高寒干燥地區超長面板混凝土施工技術淺析

王寧遠

（中國水電建設集團十五局有限公司第二工程公司，陜西 西安 710016）

0 引言

新疆卡拉貝利水利樞紐工程擋水建筑物為混凝土面板砂礫石壩，最大壩高92.5 m，壩長760.7 m，上游坡比1∶1.7，下游坡比1∶1.8。大壩上游坡面采用面板混凝土防滲，面板寬度主要分12 m與6 m兩種，共計74塊，面板厚度依據d=0.4+0.0035 H自上而下逐漸增厚，頂部厚度0.4 m，底部最大厚度0.71 m?；炷敛捎弥锌沽蛩猁}水泥，標號為C30W10F300。

面板混凝土不分期施工，單塊面板一次性澆筑到壩頂，單塊面板最長175.15 m，總面積9.4萬m2，混凝土總量50200 m3，工期60天，最大澆筑強度達到1300 m3/日，工期緊，澆筑強度高，高強度超長面板澆筑是面板施工的顯著特點。

大壩壩址位于南疆腹地，氣候高寒干燥，年降水量小而蒸發量大，晝夜溫差大，大風沙塵天氣頻發，歷年平均最大風速為19.7 m/s，每年的3月～5月份為風季，極端最大風速可達43.2 m/s，高寒干燥氣候條件下的面板防裂是面板混凝土施工的最大難點。

針對超長薄層混凝土施工強度高的特點，開工前足量儲備鋼筋、止水等主要材料和滑模、側模周轉類材料，儲量能夠滿足4套滑模同時澆筑，各種資源投入適度冗余，適應快速施工的進度要求；結合高寒干燥的氣候特點開展面板防裂研究，采取優化配合比、弱化邊墻約束和強化養護的防裂措施來保證施工質量。

1 水文氣象條件

卡拉貝利混凝土面板砂礫石壩地處新疆南疆腹地的克孜河上，遠離海洋，三面環山又受塔里木盆地影響，冷濕氣流難以侵入。本區氣候特征主要表現為：降水量小而蒸發強烈；氣溫日、年變幅大?？ɡ惱畮靿沃诽帲憾嗄昶骄鶜鉁?0.6℃，多年平均年降水量為120.0 mm，多年平均蒸發量3306.9 mm。多年平均年日照時數為2784小時，最大凍土深度660 mm，多年年平均風速1.9 m/s，歷年平均最大風速為19.7 m/s。主要氣象要素統計見表1。

表1 卡拉貝利水文站主要氣象要素統計表

2 面板混凝土施工組織

面板混凝土施工組織管理主要從鋼筋制作、安裝，止水及側模加工、安裝，混凝土入倉、振搗和養護等環節入手，認真執行規范標準，嚴格管控落實，標準化作業，確保工序質量達標。

2.1 鋼筋制安

先在擠壓邊墻斜面上按3 m間排距插入螺紋鋼筋做架立筋并標出鋼筋綁扎位置，后將預制成型的鋼筋采用自制鋼筋臺車運輸至安裝工作面。同種鋼筋采用直螺紋套筒連接，異種鋼筋之間采用焊接，縱橫鋼筋交叉點采用梅花型點焊或20#鍍鋅鐵絲綁扎。

2.2 止水及側模安裝

面板混凝土的銅止水片包括周邊縫“F”型、板間縫“W1”型、與壩頂防浪墻間的“W2”型三種規格。板間縫銅止水采用銅止水一體化成型技術按照設計要求進行止水安裝并校正，后進行側模安裝。

面板側模采用方木組合結構，側模安裝自下而上，采用“內拉內撐”法固定。側模間隔2 m設一道鋼筋或方木豎帶，穿φ12鋼筋拉桿與面板鋼筋之間焊接固定。在澆筑過程中派專人檢查模板并及時校正，后澆塊以先澆塊為側模。

2.3 滑模就位與溜槽安裝

面板滑模采用25 t吊車吊裝至側模上，10 t慢速卷揚機將滑模沿側模下放并同步進行溜槽鋪設和防風遮陽布的安裝。

溜槽根據板寬6 m或12 m分別設置1道或2道，溜槽標準節長2 m，采用搭接方式并間隔4塊與面板鋼筋可靠連接，溜槽上接集料口，下至滑模前緣0.8 m～2.0 m處。每道溜槽可輻射其兩側各3 m范圍內的混凝土澆筑施工。

2.4 混凝土澆筑與養護

混凝土采用拌合站集中拌制，10 m3混凝土攪拌運輸車水平運輸至壩頂，溜槽垂直運輸卸料，人工擺動末端溜槽入倉，布料層厚25 cm～30 cm。倉面坍落度根據規范及配合比研究報告，結合坡比按30 mm～90 mm控制。止水片周圍的混凝土采用人工翻搗入倉。

每澆完一層混凝土滑升一次滑模，滑?；龍猿帧扒趧印⒙?、少升”的原則，一次滑升高度約為25 cm～30 cm，且不超過一層混凝土的澆筑高度。施工過程中，滑模平均滑升速度按2.0 m/h控制，最大滑升速度不超過2.5 m/h。

混凝土出模后，立即采用木抹和鋼抹進行第一次抹面，并用2 m靠尺檢查平整度。待混凝土初凝前，及時進行第二次壓面抹光。為保證混凝土表面平整、避免形成早期裂縫，在混凝土終凝前再次壓面抹光。

