用擠壓混凝土技術(shù)后，每平方可降低97.1元/m2-73.91元/m2=23.19元/m2。整個坡面施工因采用擠壓邊墻技術(shù)可以減少投資23.19元/m2*15460m2=35.9萬元。采用擠壓混凝土技術(shù)施工同期比傳統(tǒng)技術(shù)在施工工期上提前了2個半月。經(jīng)初步分析，僅施工單位就節(jié)約共計180.9萬元，業(yè)主挽回損失在500萬元以上。

5.結(jié)語

從施工成本比較可以看出，采用擠壓邊墻技術(shù)，可大大降低工程費用，經(jīng)濟效益顯著。隨著擠壓邊墻技術(shù)的逐漸成熟，經(jīng)濟成本還有下降的潛力，這次水庫擠壓邊墻的新工藝成功應(yīng)用，推動了擠壓邊墻施工技術(shù)的發(fā)展，為新疆以后的面板堆石壩施工提供了寶貴的經(jīng)驗。 [科]

【參考文獻】

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