混凝土面板堆石壩施工技術(shù)綜述

賈飛宇

(貴州省沿河土家族自治縣水務(wù)局，貴州 銅仁 5633007)

混凝土面板堆石壩施工技術(shù)綜述

賈飛宇

(貴州省沿河土家族自治縣水務(wù)局，貴州 銅仁 5633007)

當(dāng)今水利工程技術(shù)快速發(fā)展，我國(guó)目前對(duì)混凝土堆石壩的建設(shè)技術(shù)越來(lái)越成熟，其高度也在不斷突破新的記錄，混凝土面板堆石壩的施工技術(shù)要求也越來(lái)越高。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)在該領(lǐng)域有了較大的進(jìn)步，技術(shù)的自主能力也不斷增強(qiáng)，文章旨在對(duì)混凝土面板堆石壩的施工技術(shù)進(jìn)行闡述，將混凝土面板堆石壩的施工技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的介紹。

混凝土面板；堆石壩；施工技術(shù)；施工方法

1 混凝土面板堆石壩的發(fā)展歷程

文章將混凝土面板堆石壩的發(fā)展歷程分為3個(gè)階段，這3個(gè)發(fā)展時(shí)期有著不同的特點(diǎn)，分別對(duì)這3個(gè)階段進(jìn)行介紹[1]。

1-面板，2-河床砂礫層，3-壩軸線(xiàn)，4-保護(hù)網(wǎng)及鋼筋，5-墊層，6-過(guò)渡層，7-主隊(duì)石區(qū)，8-下游堆石區(qū)

第一階段，早期的混凝土面板堆石壩的特點(diǎn)是以?huà)佁疃咽癁橹鳎@個(gè)時(shí)期的壩體相對(duì)較低，一般高度≤100 m，而且這些壩體的質(zhì)量水平較低，面板不但容易出現(xiàn)滲漏和裂縫現(xiàn)象，還極易發(fā)生變形現(xiàn)象。

第二階段，實(shí)際上是從拋填堆石到碾壓堆石的一個(gè)過(guò)渡階段，這個(gè)時(shí)期混凝土面板堆石壩基本沒(méi)有得到發(fā)展，處于一個(gè)停滯狀態(tài)。

第三階段，一直到了20世紀(jì)60年代中期，碾壓堆石最終取代了拋填堆石才正式進(jìn)入這個(gè)階段，而且隨著出現(xiàn)了先進(jìn)的薄層碾壓施工技術(shù)等不斷的發(fā)展和進(jìn)步，更多數(shù)量的混凝土面板堆石壩和更高的壩體不斷出現(xiàn)，這個(gè)階段的堆石壩仍然是當(dāng)今水利水電工程建設(shè)的主流壩型[2]。

美國(guó)是世界上最早使用混凝土面板堆石壩技術(shù)的國(guó)家，開(kāi)始堆石壩使用木質(zhì)面板來(lái)防深漏，經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展，目前的堆石壩其面板基本都是利用混凝土來(lái)構(gòu)筑，而且混凝土面板具有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，施工工期短，造價(jià)低，性能好。所以，這也是混凝土面板堆石壩得到推廣的重要原因。目前世界上最高的堆石壩已達(dá)200 m，而且目前掌握了150 m級(jí)面板堆石壩的成熟技術(shù)，200級(jí)面板堆石壩的構(gòu)筑技術(shù)尚待進(jìn)一步的提高和改善[3]。

2 混凝土面板堆石壩壩體施工

混凝土面板堆石壩壩體施工分為壩體填筑施工、測(cè)量、控制、壩料攤鋪、灑水、壓實(shí)5個(gè)部分。

2.1 壩體填筑施工

堆石壩的壩體在施工過(guò)程中是遵守一定原則的，必須在兩岸岸坡及壩基的處理驗(yàn)收和相關(guān)位置的趾板混凝土澆筑完工后進(jìn)行。

由于水利氣象條件的變化，往往會(huì)考慮實(shí)際的情況，例如考慮來(lái)年度汛的實(shí)際需要，或者填筑工期較短等因素，在將基坑進(jìn)行截流后，除了因趾板區(qū)和壩后存在量水堰施工區(qū)域的施工干擾以外，在別的區(qū)域覆蓋層可以先行按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行清理后可以先行組織施工。

利用流水作業(yè)法可以將壩面進(jìn)行劃分，在多個(gè)施工單元里同時(shí)進(jìn)行填筑施工，在各個(gè)單元里的填筑要依照標(biāo)準(zhǔn)順序，先進(jìn)行測(cè)量控制、壩料運(yùn)輸、卸料，而后灑水、攤鋪平整、振動(dòng)碾壓等一系列工序，將各個(gè)單元的施工有序進(jìn)行。在各個(gè)單元要利用石灰線(xiàn)等來(lái)做好標(biāo)記，防止在填筑過(guò)程中出現(xiàn)漏壓和超壓[4]。

