擠壓邊墻在混凝土面板堆石壩的應用研究

王志成

摘 要：混凝土面板堆石壩采用擠壓邊墻技術施工簡便，代替了傳統斜坡碾壓固坡法等工序，提高了施工進度。在汛期，擠壓邊墻技術提供了一個臨時可抵御沖刷的上游坡面，提高了壩體度汛的安全性。

關鍵詞：擠壓邊墻；混凝土面板堆石壩；應用研究

1 引言

某水電站位于四川省甘孜州鄉城縣境內，是金沙江左岸一級支流定曲河梯級開發之中的一個梯級。該水電站為高壩混合式開發，主要任務為發電，兼顧環境生態等用水要求。右岸建地面廠房發電，電站裝機容量76MW，水庫正常蓄水位3160m，水庫總庫容7512萬m3，具有年調節性能。壩區主要建筑物有大壩、溢洪道。大壩采用混凝土面板堆石壩，壩頂寬度10m，壩頂長度270m，最大壩高98m，壩體總填筑量約220萬m3。壩體自上游至下游依次分為堆石蓋重、粘土鋪蓋、混凝土面板、墊層區、過渡區、主堆石區、次堆石區等。

該工程采用的壩型為混凝土面板堆石壩，壩體基礎寬、體形大，松散的堆石壩體不便于分期施工，壩體填筑宜采用全斷面上升。根據該工程的實際特點，施工導流選用隧洞一次斷流的導流方式。由于壩體填筑量大，無法在一個枯水期完成，第一個洪水期來臨之前，壩體需填筑至臨時擋水高程進行擋水度汛，對面板堆石壩填筑和碾壓的施工進度要求較緊。

2 擠壓邊墻固坡技術概述

面板堆石壩上游坡面擠壓邊墻技術是在實踐過程中產生并推廣的一種施工新技術，最早是借鑒了園林工程中道沿機的擠壓滑模原理，于20世紀90年代在巴西、秘魯等國開發并首次使用[1]。其具體施工方法是：每一層墊層料填筑之前，沿上游坡面壩軸線方向用擠壓邊墻機做一道低強度、低彈模、半透水、連續的干貧混凝土邊墻，待混凝土墻達到一定強度后在其內側按設計要求鋪填墊層料、過渡料并用振動碾平面碾壓，至本層堆石料碾壓合格后再以同樣的工序進行下一層的施工，實現壩體連續填筑。

3 擠壓邊墻技術的優勢

3.1 傳統斜坡碾壓固坡施工方法

面板壩上游面填筑的傳統施工方法主要是在墊層料鋪填時將其墊層區上游面超填30cm左右后進行水平碾壓，一般壓實厚度約40cm[2]，待墊層料填筑至一定高度后，用機械或人工削坡整理，并反復進行斜坡碾壓，最后進行削坡、噴砂漿固坡等工序，直至符合混凝土面板澆筑對墊層區上游面平整度和密實度的要求。

3.2 擠壓邊墻技術與傳統方法的比較

面板堆石壩上游面填筑使用擠壓邊墻技術進行施工，施工速度快，可以同時進行墊層料、過渡料和壩體堆石料的填筑，相較于常規作業方法，有下述幾方面的優點：

1）傳統的大壩墊層料填筑工序為墊層料回填、機械削坡、斜坡碾壓、坡面砂漿碾壓。由于機械削坡、斜坡碾壓及坡面砂漿碾壓這些工序效率較低，費時費力，而且斜坡碾壓的壓實效果較難保證，削坡機械與碾壓機械均占用工作面，與后續堆石料的填筑存在施工干擾，降低了壩體的填筑速度。擠壓邊墻技術可以一次性完成上游坡面和同層墊層料的填筑施工。在進行上游坡面墊層施工時，不需要碾壓斜坡、整修坡面、超填削坡等施工，可以提高填筑和碾壓的施工速度，使壩體的施工效率增加。

2）采用邊墻擠壓成形技術施工方便，使傳統工藝中的墊層料斜坡碾壓變為垂直碾壓，提高了墊料層的密實度，可充分保證墊層料的壓實質量，并簡化了施工工藝，在加快上游坡面墊層保護施工進度的同時，面板的抗水壓能力和支撐能力提升。

