(完整版)03挤压混凝土边墙施工工法课件

1、混凝土面板堆石坝挤压式混凝土边墙施工工法2011.1赵中宇一、混凝土面板堆石坝简介混凝土面板堆石坝是以堆石为受力主体、混凝土面板作为防渗体的一种堆石坝坝型。混凝土面板堆石坝是年轻而富有竞争力的坝型。这种坝型对地形、地质条件和筑坝材料的适应性非常好，而且投资少，工期短，目前已成为水库大坝设计的首选坝型。世界上第一座面板堆石坝是美国加州的察凡派克（Chatworth Park）坝，1895年建成。第一座现代面板堆石坝是1971建成的澳大利亚塞沙纳坝，坝高110m。面板堆石坝得到了迅速发展， 1983年后混凝土面板堆石坝在我国得到蓬勃发展。我国1982年建成第一座砼面板堆石坝-柯柯亚面板堆石坝20多

2、年来，我国已建和在建的砼面板堆石坝有150多座。 到2006年世界上建成、在建及已待建的坝高大于50m的面板堆石坝为392座。我省目前在建的有泽城、柏叶口和唐河水电站等。目前三座大坝都已主体封顶。面板堆石坝由防渗面板、防渗接地结构、堆石坝体组成。面板两岸坡及上游坡脚由混凝土趾板连接；基础防渗包括混凝土防渗墙、帷幕灌浆等；堆石体包括垫层料、过渡料、主堆石、次堆石及下游抛石。面板堆石坝典型断面二、面板堆石坝的施工特点1.可以在坝内任意方向布置坡道（侧坡为1:1.3），因此可以减少上坝道路，方便料物的运输和填筑。2.导流期用钢筋网或碾压混凝土对堆石体下游面加固可以减小及避免意外洪水翻坝造成的损失。3

3、.分区堆石体可以安全透水，因此临时坝体（部分完成的坝体）可以用于挡水。4.趾板和灌浆施工是在堆石坝体外进行，因此不影响坝体填筑及施工进度。5.堆石可以连续施工，不受降雨影响。6.堆石填筑及面板滑模混凝土浇筑都是重复的施工程序，施工进度有保障。 三、坝体分区和筑坝材料目前多采用库克、谢腊德提出的分区方法： 分为1区、2区、3区。1区，位于面部上游坡脚，又分成1A和1B两个子区，1A区-铺盖区，采用粉细砂或粉煤灰等材料填筑，目的是一旦面板出现裂缝，粉细砂可以进入缝内，起到堵漏作用；1B区-盖重区，用于固定1A区的位置和保护铺盖区免受施工期水流冲刷。2区，指面板下的反滤区，分为两个子区：2A区和2B

4、区。2A区为面板垫层区，采用加工料或筛分料，最大粒径为7.5-10cm的连续级配料。其主要作用是对面板提供均匀支撑；2B区为特殊垫层区，位于周边缝下游的细反滤料，最大粒径2-4cm的连续级配料。对1A料起反滤作用。3区，为堆石坝的堆石区，分为3A、3B、3C、(3D)区。3A-为过渡区，是垫层料（2B）及主堆石料（3B）之间的过渡区，对垫层料起反滤作用，过渡料最大粒径一般不大于30cm，级配连续；3B-为主堆石区，由于水压主要通过3B传人地基，因此主堆石压实质量要求较高，最大粒径一般不大于80cm；3C-为次堆石区，也叫下游堆石区，可以采用与3B相同的材料或较风化的材料填筑；3D-为下游抛石区

5、（一般不设置），下游水位较高时才采用。施工时，设计会对各个分区的材料和质量提出指标要求。面板堆石坝典型断面分区坝体一般分区： 分为两大区域：垫层区和堆石区。堆石区又分为三个区域：过渡区、主堆石区及下游堆石区（次堆石区）。混凝土挤压式边墙，就是大坝垫层区上游坡面施工的新型施工技术。四、挤压式混凝土边墙挤压式混凝土边墙施工技术是通过借鉴道路工程的混凝土路缘拉模施工技术而摸索出来的一种垫层料坡面施工新技术。于1999年在巴西伊塔（ITA）坝首先得到开发应用，并很快推广到多个国家，2002年8月在我国公伯峡大坝首先得到推广应用。短短几年时间，先后在龙首二级、芭蕉河、水布垭、旱平嘴等多个面板坝工程中推广

