企业混凝土面板堆石坝施工技术培训方案

1、混凝土面板堆石坝施工技术中国葛洲坝集团股份有限公司2016年7月 水布垭混凝土面板堆石坝施工关键技术2 公司承建的混凝土面板堆石坝1 长龙山面板堆石坝施工相关建议3 公司自1985年承建西北口混凝土面板堆石坝以来，先后共承建了20 多座大型混凝土面板堆石坝。2007年建成的水布垭面板坝坝高233m，是世界已建的最高面板坝，是世界已建成仅有的两座200m以上的面板坝之一，比位列第二的Campos Novos坝（巴西，坝高202m，2006年建成）高31m，成为中国面板堆石坝建设领先于世界各国的标志性工程。1、公司承建的混凝土面板堆石坝 水布垭面板堆石坝在工程规模、施工强度、科技创新及管理水平等方

2、面处于世界领先水平，同时在大坝设计、施工领域多项技术上开创了新的方法，形成了高面板堆石坝较完善的技术体系，为混凝土面板堆石坝的发展提供了宝贵的经验。施工质量方面，公司承建的黑麋峰抽水蓄能电站、江苏宜兴抽水蓄能电站荣获20102011年度“鲁班奖”，公司承建的福建仙游抽水蓄能电站荣获20142015年度“国家优质工程金质奖”。公司承建的混凝土面板堆石坝公司承建的混凝土面板堆石坝序号序号工程名称工程名称所在地所在地最大坝高（最大坝高（m m）坝顶长度（坝顶长度（m m）1 1水布垭大坝水布垭大坝湖北省巴东县湖北省巴东县2332335845842 2瓦屋山大坝瓦屋山大坝四川省洪雅县四川省洪雅县138

3、.8138.83 3钟梁一级大坝钟梁一级大坝重庆巫溪重庆巫溪118.5118.54 4古洞口大坝古洞口大坝湖北兴山湖北兴山117.6117.65 5鱼跳大坝鱼跳大坝重庆南山重庆南山1101106 6白沙河大坝白沙河大坝湖北省竹溪县湖北省竹溪县105.6105.67 7鲤鱼塘大坝鲤鱼塘大坝重庆重庆103.8103.88 8老渡口大坝老渡口大坝湖北恩施湖北恩施96.696.69 9西北口大坝西北口大坝湖北宜昌湖北宜昌95952222221010寺坪大坝寺坪大坝湖北保康县湖北保康县86.486.43763761111东津大坝东津大坝江西修水江西修水85.585.5326326序号序号工程名称工程名称

4、所在地所在地最大坝高（最大坝高（m m）坝顶长度（坝顶长度（m m）1212黑糜蜂黑糜蜂抽水蓄能电站抽水蓄能电站下水库大坝下水库大坝湖南湖南79.579.51313三江口大坝三江口大坝云南云南77.077.01414鱼泉大坝鱼泉大坝湖北省宣恩县湖北省宣恩县76.076.01241241515长调大坝长调大坝广东怀集县广东怀集县73.773.71616小溪口大坝小溪口大坝湖北建始湖北建始63.663.61717宜兴抽水蓄能电站上水库大坝宜兴抽水蓄能电站上水库大坝江苏宜兴江苏宜兴60.0 60.0 5205201818呼和浩特抽水蓄能电站上水库大坝呼和浩特抽水蓄能电站上水库大坝内蒙古呼和浩特内蒙古

5、呼和浩特43.0 43.0 1248.51248.51919油车水库大坝油车水库大坝江苏宜兴市江苏宜兴市38.038.0166016602020大渡河猴子岩水库大坝大渡河猴子岩水库大坝四川康定县四川康定县223.50223.502121西龙池抽水蓄能电站上水库西龙池抽水蓄能电站上水库大坝大坝山西山西5050499.5499.52222张河湾抽水蓄能电站上水库张河湾抽水蓄能电站上水库大坝大坝河北河北5757284628462323仙游抽水蓄能电站工程上水库仙游抽水蓄能电站工程上水库大坝大坝福建福建72.672.6340340序号序号工程名称工程名称所在地所在地最大坝高（最大坝高（m m）坝顶长度

6、（坝顶长度（m m）2424清远抽水蓄能电站上水库大坝清远抽水蓄能电站上水库大坝广东广东54542302302525丰宁抽水蓄能电站上、下水库大坝丰宁抽水蓄能电站上、下水库大坝河北河北120.3120.35565562626沂蒙抽水蓄能电站上水库大坝沂蒙抽水蓄能电站上水库大坝山东山东2727金寨抽水蓄能电站上、下水库大坝金寨抽水蓄能电站上、下水库大坝安徽安徽98.598.55542828达岱大坝达岱大坝柬埔寨柬埔寨110.0 110.0 882.3882.32、水布垭混凝土面板堆石坝施工关键技术 公司通过承建的20 多座大型混凝土面板堆石坝工程积累了丰富的经验，下面将以公司承建的清江水布垭混凝