3）擠壓邊墻工藝的采用使大壩上游的填筑速度快于下游，對大壩面板的穩定有利，且能使大壩盡快填筑到擋水高程，保證工程安全渡汛，也為提前發電提供有力保障。

4）擠壓邊墻工藝可以有效保護坡面，使坡面的抗雨水沖刷能力提升，且汛期可直接擋水，避免了傳統工藝下墊層料在汛期迎水坡腳直接被掏刷的危險。整個施工過程中，不需要投入過多的碾壓設備、整平坡面設備以及坡面防護設備，施工參與人員較少，經濟性佳。

4 混凝土擠壓邊墻施工

4.1 擠壓邊墻結構布置

參照類似工程經驗，并結合壩體結構斷面及墊層料現場碾壓試驗確定的層厚，該工程擠壓邊墻斷面采用梯形，高為40cm，頂寬為10cm，上游面坡比為1：1.4，下游坡比為1：8。

4.2 混凝土擠壓邊墻施工工藝

擠壓邊墻混凝土料由拌和站集中拌制，經5t自卸汽車運至大壩施工現場。邊墻擠壓機采用陜西省水利機械廠研制生產的BJY40型，其特點是斷面規則、直線度好、工效高、操作簡便，其具體參數如下：尺寸為400mm×1390mm×1280mm（長×寬×高）；重量為2600kg；功率為45kW；前進方式為螺旋連續推進；速度為40～60m/h[1]。現場根據配合比試驗，在混凝土中添加一定量的速凝劑和減水劑，使擠壓邊墻混凝土4～5h內必須達到一定強度，以利于墊層料碾壓施工，并保證擠壓邊墻混凝土不因振動碾的碾壓而跨塌[3]。

擠壓邊墻施工前平整墊層料碾壓面，如存在高差及凹凸，則應及時進行人工修補、找平和碾壓密實，以使擠壓機在一個水平面上操作，擠壓機的運行線路通過地面的定位標志導向。擠壓機就位、混凝土運輸等準備工作就緒后，啟動邊墻擠壓機，待機器運轉正常根據標志好的方向，即開始混凝土邊墻擠壓作業施工。擠壓時由專人控制擠壓機的行走方向，確保其擠壓邊墻的沿設定的方向前進。邊墻擠壓機的行走速度與自卸汽車運行速度和方向要保持一致，自卸汽車送料到擠壓機料斗要均勻，而且出料速度適中，混凝土邊墻的成型速度要求控制在40～60m/h。邊墻成型1h滿足要求后即可鋪設墊層料進行碾壓施工，實現壩體連續作業。

擠壓邊墻與兩岸岸坡趾板接頭處的起始端采用人工立模澆筑邊墻，擠壓邊墻的端部采用鋼模板將其封閉并固定，擠壓機正常運行作業，完成邊墻作業后吊離擠壓機，然后按照邊墻設計尺寸立模，人工澆筑端部邊墻混凝土。

4.3 擠壓邊墻施工注意的問題

1）為確保墊層料壓實質量，對緊鄰擠壓邊墻20cm范圍內的墊層料，采用H330-1手扶式振動碾碾壓6～8遍。

2）混凝土邊墻擠壓施工時和墊層料填筑碾壓后，若每層邊墻的接坡間出現明顯的臺階，及時采用人工抹平方式處理。

3）為了減小擠壓邊墻對混凝土面板的約束，一般會在擠壓邊墻上游表面噴涂厚度約3mm的乳化瀝青或噴涂乳化瀝青與砂的聚合物等工程措施進行處理后再澆筑面板混凝土。

5 結語

面板堆石壩采用擠壓邊墻固坡施工技術，代替了傳統工藝中墊層的超填、削坡、修整、坡面防護等工序，技術施工簡便，充分保證墊層料的壓實質量，并簡化了施工工藝，加快了上游坡面墊層施工進度。擠壓邊墻為汛期提供一個臨時可抵御沖刷的上游坡面，提高了壩體度汛的安全性，可廣泛推廣及應用。

參考文獻

[1]宿生，李曉偉.瓊中抽水蓄能電站下水庫大壩擠壓邊墻施工[J].珠江水運，2018，6：95-96.

[2]劉政偉，彭東海.面板堆石壩墊層固坡施工方法對比分析[J].四川水利，2015，2：50-51.

[3]劉昕，耿微混凝土擠壓邊墻施工技術在面板堆石壩中的應用[J].技術與市場，2017，8：232-233.