挤压边墙技术在鲤鱼塘面板堆石坝中的应用

挤压边墙技术在鲤鱼塘面板堆石坝中的应用
葛洲坝集团第一工程有限公司王爱民
湖北宜昌 44300
前言：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，鲤鱼塘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，并为降低边墙对面板约束采用了专门的处理措施，从而简化了垫层料的施工工序，加快了进度，保证和提高了填筑、面板施工质量，取得较好的效果。

一、工程简介
鲤鱼塘水库重庆市开县境内，地处长江三峡区段小江流域的二级支流桃溪河上游，开发任务以农业灌溉和城镇供水为主，兼有发电等综合效益，并为安置三峡移民提供有利条件。

工程分枢纽和灌区两大部分，枢纽包括大坝、溢洪道、排沙放空洞、引水洞、坝后电站。

工程规模为Ⅱ等大（2）型，大坝坝型为混凝土面板堆石坝，最大坝高为103.8m。

挤压式边墙护坡技术是借鉴道路园林工程中道沿机的施工原理，创出的一种面板坝垫层料坡面施工的新技术。

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。

鲤鱼塘水库大坝原设计的上游面施工采用的传统方法，即面板施工前对坝前填筑余量进行削坡后斜坡碾压，因工序多而复杂，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，而且因大坝在未施工面板前需经历一次汛期，可能导致水位回落时发生坝前垫层区局部滑坡。

根据湖北恩施芭蕉河、清江水布垭电站施工经验，在我公司、业主、监理单位共同倡议下，设计单位变更为挤压边墙技术。

二、挤压机成型原理
在边墙挤压机内部分别有一套输送和成型系统。

混凝土料自搅拌运输车均匀卸至挤压机搅龙仓，挤压机输送系统通过驱动搅龙旋转，将进入搅龙仓的混凝土输送至成型腔；成型系统通过高速液压马达驱动振动器，对进入成型仓内的混凝土产生高频振动；混凝土料在搅龙挤压和振动器激振力的双重促使下，充满成型仓，并达到要求的密实度，在搅龙轴向推力的作用下，以密实的混凝土为支撑向前移动，而形成特定几何断面的混凝土边墙。

三、挤压式边墙设计
1.挤压混凝土配合比设计
挤压边墙混凝土必须具有低强、低弹模、适当的渗透系数等特性，本工程边墙混凝土设计标号为<C5强度，根据芭蕉河、水布垭等工程的施工经验结合本工程砂石骨料状况，经多次配比试验，最终配合比如下（每m3用量）：
1、水泥：采用的P.O32.5级水泥，每m3用量73.5 kg；
2、砂：采用本工程自有的骨料加工系统生产的人工砂，细度模数3.2，690kg；
3、小石：由本工程自有的骨料加工系统生产，640.7kg；
4、中石：由本工程自有的骨料加工系统生产，640.7kg；
5、水：105kg；
6、外加剂：速凝剂，掺加量为水泥用量的4%（重量比）。

2.挤压混凝土检测指标
3、边墙断面设计
边墙挤压断面为不对称梯形，以铰接的方式使边墙适应垫层区的变形，防止其底部因碾压不达标而形成空腔，有效控制对面板的不利影响。

墙身高度为40cm,上游坡比为1：1.4，与面板坡比一致，顶部宽度为12cm，底部宽度为70cm，内侧坡比为8：1。

4、挤压机具
采用陕工局生产的BJY40砼边墙挤压机，砼边墙断面规矩，密实度均匀，成型速度与供料进度自动偶合，成型断面梯型100 х710х400mm，边墙成型速度40-80m/h。

四、挤压边墙的施工
1、底部垫层料碾压整平：垫层表面的平整度直接影响着挤压边墙成型后的外观尺寸，因此，必须提供一个平整的施工作业成绩面便于挤压机行走作业。

施工时，应将前一层挤压边墙和垫层料填筑后的高差和平整度进行检查，如果存在高差及凹凸，则应用人工修补、找平并碾压密实。

2、测量放样：在边墙施工前，根据边墙挤压机的宽度，在其内侧放一根平行于坝轴线的细线，用以指导挤压机的行进方向，使成型的挤压墙平直，位置准确，每5米左右用钢钉将细线固定在垫层料表面。

