厄瓜多尔CCS水电站面板堆石坝挤压式边墙施工技术的应用

CCS水电站面板堆石坝挤压式边墙施工技术的应用彭高（中国水利水电第十工程局有限公司四川成都610000）摘要：挤压式边墙施工技术是在垫层料的上游侧采用机械设备挤压而形成一道混凝土边墙,避免了传统工艺垫层料超填、斜坡碾压、削坡等繁琐工序,其优点为:简化了垫层料的施工工艺,加快了施工进度;将斜坡碾压改为垂直碾压;保证了垫层料填筑质量;对安全生产十分有利等。关键词：挤压式边墙施工施工工艺挤压式施工概述厄瓜多尔CCS水电站调节水库位于Coca河右岸Granadillas支流，正常蓄水位▽1229.5m，对应库容为88万m3，死水位▽1216.0m，为日调节水库。调节水库面板堆石坝坝顶高程▽1233.5m，坝轴线长约141m，最大坝高58m，坝顶宽度10m。大坝上游坝坡1：1.4，下游平均坝坡1：1.8。大坝填筑时，大坝上游面采用不大于C4.5的混凝土挤压式边墙护坡，挤压式边墙位于大坝上游过渡层（2B料）与混凝土面板之间，挤压墙混凝土总量约为1418m3。单层挤压墙外侧坡比1:1.4，内侧坡比1:0.125，顶宽0.1m，底宽0.71m，高0.4m，断面呈梯形，挤压边墙成型断面面积0.162m2。采用挤压式边墙施工的目的及特点混凝土面板坝施工期上游护坡施工的传统技术和工艺是超填垫层料、削去坡面虚料、坡面修整、碾压、防护等施工工序。其工序较为复杂，与坝体填筑施工干扰大，坡面平整度与坡缘的密实度难以控制，抗水压能力低，影响工程质量和度汛施工进度。为保证上游垫层坡面施工质量，简化施工工序，采用挤压边墙施工技术简化了坡面施工程序、节省填筑材料和碾压的工作量。挤压式边墙施工的特点有：1、坡面斜坡碾压被水平碾压所取代，垫层料的密实度得到良好的保证。提高了对面板的支撑作用和抗水压能力。2、垫层料填筑过程中，同层垫层料填筑与上游坡面防护施工一次性完成，简化了上游坡面垫层料超填、坝坡整修、坡面碾压、保护等施工工序，节省填筑材料和碾压的工作量，加快了坝体填筑施工进度。3、边墙提高了坡面对雨季洪水的抗冲刷能力，坡面无雨水冲刷拉槽现象。4、采用连续级配小区料或垫层料作为边墙的原材料，使边墙特性更加接近垫层料，减缓该部位应力变化梯度。工艺原理、流程挤压式边墙施工是借鉴路缘石滑模挤压成型原理，利用机械挤压力形成墙体，并依靠反作用力行进。挤压式混凝土边墙施工，是沿垫层料区上游坡面预先制作一条混凝土小墙，与垫层料压实层同厚，其后部回填垫层料、过渡料。碾压合格后再重复该工序进行坝体上升填筑，形成完整的、有一定强度的混凝土上游坝面。其施工流程为：作业面平整与检测→测量与放线→挤压机就位→搅拌车运输卸料→边墙挤压→表面及层间缺陷修补→端头边墙施工→垫层料摊铺、碾压→取样检验→验收合格后进入下一循环。混凝土配合比设计考虑到边墙对坝体结构的改变及约束应力对面板可能产生的不利影响，预期的混凝土性能应具备低强度、低弹模、半透水的特点；为了满足与垫层料填筑同步上升的要求，混凝土又要具有较高的早期强度；经济性也是需要注意的方面。基于上述思路，配合比的设计要考虑两个方面的问题：一是选择合适的外加剂以减少水泥用量，二是选定适宜的水泥用量和加水量，以满足低强度、低弹模、低塌落度、半透水的特点。这些要求必须和挤压机的挤压力相协调。本工程挤压墙混凝土按一级配干硬性混凝土配合比设计，坍落度为0。根据实验室室内材料试验推荐配合比，经现场复核验证后，确定挤压墙混凝土水灰比为1.67，砂率为42%，骨料的最大粒径19mm，最终选定混凝土配合比如下表所示：每1m3混凝土原材料用量水泥:砂:石子:水=1:10.78:14.71:0.60配合比编号水(Kg)水泥(Kg)砂(Kg)石子(4.75-19mm)(Kg)水玻璃(Kg)总重(Kg)EMC-C-531428591612502.5512395吸水率(%)2.42.3含水率(%)7.32.8含水校正(kg)-51456实际用量(kg/m3)918596012562.5512395挤压墙混凝土28d抗压强度不大于4.5MPa,容重在2.2～2.4t/m3之间，渗透系数在10-2～10-3cm/s之间。