6、应用。我省在泽城西安水电站大坝工程中首先推广应用，取得了良好效果，相继在柏叶口、唐河等工程得到了应用。1 . 前 言 混凝土面板坝上游边坡施工的传统工艺是超填碾压垫层料、削去坡面虚料、人工坡面修整、斜坡碾压、砂浆护坡等施工工序。其工序较为复杂，与坝体填筑施工干扰大，影响施工进度，坡面平整度与坡缘的密实度难以控制，抗水压能力低，影响工程质量。工法 挤压混凝土边墙施工技术是混凝土面板堆石坝的一种新的施工工艺，有施工速度快、垫层料碾压质量高、坡面平整度好、施工安排灵活、垫层料与坝体同步上升的优点，与传统的施工工序相比较，可缩短工期，节约投资，节省人力，还可防止雨水冲刷坡面，并为安全度汛提供保证。 挤

7、压式混凝土边墙施工技术简化了坡面施工程序、节省填筑材料、减少碾压工作量，具有明显的社会效益和经济效益。2工 法 特点 挤压式混凝土边墙施工工艺与传统施工工艺比较，有以下特点： （1）替代了上游坡面垫层料的超填、削坡、斜坡碾压、坡面防护等施工方法，简化施工工序，节省资源，节约投资，加快了坝体填筑施工进度。 （2）垫层料的碾压由水平碾压取代了传统工艺中的垫层料斜坡碾压，提高了上游坡面垫层料的密实度，进一步提高了垫层料的碾压质量，也提高了施工的安全性。 （3）混凝土挤压边墙强度低、弹性模量小，有一定的透水性，能更好地适应坝前垫层区的变形，有效防止坝面脱空（面板下部脱空和裂缝）。 （4）混凝土挤压边墙

8、在上游坝面形成一道整洁、美观、规则、坚实的支撑面，有利于坝前趾板区灌浆、防护、宽槽回填的施工，有利于面板的钢筋、侧模施工。 （5）混凝土边墙提高了坡面对汛期洪水的抗冲刷能力，坡面无雨水冲刷拉槽现象，有利于安全度汛。 （6）机械设备简易，操作简单，施工方便、快速。 3适 用 范 围 适用于面板坝上游垫层料坡面施工，以及堤防加固，农水项目的斗、农渠，过水围堰等工程。4工 艺 原 理 面板堆石坝中的挤压混凝土边墙施工技术是借鉴道路工程中的混凝土路缘拉模施工技术而摸索出来的一种面板坝垫层料坡面施工的新技术，即在每填筑一层垫层料之前，沿上游垫层料设计边线用混凝土挤压边墙机挤压出一道低强度、低弹模、半透水

9、、连续的干贫混凝土小墙。 待挤压边墙混凝土达到一定强度（24h）后，再在小墙内按设计要求铺填垫层料，碾压合格后重复以上工序，进行坝体上升填筑，形成完整的、有一定强度的上游混凝土坡面。 混凝土边墙挤压机的成型速度很快，行进速度一般为40-60m/h，可保证坝面堆石料、过渡料、垫层料同步上升，均衡生产。混凝土挤压边墙施工原理示意图垫层料摊铺及碾压边墙挤压机的工作原理我们采用的是陕西水利机械制造安装有限公司生产的BJYDP-40型挤压边墙机。手动调平BJY-40型 边墙挤压机由4个部分组成：（1）动力系统：即柴油机，是边墙挤压机的驱动设备。（2）转向调平系统：主要控制边墙挤压机的行走方向和水平度。（

10、3）减速和液压系统：可控制机器的行走速度。（4）混凝土边墙成型系统：包括成型仓、振捣器等使混凝土边墙成型。(见下图所示)边墙挤压机结构示意图 5施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺布置挤压边墙与坝体结构图图2 挤压边墙、A、A、B施工顺序图 挤压边墙典型断面 5.2 施工工艺流程 挤压边墙断面一般为梯形，高40cm，顶宽10cm，上游坡比（i1）与大坝坡比一致，下游坡比（i2）为8:1。挤压边墙在每一层垫层料（小区料）填筑施工之前施工，其施工流程如下：作业面平整与检测挤压机就位边墙挤压施工垫层料摊铺末端边墙施工碾压起端边墙施工表面及层间缺陷修补挤压机撤离边墙混凝土拌制运输验收 5.3操作要点

