混凝土面板堆石壩施工技術(shù)

混凝土面板堆石壩施工技術(shù)

匯報題綱

水布埡混凝土面板堆石壩施工關(guān)鍵技術(shù)2

公司承建的混凝土面板堆石壩1長龍山面板堆石壩施工相關(guān)建議3

公司自1985年承建西北口混凝土面板堆石壩以來，先后共承建了20多座大型混凝土面板堆石壩。2007年建成的水布埡面板壩壩高233m，是世界已建的最高面板壩，是世界已建成僅有的兩座200m以上的面板壩之一，比位列第二的CamposNovos壩（巴西，壩高202m，2006年建成）高31m，成為中國面板堆石壩建設(shè)領(lǐng)先于世界各國的標志性工程。1、公司承建的混凝土面板堆石壩

水布埡面板堆石壩在工程規(guī)模、施工強度、科技創(chuàng)新及管理水平等方面處于世界領(lǐng)先水平，同時在大壩設(shè)計、施工領(lǐng)域多項技術(shù)上開創(chuàng)了新的方法，形成了高面板堆石壩較完善的技術(shù)體系，為混凝土面板堆石壩的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗。施工質(zhì)量方面，公司承建的黑麋峰抽水蓄能電站、江蘇宜興抽水蓄能電站榮獲2010－2011年度“魯班獎”，公司承建的福建仙游抽水蓄能電站榮獲2014－2015年度“國家優(yōu)質(zhì)工程金質(zhì)獎”。公司承建的混凝土面板堆石壩序號工程名稱所在地最大壩高（m）壩頂長度（m）1水布埡大壩湖北省巴東縣2335842瓦屋山大壩四川省洪雅縣138.83鐘梁一級大壩重慶巫溪118.54古洞口大壩湖北興山117.65魚跳大壩重慶南山1106白沙河大壩湖北省竹溪縣105.67鯉魚塘大壩重慶103.88老渡口大壩湖北恩施96.69西北口大壩湖北宜昌9522210寺坪大壩湖北保康縣86.437611東津大壩江西修水85.5326序號工程名稱所在地最大壩高（m）壩頂長度（m）12黑糜蜂抽水蓄能電站下水庫大壩湖南79.513三江口大壩云南77.014魚泉大壩湖北省宣恩縣76.012415長調(diào)大壩廣東懷集縣73.716小溪口大壩湖北建始63.617宜興抽水蓄能電站上水庫大壩江蘇宜興60.052018呼和浩特抽水蓄能電站上水庫大壩內(nèi)蒙古呼和浩特43.01248.519油車水庫大壩江蘇宜興市38.0166020大渡河猴子巖水庫大壩四川康定縣223.5021西龍池抽水蓄能電站上水庫大壩山西50499.522張河灣抽水蓄能電站上水庫大壩河北57284623仙游抽水蓄能電站工程上水庫大壩福建72.6340序號工程名稱所在地最大壩高（m）壩頂長度（m）24清遠抽水蓄能電站上水庫大壩廣東5423025豐寧抽水蓄能電站上、下水庫大壩河北120.355626沂蒙抽水蓄能電站上水庫大壩山東27金寨抽水蓄能電站上、下水庫大壩安徽98.555428達岱大壩柬埔寨110.0882.32、水布埡混凝土面板堆石壩施工關(guān)鍵技術(shù)公司通過承建的20多座大型混凝土面板堆石壩工程積累了豐富的經(jīng)驗，下面將以公司承建的清江水布埡混凝土面板堆石壩為背景，重點介紹混凝土面板堆石壩相關(guān)施工關(guān)鍵技術(shù)。最大壩高：233m最大壩前作用水頭：200m壩頂高程：409m壩軸線長：675m壩頂寬度：12m最大壩底寬：660m大壩上游壩坡：1:1.4下游平均壩坡：1:1.4壩體填筑分區(qū)數(shù)：7個壩體料型：10種壩體填筑總量：1568萬m3填筑工期：52.5個月混凝土面板厚：0.3m～1.10m面板最大斜長：191m面板總面積：13.9萬m2水布埡混凝土面板堆石壩大壩基本參數(shù)圖2-1水布埡樞紐鳥瞰圖圖2-2水布埡混凝土面板堆石壩三維效果圖2.1強夯加固基礎(chǔ)覆蓋層技術(shù)