1-周邊縫，2-水平伸縮縫，3-水平施工縫，4-豎向伸縮縫(受拉)，豎向伸縮縫(受壓)，6-豎向施工縫

圖2混凝土面板堆石壩分縫布置

2.2 測(cè)量控制

進(jìn)行基面處理后的驗(yàn)收，在合格后，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求將各個(gè)填筑區(qū)的交界線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，灑上石灰線(xiàn)來(lái)標(biāo)識(shí)好，在墊層上游邊線(xiàn)用竹樁吊線(xiàn)來(lái)進(jìn)行控制，分別在兩岸巖坡上標(biāo)記好樁號(hào)和高程；其中墊層、及其上游邊線(xiàn)要分別與過(guò)渡層的交界線(xiàn)和主堆石區(qū)交界線(xiàn)每層上升都要進(jìn)行測(cè)量，而后以利于放樣，下游邊線(xiàn)可以放寬至2～3層的測(cè)量放樣一次，主次交界線(xiàn)也同樣[5]。

施工放樣要根據(jù)預(yù)測(cè)的沉降量的壩體端木作為標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)充分考慮沉陷對(duì)于外形尺寸和高程的影響，將設(shè)計(jì)要求的壩頂高程作為最終的沉降高程，應(yīng)該在填筑壩體時(shí)提前預(yù)留0.5%～1%的沉降超高。

在進(jìn)行壩體填筑時(shí)，每進(jìn)行一層上升，都要進(jìn)行一次邊線(xiàn)的測(cè)量，而且分別進(jìn)行斷面圖的繪制，將施工過(guò)程中的定線(xiàn)、放線(xiàn)、驗(yàn)收等原始測(cè)量數(shù)據(jù)記錄都要整理好，裝訂成冊(cè)，進(jìn)行檔案存儲(chǔ)，工程完工后根據(jù)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求來(lái)繪制工程的平面圖及斷面圖。

a.周邊縫 b.受壓豎向鋒 c.受拉豎向縫1—水泥砂漿墊，2—銅止水片，3—涂乳化瀝青，4—塑性填充料，5—塑料板保護(hù)，6—尼龍管，7—趾板，8—面板，9—塑料止水，10—瀝青砂，11—瀝青木板，12—特速填料區(qū)，13—塑料墊板，14—W型止水片

2.3 壩料攤鋪

壩料的攤鋪要從壩體的填筑區(qū)最低點(diǎn)開(kāi)始，沿著平行于壩軸線(xiàn)的方向，將沙礫料、小區(qū)料、墊層料、過(guò)渡料和兩岸接坡料要按照后退的方式進(jìn)行卸料，而在進(jìn)行主推石、次推石和低壓縮區(qū)料則要按照進(jìn)占的方式進(jìn)行填筑，自卸車(chē)將料卸車(chē)后，推土機(jī)進(jìn)行攤平作業(yè)，在作業(yè)過(guò)程中還要由小型挖掘機(jī)進(jìn)行超徑石和界面分離料的處理，人工方式對(duì)墊層料和過(guò)渡料來(lái)整平作業(yè)，利用水平儀來(lái)測(cè)量每層鋪料的厚度控制，確保按照施工要求進(jìn)行施工[6]。

2.4 灑水

根據(jù)不同的施工現(xiàn)場(chǎng)條件，選取壩面加水和壩外加水的方式。為了使得石料處于濕潤(rùn)的狀態(tài)下，且在振動(dòng)碾得強(qiáng)力震動(dòng)下使得塊狀石頭的縫隙率降低，增加碾壓的密實(shí)度和減小細(xì)料的縫隙。

灑水量要根據(jù)碾壓實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)確定，風(fēng)化巖石的參配料要適當(dāng)?shù)脑黾铀浚沟闷涮崆皾駶?rùn)和軟化。

2.5 壓實(shí)

自行式振動(dòng)碾進(jìn)退錯(cuò)距法碾壓主要針對(duì)墊層料和過(guò)渡料，而針對(duì)主、次推石料和沙礫石料主要利用牽壩體分區(qū)填筑和碾壓施工的方式。

振動(dòng)碾一般沿著平行于壩軸線(xiàn)的方向進(jìn)行碾壓，在岸坡和施工道路的邊坡等位置要增加順向的碾壓，還要用液壓振動(dòng)夯來(lái)進(jìn)行加強(qiáng)碾壓。一般振動(dòng)碾壓寬度要控制在2 m，進(jìn)行多達(dá)8次的碾壓，錯(cuò)距控制在25 cm。

一般在無(wú)法使用大型碾壓設(shè)備的區(qū)域要使用小型手扶式振動(dòng)碾或者液壓振動(dòng)夯加強(qiáng)碾進(jìn)行碾壓作業(yè)[7]。

3 混凝土面板堆石壩的碾壓施工技術(shù)和分區(qū)填筑的施工方法

3.1 壩體分區(qū)的填筑順序

在混凝土面板堆石壩的填筑過(guò)程中要遵守一定的填筑作業(yè)順序，一般采取“先粗后細(xì)”的方法。即按照主堆石區(qū)-渡層區(qū)-墊層區(qū)的順序來(lái)進(jìn)行填筑。

