面板堆石坝挤压边墙冬季施工技术探讨

朱 显 鸽， 娄 宗 科， 赵 琦

(1.西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100；2.杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100；3.中国电力建设集团水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 710032)

随着土石坝碾压施工机械和施工技术的不断进步和完善，面板堆石坝建设的数量和高度迅速增加，逐渐成为当今水利水电工程建设的主流坝型之一。现在，面板堆石坝施工中多采用挤压边墙施工技术处理垫层料的上游坡面，这种挤压边墙施工技术以其安全、优质、快速、经济的特点目前在面板堆石坝施工中被广泛应用。但是，在我国北方广大地区，冬季时间比较长，环境温度较低，对挤压边墙混凝土影响较大。为了保证挤压边墙混凝土的质量，实现常年均衡、快速施工，必须关注冬季挤压边墙施工技术。

1 工程概述

神树蓄能(原杂木寺二级)电站是杂木河干流毛藏寺～渠首河段的第一个梯级，该电站挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，最大坝高88.8 m，坝顶宽8 m，坝顶长217.39 m。据气象站资料，杂木河流域多年平均气温达7.9 ℃，多年平均最高气温为15.3 ℃，多年平均最低气温为1 ℃，历年极端最高气温为40.8 ℃，极端最低气温为-32 ℃；最大积雪深度为9 cm，最大冻土厚度为141 cm。

本工程大坝填筑于2013年9月开始，预计于2014年4月基本完成填筑，坝体施工跨越了整个冬季。鉴于枢纽区地处高海拔严寒地区，故本工程挤压边墙施工体现了其时段上的特殊性。在冬季，挤压边墙机械施工因混凝土冻结、造价等因素影响而无法正常施工。为了保证整个工程的施工进度，经研究讨论，最终决定挤压边墙施工采取人工浇筑的方式，即人工挤压边墙施工采用制作定型木模由人工入仓浇筑施工。

2 人工挤压边墙断面的设计

人工挤压边墙施工的断面体型需在原挤压边墙断面体型的基础上稍作更改，更改后的体型一方面要保证迎水面坡比与原设计一致，另一方面要确保人工边墙的稳定，同时亦应满足人工边墙施工的条件。最终将人工边墙断面体型确定为：迎水面坡比为1∶1.45，内侧坡比为1∶1，顶宽20 cm，底宽118 cm，墙高40 cm。人工挤压边墙的断面尺寸见图1。

图1 人工挤压边墙断面尺寸示意图

3 冬季挤压边墙混凝土配合比设计

挤压边墙位于混凝土面板的下面。为了防止边墙结构对面板造成比较大的约束，要求混凝土挤压边墙结构应具有低弹性模量、低透水性等特点。根据挤压边墙混凝土的作用，同时要求挤压边墙混凝土具有速凝的特点。

挤压边墙的混凝土应该按照一级配干硬性混凝土配合比进行设计，塌落度要求为0。对于本工程，设计要求边墙混凝土宜满足低强度(强度等级不宜大于C5)、低弹性模量(弹性模量不宜大于8 000 MPa)、半透水(K=10-3～10-2mm/s)的要求。

该工程通过对混凝土配合比试验检测结果进行分析，最终选定的冬季挤压边墙混凝土设计配合比见表1。

表1 挤压边墙混凝土配合比表

4 人工挤压边墙施工

挤压边墙的施工程序为：

施工准备→混凝土拌制、运输→挤压边墙浇筑→保温材料铺设→垫层料铺筑→缺陷处理。

4.1 施工前的准备工作

施工前的准备工作包括:场地平整、测量放线、浇筑立模。

场地平整及测量放线：人工挤压边墙的场地平整应将立模1.5 m范围内的垫层料碾压面高差控制在1.5 cm以内并保证模板顶面水平；测量放线时根据前一层挤压边墙的顶面高程，放出人工浇筑层高时边墙顶面的外边线点后进行打桩拉线，因线绳处于悬空状态，因此，在施工中不能碰触线桩，以免造成上游顶部外边线错位。

