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0381.混凝土面板堆石坝施工技术的创新.docx混凝土面板堆石坝施工技术的创新
摘 要：陕工局集团公司近年来承建了多座面板坝工程，在高寒、干旱环境下混凝土面板施工积累了大量 施工经验，小粒径筑坝技术拓宽了面板堆石坝坝料的使用范围，上游坡面挤压边墙固坡技术，长面板混 凝土施工等方面形成了特有的技术优势，这些技术的进步和经验的积累是对堆石面板坝筑坝技术的有益 探索，值得其他工程项目借鉴，对我国面板堆石坝的发展会起到促进作用。
关键词：混凝土面板堆石坝 施工 技术 发展
陕工局集团公司是一支以各类拦河坝施工为优势项目的大型综合性水利水电施工队伍， 已 建和在建各类大坝 40 余座，其中承建的面板堆石坝 20 座。近年来， 承建的百米级以上面板坝 4 座（新疆乌鲁瓦提坝 138m，甘肃龙首二级电站坝 146.5m，湖北芭蕉河一级电站坝 115m，黄河 公伯峡坝 139m），在这些工程项目的施工建设中积累了大量施工经验，并依托工程项目针对性 的进行了一些施工专题研究重庆渝通公路公司-重庆马桑溪长江大桥施工组织设计， 面板坝筑坝技术有了快速的发展，逐渐形成了自己特有的技术优 势。
1. 高寒、干旱环境下混凝土面板施工工艺
我国西部水力资源极为丰富， 但该地区太阳辐射强烈， 昼夜温差大，冬季严寒漫长，雨旱 季明显， 并且多大风、霜冻、冰雹等灾害天气， 这些都对面板坝施工带来不便。
陕工局集团公司自 1994 年以来在该地区先后修建了山口电站（坝高 41m）、海潮坝水库（坝 高 56m）、楚松水库（坝高 40m）、乌鲁瓦提水库（坝高 138m）、喀浪古尔水库（坝高 62m）、榆树 沟水库（坝高 65.7m）、白杨河水库（坝高 66.8m）、公伯峡电站（坝高 139m）等项目的面板堆 石坝工程，在施工中通过不断的试验研究、工艺创新和工程实践， 针对面板基础平整度不够、 钢筋架立筋对面板形成基础约束，使面板不能自由变形以及砼表面易受外界温度的影响，而在 砼内部外部产生温差，最终温度应力造成砼裂缝的产生、外界温度和湿度变化、风力作用使面 板表层水分蒸发散失过快或受冻结冰，水泥不能完全进行水化反应，使其发生干缩及强度达不 到设计标准从而产生裂缝等情况， 总结了一套在高寒、干旱环境下修建混凝土面板的施工工艺。 1.1 面板钢筋架立“预制网片、现场组装”工艺
1.2 垫层区坡面上下行全振动碾压
为防止坡面下行振动碾压粗粒料易散落、坡面鼓包等有害现象的发生，国家施工规范及国 内工程项目均要求采用下行静碾的“半振动碾压”方法，我们在工程实践中为克服该方法碾压 效率低的缺点， 通过调整垫层料局部含水量，调整碾压工序，成功实现了上下行全振动碾压， 坡面光洁平整， 大大提高了施工效率。
1.3 面板混凝土养护防裂措施
“面板混凝土的防裂”是面板坝施工中的难点，根据面板混凝土裂缝成因的不同， 必须采取 综合措施才可控制裂缝的发生，而混凝土的养护无疑是非常重要的环节。特别在多大风、昼夜 温差大、气候干旱的西北地区，裂缝发生的几率将大大增加。在修建山口坝时， 就开始对不同 的养护方式进行比较分析，得出内陆干旱气候环境混凝土脱模后覆盖保湿“温室效应”的副作 用较强，对覆盖材料结构、养护时段进行调整会削减不利因素峰值，均衡混凝土环境条件的结 论。在这一成果的指导下，多座面板坝在养护阶段效果良好。
1.4 混凝土坡面布料槽车及滑模工艺
面板混凝土入仓多采用溜槽工艺，这会带来很多影响混凝土质量的问题，布料槽车的使用 可保证在工作仓面混凝土新鲜、级配均匀；根据工程实际，我们自制了沙浆轻滑模代替了传统 人工沙浆抹面； 并对面板混凝土滑模进行了改进，滑模就位、移动操作更加简洁方便。
1.5 小粒径石料填筑面板堆石坝实验研究与应用
2011 年 9 月， 云南大水沟水库面板堆石坝计划使用的大湾子石料场出现滑坡自然灾害，滑 坡体约 50 万 m3，被迫寻找新的料场， 对周边几个料场进行经济技术比较后，认为如果能够解决 “小粒径半风化石料的填筑”问题，就可方便的使用坝址左岸滑坡体堆石，采料简单，储量丰 富。滑坡体块度均匀， 最大粒径小于 100mm ,鲜有 100—201mm 粒径，20—80mm 含量达 60%，石 料粒径情况不能满足设计主堆石级配曲线要求。
我们通过进行室内外试验、模拟计算， 确定了减小铺料厚度、调整含水量、使用大吨位压实 机具的施工方案。研究取得了“小粒径半风化石料的填筑”的坝体稳定、坝体渗流情况的第一 手资料和计算成果，最大限度的利用了开挖料， 拓宽了面板堆石坝坝料的使用范围。
主堆石采用的小粒径、半风化石料
2．凝土面板堆石坝挤压式挡墙垫层区固坡技术
