边墙挤压埂施工垫层料法在那兰面板堆石坝的应用

混凝土挤压边墙施工垫层料法在那兰面板堆石坝中的应用
杨和明徐更晓于景波
摘要：挤压边墙新工艺，在那兰面板坝施工中得到很好的应用，文中对对挤压边墙施工的质量控制要点、挤压墙主要指标检测情况以及面板浇筑前挤压墙表面处理的情况作了介绍，以供今后面板坝工程参考。

关键词混凝土挤压边墙施工垫层那兰面板坝应用
1、混凝土挤压边墙使用概况
混凝土挤压边墙技术使于九十年代中期，在巴西、秘鲁等国开发并推行的一种施工新技术，近几年已在国外的混凝土面板堆石坝施工中得到广泛应用，始于的埃塔(ITA)坝(坝高125m)，亦称“ITA 施工法”其后应用的有莫哈勒(mohale)坝(坝高115m)、antamina坝(坝高148m)；正在建设中的itapebi坝(坝高160m)、loscrcoles坝(坝高131m)、campisnovos坝(坝高196m)均采用了挤压边墙施工技术。

该项技术得到国际坝工界的普遍认可。

2000年国际大坝年会介绍给中国。

于2001年9月陕西省水利机械厂开始研发，2002年2月试制出试验样机。

经过多次工地试验和反复改进，于同年4月在中国水利建设监理协会、中国水力发电工程学会联合组织的公伯峡水电站混凝土面板堆石坝挤压式边墙技术咨询会上演示，各项技术指标完全满足施工条件和“边墙施工法”新工艺要求，博得与会专家的一致认可，决定在公伯峡水电站大坝投入使用。

截止目前，用挤压机施工的大坝还有甘肃的龙首(坝高146.5m)、湖北水布垭(坝高233m)和鹤峰县芭蕉河。

该厂生产的挤压机同时向马来西亚的巴贡和苏丹克洛维两国的待建大坝销售。

2、挤压边墙施工方法及技术特点
传统的坝上游坡面垫层料施工方法为：铺筑每一层垫层料并向上游超宽30cm左右，填筑高度达到3～5m后由人工配合机械削坡，然后继续填筑，待坡面长度达到15～25m时采用斜坡碾碾压，再砂浆固坡，随坝体升高重复以上工序。

挤压边墙施工法是在每填筑一层垫层料之前，用挤压机沿上游挤压形成一道混凝土边墙，边墙上游坡与设计坝坡重合、边墙高度与每层垫层料的填筑厚度一致，等待2～3h后在挤压墙的内侧铺填垫层料，用振动碾平面碾压(平行于坝轴线方向)，合格后重复以上工序,每个循环可在短时间内完
成。

挤压边墙施工相对传统工艺具有以下特点：
（1）由于有先期形成的挤压墙的限制，垫层料无须超填，也不存在削坡、修整、斜坡碾压、砂浆固坡等工序，简化了施工工序，不需要斜坡施工设备。

（2）靠上游边坡附近垫层料的压实方式被改变，垫层料由无侧向约束的垂直碾压和斜坡碾压被有约束的垂直碾压取代，垫层料的压实效果得到良好的保证，蓄水后这一区域的变形大大减少，提高了抗水压能力。

（3）随坝体升高，挤压墙自然形成坡面防护，特别有利于多雨地区和雨季大坝填筑施工的防护，无垫层料坡面被冲形成沟槽需要反复修补的可能。

（4）上游坡面一次形成，垫层与坝体同步上升，有利于施工组织，上游坡面不在成为关键工序，挤压埂的成型速度40m～60％.
（5）施工安全度提高，挤压边墙施工法使作业人员大大减少，同时坝踵部位可较安全进行有关作业。

挤压边墙施工流程图
3.挤压墙施工法在那兰面板坝的应用
3.1 基本情况
那兰面板堆石坝最大坝高109m,坝顶长度332.96m,其上游坝坡为1/1.5，上游坡面面积为3.4万m2,临上游边坡的垫层料宽3m，大坝填筑总量为250万m3。

那兰大坝填筑时段为2005年1月～2006年5月，要经过一个主汛期，且工程所在地金平县年平均降雨量达2288mm，5～10月份为雨季，考虑气候特点，施工单位提出采用挤压墙施工技术，并经业主、设计、监理研讨后同意采用。

3.2挤压边墙断面确定
因垫层料层后为40cm,坝坡为1/1.5，故挤压边墙高度、上游侧坡度与此两数字一致，挤压墙顶宽取10cm，临垫层料一侧坡度取8/1，对应挤压墙地宽为75cm。

以此向厂家订货制作适应本工程的挤压机。

挤压墙断面图
3.3 挤压边墙混凝土配合比试验
挤压墙作为占进原垫层料内的齿型混凝土墙，要求具有低强度、低弹模、半透水的特性，设计提出了挤压墙的技术指标要求：
表1 挤压边墙设计指标表
按照以上技术指标要求，进行了两种不同骨料的配合比试验，一种为采用常规的一级配料，即砂子（<5mm）、小石（5～20mm）的骨料，一种为采用特殊垫层料2B/作为唯一骨料（筛去垫层料2B 中超过40mm的大料），均采用塌落度为零的干硬性混凝土，试验结果表明：在同样80kg水泥掺量的时采用特殊垫层料2B/时的强度、弹模比采用级配料的混凝土强度、弹模要低，按照挤压墙配合比设计的思路：在满足垫层料施工和临时防洪度汛固坡的前提下，使得混凝土挤压埂越接近垫层料越好，以减少混凝土挤压埂未来可能对混凝土面板产生的约束，减少混凝土面板堆石产生裂缝的可能性，同时考虑特殊垫层料在骨料场加工，混凝土拌制时骨料无需再配，施工较为简便，因此那兰面板坝采用2B/料作为骨料，根据试验结果采用水泥掺量70Kg/m3,水灰比1.35，并掺加减水剂和液态速凝剂。

