混凝土面板堆石坝施工技术综述

2014-09-05贾飞宇

黑龙江水利科技 2014年12期

关键词：堆石堆石坝垫层

贾飞宇

(贵州省沿河土家族自治县水务局，贵州铜仁 5633007)

混凝土面板堆石坝施工技术综述

贾飞宇

(贵州省沿河土家族自治县水务局，贵州铜仁 5633007)

当今水利工程技术快速发展，我国目前对混凝土堆石坝的建设技术越来越成熟，其高度也在不断突破新的记录，混凝土面板堆石坝的施工技术要求也越来越高。经过多年的发展，我国在该领域有了较大的进步，技术的自主能力也不断增强，文章旨在对混凝土面板堆石坝的施工技术进行阐述，将混凝土面板堆石坝的施工技术进行系统的介绍。

混凝土面板；堆石坝；施工技术；施工方法

1 混凝土面板堆石坝的发展历程

文章将混凝土面板堆石坝的发展历程分为3个阶段，这3个发展时期有着不同的特点，分别对这3个阶段进行介绍[1]。

1-面板，2-河床砂砾层，3-坝轴线，4-保护网及钢筋，5-垫层，6-过渡层，7-主队石区，8-下游堆石区

第一阶段，早期的混凝土面板堆石坝的特点是以抛填堆石为主，这个时期的坝体相对较低，一般高度≤100 m，而且这些坝体的质量水平较低，面板不但容易出现渗漏和裂缝现象，还极易发生变形现象。

第二阶段，实际上是从抛填堆石到碾压堆石的一个过渡阶段，这个时期混凝土面板堆石坝基本没有得到发展，处于一个停滞状态。

第三阶段，一直到了20世纪60年代中期，碾压堆石最终取代了抛填堆石才正式进入这个阶段，而且随着出现了先进的薄层碾压施工技术等不断的发展和进步，更多数量的混凝土面板堆石坝和更高的坝体不断出现，这个阶段的堆石坝仍然是当今水利水电工程建设的主流坝型[2]。

美国是世界上最早使用混凝土面板堆石坝技术的国家，开始堆石坝使用木质面板来防深漏，经过了一百多年的发展，目前的堆石坝其面板基本都是利用混凝土来构筑，而且混凝土面板具有几个优势特点，施工工期短，造价低，性能好。所以，这也是混凝土面板堆石坝得到推广的重要原因。目前世界上最高的堆石坝已达200 m，而且目前掌握了150 m级面板堆石坝的成熟技术，200级面板堆石坝的构筑技术尚待进一步的提高和改善[3]。

2 混凝土面板堆石坝坝体施工

混凝土面板堆石坝坝体施工分为坝体填筑施工、测量、控制、坝料摊铺、洒水、压实5个部分。

2.1 坝体填筑施工

堆石坝的坝体在施工过程中是遵守一定原则的，必须在两岸岸坡及坝基的处理验收和相关位置的趾板混凝土浇筑完工后进行。

由于水利气象条件的变化，往往会考虑实际的情况，例如考虑来年度汛的实际需要，或者填筑工期较短等因素，在将基坑进行截流后，除了因趾板区和坝后存在量水堰施工区域的施工干扰以外，在别的区域覆盖层可以先行按照设计要求进行清理后可以先行组织施工。

利用流水作业法可以将坝面进行划分，在多个施工单元里同时进行填筑施工，在各个单元里的填筑要依照标准顺序，先进行测量控制、坝料运输、卸料，而后洒水、摊铺平整、振动碾压等一系列工序，将各个单元的施工有序进行。在各个单元要利用石灰线等来做好标记，防止在填筑过程中出现漏压和超压[4]。

1-周边缝，2-水平伸缩缝，3-水平施工缝，4-竖向伸缩缝(受拉)，竖向伸缩缝(受压)，6-竖向施工缝

图2混凝土面板堆石坝分缝布置

2.2 测量控制

进行基面处理后的验收，在合格后，根据设计的要求将各个填筑区的交界线进行测量，洒上石灰线来标识好，在垫层上游边线用竹桩吊线来进行控制，分别在两岸岩坡上标记好桩号和高程；其中垫层、及其上游边线要分别与过渡层的交界线和主堆石区交界线每层上升都要进行测量，而后以利于放样，下游边线可以放宽至2～3层的测量放样一次，主次交界线也同样[5]。

施工放样要根据预测的沉降量的坝体端木作为标准，应充分考虑沉陷对于外形尺寸和高程的影响，将设计要求的坝顶高程作为最终的沉降高程，应该在填筑坝体时提前预留0.5%～1%的沉降超高。

在进行坝体填筑时，每进行一层上升，都要进行一次边线的测量，而且分别进行断面图的绘制，将施工过程中的定线、放线、验收等原始测量数据记录都要整理好，装订成册，进行档案存储，工程完工后根据设计和规范要求来绘制工程的平面图及断面图。

a.周边缝 b.受压竖向锋 c.受拉竖向缝1—水泥砂浆垫，2—铜止水片，3—涂乳化沥青，4—塑性填充料，5—塑料板保护，6—尼龙管，7—趾板，8—面板，9—塑料止水，10—沥青砂，11—沥青木板，12—特速填料区，13—塑料垫板，14—W型止水片

