混凝土挤压边墙在昭通市混凝土面板堆石坝工程中的应用与推广论文

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  1 概述

  挤压边墙施工技术是通过借鉴道路工程的混凝土路缘拉模施工技术而摸索出来的一种面板坝垫层料坡面固坡的新技术。于 20 世纪 90 年代末率先在巴西埃塔面板堆石坝(高125 m)施工中成功应用,并很快推广到多个国家。

  我国于 2001 年开始对该技术进行研究。2002 年开始将该项施工技术成功应用于公伯峡面板堆石坝工程,并在国内逐渐推广应用。

  我市(昭通市)于 2007 年开始对该技术进行研究。2009年开始将该项施工技术成功应用于威信黄水河水库面板堆石坝工程,并在短短的几年时间里,先后在彝良县双河水库、盐津县水子冲水库、镇雄县胡家山水库、鲁甸县月亮湾水库、昭通市黑石罗水库等多个中、小型面板堆石坝工程中推广应用。因其与垫层料同期上升,能同步完成堆石坝上游坡面保护,对气候适应性强等特点,因而在昭通地区受雨季气候条件影响大,施工工期紧的情况下,混凝土挤压边墙得到昭通市水利水电勘测设计研究院及各家施工单位的广泛关注和应用。

  2 设计要求

  2.1 设计断面

  边墙设计典型断面为梯形(见图 1:黑石罗水库工程挤压边墙大样图),边墙以类似绞接的方式使其能适应垫层的沉降变形。其底部不会形成空腔,有效地避免了空腔对面板地不利影响。上游坡面可根据坝坡不同坡比确定。

  2.2 混凝土配合比设计

  配合比设计主要考虑以下几个因素:

  (1)挤压机挤压力的大小,即挤压出的混凝土密实度能满足渗透要求,且尽可能与垫层料一致;

  (2)挤压混凝土的强度和弹性模量能满足设计要求,其强度要低,能适应垫层料的变形,且能承受一定的荷载和冲击。由于挤压机对混凝土配合比比较敏感。湿的混凝土行进速度快,干的混凝土行进速度慢,因此,挤压边墙混凝土须按一级配干硬性混凝土配合比设计,坍落度为 0。通常采用水泥用量 60~85kg/m3,用水量控制在 80~100 kg/m3之间,水灰比 1.31~1.45。砂率控制在 28%~30%,速凝剂掺量为水泥用量的 2%~4%。

  3 施工技术及优势

  3.1 施工技术

  混凝土挤压边墙是在面板堆石坝的每一层垫层料填筑之前,沿着面板堆石坝上游垫层料设计边线,采用混凝土挤压机连续挤压出一低强度、低弹模、半透水的干贫混凝土贴坡斜墙。待该边墙混凝土达到一定强度后,再在其下游侧铺填垫层料,并用振动碾水平碾压完成垫层料的填筑施工。

  3.2 技术优势

  (1)挤压边墙一次性成型并自动形成坡面保护。可快速提供一个抗冲刷,有一定抗渗性的滞洪防护面,有利于安全渡汛,昭通市黑石罗水库度汛坝体高 42.5m,2014 年 8 月 27日,黑石罗水库工程坝前水位 33.5m,印证了挤压边墙在高水位条件下度汛的安全性与可靠性。

  (2)挤压边墙替代了传统的超填、削坡、斜坡碾压、坡面防护等施工方法。简化了施工工序。机械设备简易,操作简单,施工方便、快速。挤压边墙施工速度可达(40~60)m/h,边墙成型 1h~2h 后即可进行垫层料填筑、碾压。坝前趾板区灌浆、防护、宽槽回填等可以同时施工,减少了施工干扰,施工进度明显加快,有利于缩短整个工期,提前发挥工程效益。

  4 缺陷分析及处理

  在理想的状态下,由于挤压边墙的弹性模量与垫层弹性模量相比有较大的提高 (垫层料经碾压后,其弹性模量在1000MPa 左右,挤压边墙的弹性模量最大为 8000MPa),且边墙可以自由变形,一般认为不会对面板产生局部挤压作用。因而与传统施工方法的计算成果相比,面板的挠度会减小。

  5 需要进一步完善问题

  5.1 理论突破与实验验证

  (1)目前,大坝稳定计算与变形计算中均为对整个大坝进行计算,单独挤压边墙在大坝运行中所起的作用难以量化。

  (2)对面板附近受力分析。一般认为认为在大坝运行期间,受上游面板应力的作用。挤压式边墙会被逐渐压碎,性质上逐渐与垫层料类似。这种理论推测还有待于进一步的试验研究与论证。

  5.2 规程规范的完善与统一

  挤压边墙施工技术在国内已经用于工程施工 20 余年,单目前设计规范、施工规范、检测及试验规程均不完善。造成国标、水利及电力行业不同规范数据不统一,在工程应用中资料难以闭合。因此应该进一步使涉及混凝土挤压边墙的行业完善规程规范,以对下一步推广应用本技术奠定更好基础。

  6 结语

  从 2009 年至今,在昭通市范围内混凝土面板工程中,均采用了混凝土挤压边墙施工技术。其中黄水河水库已经安全运行,枢纽完工的有彝良县双河水库、盐津县水子冲水库等工程,在建的有昭通市黑石罗水库、鲁甸县月亮湾水库、镇雄县胡家山水库等工程,推荐使用该技术的有永善县营盘水库、绥江县青羊洞水库等工程。

  实践表明,挤压边墙施工技术是一种简单易行的实用技术。有着明显的作用与优势。由于这种方法替代传统方法中的多道工序,提高了施工进度的同时又具有经济及适应环境性强等优势,该技术在昭通范围内得到了大量使用,随着工程经验的积累,混凝土挤压边墙技术的成熟,混凝土挤压边墙技术的应用前景更加光明。