在填筑時(shí)要及時(shí)將界面上的粗粒徑料進(jìn)行清理，這個(gè)方法不但有利于工程質(zhì)量的保障，還可以不多使用細(xì)料的用量。對(duì)于上下游的主次堆石料要采用進(jìn)占法的方式進(jìn)行鋪料作業(yè)，在碾壓過(guò)程中使用牽引式方式，而在接縫處的碾壓采用騎縫碾壓的方式[8]。

3.2 壩體分區(qū)填筑的施工方法

壩體分區(qū)填筑的施工方法主要有主堆石區(qū)與次堆石區(qū)的填筑、過(guò)渡層料填筑和墊層料的填筑。

3.2.1 主堆石區(qū)與次堆石區(qū)的填筑

堆石區(qū)的填筑料要使用自卸汽車(chē)卸料，并采用進(jìn)占式填筑，在卸料過(guò)程中要控制大約60 cm的間隙在堆與堆之間，利用推土機(jī)將較大的石塊推走，較細(xì)的則留在面層上，為碾壓工作做準(zhǔn)備，一般較大的石塊盡量在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行碎解，而鋪在層面上。在碾壓過(guò)程中要采用錯(cuò)距法來(lái)沿著壩軸線(xiàn)的方向進(jìn)行碾壓，按照1.5 km/h的速度行進(jìn)，碾壓工作按照壩料的分區(qū)段來(lái)分區(qū)分段進(jìn)行，每個(gè)碾壓工段的搭接≥1 m，鋪料厚度和碾壓次數(shù)要嚴(yán)格按照試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行施工。在碾壓過(guò)程中要層次分明，防止漏碾或者欠碾。

在岸坡邊緣，防止大塊石集中，在邊坡選用較細(xì)小的石料來(lái)進(jìn)行過(guò)渡料的填筑，而且在周邊位置先行鋪筑。

碾壓時(shí)要盡量靠近岸坡進(jìn)行，沿著上下游的方向來(lái)行進(jìn)碾壓，不能碾壓的地方要用小型碾壓設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充碾壓，防止漏碾[9]。

3.2.2 過(guò)渡層料填筑

進(jìn)行過(guò)渡層的填筑要將大塊的石頭進(jìn)行剔除，所有主堆石料上游坡面的>30 cm的分離出來(lái)的石塊要進(jìn)行清除。這個(gè)區(qū)料的最大顆粒直徑≤30 cm，超過(guò)的要進(jìn)行粉碎處理，進(jìn)行填筑時(shí)要用自卸汽車(chē)直接卸到人工作業(yè)面上，使用后退法卸料，從兩邊向中間的倒料順序來(lái)進(jìn)行，有利流水作業(yè)的效率。

過(guò)渡料的平整要用推土機(jī)進(jìn)行，可以輔助于人工整平，厚度則按照施工參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，接縫處要處理好，不得有超徑塊石。主堆石料不要占據(jù)過(guò)渡石料的區(qū)位，出現(xiàn)必須進(jìn)行人工清除。平整后要進(jìn)行灑水、碾壓，通常采用自行式碾壓或者拖式振動(dòng)碾碾壓，碾壓方向依然采用平行于壩軸線(xiàn)的方向進(jìn)行行駛。

3.3 墊層料的填筑

墊層料的填筑要求精度更高，必須將過(guò)渡料上游坡面的大塊塊石進(jìn)行分離清除，超過(guò)8 cm就要進(jìn)行清除。

墊層料的組成是由黃砂和級(jí)配碎石料在料場(chǎng)拌制而成的，再利用自卸車(chē)運(yùn)輸?shù)綁|層區(qū)進(jìn)行自卸，也是通過(guò)推土機(jī)進(jìn)行整平，人工進(jìn)行輔助整平，在填筑過(guò)程中要將上游邊線(xiàn)水平超寬20 cm以上，基本與過(guò)渡區(qū)料的填筑方式相同，碾壓也是按照順壩軸線(xiàn)進(jìn)行，振動(dòng)碾距要與上游邊緣控制在40 cm的距離內(nèi)。按照施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行灑水量、碾壓遍數(shù)和碾壓行走速度的控制[2]。

4 小 結(jié)

我國(guó)的水利資源豐富，進(jìn)行水利工程建設(shè)的潛力巨大，混凝土面板堆石壩的施工對(duì)于水利工程的質(zhì)量是十分關(guān)鍵的，其仍是目前進(jìn)行壩型選擇的首選，修建的高度決定了一個(gè)國(guó)家水利工程的技術(shù)水準(zhǔn)，也是一個(gè)國(guó)家利用水利資源水平高低的象征。

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[2]王志強(qiáng).水利工程中面板堆石壩壩體填筑施工技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013(12)：112.

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[4]張翔.淺談某水電站混凝土面板堆石壩施工[J].知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2011(09)：82.

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1007-7596(2014)12-0092-03

2014-06-12

賈飛宇(1966-)，男，貴州沿河人，工程師。

TV641.43

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