面板堆石壩壩基廣泛分布著河床覆蓋層，按照傳統(tǒng)的處理方法是將其全部挖除再回填。傳統(tǒng)的處理方法實施將會帶來施工工期、成本、環(huán)保等方面的嚴重影響。為此，經(jīng)過考察研究和試驗論證，選取了強夯法加固基礎(chǔ)覆蓋層的施工方案。強夯加固是以大噸位的起重機械將80KN～300KN的重錘提升至6m～40m的高處自由下落，利用重錘自由下落產(chǎn)生的強大沖擊波和動應(yīng)力對土體進行加固，提高地基強度并降低其壓縮性、改善土的振動液化條件以及提高土層均勻程度。水布埡工程強夯施工分兩序進行：

I序：夯錘重：20t；落距：15m；夯擊點距：4m；夯擊方式：點點跳夯、排排跳夯；結(jié)束標準：最后2擊沉降量不超過5cm。

II序：滿夯一遍、夯錘重16t、落距10m。圖2-3基礎(chǔ)覆蓋層強夯加固強夯加固在水布埡工程中應(yīng)用，歷時1個月，完成強夯面積13179m2

，減少基礎(chǔ)開挖量13萬m3、相應(yīng)減少回填量13萬m3

。應(yīng)用結(jié)果表明：砂卵石層干密度：2.1g/cm3→2.18g/cm3；壩基承載力：300kPa→600kPa以上；滲透系數(shù)：i×10-1cm/s→i×10-2cm/s；作用深度：4.5m～5m。2.2高強度壩料填筑動態(tài)優(yōu)化調(diào)配技術(shù)

面板堆石壩的填筑量、開挖量、運輸量巨大，料型多、填筑分區(qū)多，上壩運輸?shù)缆凡贾脧?fù)雜，壩料調(diào)配的工作量和難度均較大，土石方調(diào)配施工的科學性和管理效率對于工程的順利實施具有重要作用。如何提高開挖料直接上壩率，減少棄料量和料場開采量，均衡施工強度，提高壩料調(diào)配決策的科學化水平和管理效率，成為面板堆石壩施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。壩料優(yōu)化調(diào)配的技術(shù)原理為，盡量挖掘和充分利用開挖料直接上壩，對料源性能滿足要求但當前不需要的開挖料則中轉(zhuǎn)后上壩，對開采料場的料源精細控制，做到級配最優(yōu)?；趬瘟蟽?yōu)化調(diào)配模型，開發(fā)壩料優(yōu)化調(diào)配與管理系統(tǒng)（EOAMS），實現(xiàn)調(diào)配施工管理的信息化和自動化。

