挤压混凝土边墙施工工法二

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（ChatworthPark）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.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（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：：垫层区和堆石石区。堆石区又又分为三个区域域：过渡区、主主堆石区及下游游堆石区（次堆堆石区）。混凝土挤压式边边墙，就是大坝坝垫层区上游坡坡面施工的新型型施工技术。四、挤压式混凝凝土边墙挤压式混凝土边边墙施工技术是是通过借鉴道路路工程的混凝土土路缘拉模施工工技术而摸索出出来的一种垫层层料坡面施工新新技术。于1999年在巴西伊塔（ITA）坝首先得到开发发应用，并很快快推广到多个国国家，2002年8月在我国公伯峡峡大坝首先得到到推广应用。短短几年时间，，先后在龙首二二级、芭蕉河、、水布垭、旱平平嘴等多个面板板坝工程中推广广应用。我省在泽城西安安水电站大坝工工程中首先推广广应用，取得了了良好效果，相相继在柏叶口、、唐河等工程得得到了应用。1.前言混凝土面板坝上上游边坡施工的的传统工艺是超超填碾压垫层料料、削去坡面虚虚料、人工坡面面修整、斜坡碾碾压、砂浆护坡坡等施工工序。。其工序较为复复杂，与坝体填填筑施工干扰大大，影响施工进进度，坡面平整整度与坡缘的密密实度难以控制制，抗水压能力力低，影响工程程质量。工法挤压混凝土边墙墙施工技术是混混凝土面板堆石石坝的一种新的的施工工艺，有有施工速度快、、垫层料碾压质质量高、坡面平平整度好、施工工安排灵活、垫垫层料与坝体同同步上升的优点点，与传统的施施工工序相比较较，可缩短工期期，节约投资，，节省人力，还还可防止雨水冲冲刷坡面，并为为安全度汛提供供保证。挤压式混凝土边边墙施工技术简简化了坡面施工工程序、节省填填筑材料、减少少碾压工作量，，具有明显的社社会效益和经济济效益。2．工法特点点挤压式混凝土边边墙施工工艺与与传统施工工艺艺比较，有以下下特点：（1）替代了上游坡坡面垫层料的超超填、削坡、斜斜坡碾压、坡面面防护等施工方方法，简化施工工工序，节省资资源，节约投资资，加快了坝体体填筑施工进度度。（2）垫层料的碾压压由水平碾压取取代了传统工艺艺中的垫层料斜斜坡碾压，提高高了上游坡面垫垫层料的密实度度，进一步提高高了垫层料的碾碾压质量，也提高了施工的的安全性。（3）混凝土挤压边边墙强度低、弹弹性模量小，有有一定的透水性性，能更好地适适应坝前垫层区区的变形，有效效防止坝面脱空空（面板下部脱空和和裂缝）。（4）混凝土挤压边边墙在上游坝面面形成一道整洁洁、美观、规则则、坚实的支撑撑面，有利于坝坝前趾板区灌浆浆、防护、宽槽槽回填的施工，，有利于面板的钢钢筋、侧模施工工。（5）混凝土边墙提提高了坡面对汛汛期洪水的抗冲冲刷能力，坡面面无雨水冲刷拉拉槽现象，有利利于安全度汛。。（6）机械设备简易易，操作简单，，施工方便、快快速。3．适用范围围适用于面板坝上上游垫层料坡面面施工，以及堤堤防加固，农水水项目的斗、农农渠，过水围堰堰等工程。4．工艺原理理面板堆石坝中的的挤压混凝土边边墙施工技术是是借鉴道路工程程中的混凝土路路缘拉模施工技技术而摸索出来来的一种面板坝坝垫层料坡面施施工的新技术，，即在每填筑一一层垫层料之前前，沿上游垫层层料设计边线用用混凝土挤压边边墙机挤压出一一道低强度、低低弹模、半透水水、连续的干贫贫混凝土小墙。。