混凝土擠壓邊墻技術(shù)在江坪河大壩中的應(yīng)用和質(zhì)量控制要點(diǎn)

中國水利水電第四工程局有限公司，四川 成都 610091

1 混凝土擠壓邊墻技術(shù)在江坪河大壩中的應(yīng)用

江坪河水電站位于湖北省鶴峰縣溇水干流上游河段，壩高219m，是國內(nèi)在建第一、世界第三高混凝土面板堆石壩。工程屬一等大（1）型工程，壩頂長度為414m，大壩上游坡比為1∶1.4，局部坡比1∶1.36。江坪河壩頂高476m，壩頂寬10m，壩體總填筑方量為744.98萬m3。大壩堆石體從上游到下游依次分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)以及下游大塊石護(hù)坡等區(qū)域。由于水電站混凝土面板堆石壩為目前國內(nèi)外同類壩型中的第三高壩，其壩體變形控制難度大，而且壩體填料又是采用的冰漬礫巖，冰漬礫巖填筑高面板堆石壩在國內(nèi)外也屬于首例。為了提高壩體填筑碾壓施工質(zhì)量，加快大壩施工進(jìn)度，采用低強(qiáng)度混凝土擠壓式邊墻固坡方式代替原來翻模固坡及削坡方案。混凝土擠壓邊墻斷剖面為不對稱梯形，以鉸接的方式使邊墻適應(yīng)墊層區(qū)的變形，防止其底部出現(xiàn)空腔，可有效避免后期面板澆筑時產(chǎn)生的各方面不利影響。

擠壓式混凝土邊墻技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：提高大壩填筑施工速度，墊層料不需要超填和修坡，提高墊層料的施工質(zhì)量和施工安全，施工方便快捷，坡面整潔美觀以及抗雨水沖刷等等。目前國內(nèi)外在建的面板堆石壩已經(jīng)廣泛采用擠壓式混凝土邊墻技術(shù)。

由于高壩自身體積大，外加荷載比較多，相對壩體沉降量也比較大，因此更適合采用擠壓邊墻施工技術(shù)來進(jìn)行固坡，同時由于擠壓邊墻混凝土強(qiáng)度低，以每層40cm尺寸升高，有利于增加壩體沉降時的整體性和穩(wěn)定性。為了加快施工進(jìn)度，提高墊層料施工質(zhì)量，加快大壩填筑施工，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)性分析對比，決定采用低強(qiáng)度混凝土擠壓式邊墻固坡方式代替原翻升模板固坡方案。

2 混凝土配合比

國產(chǎn)擠壓機(jī)對混凝土配合比較敏感，根據(jù)設(shè)計要求，擠壓混凝土配合比按一級配干硬性混凝土設(shè)計，坍落度為0，水泥用量為60～90kg/m3，用水量為80～100kg/m3。混凝土28d抗壓強(qiáng)度為3～5MPa，滲透系數(shù)為10-4～l0-2cm/s，彈性模量低于8000MPa，速凝劑摻量為3%～5%，混凝土干密度不小于2g/cm3。

前期通過調(diào)整水泥用量、用水量、砂石骨料等進(jìn)行配合比試驗(yàn)，測定現(xiàn)場擠壓邊墻的干密度、彈模、抗壓強(qiáng)度等，優(yōu)選出配合比，其28d抗壓強(qiáng)度值不應(yīng)超過5MPa，應(yīng)以擠壓成型的邊墻在墊層料振動碾壓時不出現(xiàn)坍塌為控制原則，現(xiàn)場試驗(yàn)配合比如表1所示。

表1 現(xiàn)場試驗(yàn)配合比

江坪河水電站大壩創(chuàng)新性地提出采用混合料作為邊墻原材料，自行試驗(yàn)研究的配合比，具有低強(qiáng)度、低彈模、半透水等特點(diǎn)，其平整度易于控制，減少后續(xù)坡面處理工作量，同時后期將邊墻結(jié)構(gòu)與面板同縫鑿斷，順應(yīng)了面板變形，有效保障了面板穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 墻體基礎(chǔ)平整

為便于擠壓機(jī)行走和澆筑，邊墻施工面在每一層擠壓前及墊層料填筑碾壓施工之后，與邊墻混凝土頂面的高差盡可能在同一平面上，不要超過2cm，如果高差較大，必須用人工整平，確保擠壓施工時機(jī)械能夠保持平穩(wěn)移動，避免影響邊墻擠壓施工質(zhì)量和邊墻成型精度。在施工過程中必須認(rèn)真修補(bǔ)和人工平整，并碾壓密實(shí)，將誤差控制在±20mm。

3.2 測量放線

對墊層料高程進(jìn)行測量復(fù)核后，由測量隊(duì)采用全站儀精確放線，標(biāo)示出邊墻的外邊線和擠壓機(jī)的行走路線。根據(jù)底層已成型擠壓墻頂邊線進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將最大允許偏差控制在-80～50mm。在邊墻施工前，在其內(nèi)側(cè)設(shè)置一根具有一定強(qiáng)度的線繩，用于控制混凝土擠壓機(jī)的行進(jìn)方向，保證成型的擠壓墻墻體平直，位置盡可能準(zhǔn)確無誤。