7、土面板堆石坝为背景，重点介绍混凝土面板堆石坝相关施工关键技术。u最大坝高：233mu最大坝前作用水头：200mu坝顶高程：409mu坝轴线长：675mu坝顶宽度：12mu最大坝底宽：660mu大坝上游坝坡：1:1.4u下游平均坝坡：1:1.4u坝体填筑分区数：7个u坝体料型：10种u坝体填筑总量：1568万m3u填筑工期：52.5个月u混凝土面板厚：0.3m1.10mu面板最大斜长：191mu面板总面积：13.9万m2水布垭混凝土面板堆石坝大坝基本参数图2-1 水布垭枢纽鸟瞰图图2-2 水布垭混凝土面板堆石坝三维效果图2.1 强夯加固基础覆盖层技术 面板堆石坝坝基广泛分布着河床覆盖层，按照传统

8、的处理方法是将其全部挖除再回填。传统的处理方法实施将会带来施工工期、成本、环保等方面的严重影响。为此，经过考察研究和试验论证，选取了强夯法加固基础覆盖层的施工方案。 强夯加固是以大吨位的起重机械将80KN300KN的重锤提升至6m40m的高处自由下落，利用重锤自由下落产生的强大冲击波和动应力对土体进行加固，提高地基强度并降低其压缩性、改善土的振动液化条件以及提高土层均匀程度。 水布垭工程强夯施工分两序进行： I序：u夯锤重：20t；u落距：15m；u夯击点距：4m；u夯击方式：点点跳夯、排排跳夯；u结束标准：最后2击沉降量不超过5cm。 II序：u 满夯一遍、夯锤重16t、落距10m。图2-3

9、 基础覆盖层强夯加固 强夯加固在水布垭工程中应用，历时1个月，完成强夯面积13179m2 ，减少基础开挖量13万m3、相应减少回填量13万m3 。 应用结果表明：u砂卵石层干密度：2.1g/cm3 2.18g/cm3；u坝基承载力：300kPa 600kPa以上；u渗透系数：i10-1cm/s i10-2cm/s ；u作用深度： 4.5m5m。2.2 高强度坝料填筑动态优化调配技术 面板堆石坝的填筑量、开挖量、运输量巨大，料型多、填筑分区多，上坝运输道路布置复杂，坝料调配的工作量和难度均较大，土石方调配施工的科学性和管理效率对于工程的顺利实施具有重要作用。如何提高开挖料直接上坝率，减少弃料量和

10、料场开采量，均衡施工强度，提高坝料调配决策的科学化水平和管理效率，成为面板堆石坝施工的关键环节之一。 坝料优化调配的技术原理为，尽量挖掘和充分利用开挖料直接上坝，对料源性能满足要求但当前不需要的开挖料则中转后上坝，对开采料场的料源精细控制，做到级配最优。 基于坝料优化调配模型，开发坝料优化调配与管理系统（EOAMS），实现调配施工管理的信息化和自动化。 用 户用户界面系统管理数据传输优化调配人工调配统计分析其他功能用户注册权限管理参数设置人工输入与打印与Excel数据交换与P3数据交换月调配计划制定周调配计划制定日调配计划制定人工制定计划人工调整人工干预挖填进度统计场地使用统计机械使用统计道路

11、强度统计报警系统帮助系统图2-4 优化调配与管理系统功能体系系 统 管 理 模 块工 程数 据数据传输优化调配模块数据传输调配方案统计分析人工干预 报警系统调配结果反馈工程数据用于统计分析现场执行外界数据数据流信息流现场执行结果反馈图2-5 优化调配与管理系统运行流程 采用多维动态坝料优化调配技术，实现了水布垭面板堆石坝高强度、填筑上升。现场调配效果良好，满足坝料性质的建筑物开挖利用料全部用于坝体填筑；存料场的储存料全部回采；料场的开采缩小到最小规模；建筑物开挖料直接上坝1208万m3，直接上坝率高达82.88%。 开挖量的利用程度高、弃料少、料场料开采少，节约了施工成本；并通过少占耕地和弃料

