混凝土挤压边墙技术在江坪河大坝中的应用和质量控制要点

中国水利水电第四工程局有限公司，四川 成都 610091

1 混凝土挤压边墙技术在江坪河大坝中的应用

江坪河水电站位于湖北省鹤峰县溇水干流上游河段，坝高219m，是国内在建第一、世界第三高混凝土面板堆石坝。工程属一等大（1）型工程，坝顶长度为414m，大坝上游坡比为1∶1.4，局部坡比1∶1.36。江坪河坝顶高476m，坝顶宽10m，坝体总填筑方量为744.98万m3。大坝堆石体从上游到下游依次分为垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区以及下游大块石护坡等区域。由于水电站混凝土面板堆石坝为目前国内外同类坝型中的第三高坝，其坝体变形控制难度大，而且坝体填料又是采用的冰渍砾岩，冰渍砾岩填筑高面板堆石坝在国内外也属于首例。为了提高坝体填筑碾压施工质量，加快大坝施工进度，采用低强度混凝土挤压式边墙固坡方式代替原来翻模固坡及削坡方案。混凝土挤压边墙断剖面为不对称梯形，以铰接的方式使边墙适应垫层区的变形，防止其底部出现空腔，可有效避免后期面板浇筑时产生的各方面不利影响。

挤压式混凝土边墙技术具有以下优点：提高大坝填筑施工速度，垫层料不需要超填和修坡，提高垫层料的施工质量和施工安全，施工方便快捷，坡面整洁美观以及抗雨水冲刷等等。目前国内外在建的面板堆石坝已经广泛采用挤压式混凝土边墙技术。

由于高坝自身体积大，外加荷载比较多，相对坝体沉降量也比较大，因此更适合采用挤压边墙施工技术来进行固坡，同时由于挤压边墙混凝土强度低，以每层40cm尺寸升高，有利于增加坝体沉降时的整体性和稳定性。为了加快施工进度，提高垫层料施工质量，加快大坝填筑施工，经过经济性分析对比，决定采用低强度混凝土挤压式边墙固坡方式代替原翻升模板固坡方案。

2 混凝土配合比

国产挤压机对混凝土配合比较敏感，根据设计要求，挤压混凝土配合比按一级配干硬性混凝土设计，坍落度为0，水泥用量为60～90kg/m3，用水量为80～100kg/m3。混凝土28d抗压强度为3～5MPa，渗透系数为10-4～l0-2cm/s，弹性模量低于8000MPa，速凝剂掺量为3%～5%，混凝土干密度不小于2g/cm3。

前期通过调整水泥用量、用水量、砂石骨料等进行配合比试验，测定现场挤压边墙的干密度、弹模、抗压强度等，优选出配合比，其28d抗压强度值不应超过5MPa，应以挤压成型的边墙在垫层料振动碾压时不出现坍塌为控制原则，现场试验配合比如表1所示。

表1 现场试验配合比

江坪河水电站大坝创新性地提出采用混合料作为边墙原材料，自行试验研究的配合比，具有低强度、低弹模、半透水等特点，其平整度易于控制，减少后续坡面处理工作量，同时后期将边墙结构与面板同缝凿断，顺应了面板变形，有效保障了面板稳定安全运行。

3 质量控制要点

3.1 墙体基础平整

为便于挤压机行走和浇筑，边墙施工面在每一层挤压前及垫层料填筑碾压施工之后，与边墙混凝土顶面的高差尽可能在同一平面上，不要超过2cm，如果高差较大，必须用人工整平，确保挤压施工时机械能够保持平稳移动，避免影响边墙挤压施工质量和边墙成型精度。在施工过程中必须认真修补和人工平整，并碾压密实，将误差控制在±20mm。

3.2 测量放线

对垫层料高程进行测量复核后，由测量队采用全站仪精确放线，标示出边墙的外边线和挤压机的行走路线。根据底层已成型挤压墙顶边线进行适当的调整，将最大允许偏差控制在-80～50mm。在边墙施工前，在其内侧设置一根具有一定强度的线绳，用于控制混凝土挤压机的行进方向，保证成型的挤压墙墙体平直，位置尽可能准确无误。

