水利工程论文-挤压式边墙护坡技术在芭蕉河面板坝工程中的应用.doc

水利工程论文-挤压式边墙护坡技术在芭蕉河面板坝工程中的应用摘要：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，芭蕉河工程上游坡面施工采用该技术，确定了适宜的混凝土配合比、边墙断面和施工方法，从而简化了垫层料的施工工序，加快了进度，保证和提高了施工质量，取得较好的效果。关键词：芭蕉河混凝土面板堆石坝挤压式边墙芭蕉河水电站位于湖北省鹤峰县境内，褛水支流芭蕉河中下游河段的柳月坪，距鹤峰县城11.1km。坝址控制流域面积303.4km2，多年平均流量12.6m3/s，多年平均径流量3.97亿m3，水库正常蓄水位647.50m，总库容0.96亿m3，为年调节水库，电站总装机容量35MW。枢纽由混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、放空隧洞、右岸引水发电隧洞、发电厂房及露天开关站组成。混凝土面板堆石坝坝顶高程为651.00m，最大坝高115m，顶宽8m，坝顶长288.90m，上游坝坡1:1.35，下游坝坡1:1.4，大坝从上游到下游分为坝前盖重区、垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区，其中垫层区水平宽度3m。混凝土面板堆石坝是目前我国水利水电工程中的主要坝型之一。但大坝上游面施工采用的传统方法存在缺陷，即斜坡碾压难以保证垫层区的质量，工序多而复杂，交叉作业干扰大，特别是人工削坡费时费力，与大坝坝体填筑施工存在矛盾，直接影响了工程进度和施工质量。挤压式边墙护坡技术是借鉴道路园林工程中道沿机的挤压滑模原理，创出的一种面板坝垫层料坡面施工的新技术。1999年首先在巴西埃塔(ITA)面板堆石坝施工中使用，并取得成功。该技术具有能保证垫层料压实质量、提高坡面防护能力以及施工简便等特点，已经成为面板坝施工的一种新技术。一、挤压式边墙设计1.挤压混凝土配合比设计挤压机对混凝土配合比较敏感，干的混凝土挤压行进速度慢，湿的混凝土挤压行进速度快，因此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，通常采用水泥用量70-85kg/m3，用水量约100kg/m3，水灰比1.3-1.46，速凝剂适量。混凝土28天抗压强度约5MPa，渗透系数在10-2-l0-3cm/s范围内，要求低弹模。表1挤压边墙施工混凝土配合比单位材料用量（kg/m3）水水泥砂石料速凝剂SDS掺量102.27019581.4-2.1表2水泥物理力学试验成果细度安定性（雷氏法）凝结时间(min)抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)初凝终凝(3d)(28d)(3d)(28d)4.01.01952465.17.725.541.6根据室内实验推荐配合比，经现场生产性试验复核验证，确定芭蕉河挤压边墙施工混凝土配合比如表1。水泥采用的P.O32.5级水泥，其物理力学试验成果见表2。砂子及小石采用本地生产的人工骨料，其物理性能试验成果见表3、表4。经过拌和站拌制，混凝土罐车运输至作业现场。通过现场实测，混凝土在表压为0.15MPa的情况下，混凝土渗透系数为0.074-0.0044cm/s，抗压强度为3.0-5.1MPa。表3砂料物理性能试验成果堆积密度(kg/m3)紧密密度(kg/m3)表现密度(kg/m3)石粉含量(%)细度模数(x)吸水率(%)16131743269812.83.461.56表4石料物理性能试验成果粒径(mm)堆积密度(kg/m3)紧密密度(kg/m3)表现密度(kg/m3)针片状(%)压碎指标(%)吸水率(%)5-201356164227128.911.00.822.设计断面挤压式边墙断面为梯形，以铰接的方式使边墙可适应垫层区的变形，其底部不会形成空腔，有效避免空腔对面板的不利影响。墙高度为垫层料的设计铺填厚度，芭蕉河面板坝垫层料的铺填厚度为40cm，故确定挤压式边墙单层高度为40cm。边墙上游侧坡度与混凝土面板堆石坝的上游坝坡相同，为1:1.35。顶部宽度太大会降低边墙适应变形的能力，顶部宽度太小会造成边墙成型困难，容易坍塌。2002年陕西省水电工程局在青海公伯峡水电站的试验证明顶部宽度在8-12cm比较合适，本工程顶部宽度确定为l0cm。边墙下游侧坡度采用8:1(见图1)图1芭蕉河挤压混凝土边墙设计断面(单位：cm)二、挤压式边墙施工1.施工程序在每填筑一层垫层料之前，将下层(已填筑)垫层料碾压整平，定位画线后用边墙挤压机制作出一个高40em的低强度、低弹性模量、半透水的混凝土小墙，待其达到一定的龄期(一般2小时左右)，并具有一定强度后，在其下游侧按设计要求铺填垫层料，推土机摊铺平整后用自行式振动碾进行碾压，碾压合格后重复上述工序，即完成上游坝面的施工。2.施工方法平整施工场地。为便于挤压机行走作业，必须提供一个平整的施工作业面。每次边墙混凝土挤压前和垫层料填筑后，都必须对垫层平整度进行检查、修补和人工平整，不平整度控制在2cm。测量放线。对垫层料高程进行复核后，精确放线，标示出边墙的下边线和挤压机的行走路线。挤压机就位。边墙挤压前，将挤压机运至施工现场，进行调整，使挤压机在同一水平面上，并保证其出料口高度为40cm。边墙挤压。混凝土罐车采用前进法卸料，速凝剂由挤压机设置的外加剂罐边行走边向进料口添加，挤压机行走速度控制在40-60m/h。边墙混凝土施工后2-3小时，即可进行垫层料的摊铺和碾压。边墙两端与趾板接口处理。因机械原因边墙与两岸岸坡趾板不能直接接口，使用与边墙同断面的定型模板定位，人工将边墙混凝土夯实后连接。缺陷处理。对于因各种原因引起的各层混凝土挤压墙之间的错台，水平距离大于2cm时，必须进行测量放线，人工挂线、找平或铲除整平；对于边墙坍塌、成型混凝土缺陷，及时地进行人工修补。布置观测点，埋设监测仪器。确定变形观测点和埋设位移计，施工过程中进行观测，指导后续施工并验证设计。3.施工特点提高了大坝施工速度。挤压式边墙施工速度可达40-60m/h，在边墙成型后2-3小时即可进行垫层料的铺填、碾压，两者衔接紧密、顺畅，几乎可同步上升。由于挤压边墙在上游坡面的限制作用，垫层料不需要超填，以水平碾压代替了斜坡碾压，既提高了施工的安全性又保证了垫层料的施工质量。挤压式边墙护坡技术简化了工序、设备和机具，挤压机操作简单，施工方便、快速。挤压式边墙在上游坝面形成了一个规则、平整、坚实的坡面，坡面整洁美观。提供了一个可抵御冲刷的坡面，降低了度汛的难度，提高了导流度汛的安全性，避免了雨水对垫层料的冲刷，省掉了上游坝面的修复工作，这对大型工程特别是导流标准较高的工程以及南方多雨地区修建混凝土面板堆石坝是十分有利。三、结论芭蕉河面板堆石坝采用挤压式边墙护坡技术，简化了施工工序，加快了大坝施工进度，保证和提高了