用戶用戶界面系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化調(diào)配人工調(diào)配統(tǒng)計分析其他功能用戶注冊權(quán)限管理參數(shù)設(shè)置人工輸入與打印與Excel數(shù)據(jù)交換與P3數(shù)據(jù)交換月調(diào)配計劃制定周調(diào)配計劃制定日調(diào)配計劃制定人工制定計劃人工調(diào)整人工干預(yù)挖填進度統(tǒng)計場地使用統(tǒng)計機械使用統(tǒng)計道路強度統(tǒng)計報警系統(tǒng)幫助系統(tǒng)圖2-4優(yōu)化調(diào)配與管理系統(tǒng)功能體系系統(tǒng)管理模塊工程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化調(diào)配模塊數(shù)據(jù)傳輸調(diào)配方案統(tǒng)計分析人工干預(yù)報警系統(tǒng)調(diào)配結(jié)果反饋工程數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計分析現(xiàn)場執(zhí)行外界數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流信息流現(xiàn)場執(zhí)行結(jié)果反饋圖2-5優(yōu)化調(diào)配與管理系統(tǒng)運行流程采用多維動態(tài)壩料優(yōu)化調(diào)配技術(shù)，實現(xiàn)了水布埡面板堆石壩高強度、填筑上升?，F(xiàn)場調(diào)配效果良好，滿足壩料性質(zhì)的建筑物開挖利用料全部用于壩體填筑；存料場的儲存料全部回采；料場的開采縮小到最小規(guī)模；建筑物開挖料直接上壩1208萬m3，直接上壩率高達82.88%。開挖量的利用程度高、棄料少、料場料開采少，節(jié)約了施工成本；并通過少占耕地和棄料用地，減少了地表和植被破壞、水土流失等對環(huán)境的不利影響，實現(xiàn)了綠色筑壩。2.3高面板壩壩體預(yù)壓反臺填筑技術(shù)

混凝土面板堆石壩體施工成功的關(guān)鍵之一是控制壩體的不均勻沉降變形，為保證壩體安全穩(wěn)定運行提供技術(shù)保障。而要控制高堆石壩體的沉降變形，就需要根據(jù)堆石體的變形規(guī)律，尋找可靠的技術(shù)路徑，在施工期就給堆石壩體預(yù)留出足夠的沉降變形時間和空間，并以此來控制堆石壩體不均勻沉降變形。通過堆石體間隔分期填筑，給高堆石壩體變形提供時間通道，在施工期就給堆石壩體沉降變形的預(yù)留出足夠的沉降變形時間。采用間歇分期填筑，將壩體填筑分為6期，面板施工分3期。1期和2期填筑之間間歇5個月；2至5期之間連續(xù)高強度填筑施工；5期和6期之間間歇20個月。

根據(jù)堆石體加荷產(chǎn)生瞬間變形的特點，在3期填筑中，通過連續(xù)均衡高強度反臺填筑，加大堆石壩體后區(qū)在施工期的沉降變形量，為控制堆石壩體前后區(qū)的不均勻沉降變形提供空間通道。在填筑施工的某個階段，改變通常的前高后低的臺階法填筑上升形式，采取前底后高的反臺法填筑上升。圖2-6壩體預(yù)壓反臺填筑預(yù)壓反臺填筑施工技術(shù)在水布埡面板堆石壩填筑施工中得到了全面的應(yīng)用，效果顯著。水布埡混凝土面板堆石壩體累計最大沉降量2473mm，僅為壩高的1.06%。采用反臺法填筑施工，保障了壩體填筑連續(xù)上升，提高了設(shè)備的利用率，加快了填筑施工進度。2.4提高壩體填筑密實度施工技術(shù)

面板堆石壩過大的壩體沉降總量和不均勻沉降必將給大壩的正常運行甚至安全帶來嚴重不利影響。在壩體填筑中，如能夠運用先進技術(shù)和綜合措施，盡可能提高壩體填筑的密實度、降低孔隙率，便可以有效地抑制壩體的各種沉降。面板堆石壩堆石體壓實密度的大小，主要受堆石料巖性、堆石料級配以及填筑碾壓參數(shù)等控制。在水布埡面板堆石壩堆石體填筑過程中，采取的控制技術(shù)有：壩料級配的精確控制：經(jīng)過大量的壩料開采試驗和墊層料開采與制備工藝試驗，找到最佳壩料級配，為提高壓實密實度奠定基礎(chǔ)。碾壓機械的優(yōu)化選擇：通過比對試驗，選定大噸位、效果優(yōu)的振動碾壓設(shè)備，保證壩料級配與碾壓的最佳配合。

