面板堆石壩面板施工關(guān)鍵技術(shù)

PAGE1PAGE1面板堆石壩面板施工關(guān)鍵技術(shù)一、前言天生橋一級(jí)水電站178m高面板堆石壩的建成和安全運(yùn)行標(biāo)志著我國高面板堆石壩的建設(shè)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，從天生橋壩、巴西Ita壩和南非Mohale二、面板澆注時(shí)間的確定1、天生橋壩施工簡況天生橋面板堆石壩壩高178m，由于施工期渡汛攔洪、分期蓄水發(fā)電的要求和施工能力的限制，大壩填筑分為8個(gè)填筑期，分期施工圖見圖1所示。大填筑期分期見表1所示。表1大壩填筑分期填筑分期填筑時(shí)間填筑情況11996.1.15~6.25完成渡汛過流臨時(shí)斷面，寬120m過流槽填至高程642m，槽左、右側(cè)填至高程65821996.6.25~10.25左、右岸分別填至高程674m和709m(31996.10.25~1997.3.25過流槽從高程642m填筑至682m，槽左、右岸分別填至高程68241997.3.25~6.25壩體大部填筑至高程725m，局部723m，右岸727m，上游0.3H條帶(51997.8.25~12.31右岸填筑至高程748m，中部746m61998.1.1~8.25填筑至高程768m，右側(cè)6月底即填筑至76871998.8.25~1999.3.29已填斷面的下游從650m高程起填筑，每天上升1m，99.1全斷面填筑至768m，99.3.29全斷面至82000.6.11~7.19填筑至791m圖1圖1從上述圖表可以看出：第3期壩體填筑完成后立即澆注第1期面板，此時(shí)壩體填筑至高程682m：在高程642m以上的填筑壩體只是一個(gè)分期蓄水的臨時(shí)斷面。第5期壩體填筑完成后立即澆注第2期面板，此時(shí)壩體填筑至高程748m、中部僅746m，左岸附近局部只有725m面板澆注分期見表2所示：表2面板澆注分期面板分期面板高程(m)澆注時(shí)間1617.3~6801997.3.29~97.5.22680~7461997.12.24~98.5.243746~787.31998.12.25~99.5.202、面板脫空和面板裂縫每期面板澆注后，壩體繼續(xù)填筑，隨著填筑斷面不斷加大和填筑高程不斷增高，壩體產(chǎn)生沉降和水平位移（一般來說壩軸線下游側(cè)壩體向下游位移）：從而造成已澆筑的面板與壩體脫開，天生橋壩每期面板頂部都產(chǎn)生不同程度的脫空，脫空分布見圖2所示。最大脫空高度（面板底面與墊層表面之間距離）10~15cm，最大脫空深度（脫空區(qū)沿墊層表面的深度）5~10圖2表3面板分期裂縫分布高程(m)裂縫數(shù)量縫寬<0.3mm縫寬0.3mm縫寬>0.3mm1665~671301262729~7442171512673774~7814369582總計(jì)6832583553、面板澆注時(shí)間的確定為了確定面板澆注時(shí)間，宜從分析壩體變形觀測(cè)資料著手。天生橋壩體內(nèi)設(shè)置了水管式沉降儀與引張線水平位移計(jì)以觀測(cè)壩體內(nèi)部變形。面壩附近測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)結(jié)果見表4所示，從表4可以看出：1998年5月24日第2期面板澆注以后及1999年5月20日第3期面板澆注以后，面板附近的墊層發(fā)生了較大的沉降與水平位移。表4沉降/水平位移測(cè)點(diǎn)編號(hào)C3-V7/H4C4-V4/H2L1-V6/H4L2-V3/H2R1-V6/H4R2-V3/H2測(cè)點(diǎn)所在斷面(m)0+6300+6300+9180+9180+4380+438測(cè)點(diǎn)高程(m)725758725758725758測(cè)點(diǎn)距壩軸距離(m)-92-46-92-46-92-46沉降(cm)/時(shí)間35/1999.1~1233/1999.1~1236/1999.1~1210/1999.9~1222/1999.9~12水平位移(cm)/時(shí)間15/1999.1~1287/1999.2~2000.25/1999.8~1215/1999.1~74/1999.5~125/1999.1~12即壩體變形使墊層脫離相對(duì)剛性的混凝土面板，造成面板頂部的脫空，導(dǎo)致面板產(chǎn)生裂縫。