11、5.3.1作业面平整与测量放样 人工修整施工作业面，其平整度控制在2.0cm，以保证边墙挤压成型平整、直顺。 测量放样先对垫层料的高程进行复核，再沿坝轴线方向每隔10m设一个控制点（控制点与上游面的距离根据挤压机的宽度确定），并用水泥钉或钢筋桩固定挂线，标识出挤压机行走的路线，测量放样采用全站仪。放样定线 垫层表面的平整度直接影响着挤压边墙成型后的外观尺寸，因此，必须提供一个平整的施工作业面便于挤压机行走作业。施工时，应将前一层挤压边墙和垫层料填筑后的高差和平整度进行检查，如果存在高差及凹凸，则应用人工修补、找平并碾压密实。 5.3.2挤压机就位 挤压机采用机械吊运就位（调运至施工起点位置），

12、利用水平尺或垂直刻度尺对挤压机进行垂直方向和水平方向调节，使其处于水平状态，进行起点就位和定向调整，安放、固定挤压边墙起头的端头挡板。施工时应注意： 1.调节挤压机机身，使其处于水平状态； 2.校核挤压机轮胎高度，使挤压边墙墙体高度符合设计要求； 3.考虑到面板堆石坝施工期存在沉降变形，挤压边墙施工应根据沉降变形规律沿设计坡面线预留盈、亏坡幅度，以适应坝体变形； 4.根据测量结果确定挤压边墙的边线，在边线上分段挂线标识出挤压机行走路线。 5.3.3 挤压边墙施工 1. 挤压边墙混凝土在拌合站按照设计配合比集中拌制，用自卸汽车或混凝土罐车运输至施工现场。 2. 在拌合站掺加减水剂，现场在挤压边墙

13、机进料口均匀喷洒液态速凝剂。挤压式混凝土边墙机进料挤压边墙机进料口匀速喷洒液态速凝剂 3.边墙混凝土挤压施工 （1）根据测量边线，专人控制挤压机行走方向，以保证边墙浇筑成型精度控制在规定偏差范围内，自卸汽车卸料后，人工进料，混凝土罐车运料时可由罐车直接进料。边墙挤压机施工速度宜控制在3050m/h。 （2）施工中应派专职人员，对出现的位置及外形尺寸误差、边墙垮塌等质量缺陷进行人工修补处理。 （3）自卸汽车或混凝土罐车卸料始末时产生的分离的粗骨料应作废料处理。成型后的挤压边墙方向线 5.3.4边墙端头混凝土施工 边墙两岸端头混凝土利用组合钢模板或木模板，采用人工进料、分层用夯夯实，分层厚度不大于

14、10cm，并按规定的配合比量喷洒速凝剂，1h后拆模。 5.3.5 表面及层间缺陷修补 对出机后边墙表面缺陷和层间台口，采用边墙同种材料的细料补填，辅以人工用3050cm长的木抹子及时进行修整、补平、拍实。 5.3.6垫层料摊铺、碾压 挤压边墙成型2h后开始垫层料摊铺。垫层料卸料方向与边墙轴线一致，卸料距边墙不小于50cm，采用机械辅以人工进行铺料，铺料厚度高于边墙顶面约5cm，4h后开始碾压。垫层料卸料、摊铺垫层料摊铺及碾压 垫层料采用自行式振动碾辅以振动平板夯碾压，振动碾碾压时钢轮距挤压边墙内边线约40cm，依据现场碾压试验确定的试验参数控制碾压质量。贴近混凝土挤压边墙处及边角部位采用30K

15、N电动振动平板夯夯击810遍。由于垫层料碾压后的表面平整度对混凝土挤压边墙的平直度影响较大，因此垫层料碾压后，现场布设方格网，以成型的挤压边墙高程为依据，采用人工补料等办法，使挤压边墙内侧垫层料的平整度，高差控制在3.0cm以内。靠近边墙使用的电动振动夯施工时应注意的问题挤压边墙机在行走过程中，挤压边墙机的平整度和行走方向对挤压墙的成型外观质量如坡比、断面尺寸影响较大，应根据水平尺和方向线随时调整轮高和导向轮方向。每层挤压墙施工完成后，要把边墙挤压机移走调运至指定位置，人工清除机器内残余料，高压水冲洗干净，并对机器进行加润滑油等保养、更换易损件等。根据实际施工，一般在挤压墙施工30-40层后，