2.3 坝料摊铺

坝料的摊铺要从坝体的填筑区最低点开始，沿着平行于坝轴线的方向，将沙砾料、小区料、垫层料、过渡料和两岸接坡料要按照后退的方式进行卸料，而在进行主推石、次推石和低压缩区料则要按照进占的方式进行填筑，自卸车将料卸车后，推土机进行摊平作业，在作业过程中还要由小型挖掘机进行超径石和界面分离料的处理，人工方式对垫层料和过渡料来整平作业，利用水平仪来测量每层铺料的厚度控制，确保按照施工要求进行施工[6]。

2.4 洒水

根据不同的施工现场条件，选取坝面加水和坝外加水的方式。为了使得石料处于湿润的状态下，且在振动碾得强力震动下使得块状石头的缝隙率降低，增加碾压的密实度和减小细料的缝隙。

洒水量要根据碾压实验的结果来确定，风化岩石的参配料要适当的增加水量，使得其提前湿润和软化。

2.5 压实

自行式振动碾进退错距法碾压主要针对垫层料和过渡料，而针对主、次推石料和沙砾石料主要利用牵坝体分区填筑和碾压施工的方式。

振动碾一般沿着平行于坝轴线的方向进行碾压，在岸坡和施工道路的边坡等位置要增加顺向的碾压，还要用液压振动夯来进行加强碾压。一般振动碾压宽度要控制在2 m，进行多达8次的碾压，错距控制在25 cm。

一般在无法使用大型碾压设备的区域要使用小型手扶式振动碾或者液压振动夯加强碾进行碾压作业[7]。

3 混凝土面板堆石坝的碾压施工技术和分区填筑的施工方法

3.1 坝体分区的填筑顺序

在混凝土面板堆石坝的填筑过程中要遵守一定的填筑作业顺序，一般采取“先粗后细”的方法。即按照主堆石区-渡层区-垫层区的顺序来进行填筑。

在填筑时要及时将界面上的粗粒径料进行清理，这个方法不但有利于工程质量的保障，还可以不多使用细料的用量。对于上下游的主次堆石料要采用进占法的方式进行铺料作业，在碾压过程中使用牵引式方式，而在接缝处的碾压采用骑缝碾压的方式[8]。

3.2 坝体分区填筑的施工方法

坝体分区填筑的施工方法主要有主堆石区与次堆石区的填筑、过渡层料填筑和垫层料的填筑。

3.2.1 主堆石区与次堆石区的填筑

堆石区的填筑料要使用自卸汽车卸料，并采用进占式填筑，在卸料过程中要控制大约60 cm的间隙在堆与堆之间，利用推土机将较大的石块推走，较细的则留在面层上，为碾压工作做准备，一般较大的石块尽量在施工现场进行碎解，而铺在层面上。在碾压过程中要采用错距法来沿着坝轴线的方向进行碾压，按照1.5 km/h的速度行进，碾压工作按照坝料的分区段来分区分段进行，每个碾压工段的搭接≥1 m，铺料厚度和碾压次数要严格按照试验数据来进行施工。在碾压过程中要层次分明，防止漏碾或者欠碾。

在岸坡边缘，防止大块石集中，在边坡选用较细小的石料来进行过渡料的填筑，而且在周边位置先行铺筑。

碾压时要尽量靠近岸坡进行，沿着上下游的方向来行进碾压，不能碾压的地方要用小型碾压设备进行补充碾压，防止漏碾[9]。

3.2.2 过渡层料填筑

进行过渡层的填筑要将大块的石头进行剔除，所有主堆石料上游坡面的>30 cm的分离出来的石块要进行清除。这个区料的最大颗粒直径≤30 cm，超过的要进行粉碎处理，进行填筑时要用自卸汽车直接卸到人工作业面上，使用后退法卸料，从两边向中间的倒料顺序来进行，有利流水作业的效率。

过渡料的平整要用推土机进行，可以辅助于人工整平，厚度则按照施工参数标准来执行，接缝处要处理好，不得有超径块石。主堆石料不要占据过渡石料的区位，出现必须进行人工清除。平整后要进行洒水、碾压，通常采用自行式碾压或者拖式振动碾碾压，碾压方向依然采用平行于坝轴线的方向进行行驶。

3.3 垫层料的填筑

垫层料的填筑要求精度更高，必须将过渡料上游坡面的大块块石进行分离清除，超过8 cm就要进行清除。

垫层料的组成是由黄砂和级配碎石料在料场拌制而成的，再利用自卸车运输到垫层区进行自卸，也是通过推土机进行整平，人工进行辅助整平，在填筑过程中要将上游边线水平超宽20 cm以上，基本与过渡区料的填筑方式相同，碾压也是按照顺坝轴线进行，振动碾距要与上游边缘控制在40 cm的距离内。按照施工的技术标准进行洒水量、碾压遍数和碾压行走速度的控制[2]。