3.3 邊墻擠壓機(jī)吊裝

施工中采用吊車將邊墻擠壓機(jī)吊運(yùn)至施工起點(diǎn)位置。由于邊墻擠壓機(jī)起點(diǎn)就位與定向?qū)τ谡麑踊炷吝厜D壓施工質(zhì)量和精度有重要作用，因此施工前需要注意以下三點(diǎn)：（1）設(shè)備調(diào)平。利用水平尺調(diào)節(jié)擠壓機(jī)機(jī)身，并將水平尺置于機(jī)器料斗平臺上，對其進(jìn)行垂直方向和平行機(jī)身方向的水平調(diào)節(jié)。（2）放置高度控制。江坪河混凝土擠壓邊墻體的設(shè)計高度為0.4m，施工前需要認(rèn)真校核其高度。與此同時，為了避免混凝土擠壓成型后其坡腳出現(xiàn)不穩(wěn)固現(xiàn)象，應(yīng)將擠壓機(jī)外坡刀片貼近下一層邊墻坡頂，這樣也能滿足邊墻施工的要求。（3）擠壓機(jī)前進(jìn)基準(zhǔn)。預(yù)先在邊墻擠壓施工軌跡上進(jìn)行測量放線，做好控制標(biāo)記。混凝土施工時必須有專人控制擠壓機(jī)行駛，保證混凝土擠壓成型后達(dá)到設(shè)計尺寸要求。

3.4 邊墻擠壓施工

（1）混凝土由攪拌罐車運(yùn)至現(xiàn)場，并沿擠壓墻走向，隨擠壓機(jī)同步前進(jìn)。卸料要均勻連續(xù)，行走速度控制在同步為宜，過程中同時添加速凝劑。（2）在修整處理時，如果每層邊墻的接坡間出現(xiàn)明顯的臺階、位移、平整度超標(biāo)等缺陷，在初凝前需要立即進(jìn)行人工修補(bǔ)處理，使用靠尺進(jìn)行自檢。需要注意的是由于擠壓機(jī)體自身占有體積長度，墻體與兩端混凝土趾板有3m左右的空檔，因此要單獨(dú)立模板澆筑混凝土，使擠壓墻兩端與兩岸趾板相互連接成一個整體。

3.5 墊層料碾壓

首先要根據(jù)之前現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)確定的試驗(yàn)參數(shù)并進(jìn)行控制，待擠壓邊墻凝固3h后才可以開始墊層料攤鋪。汽車卸料時距邊墻大于50cm，鋪料厚度高于邊墻頂部5～10cm，完成4h后再用振動平板夯夯實(shí)，注意振動碾壓時，鋼輪距擠壓邊墻大于50cm，無法碾壓的部分采用機(jī)械振動夯板夯實(shí)，局部采用人工補(bǔ)料的方法，保證擠壓邊墻內(nèi)側(cè)墊層料的平整度，同時將高度差控制在±3cm以下。

3.6 原材料質(zhì)控

（1）原材料首先應(yīng)滿足《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5144—2015）和《混凝土面板堆石壩擠壓邊墻技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5297—2013）的要求。粗骨料選用5～20mm粒徑的石子作為粗骨料，超徑率不得超過5%，小于5mm的顆粒含量宜為30%～50%，含泥量小于7%，其余性能指標(biāo)應(yīng)符合《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5144—2015）中的相關(guān)規(guī)定。（2）細(xì)骨料宜優(yōu)選級配良好的中粗砂或石粉，外加劑選用高效液態(tài)速凝劑。江坪河砂石骨料采用紅鶴砂石加工廠生產(chǎn)的成品人工砂石骨料，并且在拉運(yùn)前進(jìn)行現(xiàn)場取樣，不合格的不允許進(jìn)場。水泥采用普通硅酸鹽水泥，質(zhì)量滿足《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）等現(xiàn)行有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并且嚴(yán)格進(jìn)行進(jìn)場取樣檢測。

3.7 施工過程控制

（1）擠壓機(jī)行走速度為40～50m/h，將偏差控制在±20mm，滿足擠壓邊墻的直線度要求。在過程中保證混凝土密實(shí)度和邊墻表面平整度。施工過程中勻速卸料，防止混凝土產(chǎn)生骨料分離和大顆粒集中等現(xiàn)象，同時定期觀察擠壓邊墻周圍有無脫空現(xiàn)象，及時進(jìn)行消缺處理。（2）每次擠壓施工完畢后，必須對擠壓機(jī)、攪拌罐車進(jìn)行全面清洗，并做好必要的維護(hù)，保證設(shè)備工況良好和正常運(yùn)行。

4 施工工期對比

（1）翻模砂漿施工。以0.4m高為一個循環(huán)，壩面平均長度為414m來計算工期。測量放樣1h，人工支（翻）模8h，墊層料攤鋪8h，墊層料碾壓6h，拔楔板2h，灌注砂漿4h，合計29h。

（2）擠壓邊墻施工。以0.4m高為一層，壩面平均長度為414m來計算工期。測量放樣1h，擠壓邊墻澆筑7h，墊層料攤鋪8h，墊層料碾壓6h，合計22h。

江坪河大壩填筑自EL390m～EL472m如果采用翻模砂漿工藝，不間斷施工需要(472-390)÷0.4×29=5945h，合計247d；如果采用擠壓邊墻工藝，不間斷施工需要(472-390)÷0.4×22=4510h，合計188d。因此，相比而言采用擠壓邊墻施工技術(shù)施工可縮短工期59d。

5 結(jié)束語

江坪河大壩上游坡面采用混凝土擠壓墻技術(shù)施工，壩體每天可填筑3～4層，平均每天上升1.2～1.6m，施工速度比傳統(tǒng)工藝提高了50%左右，施工效率高，施工進(jìn)度明顯加快。與此同時，傳統(tǒng)的斜坡碾壓被水平面上的垂直碾壓取代，保證了上游坡面的密實(shí)度和平整度，蓄水后面板變形減小，裂縫的數(shù)量顯著降低。2020年6月，蓄水達(dá)到440m高程后，經(jīng)參建四方聯(lián)合普查，三期面板裂縫數(shù)量只有8條，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，由于施工速度快且整體質(zhì)量合格，江坪河水電站于2020年7月實(shí)現(xiàn)兩臺機(jī)組發(fā)電，取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。