配合比试验结果见表2、表3。

表2 级配骨料配合比试验结果
表3 2B ′骨料 配合比试验结果
那兰挤压边墙采用2B ′垫层混合料水灰比1.35配合比进行施工，水泥用量70kg/m 3。

3.4
（1） 施工准备
基面找平，垫层料铺筑时严格控制高差和平整度，由人工拉线绳找平，碾压后高差控制在3cm 以内，不符合此要求者必须处理达到要求才能进行挤压墙的放线施工。

根据找平后实侧基面高程测放出上游设计边线位置，在此基础上按照挤压埂底部宽度标划出挤压埂内侧位置线、按照挤压机的宽度尺寸标划出其靠垫层料一侧的轮迹线，并挂线绳、洒白灰明示，作为挤压机行走时的控制线。

挤压机就位及调整，用CAT330反铲吊装就位，对挤压机的机身和高度进行调整，使挤压机在
垂直方向和沿机身方向处于水平，机身调整使挤压墙高度为40cm,并保证挤压机外刀片贴近前一层边墙坡顶。

（2）混凝土拌制、运输
采用2台0.75m3强制式拌和机拌料，减水剂拌和时加入，液态速凝剂通过挤压机上的喷嘴向料内喷加，2台6m3搅拌罐车运料。

（3）边墙挤压成型
由专人操作挤压机的行走，控制在50m/h以内，搅拌运输车卸料，将刚出料时分离的粗骨料弃掉，出料均匀时再放入挤压机的受料仓，使搅拌运输车语挤压机同步行走，人工辅助卸料。

挤压机行走时要保持与控制线的偏差在2cm以内，以保证挤压墙坡面的平整度。

（4）靠两岸坡的处理、层间结合部处理
靠两岸坡挤压机施工不到的部位由人工支模浇筑，混凝土料相同，小翻斗车运料，人工入仓，采用钢钎和木棒捣实。

挤压墙每层成型后及时对空缺、凸凹、层间接茬、突出棱线由人工进行修补处理。

（5）垫层料施工
挤压埂成型1小时后即可铺料、3小时后即可碾压，离开挤压墙顶内侧线20～30cm以外可采用大碾子碾压，临近挤压墙采用1.5t手扶碾碾压，施工中未发现因碾压而发生挤压墙移位的。

3.5 设备配置及劳动力组织
采用陕西省水工机械厂生产的BJY40型边墙挤压机，大坝施工组织专门的挤压墙及垫层料班，承担挤压墙及垫层料的施工，由15人组成。

3.6 挤压墙混凝土各项指标检测结果
那兰大坝一期面板382m高程以下坡面面积为16000m2,挤压边墙施工时段为2004年5月2日～2004年11月30日，施工中取抗压强度试样20组，弹性模数、干密度和渗透试样各6组，检测结果见表4。

挤压埂表面平整度要求为：任意位置超填不高于设计线50mm，欠填不低于设计线80mm，3m直尺检查高差小于20mm，经3×3m方格网测量检查，90％的点符合要求，经整平处理后检查平整度满足小于20mm的规定。

表4 挤压墙主要指标检查情况表
4. 挤压墙施工要点
在挤压埂的施工过程中，一是重点做好底层宽度约1.5m高程一致性及平整度，它是保证挤压埂直线的决定因素，同时要作好挤压机的调平工作；施工过程中采用测量高程、人工找平，小型手扶振动碾碾压。

二是采用拉绳和人工撒白灰线进行直线双控，在挤压机行走过程中，保持挤压机内侧轮沿着线性走。

挤压墙混凝土的拌和要严格按配比进行，它是保证挤压墙各项技术指标的基础。

在挤压机行走的后面，用两个人对挤压埂与下层的接合部的处理，一般采用铁锹铲少许细料撒在接合部，铁拍或木拍拍实平顺。

在挤压埂挤压1h后即可填筑垫层料，3h即可进行碾压。

振动碾碾压时，要求碾子铁轮边距离挤压埂上顶部约20cm，切不可碾子靠的太近，严防碾子使得挤压埂侧移破坏。

因挤压边墙内侧为8:1的斜坡，内侧的压实度经检测是好的。

在拉后面面板之前，对所有挤压边墙的平整度进行检测，局部采用人工削坡或找平，达到规范＋5cm～－8cm标准，以保证面板的厚度和平整度。

5. 挤压边墙可能对混凝土面板产生约束的防裂措施
（1）在拉面板之前，按照面板设计宽度，采用人工将挤压埂凿断并用凿出料回填密实。

（2）在面板钢筋绑扎后，用人工喷涂一薄层涂乳化沥青以改善约束条件。

6. 经济对比
那兰大坝上游坝坡坡面面积约3.4万m2，采用边墙挤压埂与传统工艺相比可节约57.46万元。

7. 结语
那兰面板坝采用挤压边墙施工上游垫层料，在工艺上是成功的，简化了施工工序，保证了垫层料的碾压质量，加快了施工进度，解决了汛期坡面的防护问题，总体上对施工是有利的，至于挤压墙可能增加对面板的约束、诱导面板裂缝的问题，尚待更多工程实际经验的积累、数据资料分析研究，找出影响因素、机理、程度，完善解决途径。

那兰面板混凝土在施工期未产生一条裂缝。