16、需进行找平作业，具体方法，根据测量高差情况，人工立模，用M8砂浆找平，待达到强度后，补平垫层料并碾压找平。成型后的挤压式混凝土边墙6. 材料与设备6.1 混凝土原材料 挤压混凝土边墙的材料组成主要有水泥、粗细骨料、水、外加剂等。 水泥一般采用32.5普通硅酸盐水泥，应满足相关国家标准的要求。 粗骨料应选用520mm粒径的石子作为粗骨料，超径率不得超过5%，其余性能指标应符合水工混凝土施工规范DL/T5144-2001中的相关规定。 细骨料宜优选级配良好的中粗砂或石粉，其性能指标应符合水工混凝土施工规范DL/T5144-2001中的相关规定。 外加剂选用高效液态速凝剂，其性能指标应符合混凝土外加

17、剂GB/T8076-2008和水工混凝土外加剂技术规程DL/T5100-1999中的相关规定。 6.2设备 挤压式混凝土边墙施工所用的主要设备见下表 ：序号设备型号数量1挤压边墙机BJYDP4012 拌和站HZH4023自卸汽车8t24汽吊8t15挖掘机1m327. 质 量 控 制7.1 施工依据 面板堆石坝挤压边墙施工技术主要遵照执行的规范标准如下：1水利水电工程施工测量规范SL 52-932水电水利工程施工测量规范DLT 5173-20033工程测量规范GB500262007 4水工混凝土试验规程SD 352-20065水工混凝土施工规范DLT 5144-20016水工混凝土外加剂技术规程

18、DL/T 5100-19997混凝土强度检验评定标准GBJ 10719878混凝土质量控制标准GB50164-929通用硅酸盐水泥GBl75-200710混凝土面板堆石坝施工规范DLT 5128-200111混凝土大坝安全监测技术规范DLT 5178-200312建筑工程质量检验评定标准CBJ 3018813混凝土面板堆石坝挤压边墙试验规程DLT 5128-20017.2 挤压边墙混凝土配合比设计 挤压式边墙混凝土配合比的设计要考虑三方面的因素：一是挤压机挤压出的混凝土密实度能否满足于垫层料基本一致的渗透要求；二是挤压混凝土的强度和弹性模量的大小要求；三是配合比可施工性的要求，能否满足不对面板

19、产生强约束的功能要求。具体如下： (1)工作性：干硬性混凝土，混凝土骨料粒径不大于20mm（按一级配干硬性混凝土设计），塌落度为零，； (2)低弹模要求：弹性模量指标宜控制在5000MPa以下； (3)低强度和早强要求：28d抗压强度为38MPa，24h抗压强度应满足挤压成型边墙在垫层料振动碾压时不出现坍塌为原则； (4)高密度性要求：密度宜控制在2.12.3g/cm3，尽可能接近垫层料的压实密度； (5)半透水性要求：渗透系数宜控制在10-310-4cm/s，尽可能接近垫层料的渗透系数。 根据以上原则，挤压边墙的水泥用量一般为70-100kg，砂率为30%左右，粗骨料为1280-1380kg

20、/m3，有的工程直接采用特殊垫层料（2B料）来代替砂子和小石，速凝剂的掺量一般为水泥用量的35%。常用混凝土的配合比见下表序号配合比单方材料用量（kg/m3）水泥水砂石子速凝剂11:1.00:5.49:12.8110610658213584.4521:1.20:7.11:15.148810662613323.7031:1.40:9.08:16.847610669012803.20备注水泥为普通硅酸盐32.5；速凝剂掺量为4.2%。部分面板堆石坝工程挤压边墙混凝土配合比7.3质量控制 1.施工前，进行混凝土配合比设计及其优化，其抗压强度、弹模、渗透系数、密实度等指标满足设计要求；同时挤压机对混凝