填筑層厚和碾壓遍數(shù)的優(yōu)化試驗：針對各種材料、各種層厚、各種碾壓遍數(shù)進行不同組合試驗，得出關(guān)系曲線，找出最優(yōu)組合，用于施工。壩料灑水方式的創(chuàng)新設(shè)計：傳統(tǒng)的方式是在壩料攤鋪后灑水作業(yè)，采用碾壓前20h完成灑水作業(yè)，以保證浸潤時間。故采用了在運輸途中加水和壩面加水相結(jié)合的方式，以分時段多次加水來達到提高碾壓效果的目的。圖2-7運輸途中和壩面加水相結(jié)合水布埡面板堆石壩填筑施工中，通過認真研究、綜合采取上述一系列影響高面板壩填筑密實度的技術(shù)和措施，達到了顯著提高壩體填筑密實度的良好效果?，F(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明：干密度由設(shè)計階段要求的2.10g/cm3提高至試驗階段的實際的2.15g/cm3，直至施工階段所達到的2.20g/cm3，提高幅度達4.7%。壩體碾壓密實度的提高保證了水布埡面板堆石壩填筑施工質(zhì)量和變形控制，同時為以后的高面板堆石壩施工提供了寶貴的經(jīng)驗。2.5混凝土擠壓邊墻技術(shù)混凝土面板堆石壩墊層料按傳統(tǒng)施工方法需超填約40cm左右，再按照設(shè)計坡比進行削坡，之后進行斜坡碾壓，由于面板澆筑需要在大壩填筑到一定高度后才能進行，這期間大壩坡面需要進行必要保護，避免破壞已經(jīng)形成的坡面，施工過程中稍有不慎，還可能造成運行階段混凝土面板脫空，因此傳統(tǒng)的施工方法，工序繁多，進度緩慢，成本較高，存在重大質(zhì)量隱患和風險。利用混凝土擠壓邊墻作為墊層料區(qū)的一部分，能快速形成坡面，減少了削坡、護坡、斜坡碾壓成形等工序，極大的提高了施工人員的安全性，降低了施工難度，保證了墊層料的壓實質(zhì)量和提高坡面的防護能力，減少墊層料損耗90%以上，極大地加快了施工進度，避免運行階段面板脫空風險。圖2-8混凝土擠壓邊墻施工2.6面板混凝土抗裂綜合技術(shù)

面板堆石壩混凝土面板結(jié)構(gòu)具有下述特點：一是面板長度大；二是長寬比大；三是厚度較薄。在溫度變化、干縮、壩體填料的不均勻沉降等作用下面板混凝土易于產(chǎn)生裂縫，甚至是貫穿性裂縫。提高面板混凝土抗裂性能是一項系統(tǒng)工程，它涵蓋了混凝土施工的每一個環(huán)節(jié)，需要實施集成創(chuàng)新。主要方面包括：原材料的優(yōu)選：含MgO水泥，I級粉煤灰，第三代聚羧酸高效減水劑和與之相匹配的引氣劑，摻聚丙烯腈纖維摻和料。圖2-9聚丙烯腈纖維摻和料施工方案的優(yōu)化：負壓溜槽配無軌滑模；在滑模支架上設(shè)置暖棚，以防寒潮；混凝土脫模后實施二次壓面。圖2-10面板混凝土澆筑施工過程的精細控制：選擇低溫季節(jié)澆筑，當壩體變形達到緩慢或穩(wěn)定狀態(tài)后再澆筑面板混凝土，有利防裂?；炷恋酿B(yǎng)護與保護：表面覆蓋絨毛氈保溫被；不間斷噴水，直至蓄水；在面板混凝土表面涂刷水泥基滲透結(jié)晶型材料進行表面保護等。圖2-11面板養(yǎng)護與保護2.7長銅止水片現(xiàn)場連續(xù)滾壓成型技術(shù)