待挤压边墙混凝凝土达到一定强强度（2—4h）后，再在小墙墙内按设计要求求铺填垫层料，，碾压合格后重重复以上工序，，进行坝体上升升填筑，形成完完整的、有一定定强度的上游混混凝土坡面。混凝土边墙挤压压机的成型速度度很快，行进速速度一般为40---60m/h，可保证坝面堆堆石料、过渡料料、垫层料同步步上升，均衡生生产。混凝土挤压边墙墙施工原理示意意图垫层料摊铺及碾碾压边墙挤压机的工工作原理我们采用的是陕陕西水利机械制制造安装有限公公司生产的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：即即柴油机，是边边墙挤压机的驱驱动设备。（2）转向调平系统统：主要控制边边墙挤压机的行行走方向和水平平度。（3）减速和液压系系统：可控制机机器的行走速度度。（4）混凝土边墙成成型系统：包括括成型仓、振捣捣器等使混凝土土边墙成型。(见下图所示)边墙挤压机结构构示意图5．施工工艺流程程及操作要点5.1工艺布置挤压边墙与坝体体结构图图2挤压边墙、ⅡA、ⅢA、ⅢB施工顺序图挤压边墙典型断断面5.2施工工艺流程挤压边墙断面一一般为梯形，高高40cm，顶宽10cm，上游坡比（i1）与大坝坡比一一致，下游坡比比（i2）为8:1。挤压边墙在每每一层垫层料（（小区料）填筑筑施工之前施工工，其施工流程程如下：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5.3.1作业面平整与测测量放样人人工修整施工工作业面，其平平整度控制在±2.0cm，以保证边墙挤挤压成型平整、、直顺。测测量放样先对垫垫层料的高程进进行复核，再沿沿坝轴线方向每每隔10m设一个控制点（（控制点与上游游面的距离根据据挤压机的宽度度确定），并用用水泥钉或钢筋筋桩固定挂线，，标识出挤压机机行走的路线，，测量放样采用用全站仪。放样定线垫层表面的平整整度直接影响着着挤压边墙成型型后的外观尺寸寸，因此，必须须提供一个平整整的施工作业面面便于挤压机行行走作业。施工工时，应将前一一层挤压边墙和和垫层料填筑后后的高差和平整整度进行检查，，如果存在高差差及凹凸，则应应用人工修补、、找平并碾压密密实。5.3.2挤压机就位挤挤压机采用用机械吊运就位位（调运至施工起起点位置），利用水平尺或垂垂直刻度尺对挤挤压机进行垂直直方向和水平方方向调节，使其其处于水平状态态，进行起点就就位和定向调整整，安放、固定定挤压边墙起头头的端头挡板。。施工时应注意意：1.调节挤压机机身身，使其处于水水平状态；2.校核挤压机轮胎胎高度，使挤压压边墙墙体高度度符合设计要求求；3.考虑到面板堆石石坝施工期存在在沉降变形，挤挤压边墙施工应应根据沉降变形形规律沿设计坡坡面线预留盈、、亏坡幅度，以以适应坝体变形形；4.根据测量结果确确定挤压边墙的的边线，在边线线上分段挂线标标识出挤压机行行走路线。5.3.3挤压边墙施工1.挤压边墙混凝土土在拌合站按照照设计配合比集集中拌制，用自自卸汽车或混凝凝土罐车运输至至施工现场。2.在拌合站掺加减减水剂，现场在在挤压边墙机进进料口均匀喷洒洒液态速凝剂。。挤压式混凝土边边墙机进料挤压边墙机进料料口匀速喷洒液液态速凝剂3.边墙混凝土挤压压施工（1）根据测量边线线，专人控制挤挤压机行走方向向，以保证边墙墙浇筑成型精度度控制在规定偏偏差范围内，自自卸汽车卸料后后，人工进料，，混凝土罐车运运料时可由罐车车直接进料。