浇筑立模：在混凝土边墙浇筑前，依据人工混凝土边墙设计尺寸加工制作定型木模，木模由2 cm 厚木板拼装而成，模板在边墙上下面部位敞开，在长度方向用5 cm×5 cm方木连接加固，将模板两端头的上下游两面用方木横向连接。为了防止模板在浇筑过程中跑模变形，模板上游面应与下层边墙上游坡面相接。另外，在模板上每隔1 m放置一个依模板外形尺寸制作的角钢卡件来保证体型。模板的标准长度为4 m。人工加压边墙模板断面形式见图2。

4.2 混凝土拌制

混凝土由JZC400型强制式搅拌机生产。为了确保达到冬季施工时的入仓温度，加入了50 ℃～60 ℃热水按照设计配合比并添加高效速凝剂、防冻剂进行搅拌。

混凝土由小型农用车运至现场。运输过程中，为了减少温度损失，拌合系统应安装在离挤压边墙施工部位较近的位置，并在运输车上铺盖保温棉被。

图2 人工挤压边墙浇筑模板断面图

4.3 人工边墙的浇筑

在浇筑部位坝面上铺设1.5 mm厚铁皮，将混凝土料卸至铁皮上，然后由人工用铁锹入仓，入仓混凝土用小型工器具振捣密实。

4.4 保温材料的铺设

保温材料的铺设随挤压边墙浇筑同步进行，完成一段，覆盖一段。挤压边墙的浇筑保温采用蓄热法，模板拆除后对成型的挤压边墙立即覆盖双层保温被，在气温较低的情况下，在保温被下面沿着挤压边墙方向加设功率为500 kW的电热毯，以达到对挤压边墙混凝土进行保温的效果。

4.5 垫层料的填筑

边墙混凝土施工后4 h ，即可进行垫层料的摊铺和碾压。垫层料的填筑采用进占法，碾压采用22 t振动平碾，静碾1遍，振动碾压8遍。为防止碾压对边墙造成损坏或移位，将振动碾距离边墙内侧的距离控制在30 cm，边墙边缘的30 cm垫层料采用10 t的液压夯板进行振动夯实，每个夯板振动时间为15～25 s。

4.6 人工挤压边墙的缺陷处理

对于两仓衔接部位，因模板堵头影响，相邻两仓混凝土无法连续相接，待相邻两仓混凝土浇筑完成后，利用木板搭接在两端边墙坡面上，将空缺部位填筑密实；对施工中出现的错台、鼓包、坍塌等现象，人工分别采用砂浆(M5)抹平、凿除抹灰及立模补浇混凝土等措施进行处理，以免其对面板混凝土受力产生影响。

5 施工质量的控制

5.1 料源控制

对各填筑部位的坝料，在料源处加强质量控制和取样试验，以保证坝料粒径、级配符合设计要求。建立完善的通讯系统，加强填筑区及开采区的信息联络，对垫层料、过渡层料及主堆石料料场实行签发合格准运证及挂牌制度，重点控制填筑料材质、含泥量、最大块、粒径及级配，杜绝不合格料上坝。

5.2 过程控制

坝体的填筑质量主要在于过程控制。在施工过程中，加强了对备料开采和运输过程中的管理，车辆按运输料源的不同分别配装垫层料、过渡料、主堆石、次堆石料车牌以示区别，并经常保持车厢、轮胎清洁，防止将残留在车厢和轮胎上的泥土带入填筑区。填筑期间或以后，对于受污染的材料，应严格按照监理工程师指示处理或全部挖除。在坝上各填筑区设置醒目标识，专人指挥装车、卸车，以免误填、误装和混填、混装。坝料填筑严格按碾压试验确定的参数施工，采取计量洒水来严格控制洒水量，在碾压过程中控制压实效果和坝体填筑质量。

由项目部设置的质量管理机构负责全过程的监督指导，发现质量问题及时予以处理并做好日常质量检查记录和施工记录，以确保最终的填筑质量。

5.3 质量检查与试验

坝体填筑各部位的质量检查与取样试验要求以招标技术文件及经碾压试验后由监理工程师批准的参数作为标准，并按照《混凝土面板堆石坝施工规范》及合同文件技术条款规定的有关内容和方法进行。

6 结 语

笔者结合神树蓄能(原杂木寺二级)水电站面板堆石坝工程应用实际，从挤压边墙混凝土配合比设计、挤压边墙施工工艺、质量检测与控制方面，探讨了挤压边墙冬季施工技术措施，希望能对后续相似工程建设提供参考和借鉴。

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