砼面板堆石坝施工

混凝土面板堆石坝施工前言自80年代中期以来，混凝土面板堆石坝坝型成为我国坝工设计中的主要坝型之一。

据有关资料不完全统计，至1999年末，短短15年中，我国已建和在建的混凝土面板堆石坝有70多座(西北口、吉林小山等)。

拟建坝高超过100米的24座土石坝中，混凝土面板堆石坝有20座，占83.3%。

混凝土面板堆石坝之所以发展如此迅猛，一方面是因为筑坝材料可以就地取材，投资省；更重要的是，土石坝大型施工机械的发展和新技术的采用，以及其高强度的填筑、施工工期较短、分期填筑的灵活性、施工设备可以充分利用、施工不受气候条件限制等优点。

一、天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝概述天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝最大坝高178m，坝顶长1168m，面板面积18万m2。

是当今已建和在建同类坝型中高度位居世界第二，其余规模都居第一的工程。

坝体分为6个填筑区（见图1）：垫层料区（ⅡA）、过渡料区（ⅢA）、主堆石区（ⅢB）、次堆石区（ⅢC、ⅢD）；上游周边缝区的粉煤灰和细粉砂嵌缝带和粘土铺盖及任意料回填区；下游量水堰过渡料、粘土防渗铺盖和任意料的填筑区。

大坝填筑的主要技术指标及施工参数如下：分区号最大粒径（mm）铺料厚度（m）碾压遍数加水量（%）ⅡA 80 0.4 6 10 ⅢA 300 0.4 6 10ⅢB 800 0.8 6 20ⅢC 800 0.8 6ⅢD 1600 1.6 6 20二、坝体填筑分期施工对于堆石坝的整体性和尽量减少坝的不均匀沉降来说，尽可能地保持坝体全断面平起上升最为理想。

但是，施工中往往受到填筑强度、渡汛要求、混凝土面板的浇筑、观测设备的埋设、观测房的修建等因素的制约，全断面填筑平起上升很能难做到。

结合渡汛、拦洪、面板混凝土施工、分期蓄水发电及施工能力，施工程序上将大坝分为6期连续填筑。

见图2各经济断面。

三、坝料的开采与备制1．垫层料（ⅡA料）垫层料位于混凝土面板下面，将面板浇筑在一个较平整的平面上，从而使面板受力均匀，避免应力集中。

垫层料应具有半透水性能，在面板浇筑前可用来挡水渡汛，当面板或接缝处产生渗漏时，垫层可作为第二道防线。

垫层料的生产是把溢洪道开采出来的毛料经过人工砂石料场轧制而成，具有连续的级配，并且不得含有粘土和有机物等杂质。

2．过渡料（ⅢA料）过渡料的作用是将面板上的水压力经过垫层传到堆石体，且对垫层料起反滤作用（保证垫层料不会被冲刷到主堆石的大孔隙中去），具有低压缩性。

它的开采是通过爆破试验，采用一次控制爆破，直接上坝。

3．主堆石料（ⅢB料）是主要受力体，要求具有低压缩性和高抗剪强度，下游水位以下的部分还应具有强透水性和耐久性。

ⅢB 料由溢洪道一次控制爆破，直接上坝。

4．泥砂岩料（ⅢC料）由于ⅢC料承受水荷载较小，其压缩性对面板沉降影响甚微，因而用料无级配要求。

本工程采用溢洪道、导流洞、放空洞、引水洞、厂房等开挖出的泥砂岩料。

5．副堆石料（ⅢD料）ⅢD料位于坝体下游，受水压力较小，变形模量可以低一些，要求具有强透水和高抗剪强度，无采石级配要求。

由溢洪道一次爆破，直接上坝。

四、坝面作业1．垫层料及过渡料的填筑同一层垫层料及过渡料填筑顺序见图3。

垫层料及过渡料铺料采用后退法。

先测量画线，上过渡料、推平，人工将临近垫层料区的大块石捡除。

再上垫层料，推平至与过渡料区具有相同高程，并采用自行式振动碾同时碾压。

铺料时，防止粗料上到细料区。

碾压前需洒水。

为防止碾压机压坏止水铜片并保证振动碾本身的安全，临近趾板边缘及上游30cm 条带区等边角部位用平板振动碾及手扶式小型振动碾碾压。

2．主堆石及次堆石的填筑采用进占法填筑。

施工工序为测量放线、铺料平仓、洒水、碾压。

测量放线主要划分主堆石与次堆石及过渡料的分界线；铺料一般将石料卸在已摊铺层的前沿，距端点2~3m，然后推土机平仓，其作用是将较大的块石推到该层的底部，较细的石料留在该层的上部，便于仓面平整；碾压前洒水。