边边墙挤压机施工工速度宜控制在在30～50m/h。（（2）施工中应派专专职人员，对出出现的位置及外外形尺寸误差、、边墙垮塌等质质量缺陷进行人人工修补处理。。（（3）自卸汽车或混混凝土罐车卸料料始末时产生的的分离的粗骨料料应作废料处理理。成型后的挤压边边墙方向线5.3.4边墙端头混凝土土施工边边墙两岸端头混混凝土利用组合合钢模板或木模模板，采用人工工进料、分层用用夯夯实，分层层厚度不大于10cm，并按规定的配配合比量喷洒速速凝剂，1h后拆模。5.3.5表面及层间缺陷陷修补对出机后边墙表表面缺陷和层间间台口，采用边边墙同种材料的的细料补填，辅辅以人工用30～50cm长的木抹子及时时进行修整、补补平、拍实。5.3.6垫层料摊铺、碾碾压挤压边墙成型2h后开始垫层料摊摊铺。垫层料卸卸料方向与边墙墙轴线一致，卸卸料距边墙不小小于50cm，采用机械辅以以人工进行铺料料，铺料厚度高高于边墙顶面约约5cm，4h后开始碾压。垫层料卸料、摊摊铺垫层料摊铺及碾碾压垫层料采用自行行式振动碾辅以以振动平板夯碾碾压，振动碾碾碾压时钢轮距挤挤压边墙内边线线约40cm，依据现场碾压压试验确定的试试验参数控制碾碾压质量。贴近近混凝土挤压边边墙处及边角部部位采用30KN电动振动平板夯夯夯击8～10遍。由于垫层料料碾压后的表面面平整度对混凝凝土挤压边墙的的平直度影响较较大，因此垫层层料碾压后，现现场布设方格网网，以成型的挤挤压边墙高程为为依据，采用人人工补料等办法法，使挤压边墙墙内侧垫层料的的平整度，高差差控制在±3.0cm以内。靠近边墙使用的的电动振动夯施工时应注意的的问题挤压边墙机在行行走过程中，挤挤压边墙机的平平整度和行走方方向对挤压墙的的成型外观质量量如坡比、断面面尺寸影响较大大，应根据水平平尺和方向线随随时调整轮高和和导向轮方向。。每层挤压墙施工工完成后，要把把边墙挤压机移移走调运至指定定位置，人工清清除机器内残余余料，高压水冲冲洗干净，并对对机器进行加润润滑油等保养、、更换易损件等等。根据实际施工，，一般在挤压墙墙施工30---40层后，需进行找找平作业，具体体方法，根据测测量高差情况，，人工立模，用用M8砂浆找平，待达达到强度后，补补平垫层料并碾碾压找平。6.材料与设备6.1混凝土原材料挤压混凝土边墙墙的材料组成主主要有水泥、粗粗细骨料、水、、外加剂等。水泥一般采用32.5普通硅酸盐水泥泥，应满足相关关国家标准的要要求。粗粗骨料应选用5～20mm粒径的石子作为为粗骨料，超径径率不得超过5%，其余性能指标标应符合《水工混凝土施工工规范》DL/T5144-2001中的相关规定。。细骨料宜优选级级配良好的中粗粗砂或石粉，其其性能指标应符符合《水工混凝土施工工规范》DL/T5144-2001中的相关规定。。外加剂选用高效效液态速凝剂，，其性能指标应应符合《混凝土外加剂》GB/T8076-2008和《水工混凝土外加加剂技术规程》DL/T5100-1999中的相关规定。。6.2设备挤压式混凝土边边墙施工所用的的主要设备见下下表：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.质量控制制7.1施工依据面面板堆石坝挤挤压边墙施工技技术主要遵照执执行的规范标准准如下：1《水利水电工程施施工测量规范》SL52--93

2《《水电水利工程施施工测量规范》DL／T5173--20033《工程测量规范》GB50026—20074《水工混凝土试验验规程》SD352--2006

