混凝土面板堆石坝挤压边墙施工技术

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1案例介绍
某水库大坝为混凝土面板堆石坝，主要由溢洪道、提水泵站、供水管道及下游灌区管线组成，最大坝高为37.0m，工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型。大坝总库容为1264.0万m3。坝体主要由挤压边墙混凝土、混凝土面板、垫层区、过渡区、堆石区、下游护坡等。大坝上游垫层保护使用挤压边墙施工技术来进行施工。
2挤压边墙施工技术的优点
混凝土面板堆石坝挤压边墙主要是使用机械挤压的方式来形成墙体，然后利用挤压过程中产生的反向作用力向前移动。在填筑上游坝面的各个垫层之前，要先使用挤压边墙设备顺着上游垫层料区的坡面提前制出一个低弹性模量、低强度、半透水的干性墙体，墙体厚度和垫层压实厚度一致。混凝土施工3～5h后，使用垫层料后方进行回填，然后进行碾压。达到规定要求后，再按照上述工序继续向上填筑，直到形成一个强度和完整性均良好的混凝土坝面。使用这种方法进行施工，施工速度快，可以同时进行垫层料、过渡料和坝体堆石料的生产，相较于常规作业方法，有下述五个方面的优点：（1）可以一次性完成上游坡面和同层垫层料的填筑施工。在进行上游坡面垫层施工时，不需要碾压斜坡、整修坡面、超填削坡等施工，可以提高碾压和填筑的施工速度，使坝体的施工效率增加；（2）使用垂直碾压的方式代替了无侧向约束的坡面斜坡碾压，提高了垫料层的密实度，面板的抗水压能力和支撑能力提升；（3）可以一次实现上游坡面的成型。施工过程中堆石体填筑、过渡层施工、垫层施工可以同时提升，便于施工管理；（4）在施工的同时，可以有效保护坡面，使坡面的抗雨水冲刷和汛期抗洪水冲刷能力提升；（5）整个施工过程中，不需要投入过多的碾压设备、整平坡面设备以及坡面防护设备，施工参与人员少，经济性佳。
3挤压边墙的施工
3.1布置边墙
通常情况下，在趾板和垫料层连接的小区料上布置挤压边墙。挤压边墙主要是使用挤压机进行连续挤压后形成的一个混凝土小墙。本工程中，上游坡面设计比例为1∶1.4，垫层填筑压实层设计厚度为40cm，因此，设计挤压边墙的顶部宽度为10cm，高度为40cm，底部宽度为71cm的梯形结构，下游坡比为8∶1，上游坡比为1∶1.4。
3.2挤压边墙配混凝土施工配合比的试验
为保证施工质量，首先要确保施工混凝土的配合比达到要求，混凝土湿度过高或者过低均会影响挤压机的正常行走。为了便于施工，要求混凝土具有良好的和易性。本工程设计C5级标号的混凝土来进行施工。以干硬性混凝土配合比来设计墙体混凝土，设计水的使用量为95～120kg/m3，水泥的使用量为85～100kg/m3，设计水灰比为1.1～1.3，要求混凝土的渗透系数控制在10-2～10-3cm/s，混凝土抗压强度为1～3MPa，参考推荐配合比，在施工现场进行复核以后，将挤压边墙的最佳施工配合比确定出来。
3.3平整施工场地
在边墙挤压施工时，为了方便设备施工，要先对施工场地进行整平，使用垫层料填平趾板头部下游三角槽，然后从趾板顶部高层开始向上提升挤压边墙。每完成一层施工，都需要查看垫层料平台的完好度，并对其进行整理和修补。为了保证边墙挤压机直线行走过程中可以达到规定要求，要保证垫层料平台3m范围中的平整度。为更好地对施工现场的平整度进行控制，使用一个钢模板放置在挤压边墙的顶部，钢模板的宽度为10cm、长度为150cm、高度为4.9cm。使用垫层料铺在钢模板的内侧，要求模板顶部和松铺顶部保持齐平。再使用碾压振动设备压实，确保平整度达到规定要求。
3.4进行测量放线
在挤压各层边墙之前，要保证放线的准确性，将挤压机和边墙下边线的轨迹线标出，然后使用平头铁将垫层料中标识打入。各个标识之间的间隔距离为10cm，露在外部的长度为1cm。使用塑料线或细钢丝将沿铁钉拉紧，保证挤压设备作业过程中，标示线不产生位移，达到边墙精度控制的基本要求。
3.5安排挤压机就位
挤压机一般使用吊运或者人工推移的方式运输到施工场地，挤压机就位后机身要保持水平，并通过水准尺调节挤压机。控制好挤压机的高度，由于挤压机后轮的高度对混凝土边墙的高度有一定的影响。因此，在施工前要调整好挤压机的高度。此外，要使挤压机外坡刀片和前一层边墙的坡顶紧贴，以免在挤压好混凝土边墙后坡角有松动的情况出现。边墙挤压机施工时，行走的平直行对挤压边墙的平整度有比较大的影响，所以要使用定位线或定位针布置在挤压机靠近扶手的侧板上，在挤压机行走的过程中，定位线和标识保持一致，从而保证挤压机行走的平直性。
3.6边墙挤压施工
在进行边墙的挤压施工时，挤压机的行走方向要安排专人来进行控制。挤压机的行走速度和搅拌车的速度保持在45～60m/h。本工程中设计混凝土坍落度为0，为了避免骨料出现分离，在进行卸料时，将骨料中的一部分粗骨料剔除。保证卸料均匀以后，在将骨料倒入到挤压机的料斗中。作业人员要将挤压机的前进方向控制好，并使用长度为50cm的抹子对成型后的边墙进行收光，确保边墙的美观性和平整性。
3.7处理边墙的端头
使用人工立模的方式在边墙和两岸岸坡趾板连接处的终止端和起始端进行边墙的浇筑。浇筑混凝土和边墙混凝土材料一致，并人工捣实混凝土。
3.8处理挤压边墙的对接坡间
完成边墙的挤压作业后，人工修补对接坡间出现的一系列混凝土缺陷问题进行处理。并使用木抹进行平整，确保对接坡间的美观性。
3.9填筑碾压垫层料
在完成边墙混凝土施工3个小时以后，即可进行垫层的施工。设计垫层施工厚度为45cm，并使用振动压路机压实。对于接近边墙20～30cm区域使用BW-75S小型振动设备进行振捣。
4施工质量的控制和检测
4.1质量控制
（1）要做好混凝土配合比的设计工作，要求混凝土的渗透系数、弹性模量等指标均达到设计要求；（2）为避免出现混凝土出现离析、颗粒直径过大等情况，要注意保持卸料速度的均匀性；（3）为达到挤压边墙的直线要求，要求挤压机行走过程中的误差在22～30mm以内；（4）为保证边墙表面的平整度和混凝土的密实度，要将挤压机的行走速度保持在42～50m/h；（5）掺入速凝剂时要控制好掺入量，并搅拌均匀。
4.2质量检测
为保证边墙性能的各项指标都能达到设计要求，每完成10层边墙施工，都需要检测一次边墙的强度和干密度，每20层检测一次边墙的渗透性和弹性模量。为更好地了解大坝成型以后上升过程中变形情况以及边墙施工过程中的变形情况，每20m设置一个挤压边墙变形观测点，每7d检测一次。
5结语
在使用挤压边墙施工技术后，提高了施工效率，避免了一些比较危险的施工作业，垫层料的碾压质量得到了保障。施工完成后，挤压边墙施工质量良好，改善了安全环境，为类似工程施工提供了参考。