面板部位的銅止水不僅長度大，而且與周邊縫、面板垂直縫等部位的交叉接頭多，現(xiàn)場的加工和安裝難度較大。傳統(tǒng)施工方式“分段制作、現(xiàn)場焊接”存在著接頭部位多、焊縫工作量大、易產(chǎn)生安裝誤差和變形、施工進度慢、接頭材料浪費大、施工干擾大、人工勞動強度高、坡面作業(yè)不安全等不足。為確保長銅止水的施工質(zhì)量，針對傳統(tǒng)施工方法的缺陷，經(jīng)過反復(fù)試驗，自主研制開發(fā)了一種可直接置于現(xiàn)場工作面上的長銅止水整體連續(xù)滾壓成型設(shè)備。圖2-12長銅止水整體連續(xù)滾壓成型設(shè)備根據(jù)需要的加工尺寸和結(jié)構(gòu)形式，止水銅片加工原料經(jīng)過滾壓輪組的滾壓，將止水銅片原材料的中部鼻子折疊成型，將止水銅的兩翼折疊上翹，形成所需要的止水銅片結(jié)構(gòu)形式。圖2-13長銅止水片現(xiàn)場連續(xù)滾壓成型長銅止水片現(xiàn)場連續(xù)滾壓成型機在水布埡面板堆石壩施工中得到了全面應(yīng)用，結(jié)果表明：加工的銅止水片最大長度達141m，結(jié)構(gòu)尺寸偏差僅為±2mm，遠小于規(guī)范值±5mm；有效減少銅止水片的焊接接頭、節(jié)約材料；加工成型的止水銅片精度高、可保證大壩止水效果；設(shè)備操作、維護、安裝方便，加工勞動強度小。圖2-14長銅止水片現(xiàn)場連續(xù)施工3、長龍山面板堆石壩施工相關(guān)建議長龍山抽水蓄能電站樞紐工程主要由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及開關(guān)站等建筑物組成。上水庫位于山河港右岸橫坑塢大型沖溝源頭，由主壩、副壩和庫周山嶺圍成。主、副壩均采用鋼筋混凝土面板堆石壩，壩頂高程980.2m，主壩最大壩高103m，壩頂長372.12m；副壩最大壩高78.0m，壩頂長278.65m，主、副壩壩體總填筑量343.3萬m3。下水庫位于山河港中游河段，建攔河壩而成，擋水壩采用鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高100m，壩頂長300.0m，壩體總填筑量248.7萬m3。序號工程名稱所在地最大壩高（m）壩頂長度（m）填筑總量（萬m3）1上水庫大壩浙江省安吉縣1033723432下水庫大壩浙江省安吉縣100300265圖3-1上下庫混凝土面板堆石壩平面圖3.1建議采用混凝土擠壓邊墻技術(shù)在混凝土面板堆石壩上游坡面墊層料施工中，傳統(tǒng)的方法是在每一層墊層料的鋪筑時向上游超寬30cm左右，填筑高度達到3~5m后由人工配合機械削坡，待坡面達到一定長度后采用振動碾碾壓并進行砂漿固坡。此種方法施工工序多、施工干擾大且施工進度慢，甚至影響大壩度汛擋水。針對此種情況，引進并應(yīng)用了擠壓邊墻施工技術(shù)，該技術(shù)是在每一層墊層料填筑之前，用專門的擠壓設(shè)備沿上游擠壓混凝土造出一道墻，墻體的上游邊坡與設(shè)計壩坡重合，墻體高度與每層墊層料的厚度一致，如此循環(huán)上升。擠壓邊墻施工技術(shù)自2000年引入我國以后，先后在青海公伯峽、甘肅龍首、湖北芭蕉河等面板堆石壩工程中應(yīng)用，取得了較好的效果。圖3-2混凝土擠壓邊墻施工技術(shù)上述所采用的擠壓邊墻技術(shù)的壩高均在150m以內(nèi)，通過優(yōu)化邊墻混凝土材料、將邊墻混凝土在面板分縫處同縫鑿斷、在邊墻混凝土與面板之間噴乳化瀝青隔層等多項創(chuàng)新和改進，使擠壓邊墻施工技術(shù)直接應(yīng)用于壩高超過200m水布埡面板堆石壩中，滿足各項