5《水工混凝土施工工规范》DL／T5144--20016《水工混凝土外加加剂技术规程》DL/T5100--1999

7《《混凝土强度检验验评定标准》GBJ107—19878《混凝土质量控制制标准》GB50164--929《通用硅酸盐水泥泥》GBl75--200710《混凝土面板堆石石坝施工规范》DL／T5128--200111《混凝土大坝安全全监测技术规范范》DL／T5178--200312《建筑工程质量检检验评定标准》CBJ301—8813《混凝土面板堆石石坝挤压边墙试试验规程》DL／T5128--20017.2挤压边墙混凝土土配合比设计挤压式边墙混凝凝土配合比的设设计要考虑三方方面的因素：一一是挤压机挤压压出的混凝土密密实度能否满足足于垫层料基本一致的渗透要要求；二是挤压压混凝土的强度度和弹性模量的的大小要求；三三是配合比可施施工性的要求，，能否满足不对面板产生强约束束的功能要求。。具体如下：(1)工作性：干硬性性混凝土，混凝凝土骨料粒径不不大于20mm（按一级配干硬硬性混凝土设计计），塌落度为为零，；(2)低弹模要求：弹弹性模量指标宜宜控制在5000MPa以下；(3)低强度和早强要要求：28d抗压强度为3～8MPa，2～4h抗压强度应满满足挤压成型型边墙在垫层层料振动碾压压时不出现坍坍塌为原则；；(4)高密度性要求求：密度宜控控制在2.1～2.3g/cm3，尽可能接近近垫层料的压压实密度；(5)半透水性要求求：渗透系数数宜控制在10-3～10-4cm/s，尽可能接近近垫层料的渗渗透系数。根据以上原则则，挤压边墙墙的水泥用量量一般为70---100kg，砂率为30%左右，粗骨料料为1280---1380kg/m3，有的工程直直接采用特殊殊垫层料（2B料）来代替砂砂子和小石，，速凝剂的掺掺量一般为水水泥用量的3~5%。常用混凝土的的配合比见下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①水泥为普通硅酸盐32.5；②速凝剂掺量为4.2%。部分面板堆石石坝工程挤压压边墙混凝土土配合比7.3质量控制1.施工前，进行行混凝土配合合比设计及其其优化，其抗抗压强度、弹弹模、渗透系系数、密实度度等指标满足足设计要求；；同时挤压机机对混凝土配配合比比较敏敏感，稍干和和稍湿的混凝凝土对挤压机机的行进速度度有影响，配配合比设计和和优化时应综综合考虑，并并根据试验成成果将选定的的配合比报送送监理工程师师审批后方可可用于实际施施工。2.拌和站设专职职试验、质检检人员，严格格把关，严格格按批准的混混凝土配料单单进行配料，，控制边墙混混凝土拌制质质量。3.挤压机水平行行走偏差控制制在±2.0cm以内，确保挤挤压墙的坡面面平整度满足足面板坝施工工规范对垫层层料坡面（+5～-8）cm的表面平整度度要求。4.挤压机行走速速度控制在30～50m/h，保证混凝土土密实度和边边墙表面平整整度。5.现场速凝剂的的掺加要均匀匀、适速，保保证其掺加数数量和掺加质质量。7.4施工质量检测测7.4.1边墙变形位移移检测1.及时观测碾压压前后边墙水水平位移状态态，调整施工工工艺。2.在边墙坡面设设置表面观测测点，定期观观测施工期边边墙坡面变形形情况。3.在边墙与垫层层料间埋设测测缝计，定期期观察挤压边边墙与垫层料料间有无脱空空现象。7.4.2混凝土性能检检测1.在挤压机挤压压成型的混凝凝土墙上，不不同位置的三三处取试样，，蜡封法测其其密度，然后后按其实测的的密度，室内内成型相同密密度的抗压、、抗渗、弹模模试件，进行行混凝土性能能试验。