壩體變形速率逐漸減小，各測(cè)點(diǎn)的變形速率見表5所示，因而可以說，對(duì)于天生橋壩來講，由于壩體填筑料是巖性相對(duì)軟弱的灰?guī)r和泥巖，壩體填筑施工強(qiáng)度較大，造成填筑后堆石體的流變變形較大，因而面板澆注時(shí)間宜推遲1年左右。表5測(cè)點(diǎn)編號(hào)C4-V1C4-H2時(shí)段199920002001199920002001沉降速率mm/d6.70.600.20水平位移速率mm/d2.70.410.12綜上所述，為了不產(chǎn)生面板脫空和拉裂現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)分析壩體變形原型觀測(cè)資料，在壩體特別是墊層的沉降與水平位移速率較小、壩體變形基本穩(wěn)定時(shí)再開始澆注面板?；炷撩姘宥咽瘔卧O(shè)計(jì)規(guī)范要求：分期澆筑的面板、其施工縫的高程應(yīng)低于填筑體頂部高程，高差宜大于5m三、墊層施工新技術(shù)1998年在巴西Ita面板堆石壩施工首先采用了這種墊層施工新技術(shù)，即先在墊層區(qū)上游筑混凝土側(cè)墻，然后在側(cè)墻內(nèi)鋪設(shè)墊層料，用振動(dòng)碾碾壓。2000~2002年南非Mohale壩施工時(shí)也成功地采用這項(xiàng)新技術(shù)，1、墊層施工新技術(shù)墊層施工新技術(shù)要點(diǎn)如下：（1）修筑混凝土側(cè)墻在墊層區(qū)上游側(cè)筑混凝土側(cè)墻，混凝土側(cè)墻與道路工程的路緣石相似，高40cm，外側(cè)邊坡與面板坡度一致，Mohale壩為1:1.4，側(cè)墻內(nèi)側(cè)邊坡4:1，其斷面尺寸見圖3所示。側(cè)墻每m3混凝土水泥用量100kg，水灰比（2）側(cè)墻施工方法用激光控制導(dǎo)向的擠壓式混凝土成型專用設(shè)備修筑混凝土側(cè)墻。（3）墊層料填筑側(cè)墻修筑2~3小時(shí)后在墻內(nèi)側(cè)鋪填墊層料，每層壓實(shí)后厚度40cm（4）施工進(jìn)度混凝土側(cè)墻擠壓成墻速度50m/h。Mohale壩每天可填筑3層墊層料，即1.2m圖32、墊層施工新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：墊層施工新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：(1)墊層施工進(jìn)度快；(2)不再需要墊層料斜坡碾壓，墊層料碾壓質(zhì)量有保證；(3)墊層表面不再需要水泥砂漿或噴射混凝土保護(hù)；(4)避免墊層料滾落到上游坡下，施工安全有保障；(5)混凝土側(cè)墻是用激光導(dǎo)向的專用設(shè)備修筑，墻面平整，為面板混凝土澆注提供了方便，既保證面板達(dá)到設(shè)計(jì)厚度要求，并且減少了由于以往墊層保護(hù)層（水泥砂漿或噴射混凝土）表面不平整所造成面板混凝土超澆量；(6)保護(hù)墊層坡面受雨水沖蝕，有利于施工期擋水或過水渡汛。我國洪家渡、公伯峽、吉林臺(tái)等高面板堆石壩建設(shè)擬采用此新技術(shù)。四、設(shè)置首塊面板1、設(shè)置首塊面板南非Mohale面板堆石壩的面板分2期施工，壩高145m，在壩高100m處設(shè)置水平施工縫，當(dāng)壩體填筑到108m壩高時(shí)開始澆筑第1期面板，同時(shí)填筑下游部分壩體。面板沿壩軸線分為36塊，每塊面板寬（即垂直縫間距）15m，第1期面板最長1塊長度為Mohale面板堆石壩面板施工的另一特點(diǎn)是在周邊縫附近、即與趾板相連接處設(shè)置了首塊面板，見圖4所示。也就是說第1期面板澆注時(shí)先澆注首塊面板，設(shè)置水平施工縫，然后再澆注第1期面板。Mohale壩首塊面板體積約100m(1)保證有充足的時(shí)間進(jìn)行周邊縫的周密施工，從而保證周邊縫止水結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量；(2)使面板后續(xù)部份的混凝土澆注簡單化，澆注過程平穩(wěn)、連續(xù)，施工進(jìn)度較快。圖42、Mohale壩面板施工其它技術(shù)Mohale壩面板鋼筋在填筑壩體頂部預(yù)制成鋼筋網(wǎng)，平面尺寸為6.5m×13m(長×寬)，順坡向鋼筋D25mm，水平向鋼筋D20mm，2個(gè)方向鋼