3、挤压机吊装就位：采用反铲吊装人工配合就位。

将边墙挤压机吊装到指定起点，就位时应尽量满足前进的直线方向，采用水平尺调节使机身处于水平状态，并使外墙板与已成型边墙外坡面重合。

4、混凝土拌制入仓：直接在搅拌楼拌和后，用20t自卸汽车运至工地现场，再由反铲挖料入挤压机料仓。

5、挤压成型：成型施工时，由专人控制挤压机的行走方向和挤压机水平状态，确保其挤压边墙的直线满足要求。

否则会导致成型的边墙发生扭曲和不平整，控制挤压机行进速度为40m/h左右。

同时安排专人对出现的缺陷如掉角、掉块、局部垮塌、位置超欠进行修补、凿除等方法及时处理。

6、接头部位的处理：由于挤压机体本身占有一定长度，成墙不能与两端混凝土趾板连接，应人工立模浇筑混凝土（使用的混凝土材料与边墙混凝土相同），人工夯实，使挤压墙两端与趾板连接紧密。

7、边墙后部垫层料的填筑：根据气温条件，在高温季节在每层边墙施工结束2～3小后，即可进行垫层料施工，但冬季和温度较低的夜间，应适当推后垫层料的施工时间，否则会因边墙强度不够导致边墙发生断裂、整体外移等破坏。

垫层料可分二次铺填，每层厚20cm，在靠近边墙部位50cm范围内采用小型振动碾或夯板进行碾压防止因激振力过高而破坏边墙。

整体采用采用18t自行式振动碾，先静碾4遍后，再动碾8遍。

五、面板施工前对边墙的处理
为了降低挤压边墙对面板的约束，使边墙与面板变形能同步，降低因边墙影响导致面板出现脱空、裂缝等问题的可能，一般在面板施工前采用如下方法对边墙进行处理
1、挤压边墙表面涂刷乳化沥青：为减少挤压边墙与砼面板之间的约束，需在两者间喷涂改性乳化沥青，要求能充填挤压边墙表面孔洞，形成表面相对光滑、与砼面板异质的柔性隔离层，以达到减少面板、边墙层间摩阻的工程目的。

施工时采用改性阳离子乳化沥青与砂料粘结形成“二油二砂”柔性结构薄层，厚约3--4mm。

2、边墙板间缝刻槽：因每层边墙成型长度很大且有一定刚度，而面板宽度一般为6-12m，为了能使挤压边墙能与面板的变形同步，从而防止面板产生脱空现象，将面板板间缝下部的边墙采用刻槽的方法凿断，一般以板间缝为中心，将边墙凿成1.2m宽，深度0.2m的宽槽，并将底部完全凿断至垫层料，然后回填二期砂浆补平。

六、采用挤压边墙技术的主要优势
1、提高了大坝施工进度。

边墙挤压式施工速度可达40～80m/h，在边墙成型后2～3小时即可进行垫层料的铺筑、碾压，两者衔接紧密、顺畅，几乎可同步上升。

2、规范了填筑程序，有利于保证大坝填筑质量。

采用挤压边墙技术，必须按照“两层边墙、两层垫层料、两层过渡料、一层堆石料”的程序施工，特别便于控制各种填料的层厚，对保证整体填筑质量有较积极作用。

3、省去了坝前削坡和斜坡碾压等危险复杂的工序，有利于安全、快速施工。

4、由于挤压式边墙在上游坡面的限制作用，垫层料不需要超填，节省了填筑材料。

5、挤压边墙在上游坝面形成了一个规则、平整、压实的坡面，而且坡面整洁美观。

6、挤压边墙在大坝上游面提供了一个可抵卸冲刷的坡面，便于面板施工前的临时度汛，有效防止了汛期洪水对已填大坝的破坏，保证了汛期安全。

7、坡面整洁美观，便于面板施工，有利于保证面板施工质量。

七、结语
鲤鱼塘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，保证和提高了垫层的施工质量，确保了安全度汛，避免了上游边坡滚石和斜坡碾压高边坡作业，提高了施工安全性，同时在面板施工前采用了合理的措施对挤压边墙进行了处理，最大程度地降低了边墙对面板的约束，保证了面板的施工质量；挤压边墙施工技术在鲤鱼塘水库工程的成功应用，对于今后的面板堆石坝施工有较好的借鉴作用。