宁海县西林水库扩容工程砼面板堆石坝挤压边墙施工技术应用

邬铭科

[摘 要]本文结合宁海县西林水库实例对混凝土挤压边墙的配合比设计、边墙挤压机械选型及混凝土挤压边墙的施工技术进行详细分析，并提出了质量控制的措施，可供参考！

[关键词]堆石坝；挤压边墙；砼面板

中图分类号：R654 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）26-0142-02

1 工程概况

宁海县西林水库坝址位于宁海县茶院乡铜岭脚村。水库总库容1365万m3，电站装机容量400kw，水库为中型水库，电站属小（2）型电站。水库大坝为钢筋砼面板堆石坝，大坝上游面采用挤压边墙临时护坡，挤压边墙位于高程26.2m至68.45m，最大斜长为72.67m，总面积约为9000m2。挤压边墙外侧坡比1：1.4，内侧坡比8：1，顶宽0.1m，底宽0.71m，高0.4m，断面呈梯形。

2 混凝土挤压边墙的配合比设计

2.1挤压边墙混凝土的技术要求

挤压边墙混凝土配合比按一级配干硬性混凝土设计，坍落度为0，干密度大于2.15g/cm3，混凝土28天抗压强度为3-5MPa，渗透系数在10-3～10-4cm/s范围内，弹性模量为5000～10000MPa。挤压边墙待其达到一定的龄期（一般2～3小时左右），并具有一定强度后，在其下游侧按设计要求铺填垫层料。

2.2 配合比设计

挤压边墙混凝土原材料如下：（1）骨料采用当地产天然砂及碎石骨料，（2）水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，（3）速凝剂采用粉剂。最终的挤压边墙混凝土配合比见表1。

3 混凝土边墙挤压机械选型及改进

本工程所采用的边墙挤压机是由陕西省水利机械设备制造安装有限公司生产的BJY40型边墙挤压机，该设备从设计原理上是比较先进的，能够满足挤压边墙设计要求；但由于制造工艺的原因，在使用过程中油泵、液压马达等核心部件经常出现故障，而且其滚筒、搅龙的消耗量也比厂家的设计大的多。不过总的来说，施工质量要求等各方面基本满足混凝土挤压墙的技术要求。边墙挤压机主要机械参数见表2

3.1 边墙挤压机工作原理

边墙挤压机工作原理类似螺旋输送机，由动力装置带动螺旋搅龙的挤压装置，将干硬性混凝土连续不断地挤入成型槽内，随着混凝土密实度的提高，利用挤压力的反作用力推动挤压机不断前进，实现连续施工。如图1

施工过程中可通过增加或减少振动力调整挤压混凝土的密实度，调节搅龙转速来调节挤压机的前进速度。混凝土料在攪龙挤压和振动器激振力的双重促使下，充满成型仓，并达到要求的密实度，在搅龙轴向推力的作用下，以密实的混凝土为支撑向前移动，而形成特定几何断面的混凝土边墙。

3.2 边墙挤压机的改进

针对行走系统前后两组轮子相互独立，且不与传动系统相连接的特点，我们对行走系统在原有基础上作了适当的改进，行走系统后端不作调整，前端由4个轮子调整为2个轮子，且左前侧的轮子与左后侧的轮子处在行走方向的同一轴线上，在工作状态时，左侧的轮子通过事先固定好的槽钢（140×60×8）凹槽进行导向，使挤压边墙机沿着既定轨迹行驶。

4 挤压边墙混凝土施工

4.1 工艺流程

挤压边墙断面为梯形，高40cm，顶宽10cm，底宽71cm，上游坡比为1：1.4，下游坡比为8：1。挤压边墙在每一层垫层料（2A料）填筑之前施工，其施工流程如下：

作业面平整与检测→测量与放线→槽钢轨道安装→边墙挤压机就位→搅拌车运输卸料→边墙挤压→表面及层间缺陷修补→端头边墙施工→垫层料摊铺、碾压→取样检验→验收合格后进入下一循环。

4.2 施工方法

4.2.1 作业面平整与测量放样

人工整修施工作业面，其平整度控制在±2cm，以保证边墙挤压成型平整、直顺。

施工放样采用全站仪，沿坝轴线方向每12m设一个控制点（控制点距挤压边墙上游面的距离为1.11m），并用钢钎固定，每根钢钎用红漆进行标记，红漆标记距作业面5cm。相邻两钢钎用放样线相连后，作为边墙挤压机行走的路线。

