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本文作者：魏東坡1張帆2作者單位：1.三門峽市水利勘測設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司2.洛寧新華生物質(zhì)能發(fā)電有限公司

1.工程概述

某水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪的中型水利樞紐工程。該樞紐工程等別為三等，主要建筑物攔河壩為2級建筑物(壩體形式為混凝土面板壩)，放水隧洞(兼導(dǎo)流洞)及岸邊正槽式溢洪道等為3級建筑物，次要建筑物為4級，臨時(shí)工程上下游導(dǎo)流圍堰為5級，并利用渠首引水進(jìn)行下游農(nóng)業(yè)灌溉。水庫總庫容1417萬立方米，興利庫容1156萬立方米，死庫容111.1萬立方米，主體工程大壩為混凝土面板壩，灌溉設(shè)計(jì)保證率為75%，工業(yè)及人畜用水保證率為95%，水庫設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為50年，校核洪水重現(xiàn)期為100年。水庫工程所在區(qū)域多年平均氣溫3.0℃，極端最高氣溫33.7℃，極端最低氣溫-32.9℃，多年平均降水量為422mm，多年平均蒸發(fā)量為1535mm，多年平均最大風(fēng)速20m/s，多年平均風(fēng)速2.7m/s，最大凍土深度1.41m。最大積雪深度41.9cm，洪水一般發(fā)生在6-8月份，7月份占50%左右。地層巖性，石炭系上統(tǒng)奧爾吐組地層(C3O)。在壩區(qū)僅露出石炭系上統(tǒng)奧爾吐組地層(C3O)，及第四松散堆積體，其中石炭系地層取為4個(gè)巖性段，C3O_1、C3O_2、C3O_3、C3O_4地質(zhì)構(gòu)造。水庫壩址距半截溝斷裂帶約600m，由于受區(qū)域斷層影響，在壩址區(qū)，不同成因，不同大小與規(guī)模的斷層共計(jì)有10條。壩體填筑料不足，需爆破塊石補(bǔ)充，施工工期較短，有效施工工期為5-10月份，為6個(gè)月。

2.方案的選擇

混凝土面板堆石壩上游護(hù)坡施工的傳統(tǒng)技術(shù)和工藝基本分為五步。

第一步，壩體填筑時(shí)，壩前護(hù)坡處，為保證壩體填筑質(zhì)量和保證施工時(shí)機(jī)械設(shè)備安全，超寬填筑壩前墊層料。根據(jù)規(guī)范要求，墊層區(qū)的水平碾壓振動(dòng)碾距上游邊緣的距離不得大于40cm，但為保正填筑量壓實(shí)質(zhì)量。如墊層料填筑厚40cm，壩前坡度1：1.5，計(jì)算水平寬度為60cm，而為保證機(jī)械設(shè)備安全和根據(jù)規(guī)范要求，振動(dòng)碾距上游邊緣的距離40cm。所以墊層料超填寬度最小為100cm，才能保證該層填筑料底面的填筑質(zhì)量。

第二步，填筑6-8層后，用全站儀放線，石灰灑出上游邊線，利用挖掘機(jī)把粗削坡面虛料，并在法線方向預(yù)留高出的設(shè)計(jì)線10cm的料。

第三步，壩體填筑到設(shè)計(jì)高程后，壩面停止施工，壩前用全站儀放線，利用施工掛線3m×3m網(wǎng)格，人工精削坡面，法線方向預(yù)留應(yīng)高于的設(shè)計(jì)線5cm，備斜坡碾壓時(shí)沉降。

第四步，斜坡碾壓，利用壩頂牽引設(shè)備鋼絲繩牽引拖碾，碾壓方法為上動(dòng)下靜法，碾壓遍數(shù)以滿足壓實(shí)度為準(zhǔn)。

第五步，坡面防護(hù)，坡面完成碾壓后，在混凝土面板分縫處施工掛線挖溝槽，進(jìn)行砂漿條帶施工，砂漿條帶平整度±5mm，然后進(jìn)行砂漿條帶間的再次精削坡和碾壓砂漿施工，平整度為+50mm～-80mm。

為完成壩前混凝土面板澆筑前的工作，其工序較為復(fù)雜，與壩體填筑施工干擾大，坡面平整度與坡緣的密實(shí)度難以控制，抗水壓能力降低，影響壩前渡汛安全(上游圍堰渡汛壓力大)，工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。

為簡化上游墊層坡面施工工序，加快施工進(jìn)度，保證施工質(zhì)量，水庫施工時(shí)引進(jìn)了現(xiàn)時(shí)代較為先進(jìn)的擠壓邊墻技術(shù)，擠壓邊墻為半透水性混凝土，施工簡單，其施工方法要點(diǎn)為：(1)填筑前原始面的施工測量放線平整，主要放兩條線，一條為上游坡面設(shè)計(jì)線，另一條，為擠壓機(jī)行走路線。整平寬度以擠壓機(jī)寬度為準(zhǔn)，平整度為±15mm。(2)擠壓機(jī)就位。(3)擠壓墻混凝土澆筑。(4)每一層擠壓墻擠壓完后將擠壓機(jī)移走吊運(yùn)至指定位置。(5)兩端與趾板接口處理和缺陷處理，對施工中出現(xiàn)的錯(cuò)臺(tái)起包、倒塌等現(xiàn)象在擠壓過程及時(shí)處理，用鐵鍬將錯(cuò)臺(tái)部分削平，然后用擠壓料填平。擠壓墻成型2h-4h后，即可進(jìn)行墊層料的攤鋪和墊層料碾壓，水庫在總結(jié)以上施工經(jīng)驗(yàn)時(shí)，選擇了擠壓邊墻的施工方案。