挤压墙混凝土施工1、测量放线：按批准的设计图纸对当层挤压墙边线进行现场放样，根据测量放点和BJY40挤压机机身工作工况下的实际尺寸，用绷线（细绳）的方式标识出边墙挤压机的行走路线，每隔15~20m用水泥钉将线固定在垫层料上，机械的内侧和外侧各放一条线，防止挤压机跑偏，保证过程控制中边墙挤压机沿着定位线移动；在左右岸趾板边墙上放出挤压墙的断面轮廓线，以对人工施工段进行校准。2、挤压机就位：人工辅助机械及时平整2A（特殊垫层料）或2B（垫层料）填筑料作业面，保证边墙挤压机始终在一个水平面上行驶，一般水平面误差控制在+/-1.5cm以内。采用25t汽车吊或CAT329反铲挖掘机将BJY40型边墙挤压机吊运到指定位置，使其外沿紧贴测量标识线位且外模与已成型的边墙重合。操作人员调平内外侧调节螺栓，并查看水平尺，使挤压机左、右侧距作业平台铅锤距离相等；用钢尺铅锤测量的方法保证内模上、下两点的距离为定值（5cm），保证断面成型边墙的内坡稳定。挤压机机身内侧与定位线平行，其间距以30cm为宜，既方便挤压机行进时对方向的掌控又不会使罐车轮胎压着定位线而造成偏差。用钢尺量出挤压机出口高度，使其保持在40cm。挤压机就位后，安放挤压墙三角端部挡板并予以固定。3、挤压墙混凝土浇筑：采用容量为8m3混凝土搅拌运输车运至施工现场，待混凝土搅拌运输车就位后，开动挤压机，并开始卸料，卸料速度须均匀连续，并将挤压机行走速度控制在40～60m/h(即1分钟1m左右)。挤压机前端设有定位卡槽，钢质卡条上系一个线锤，线锤的尖端对准定位线，操作人员在行走过程中根据实际情况作相应调整。在卸料行走的同时，根据水平尺、坡度尺校核挤压墙结构的尺寸，不断调整内外侧调平螺栓，使上游坡比及挤压墙高度满足要求。对出机后边墙表面缺陷（错台、突起、倒塌等）和层间台口，采用边墙同种材料的细料补填，辅以人工用30～50cm长的木抹子及时进行修整、补平、拍实。对于边墙两端靠趾板处（长度为：左岸1m，右岸3.5m）挤压机不能达到的部位，用组合钢模板或木模板拼装，采用人工进料、分层夯实，分层厚度不大于10cm，并按规定的配合比量喷洒速凝剂，1h后拆模。4、每一层挤压墙挤压完后将挤压机移走吊运至指定位置，人工清除挤压机中残余料，并用高压水冲洗干净，对其机械部分注入润滑油等例行保养。5、垫层料（2A、2B料）的摊平：挤压墙成型1h～2h后，即可进行垫层料的摊铺。垫层料采用自卸汽车运输，后退法卸料。每车拉料约10.0m3，每5~7m倒料一车。用推土机或平地机进行摊铺，摊平厚度44cm，并辅以人工整平，推土机采用后退法用推刀刮平，人工配合装载机剔除挤压墙处的超径块石。摊平的高程控制，以挤压墙顶部作为基准，作为找平的依据。摊平过程中距挤压墙外侧30cm采用人工摊平，防止推土机将2B料推到大坝上游坡面，引起安全事故。6、垫层料碾压：①碾压前在混凝土边墙布设观测点，以便于测定挤压墙的侧向位移；②顺坝轴线方向用21t自行式振动碾先静压2遍再振动碾压8遍，振动碾振动频率控制在27.5～28.0Hz，振幅控制在1.2～1.4mm，行走速度控制在1.5km/h以内。距边10cm采用人工配合小型手动夯实机械夯实，以防止挤压墙被振动碾挤压变形，引起侧移；③碾压后，现场施工人员以成型的挤压式边墙顶高程为依据，对边墙壁内侧的垫层料不足部分采用人工补料至平整，并碾压1～2遍，使挤压式边墙内侧的垫层料高差在±1.5cm以内，若达不到要求，应重新补料碾压，直到满足高程要求；④碾压后用全站仪测定挤压墙的侧向位移。六、结语混凝土面板坝上游坡面的施工始终是一个控制坝体填筑进度和影响坝体质量的关键环节。混凝土挤压式边墙护坡技术是混凝土面板堆石坝上游坡面施工的新方法，相对于其它施工方法来说，有如下优点：简化了垫层料的施工工序，保证和提高了垫层的施工质量，降低了施工成本。施工简单方便，各工序衔接比较紧密，加快了施工进度，挤压机的标定速度为40～80m/h，我们在实际施工中，挤压速度一般在50～60m/h之间，满足了大坝的填筑上升速度。由于CCS水电站地处热带雨林，暴雨相当频繁，若采用传统方法施工，那样就无法避免暴雨对垫层料和坡面的冲刷，而且对冲沟的处理方法和处理质量均不能让人满意，采用挤压墙作为护坡，有效改善了暴雨对坡面的冲刷，不但保证了垫层料的填筑质量，而且也降低了坡面处理的施工费用。避免了填筑过程中上游边坡滚石和斜坡碾压高边坡作业，提高了施工安全性。综上所述，在混凝土面板堆石坝的施工中，