12、用地，减少了地表和植被破坏、水土流失等对环境的不利影响，实现了绿色筑坝。2.3 高面板坝坝体预压反台填筑技术 混凝土面板堆石坝体施工成功的关键之一是控制坝体的不均匀沉降变形，为保证坝体安全稳定运行提供技术保障。而要控制高堆石坝体的沉降变形，就需要根据堆石体的变形规律，寻找可靠的技术路径，在施工期就给堆石坝体预留出足够的沉降变形时间和空间，并以此来控制堆石坝体不均匀沉降变形。 通过堆石体间隔分期填筑，给高堆石坝体变形提供时间通道，在施工期就给堆石坝体沉降变形的预留出足够的沉降变形时间。采用间歇分期填筑，将坝体填筑分为6期，面板施工分3期。u1期和2期填筑之间间歇5个月；u2至5期之间连续高强度填

13、筑施工；u5期和6期之间间歇20个月。 根据堆石体加荷产生瞬间变形的特点，在3期填筑中，通过连续均衡高强度反台填筑，加大堆石坝体后区在施工期的沉降变形量，为控制堆石坝体前后区的不均匀沉降变形提供空间通道。 在填筑施工的某个阶段，改变通常的前高后低的台阶法填筑上升形式，采取前底后高的反台法填筑上升。347.5350296302265258236三期面板二期面板一期面板360278346405307288282210208200V期IV期III期II期I期上游下游填筑正台阶防汛经济断面填筑反台阶断面图2-6 坝体预压反台填筑 预压反台填筑施工技术在水布垭面板堆石坝填筑施工中得到了全面的应用，效果显

14、著。水布垭混凝土面板堆石坝体累计最大沉降量2473mm，仅为坝高的1.06%。 采用反台法填筑施工，保障了坝体填筑连续上升，提高了设备的利用率，加快了填筑施工进度。2.4 提高坝体填筑密实度施工技术 面板堆石坝过大的坝体沉降总量和不均匀沉降必将给大坝的正常运行甚至安全带来严重不利影响。在坝体填筑中，如能够运用先进技术和综合措施，尽可能提高坝体填筑的密实度、降低孔隙率，便可以有效地抑制坝体的各种沉降。 面板堆石坝堆石体压实密度的大小，主要受堆石料岩性、堆石料级配以及填筑碾压参数等控制。在水布垭面板堆石坝堆石体填筑过程中，采取的控制技术有：u坝料级配的精确控制：经过大量的坝料开采试验和垫层料开采与

15、制备工艺试验，找到最佳坝料级配，为提高压实密实度奠定基础。u碾压机械的优化选择：通过比对试验，选定大吨位、效果优的振动碾压设备，保证坝料级配与碾压的最佳配合。 u填筑层厚和碾压遍数的优化试验：针对各种材料、各种层厚、各种碾压遍数进行不同组合试验，得出关系曲线，找出最优组合，用于施工。u坝料洒水方式的创新设计：传统的方式是在坝料摊铺后洒水作业，采用碾压前20h完成洒水作业，以保证浸润时间。故采用了在运输途中加水和坝面加水相结合的方式，以分时段多次加水来达到提高碾压效果的目的。图2-7 运输途中和坝面加水相结合 水布垭面板堆石坝填筑施工中，通过认真研究、综合采取上述一系列影响高面板坝填筑密实度的技

16、术和措施，达到了显著提高坝体填筑密实度的良好效果。 现场实测数据表明：干密度由设计阶段要求的2.10g/cm3提高至试验阶段的实际的2.15g/cm3，直至施工阶段所达到的2.20g/cm3，提高幅度达4.7%。坝体碾压密实度的提高保证了水布垭面板堆石坝填筑施工质量和变形控制，同时为以后的高面板堆石坝施工提供了宝贵的经验。2.5 混凝土挤压边墙技术 混凝土面板堆石坝垫层料按传统施工方法需超填约40cm左右，再按照设计坡比进行削坡，之后进行斜坡碾压，由于面板浇筑需要在大坝填筑到一定高度后才能进行，这期间大坝坡面需要进行必要保护，避免破坏已经形成的坡面，施工过程中稍有不慎，还可能造成运行阶段混凝土

17、面板脱空，因此传统的施工方法，工序繁多，进度缓慢，成本较高，存在重大质量隐患和风险。 利用混凝土挤压边墙作为垫层料区的一部分，能快速形成坡面，减少了削坡、护坡、斜坡碾压成形等工序，极大的提高了施工人员的安全性，降低了施工难度，保证了垫层料的压实质量和提高坡面的防护能力，减少垫层料损耗90%以上，极大地加快了施工进度，避免运行阶段面板脱空风险。图2-8 混凝土挤压边墙施工2.6 面板混凝土抗裂综合技术 面板堆石坝混凝土面板结构具有下述特点：一是面板长度大；二是长宽比大；三是厚度较薄。在温度变化、干缩、坝体填料的不均匀沉降等作用下面板混凝土易于产生裂缝，甚至是贯穿性裂缝。 提高面板混凝土抗裂性能是