21、土配合比比较敏感，稍干和稍湿的混凝土对挤压机的行进速度有影响，配合比设计和优化时应综合考虑，并根据试验成果将选定的配合比报送监理工程师审批后方可用于实际施工。 2.拌和站设专职试验、质检人员，严格把关，严格按批准的混凝土配料单进行配料，控制边墙混凝土拌制质量。 3.挤压机水平行走偏差控制在2.0cm以内，确保挤压墙的坡面平整度满足面板坝施工规范对垫层料坡面（+5-8）cm的表面平整度要求。 4.挤压机行走速度控制在3050m/h，保证混凝土密实度和边墙表面平整度。 5.现场速凝剂的掺加要均匀、适速，保证其掺加数量和掺加质量。7.4施工质量检测7.4.1边墙变形位移检测 1.及时观测碾压前后边墙

22、水平位移状态，调整施工工艺。 2.在边墙坡面设置表面观测点，定期观测施工期边墙坡面变形情况。 3.在边墙与垫层料间埋设测缝计，定期观察挤压边墙与垫层料间有无脱空现象。7.4.2混凝土性能检测 1.在挤压机挤压成型的混凝土墙上，不同位置的三处取试样，蜡封法测其密度，然后按其实测的密度，室内成型相同密度的抗压、抗渗、弹模试件，进行混凝土性能试验。 2.每层取样一组进行干密度、强度检测。检测值长期较稳定后，可适当放宽至10层左右取样一组进行检测。 3.每400m3取样一组进行渗透检测，每层取样一组进行弹性模量检测。8. 安 全 措 施 （1）坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，针对工程项目的

23、具体情况采取相应的安全措施。 （2） 落实安全责任制，明确安全责任人，加强对操作人员的安全培训，提高安全防范意识，加强安全管理。 （3）边墙挤压机吊装就位时，严格按照起重操作规程执行。吊车的起重量和起重距离、钢丝绳的承载为和安全系数等满足规定要求。 （4）边墙挤压机两侧防护栏杆牢固，进料操作人员从挤压机内侧台阶上下，不允许翻越两侧栏杆。 （5）挤压机行进方向控制人员严格按指示路线行驶，偏差控制在20mm以内。尽可能安排在白天施工。若在夜间施工，宜采用光控设施，尽可能双人控制，防止因个人疏忽而发生意外。 （6） 运料车与挤压机间隔一定安全距离，平行行进，并专人负责指挥。搅拌车与挤压机之间避免人员

24、来往穿越。 （7） 边墙表面整修人员须站在边墙内侧，不允许跨出边墙外进行修整。 （8）上游坡面应设防护栏（网），并随部位上升而上升。 （9）每次挤压完毕后，应将挤压机停放在安全位置，并不得影响坝面施工或坝面交通。9. 环 保 措 施 （1）认真贯彻落实国家有关环境保护的法律、法规、规章和招标文件的有关规定，做好施工区域的环境保护工作。 （2）坚持保护周边地区的生活环境和生态环境，防治污染和其他公害，保障人体健康的环保方针。 （3）在工程施工期间，对土石渣料、噪声、扬尘、振动、废水、废油固体废弃物、生活垃圾等进行全面控制，防止由于工程施工造成施工区附近的环境污染和破坏。 （4）对不使用的速凝剂、

25、减水剂等外加剂应进行回收处理，不得随便丢弃。 （5）对每次挤压完毕后的挤压机、搅拌车要进行全面清理（或清洗），保证设备整洁、美观，并做好必要的养护。10. 效 益 分 析 本工法在面板堆石坝工程中的使用，简化超填、削坡、修整坡面、坡面碾压、固坡处理等施工工序，利用边墙挤压机的成型速度高，可保障垫层料、过渡料与主堆石料填筑同步上升，大大加快坝体填筑施工进度，并利用边墙干贫混凝土的特性，提高了坡面抗冲刷能力，加快了面板堆石坝的施工工期，具有显著的社会效益和经济效益。11. 工 程 实 例 挤压式混凝土边墙施工工艺在山西省泽城西安水电站、柏叶口水库工程、唐河水电站的面板堆石坝上游边坡施工中得到成功应用。 在大坝填筑过程中采用挤压式混凝土边墙施工技术，替代了传统的坡面超填、人工整坡、斜坡碾压、坡面防护等施工工序，边墙与坝体同步上升，不仅提高了垫层料碾压质量，而且加快了大坝填筑施工速度。11.1 山西省泽城西安水电站工程 山西省泽城西安水电站以发电为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的水利水电枢纽工程。该工程大坝是我省第一座混凝土面板堆石坝，大坝上游坡比l：1.5，下游平均坡比1：1.3。挤压混凝土边墙于2010年5月19日开始施