自第 20 届大坝会议了解到国外出现的这种新的固坡思路后，集团公司预测到该技术广阔的 发展前景，在自主开发的思路指导下， 自 2011 年起，利用近一年的时间完成了从工艺设计、材 料配合比到机械设备研制、成本测算等全部的研究试验内容，并率先在集团公司承建的公伯峡
新的方法克服了传统施工方法繁杂，且上游坡比受到制约，临近坡面坝料的密实度和坡面 平整度均不理想，固坡施工有难度，坝料坡面裸露时间长，面板施工期受到限制， 对工程进度、 工程质量、经济效益都有不利影响等缺点。
挤压墙法借鉴挤压滑模原理， 利用机械挤压力形成墙体，并依靠反作用力行走。在每填筑 一层垫层料之前，用边墙机挤压制作出一个近似于三角形的半透水混凝土小墙， 然后在其内侧 按设计铺填坝料，用振动碾平面碾压，合格后重复以上工序。由于挤压机的高效工作和混凝土 采用适宜的配料，一个工作循环可在短时间内完成，保证坝面均衡平起施工。
考虑到边墙对坝体结构的改变及约束应力对面板可能产生的不利影响，预期的混凝土性能 应具备低强度、低弹模、半透水的特点； 为了满足与垫层料填筑同步上升的要求，混凝土又要 具有较高的早期强度；经济性也是需要注意的方面。基于上述思路，配合比的设计要考虑两个 方面的问题： 一是选择合适的外加剂以减少水泥用量， 二是选定适宜的水泥用量和加水量， 以 满足低强度、低弹模、低塌落度、半透水的特点。这些要求必须和挤压机的挤压力相协调。
我们确定的材料配比及工艺流程在公伯峡电站项目使用后很快被实践证明其合理性，立即 被甘肃龙首电站、湖北鹤峰一级电站项目借鉴使用，232m 高的湖北水布垭电站面板坝慎重的试 验研究后，也采用了公伯峡、鹤峰等项目取得的成果。
巴西依塔坝作为第一个使用该技术的工程，在蓄水后出现了较大的渗流量，大家对该方法 的合理性有所担心， 目前公伯峡坝项目已于 2014 年 8 月 8 日蓄水，目前接近设计水位， 坝后渗 流量极小，推测将来渗水量也不会有太大增加，其施工期和蓄水期的初期沉降值也较小；湖北 鹤峰坝计划在 9 月 25 日蓄水，其观测成果将进一步该方法对坝体结构的负面影响情况。
2．超长混凝土面板施工技术
公伯峡坝设计有目前国内一次浇注最长的混凝土面板（210m），施工难度极高， 面板防裂问 题突出。如在入仓方式的选择上，坡面布料槽车能保证混凝土质量不受坡面距离的影响，但其 生产效率较低， 难以满足公伯峡项目工期要求；传统溜槽在长距离运送过程中水分和胶凝材料
损失、骨料离散等现象严重， 传统经验无法解决面临的问题。我们在公伯峡面板施工中采用了 缩短运送时间、改进溜槽结构、增加溜槽数量、改变滑模振捣方式、直螺纹钢筋连接等措施以
改善混凝土入仓状态和防止裂缝发生。这些施工技术措施圆满的完成了该项目的施工任务。
在挤压边墙防护下的公伯峡坝上游坡面
JB／T 12729-2016标准下载3．维混凝土在面板混凝土中的应用
砼裂缝的产生绝大多数是由于砼内部拉应力超过其抗拉强度所产生的，砼抗拉强度仅为其 实际抗压强度的 1／8～1／14，面板砼干缩、受到基础面的约束，内部钢筋约束、温度变化所 导致砼产生温度应力都是造成面板砼内部产生较大拉应力的原因。所以提高砼设计抗拉强度、 采用抗拉性能好的混凝土，对防止面板裂缝是非常有利的。
龙首二级水电站大坝为面板堆石坝， 一期面板主要采用常规砼， 但在靠近趾板部位及顶部 5m 范围内，也就是对面板约束较大的部位为提高砼自身抗拉强度﹑改善砼性能使用了钢纤维砼。
砼设计指标 C30W8F250,二级配砼，设计为低流态砼。为了改善砼和易性、减少砼水化热， 减小砼内部温度应力， 降低砼干缩率，掺入 25％的粉煤灰。
钢纤维砼在收面过程中纤维外露现象不可避免，这种表面外露所导致的钢纤维锈蚀不会造 成砼的局部脱落进而影响钢筋受到锈蚀， 但在砼收面过程中会造成局部压光不理想。在砼浇筑
后分三次及时进行人工收面分别起到拍打提浆，以利于砼有效黏结；封闭表层毛细水通道， 以 提高面板砼的抗渗性能，解决砼下坠后的裂纹初次处理；提高面板砼的平整度， 消除早期砼表 层干缩造成的细微裂缝，从而减少面板砼的裂缝数量等作用。
龙首工程经验表明钢纤维砼比普通砼抗压强度提高 10％左右其抗裂强度、抗折强度有明显 提高， 平均抗裂强度 2.7MPa, 平均抗折强度 3.5 MPa。面板浇注完成后对一期面板裂缝情况统 计钢纤维砼为 1295.8m2，裂缝共计 1 条青少年科技馆工程装修外脚手架施工方案， 0.77 条/10002 ，其抗裂性能优于普通混凝土。
我公司近几年来在堆石面板坝施工技术发展中取得的几项成绩， 其技术先进性和合理性基 本得到了实践证明，特别需要指出的是挤压边墙和长面板混凝土施工技术分别在 2011 年和 2013 年以后才开始试验研究，工程应用较少， 还有待进一步的深化。目前，随着多项大型水电工程 的建设，施工技术发展迅速， 我们希望与国内科研院所、学术组织、施工建设单位等加强联系， 互通有无，共同发展， 为水电事业的发展共同努力。