碾压采用进退错距法，行进方向平行于坝轴线，且在进退方向上依次延伸至整个单元。

严禁无振碾压、欠碾和漏碾。

工作面之间交接处进行搭接碾压，搭接宽度为1m。

3．上游坡面的修整与保护ⅡA的填筑一般超出设计线30cm，每填高4.8m（即上升12层），就开始修整、碾压边坡。

已碾压好的斜坡经监理工程师验收后，即可喷浮化沥青保护，并且在其边缘按每1m打入直径φ25的钢筋，外露1.5m，然后紧靠钢筋支撑架立木板，避免上面的ⅡA料下滑到已碾压好的斜坡上，同时避免施工干扰。

边坡修整及碾压按照以下顺序进行：（1）激光导向反铲修坡；（2）人工修整；（3）布置吊索；（4）碾压；（5）边坡保护。

边坡修整先用激光导向反铲修整，这期间，应严格控制，避免超挖及欠挖，边坡修整时宜留5cm的保护层，使碾压后的边坡基本上达到设计边坡。

一般地激光导向反铲不能完全达到预留5cm的保护层，需要人工配合。

上游坡面ⅡA料的碾压前应洒水湿润，不宜使用集中水流，而应该将喷头朝上，形成雾状雨水，以免将还没碾压的斜面上ⅡA料冲走，上游坡面采用沿上游方向用光面滚筒式振动碾碾压。

斜坡碾压具体的方法和步骤是：（1）布置索吊，布置在填筑坝体的顶面上；（2）安装振动碾，应保证振动碾在斜面上碾压的过程中钢丝绳始终与斜坡面平行，而不破坏垫层面；（3）斜坡碾压，采用静碾和振动碾相结合的方法，静压2遍，然后采用半振动碾压4遍，即振动碾自上而下时不振动，自下而上时振动，循环4遍即可。

斜坡保护采取两种形式：“两油一砂”和“两油两砂”。

一期混凝土面板下的ⅡA料坡面为枯水期施工，受雨水冲刷少，暴露时间短，坡面碾压合格后即进行混凝土面板浇筑，故只喷“两油一砂”保护（即喷一层乳化沥青，洒一层砂，再喷一层乳化沥青）。

砂层须用扫帚扫去松动砂，喷层间隔时间不少于24h。

二、三期混凝土面板在洪水来临之前不能及时浇筑，ⅡA 料坡面可能要挡水，汛期将被雨水冲涮，故喷涂“两油两砂”（即先喷一层乳化沥青，洒一层人工砂，再喷涂一层乳化沥青，洒一层人工砂），最后无振碾压一遍。

4．上游铺盖填筑趾板与面板相连的周边缝在蓄水后，由于坝体的沉降和位移，面板将会产生变形，止水有可能遭受破坏，故在675m高程以下，平行面板上游铺填宽5m的粘土，粘土外铺任意料，任意料外边坡1：2.5。

在面板周边缝（即与趾板相交处）附近人工填筑粉煤灰及细河砂，先铺25cm厚粉煤灰，人工夯实，再铺25cm 粉煤灰，上部铺细粉砂50cm，再覆盖厚4m的粘土。

当面板周边缝局部损坏而产生过大的渗水时，粉煤灰及细河砂可以起阻塞作用。

5．下游坝坡施工下游高程650m以下设有截水墙，使坝体渗流汇集从量水系统流出，因此，在高程650m以下沿下游坡铺4m宽的粘土，粘土外铺任意料护坡。

高程650m以上坡面用厚1m的干砌石护坡。

干砌石护坡料从附近的ⅢD料中选取，坡面平整用测量放点并配大样尺，尺间拉线控制，每填筑50m左右，及时回填细石找平。

五、新技术的应用1．滑模浇筑趾板混凝土天生桥一级水电站坝址河槽宽阔，两岸趾板沿线坡度平缓，趾板总长1262.5m，趾板混凝土浇筑除转角处用常规模板外，直线段一律用滑模施工。