4.2.2 槽钢轨道安装

测量放样完成后，对放置槽钢位置的垫层料部位进行修整，挖除多余填料，轨道所用槽钢规格为140mm*60mm*8mm，单根长9m，安装后的槽钢凹口下部与挤压边墙顶齐平，同时槽钢上游侧与放样线重叠。

4.2.3 边墙挤压机就位

边墙挤压机采用机械吊运就位，吊装过程中使边墙挤压机左侧的两个轮子刚好嵌入槽钢凹槽内，使边墙挤压机整体处于水平状态，进行起点就位和定向调整，安放、固定挤压边墙起头的端头挡板。

4.2.4 挤压边墙施工

混凝土采用7m3砼搅拌运输车运至施工现场，混凝土直接卸料至边墙挤压机料仓，卸料速度须均匀连续，并将边墙挤压机行走速度控制在40～50m/h。施工中派专职人员，对出现的外形尺寸误差、边墙垮塌等质量缺陷进行人工修补处理。

4.2.5 挤压边墙端头混凝土施工

边墙两岸端头混凝土利用组合模板，采用人工进料、分层夯实，分层厚度不大于10cm，2h后拆模。

4.2.6 表面及层间缺陷修补

对出机后边墙表面缺陷和层间台口，采用边墙同种材料的细料补填，辅以人工用30～50cm长木抹子及时进行修整、补平、拍实。

4.2.7 垫层料摊铺、碾压

挤压边墙成型1h后开始垫层料摊铺。垫层料卸料方向与边墙轴线一致，卸料距边墙不小于30cm，采用机械辅以人工进行铺料，铺料厚度高于边墙顶面约5cm，4h后开始碾压。

采用自行式振动碾碾压，钢轮距边墙内边线约20cm，先静碾2遍，再振碾8遍。贴近边墙处采用150平板夯碾压8～10遍。边角部位采用液压振动夯板压实，夯板压痕用150平板夯碾压整平。

5 施工质量检测

5.1 边墙变形位移检测

1）挤压边墙施工过程中，专门安排测量人员对已成形的挤压边墙位置进行复核，经复核刚成形的挤压边墙竖向及水平向偏差均小于5mm。

2）在挤压边墙坡面设置表面观测点，观测点每20m间距设置1个，每2层设置1排，经观测，挤压边墙沉降位移及水平位移变形不大，均设计允许区间。

5.2 干密度、强度检测

原则上每层取样一组进行干密度、强度检测。检测值长期较稳定后，适当放宽至10层左右取样一组进行检测。经检测，干密度为2.16～2.18g/cm3（设计要求大于2.15g/cm3），强度为3.6～4.8MPa（设计要求3～5MPa）。

5.3 渗透、弹性模量检测

原则上每3层取样一组进行渗透、弹性模量检测，检测值长期较稳定后，放宽至20层左右取样一组进行检测。经检测，渗透系数为6.23×10-3～8.28×10-3cm/s（设计要求10-3～10-4cm/s），弹性模量为6200～7600MPa（设计要求5000～10000MPa）。

6 结论

混凝土面板坝上游坡面的施工是控制坝体填筑进度和影响坝体质量的关键环节。混凝土挤压式边墙护坡技术是混凝土面板堆石坝上游坡面施工的新方法，特别是经过改进后采用有轨式边墙挤压技术，相对于其它施工方法或无轨式挤压边墙施工技术来说，有如下优点：

（1）简化了垫层料的施工工序，保证和提高了垫层的施工质量；降低了施工成本。（2）满足了大坝的填筑上升速度，确保了坝体的安全度汛；避免了填筑过程中上游边坡滚石和斜坡碾压高边坡作业，提高了施工安全性。（3）轨道安装后，边墙挤压机械吊装就位简便、有效。（4）成形后挤压边墙竖向及水平向偏差小，大大减少了后期表面及层间缺陷修补。

综上所述，在本工程采用经改进后的有轨式挤压边墙施工技术，避免了上游边坡滚石和斜坡碾压设备等危险作业，大大减少了后期表面及层间缺陷修补作业，提高了施工进度和质量，降低了成本。