2.每层取样一组组进行干密度度、强度检测测。检测值长长期较稳定后后，可适当放放宽至10层左右取样一一组进行检测测。3.每400m3取样一组进行行渗透检测，，每层取样一一组进行弹性性模量检测。。8.安全措施施（1）坚持“安全第一、预预防为主、综综合治理”的方针，针对对工程项目的的具体情况采采取相应的安安全措施。（（2）落实安全责任任制，明确安安全责任人，，加强对操作作人员的安全全培训，提高高安全防范意意识，加强安安全管理。（3）边墙挤压机机吊装就位时时，严格按照照起重操作规规程执行。吊吊车的起重量量和起重距离离、钢丝绳的的承载为和安安全系数等满满足规定要求求。（（4）边墙挤压机机两侧防护栏栏杆牢固，进进料操作人员员从挤压机内内侧台阶上下下，不允许翻翻越两侧栏杆杆。（5）挤压机行进进方向控制人人员严格按指指示路线行驶驶，偏差控制制在±20mm以内。尽可能能安排在白天天施工。若在在夜间施工，，宜采用光控控设施，尽可可能双人控制制，防止因个个人疏忽而发发生意外。（（6）运料车与挤压压机间隔一定定安全距离，，平行行进，，并专人负责责指挥。搅拌拌车与挤压机机之间避免人人员来往穿越越。（7）边墙表面整修修人员须站在在边墙内侧，，不允许跨出出边墙外进行行修整。（（8）上游坡面应应设防护栏（（网），并随随部位上升而而上升。（（9）每次挤压完完毕后，应将将挤压机停放放在安全位置置，并不得影影响坝面施工工或坝面交通通。9.环保措施施（1）认真贯彻落落实国家有关关环境保护的的法律、法规规、规章和招招标文件的有有关规定，做做好施工区域域的环境保护护工作。（（2）坚持保护周周边地区的生生活环境和生生态环境，防防治污染和其其他公害，保保障人体健康康的环保方针针。（3）在工程施工工期间，对土土石渣料、噪噪声、扬尘、、振动、废水水、废油固体体废弃物、生生活垃圾等进进行全面控制制，防止由于于工程施工造造成施工区附附近的环境污污染和破坏。。（4）对不使用的的速凝剂、减减水剂等外加加剂应进行回回收处理，不不得随便丢弃弃。（（5）对每次挤压压完毕后的挤挤压机、搅拌拌车要进行全全面清理（或或清洗），保保证设备整洁洁、美观，并并做好必要的的养护。10.效益分析析本工法在面板板堆石坝工程程中的使用，，简化超填、、削坡、修整整坡面、坡面面碾压、固坡坡处理等施工工工序，利用用边墙挤压机机的成型速度度高，可保障障垫层料、过过渡料与主堆堆石料填筑同同步上升，大大大加快坝体体填筑施工进进度，并利用用边墙干贫混混凝土的特性性，提高了坡坡面抗冲刷能能力，加快了了面板堆石坝坝的施工工期期，具有显著著的社会效益益和经济效益益。11.工程实例例挤压式混凝土土边墙施工工工艺在山西省省泽城西安水水电站、柏叶叶口水库工程程、唐河水电电站的面板堆堆石坝上游边边坡施工中得得到成功应用用。在大坝填筑过过程中采用挤挤压式混凝土土边墙施工技技术，替代了了传统的坡面面超填、人工工整坡、斜坡坡碾压、坡面面防护等施工工工序，边墙墙与坝体同步步上升，不仅仅提高了垫层层料碾压质量量，而且加快快了大坝填筑筑施工速度。。11.1山西省泽城西西安水电站工工程山西省泽城西西安水电站以以发电为主，，兼顾防洪、、养殖等综合合利用的水利利水电枢纽工工程。该工程程大坝是我省省第一座混凝凝土面板堆石石坝，大坝上上游坡比l：1.5，下游平均坡坡比1：1.3。挤压混凝土土边墙于2010年5月19日开始施工，，10月31日完成，工浇浇筑挤压边墙墙混凝土6200方。大坝于11