18、一项系统工程，它涵盖了混凝土施工的每一个环节，需要实施集成创新。主要方面包括：u原材料的优选：含MgO水泥，I级粉煤灰，第三代聚羧酸高效减水剂和与之相匹配的引气剂，掺聚丙烯腈纤维掺和料。图2-9 聚丙烯腈纤维掺和料u施工方案的优化：负压溜槽配无轨滑模；在滑模支架上设置暖棚，以防寒潮；混凝土脱模后实施二次压面。图2-10 面板混凝土浇筑u施工过程的精细控制：选择低温季节浇筑，当坝体变形达到缓慢或稳定状态后再浇筑面板混凝土，有利防裂。u混凝土的养护与保护：表面覆盖绒毛毡保温被；不间断喷水，直至蓄水；在面板混凝土表面涂刷水泥基渗透结晶型材料进行表面保护等。图2-11 面板养护与保护2.7 长铜止水片

19、现场连续滚压成型技术 面板部位的铜止水不仅长度大，而且与周边缝、面板垂直缝等部位的交叉接头多，现场的加工和安装难度较大。 传统施工方式“分段制作、现场焊接”存在着接头部位多、焊缝工作量大、易产生安装误差和变形、施工进度慢、接头材料浪费大、施工干扰大、人工劳动强度高、坡面作业不安全等不足。 为确保长铜止水的施工质量，针对传统施工方法的缺陷，经过反复试验，自主研制开发了一种可直接置于现场工作面上的长铜止水整体连续滚压成型设备。图2-12 长铜止水整体连续滚压成型设备 根据需要的加工尺寸和结构形式，止水铜片加工原料经过滚压轮组的滚压，将止水铜片原材料的中部鼻子折叠成型，将止水铜的两翼折叠上翘，形成所

20、需要的止水铜片结构形式。图2-13 长铜止水片现场连续滚压成型 长铜止水片现场连续滚压成型机在水布垭面板堆石坝施工中得到了全面应用，结果表明：u加工的铜止水片最大长度达141m，结构尺寸偏差仅为2mm，远小于规范值5mm；u有效减少铜止水片的焊接接头、节约材料；u加工成型的止水铜片精度高、可保证大坝止水效果；u设备操作、维护、安装方便，加工劳动强度小。图2-14 长铜止水片现场连续施工3、长龙山面板堆石坝施工相关建议 长龙山抽水蓄能电站枢纽工程主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及开关站等建筑物组成。 上水库位于山河港右岸横坑坞大型冲沟源头，由主坝、副坝和库周山岭围成。主、副坝均采用钢筋混

21、凝土面板堆石坝，坝顶高程 980.2m，主坝最大坝高 103m，坝顶长 372.12m；副坝最大坝高 78.0m，坝顶长 278.65m，主、副坝坝体总填筑量 343.3万m3。 下水库位于山河港中游河段，建拦河坝而成，挡水坝采用钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高100m，坝顶长 300.0m，坝体总填筑量 248.7 万m3。序号序号工程名称工程名称所在地所在地最大坝高（最大坝高（m m）坝顶长度（坝顶长度（m m）填筑总量填筑总量（万万m m3 3）1 1上水库上水库大坝大坝浙江浙江省省安吉安吉县县1031033723723433432 2下水库下水库大坝大坝浙江浙江省省安吉安吉县县10010

22、0300300265265图3-1 上下库混凝土面板堆石坝平面图3.1 建议采用混凝土挤压边墙技术 在混凝土面板堆石坝上游坡面垫层料施工中，传统的方法是在每一层垫层料的铺筑时向上游超宽30cm左右，填筑高度达到35m后由人工配合机械削坡，待坡面达到一定长度后采用振动碾碾压并进行砂浆固坡。此种方法施工工序多、施工干扰大且施工进度慢，甚至影响大坝度汛挡水。 针对此种情况，引进并应用了挤压边墙施工技术，该技术是在每一层垫层料填筑之前，用专门的挤压设备沿上游挤压混凝土造出一道墙，墙体的上游边坡与设计坝坡重合，墙体高度与每层垫层料的厚度一致，如此循环上升。 挤压边墙施工技术自2000年引入我国以后，先后在青海公伯峡、甘肃龙首、湖北芭蕉河等面板堆石坝工程中应用，取得了较好的效果。图3-2 混凝土挤压边墙施工技术 上述所采用的挤压边墙技术的坝高均在150m以内，通过优化边墙混凝土材料、将边墙混凝土在面板分缝处同缝凿断、在边墙混凝土与面板之间喷乳化沥青隔层等多项创新和改进，使挤压