3.施工方法

3.1工藝流程

擠壓邊墻一般為梯形，高約40cm，頂寬約10cm，上游坡比(1：1.5)與大壩坡面一致，下游坡比(1：0.125)一般為8：1.擠壓邊墻在每一層墊層料填筑之前施工，其施工流程如下：作業(yè)面平整與檢測→測量與放線→擠壓機(jī)就位→攪拌車運(yùn)輸卸料→邊墻擠壓→表面及層間缺陷修補(bǔ)→端頭邊墻施工→墊層料攤鋪、碾壓→取樣檢驗(yàn)→驗(yàn)收合格后進(jìn)入下一循環(huán)。

3.2施工要點(diǎn)

3.2.1作業(yè)面平整與測量放樣

人工整修施工作業(yè)面。其平整度控制在±1.5cm，以保證邊墻擠壓成型平整、直順，施工放樣等用全站儀，沿壩軸線方向每10cm設(shè)一個(gè)控制點(diǎn)，并用水泥釘固定掛線，標(biāo)識(shí)出擠壓機(jī)行走的路線。

3.2.2擠壓機(jī)就位

擠壓機(jī)等用機(jī)械吊裝就位，利用水平尺或垂直刻度調(diào)整擠壓機(jī)垂直方向和平行機(jī)身方向，使其處于水平狀態(tài)，進(jìn)行起點(diǎn)就位和定向調(diào)整、安放、固定擠壓邊墻起頭的端頭擋板，施工時(shí)應(yīng)注意：(1)調(diào)節(jié)擠壓機(jī)機(jī)身，使其處于水平狀態(tài)。(2)校核擠壓機(jī)輪高，是擠壓邊墻墻體高度符合設(shè)計(jì)要求。(3)考慮到面板堆石壩施工期間存在沉降變形，擠壓邊墻施工應(yīng)根據(jù)沉降變形規(guī)律沿設(shè)計(jì)坡面預(yù)留盈，虧坡幅度，以適應(yīng)壩體變形。(4)根據(jù)測量結(jié)果確定擠壓邊墻的邊線，在邊線上分段掛線或用白灰標(biāo)識(shí)出擠壓機(jī)行走的路線。

3.3擠壓邊墻施工

3.3.1邊墻混凝土的拌制及運(yùn)輸

邊墻混凝土采用強(qiáng)制式拌合站拌制，混凝土攪拌車運(yùn)輸。

3.3.2外加劑的摻加

一般在拌合站摻加減水劑，現(xiàn)場在邊墻擠壓機(jī)進(jìn)料。均勻噴灑液態(tài)速凝劑。

3.3.3邊墻混凝土擠壓施工

(1)根據(jù)測量邊線，專人控制擠壓機(jī)行走方向。邊墻澆筑成型精度控制在規(guī)定偏差范圍內(nèi)，攪拌車行走方向、速度與擠壓機(jī)一致，出料口出料應(yīng)均勻且速度適中，邊墻擠壓機(jī)速度宜控制在30-50m/h。(2)施工中應(yīng)派專職人員，對出現(xiàn)的位置及外形誤差，邊墻垮塌質(zhì)量缺陷進(jìn)行人工修補(bǔ)處理。(3)攪拌車卸料始末時(shí)產(chǎn)生的分離的粗骨料應(yīng)做廢料處理。(4)邊墻端頭混凝土施工。邊墻兩岸端頭混凝土利用組合鋼模板或木模板，采用人工進(jìn)料，分層夯實(shí)，分層厚度不大于10cm，并按規(guī)定的配合比噴灑速凝劑，1小時(shí)后拆模。

4.經(jīng)濟(jì)效益比較

水庫壩前坡總面積15460m2，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要施工項(xiàng)成本分析,墊層料超填寬度100cm。根據(jù)斜坡計(jì)算超填厚度0.55m，超填墊層料15460m2×0.55m=8503m3。M10碾壓砂漿厚15460m2×0.07m=1082.2m3。

參考合同內(nèi)水泥砂漿相似單價(jià)736.08元/m3。機(jī)械削坡每平米用挖掘機(jī)0.01個(gè)臺(tái)時(shí)×284.89元/臺(tái)時(shí)=2.85元，人工削坡0.1個(gè)工日×100元/工日=10元。斜坡碾壓每平米用振動(dòng)0.01個(gè)臺(tái)時(shí)×294.22元/臺(tái)時(shí)=2.94元。擠壓混凝土換成墊層料工程量3652-1082.2=2569.8m3。經(jīng)計(jì)算擠壓邊墻的費(fèi)用為3652m3×312.87元/m3÷15460m2=73.91元/m2。

水庫面板壩上游采用擠壓混凝土技術(shù)后，每平方可降低97.1元/m2-73.91元/m2=23.19元/m2。整個(gè)坡面施工因采用擠壓邊墻技術(shù)可以減少投資23.19元/m2*15460m2=35.9萬元。采用擠壓混凝土技術(shù)施工同期比傳統(tǒng)技術(shù)在施工工期上提前了2個(gè)半月。經(jīng)初步分析，僅施工單位就節(jié)約共計(jì)180.9萬元，業(yè)主挽回?fù)p失在500萬元以上。

5.結(jié)語

從施工成本比較可以看出，采用擠壓邊墻技術(shù)，可大大降低工程費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。隨著擠壓邊墻技術(shù)的逐漸成熟，經(jīng)濟(jì)成本還有下降的潛力，這次水庫擠壓邊墻的新工藝成功應(yīng)用，推動(dòng)了擠壓邊墻施工技術(shù)的發(fā)展，為新疆以后的面板堆石壩施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。