混凝土養護采用塑料布、土工布覆蓋，花管長流水養護。混凝土澆筑過程中采用二道收面架牽引的移動式塑料花管灑水養護，澆筑完成后采用壩頂固定式花管長流水養護。

3 施工工藝創新優化

卡拉貝利大壩面板混凝土施工前，項目部進行了多種施工方案的對比、研究，從提高施工質量、保證施工安全、加快施工進度等多方面考慮，超前謀劃、對施工工藝進行優化和改進。

（1）銅止水一體化機械施工

面板最大斜長175 m，施工中定制175 m標準長度的止水銅片。銅止水制作時，直接將銅止水壓延機放置在壩頂面板砂漿條帶的中心位置上，標準銅帶固定于壓延機后的簡易鋼輪上，銅帶經過壓延機后直接進入施工部位。采用一體化機械施工，一方面，大大提高了施工效率；另一方面，有效減少銅帶的焊接和搬運次數，提高了銅止水的施工質量。

（2）模塊化拼裝側模的應用

采用方木組合結構側模，2 m長度的方木標準塊疊加組合，結合1 cm～5 cm厚度不等的薄木板調節至面板混凝土設計厚度。組合結構側模重量輕、周轉快、安裝方便，有效加快面板混凝土施工進度，施工效果良好。

（3）表層止水機械化施工

面板接縫表層止水采用一體化機械施工，通過GB柔性填料擠出機、擠出施工臺車、送料車和牽引臺車組合運行完成。擠出施工臺車在填料嵌填同時釋放蓋板卷軸上的蓋板，使其就位于已擠出成型的填料包上；后續跟上的施工人員進行蓋板兩側不銹鋼壓條安裝，便可完成一條接縫表層止水的機械化施工。

表止水采用一體化機械施工，一方面，出料口尺寸是根據設計填料尺寸訂制，擠出成型的填料外觀質量好且密實度高；另一方面，表層止水施工為邊坡作業，人工作業時需利用安全帶配合安全爬梯攀爬，施工困難，危險系數較高，通過一體化機械施工有效降低了施工難度、保證了施工安全；另外，一體化施工受天氣因素影響小且效率遠高于人工嵌填，可大大加快施工進度，縮短工期。

4 面板混凝土主要防裂措施

根據高寒干燥地區氣候特點，面板澆筑過程易受大風、晝夜溫差大等氣候條件影響，混凝土表層失水快會導致表面承受較大拉應力而產生干縮性裂縫；水化熱會導致混凝土內外溫差大進而產生溫度裂縫。因此卡拉貝利面板混凝土防裂措施主要從預防干縮性裂縫、溫度裂縫等方面入手。

（1）優化混凝土配合比設計，增強面板混凝土抗裂性能

先后兩次委托新疆水利水電科學研究院對面板混凝土配合比進行研究，并在趾板混凝土施工中進行了驗證和總結，為指導面板混凝土的施工積累了大量的數據和經驗資料。并通過在混凝土配合比設計中添加適量的螺旋形聚乙烯醇纖維，有效提高了面板混凝土的早期抗裂性能。

（2）采取措施弱化邊墻約束，減少混凝土面板裂縫

在擠壓墻坡面設置2.5 mm厚“兩油一砂”改性瀝青隔離層，強化隔離層的效果，減弱邊墻表面對面板混凝土的約束應力。并在混凝土澆筑時設專人從邊墻表面割除架立鋼筋，消除架立鋼筋約束，增強面板混凝土的適應變形能力。

（3）采取有效防風措施，減少不利施工影響

根據項目部統計的氣象資料，每年3月～5月，卡拉貝利壩址區日平均風速2.4 m/s，風速超過10 m/s的天數達到14天，不利于面板混凝土施工的大風因素尤為突出。施工過程中，通過在混凝土溜槽上安設牢靠的防風遮陽帆布，有效減少混凝土的水分散失，保證混凝土入倉的和易性。收面壓光后立即覆蓋塑料布、土工布，土工布之間用扎絲縫合，兩側與面板拉錨頭綁扎固定，形成整體的土工布在養護水浸濕的情況下，不宜被大風破壞，保證了混凝土的養護效果。

（4）科學合理的養護，減少溫度裂縫的發生

動態掌握環境溫度，準確控制混凝土溫度，保證混凝土入倉溫度在3℃～15℃以內；在面板混凝土內部安設溫度探頭測溫，壩頂安裝熱水鍋爐，專人監測氣溫、水溫及混凝土內外溫度，及時調整養護水溫，確保面板混凝土內外溫差小于15℃。采用塑料布、土工布覆蓋，壩頂花管長流水養護，保證養護效果。

（5）加強現場組織管理，保證混凝土施工質量

成立面板混凝土施工組織管理領導及施工質量監督小組，編制標準化施工、質量檢測手冊，標準化管理、專業化施工；加強現場施工過程管控，合理安排澆筑計劃，確保物料充足，做到混凝土無間斷施工。

5 結語

卡拉貝利大壩面板混凝土施工，克服高寒干燥和超長面板雙重不利因素影響，進行了一系列有針對性的技術研究和創新，實現了面板混凝土施工質量控制與進度目標辯證統一，大壩蓄水前對全部9.4萬m2的面板裂縫普查和處理371條，平均每1000 m24條，面板裂縫控制較好，進度目標按期實現，面板施工質量達到優良等級。