3.3 边墙挤压机吊装

施工中采用吊车将边墙挤压机吊运至施工起点位置。由于边墙挤压机起点就位与定向对于整层混凝土边墙挤压施工质量和精度有重要作用，因此施工前需要注意以下三点：（1）设备调平。利用水平尺调节挤压机机身，并将水平尺置于机器料斗平台上，对其进行垂直方向和平行机身方向的水平调节。（2）放置高度控制。江坪河混凝土挤压边墙体的设计高度为0.4m，施工前需要认真校核其高度。与此同时，为了避免混凝土挤压成型后其坡脚出现不稳固现象，应将挤压机外坡刀片贴近下一层边墙坡顶，这样也能满足边墙施工的要求。（3）挤压机前进基准。预先在边墙挤压施工轨迹上进行测量放线，做好控制标记。混凝土施工时必须有专人控制挤压机行驶，保证混凝土挤压成型后达到设计尺寸要求。

3.4 边墙挤压施工

（1）混凝土由搅拌罐车运至现场，并沿挤压墙走向，随挤压机同步前进。卸料要均匀连续，行走速度控制在同步为宜，过程中同时添加速凝剂。（2）在修整处理时，如果每层边墙的接坡间出现明显的台阶、位移、平整度超标等缺陷，在初凝前需要立即进行人工修补处理，使用靠尺进行自检。需要注意的是由于挤压机体自身占有体积长度，墙体与两端混凝土趾板有3m左右的空档，因此要单独立模板浇筑混凝土，使挤压墙两端与两岸趾板相互连接成一个整体。

3.5 垫层料碾压

首先要根据之前现场碾压试验确定的试验参数并进行控制，待挤压边墙凝固3h后才可以开始垫层料摊铺。汽车卸料时距边墙大于50cm，铺料厚度高于边墙顶部5～10cm，完成4h后再用振动平板夯夯实，注意振动碾压时，钢轮距挤压边墙大于50cm，无法碾压的部分采用机械振动夯板夯实，局部采用人工补料的方法，保证挤压边墙内侧垫层料的平整度，同时将高度差控制在±3cm以下。

3.6 原材料质控

（1）原材料首先应满足《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144—2015）和《混凝土面板堆石坝挤压边墙技术规范》（DL/T 5297—2013）的要求。粗骨料选用5～20mm粒径的石子作为粗骨料，超径率不得超过5%，小于5mm的颗粒含量宜为30%～50%，含泥量小于7%，其余性能指标应符合《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144—2015）中的相关规定。（2）细骨料宜优选级配良好的中粗砂或石粉，外加剂选用高效液态速凝剂。江坪河砂石骨料采用红鹤砂石加工厂生产的成品人工砂石骨料，并且在拉运前进行现场取样，不合格的不允许进场。水泥采用普通硅酸盐水泥，质量满足《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）等现行有关国家标准和行业标准的规定，并且严格进行进场取样检测。

3.7 施工过程控制

（1）挤压机行走速度为40～50m/h，将偏差控制在±20mm，满足挤压边墙的直线度要求。在过程中保证混凝土密实度和边墙表面平整度。施工过程中匀速卸料，防止混凝土产生骨料分离和大颗粒集中等现象，同时定期观察挤压边墙周围有无脱空现象，及时进行消缺处理。（2）每次挤压施工完毕后，必须对挤压机、搅拌罐车进行全面清洗，并做好必要的维护，保证设备工况良好和正常运行。

4 施工工期对比

（1）翻模砂浆施工。以0.4m高为一个循环，坝面平均长度为414m来计算工期。测量放样1h，人工支（翻）模8h，垫层料摊铺8h，垫层料碾压6h，拔楔板2h，灌注砂浆4h，合计29h。

（2）挤压边墙施工。以0.4m高为一层，坝面平均长度为414m来计算工期。测量放样1h，挤压边墙浇筑7h，垫层料摊铺8h，垫层料碾压6h，合计22h。

江坪河大坝填筑自EL390m～EL472m如果采用翻模砂浆工艺，不间断施工需要(472-390)÷0.4×29=5945h，合计247d；如果采用挤压边墙工艺，不间断施工需要(472-390)÷0.4×22=4510h，合计188d。因此，相比而言采用挤压边墙施工技术施工可缩短工期59d。

5 结束语

江坪河大坝上游坡面采用混凝土挤压墙技术施工，坝体每天可填筑3～4层，平均每天上升1.2～1.6m，施工速度比传统工艺提高了50%左右，施工效率高，施工进度明显加快。与此同时，传统的斜坡碾压被水平面上的垂直碾压取代，保证了上游坡面的密实度和平整度，蓄水后面板变形减小，裂缝的数量显著降低。2020年6月，蓄水达到440m高程后，经参建四方联合普查，三期面板裂缝数量只有8条，处于国内领先水平，由于施工速度快且整体质量合格，江坪河水电站于2020年7月实现两台机组发电，取得了明显的社会效益和经济效益。