滑模在侧轨上由千斤顶驱动，最大滑速达2m/h。

使用滑模浇筑趾板混凝土的主要优点是速度快、质量高、节省劳动力、节省材料。

2．成型机现场加工止水铜片布置于混凝土面板周边的趾板与面板相连处设置边缝，布置“F”型和“Ω”型两道止水，防止渗漏。

面板进行分块施工，设垂直伸缩缝，并在缝中设“W”型铜片止水。

止水铜片由厚为1.0mm的紫铜片挤压而成。

三种型式的止水铜片由自制的成型机在施工现场加工而成，根据趾板或面板的浇筑长度，可滚压出整条要求型号的成品，避免了常用的在加工厂制作，现场安装带来的接头增加、焊接工作量加大、薄弱环节增多弊端。

工效高、成本低，且有利于提高质量。

注意：在铜止水片制作与安装过程中，一方面要保证成型后的止水片与设计形状及尺寸相吻合；另一方面要保证止水片的安装位置准确，即止水“U”型槽中心线与分缝线相吻合，同时要注意防止混凝土浇筑过程中止水片的变形。

止水“U”型槽内应填塞橡胶棒及聚氯乙烯泡沫；W型铜止水安装前先铺设PVC垫片。

3．砂石加工系统直接生产ⅡA垫层料采用在砂石加工系统中通过对灰岩石料破碎和筛选直接加工，从而免除了配制工序，大大简化了施工，降低成本。

具体做法是，将通过液压回旋破碎机粗碎而成的半成品料进行筛选，使粒径小于40mm的砂石料直接输入混合仓，粒径大于80mm的石料输至反击式破碎机二次细碎，40~80mm的石料，按级配要求，部分输入混合料仓，部分再作二细碎。

经细碎的料仍按级配要求，部分输入混合仓，部分进行筛选。

5mm 以下的颗粒输入混合料仓，5~20mm的颗粒返回反击式破碎机再作二次破碎。

以上各级已加工好的料在混合料仓中得到混合，即可满足设计要求。

4．振动板压实垫层料的边角部位振动碾不能到达的垫层填筑边缘(平面和斜面)和岸边地形不规则地带，尤其是面板周边缝附近地形狭窄地带的垫层料，常因压实工具不合适而难以达到设计要求的密实度，这将直接影响到工程质量。

故垫层施工中采用了日产HC-7型振动板对上述部位进行压实。

振动板安装在油压挖掘机上，利用挖掘机本身的油压源驱动。

其操作灵活、安全、经济、效率高、压实质量好。

5．激光导向长臂反铲修整上游坝坡作为混凝土面板垫层的ⅡA实填筑有较高的技术要求，除填料的材质、级配、压实度和厚度之外，上游坡面尺寸准确、平整至关重要，它将直接影响到混凝土面板尺寸是否符合设计要求和施工单位的经济利益。

故施工中引进了美制XL4200型激光导向长臂反铲，用以修整垫层料上游坡面。

即利用由发射器和显示系统组成的激光导向装置配合长臂反铲，按规定的角度（坡度）清除上游坡面的设计线以外（预留一定的压实沉陷量）多余的坝料。

由于此种设备定位准确，操作灵活，因而削坡质量较有保证。

6．乳化沥青固坡对于垫层料边坡的保护方式，目前国内主要采用喷砂浆（或混凝土）保护、抹砂浆保护和碾压砂浆保护。

天生桥面板堆石坝垫层上游坡防护采用喷CFL阳离子乳化沥青的方法代替传统的保护方法，施工简便、工效高、成本低。

7．GB复合胶板修补混凝土裂缝大坝趾板和面板均产生了一些裂缝。

通常的处理方法是将裂缝两侧的混凝土凿除到一定深度，再以膨胀性的干硬水泥砂浆回填密实。

这样做费工、费时，如果处理不好，砂浆与原混凝土之间的接缝又会裂开，达不到堵漏的目的。

天生桥面板堆石坝采用GB复合胶板贴于趾板和面板裂缝表面的方法，大大减轻了施工的难度。

具体做法是，将开裂处混凝土表面刷洗干净，风干后涂上一层401胶，待胶稍干，贴上一层GB复合胶板，使其与混凝土面板挤压紧密，再于其上涂一层401胶，待胶稍干，再贴上一层GB复合胶板，再挤压密实。