混凝土面板堆石坝面板施工

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摘要：水布垭混凝土面板堆石坝为目前世界最高的面板堆石坝，最大坝高233m，上游采用挤压边墙固坡技术。面板分三期施工，本文详细介绍了一期面板混凝土的施工技术、施工工艺、质量管理和安全管理措施，对二、三期面板混凝土施工具有指导意义。
　　1工程概况
　　清江水布垭混凝土面板堆石坝位于湖北省巴东县水布垭境内，上距恩施市117km，下距隔河岩水利枢纽92km.坝顶高程405.0m，最大坝高233m，大坝上游坝坡1：1.4，下游平均坝坡1：1.4.混凝土面板总面积13.84万㎡，总方量8.14万m3。面板共有55条块，分16m和8m宽两种，最大坡长392.16m。面板厚度从上至下逐渐变厚，顶厚30cm，底部最大厚度110cm。面板分三期浇筑，一期浇筑高程为177.0m至278.0m。一期面板面积为3.15万㎡，混凝土方量为2.8万m3，钢筋制安2870吨，共有19块，其中16m宽18块，8m宽1块，单块最长173.77m。面板总体平面布置见下图1。
　　　　2施工平面布置
　　一期混凝土面板是在坝体填筑到高程288m后开始施工，其施工平台布置在288m高程，平台宽40m，长300m。
　　2.1施工道路
　　混凝土的水平运输主要利用左岸7#公路及7#公路下段从拌和系统运至坝前高程288m平台，同时在高程288m平台上布置12m宽的交通通道以满足混凝土卸料、钢筋台车运输、吊装滑模、卷扬机就位及坝面现场铜止水加工等需要。
　　为了解决面板坡面上下交通需要，分别在横0+164、0+244、0+292m桩号处各设置一套钢楼梯，总长度为492m。
　　2.2施工用水
　　沿坝前辅设一趟Φ100mm的供水管与左岸趾板主供水管相连，每隔16m设三通和闸阀，以满足面板施工用水和养护用水。
　　2.3施工用电
　　在高程288m平台左侧岸坡附近布置一台500KVA变压器，沿坝前铺设一趟3×105型电缆，每50m设一空气开关，以满足钢筋和模板加工、止水铜片压制、卷扬机运行、混凝土浇筑及现场照明等施工用电。变压器周围用安全围栏进行防护。
　　2.4综合加工厂
　　综合加工厂宽25m，沿坝轴线200m布置，用于钢筋和现场临时模板的加工和堆放。分为原材料堆放区、加工区和成品区。其转运以人工为主，机械为辅。
　　3砼的配合比设计
　　面板混凝土的设计技术指标见表1，根据设计要求，面板混凝土施工配合比见表2。
 

面板混凝土的设计技术指标见表1，根据设计要求，面板混凝土施工配合比见表2。

　　表1水布垭一期面板混凝土设计技术指标

强度
等级　 级
配　 抗渗
等级　 抗冻
等级　 极限拉伸值
（×10^-6）　 自生体积变形
（×10^-6）（90d）　 W/（C+F）　 粉煤灰掺量
（%）　 坍落度
（cm）　 保证率
（%）　 C30　 二　 W12　 F100　 ≥100　 ≥20　 ≤0.38　 20　 3～7　 ≥95　

　　表2水布垭一期面板混凝土施工配合比（表见附件）

　　4施工机械
　　4.1拌和系统
　　以左岸大岩淌HZS90强制拌和机为主，三友坪3ZJ3-1.5自落式拌和楼为辅。拌和机进料为皮带机运输，生产能力75～135m3/h，自动监控。强制式拌和机净拌制时间不小于75s，自落式拌和机净拌制时间不小于是180s.聚丙烯腈纤维人工掺加。混凝土的运输距离为3～5km。
　　4.2混凝土运输机具
　　混凝土运输以8吨自卸汽车为主，6m3搅拌汽车为辅。从拌和楼经左岸上坝公路运至坝面各面板块受料斗再由溜槽入仓。新拌制混凝土从拌和楼运至仓面的时间约需5～10分钟。
　　4.3滑模机具
　　面板混凝土施工采用无轨滑模。滑模结构尺寸为17.66×1.5m，由底部钢面板（=8mm）、上部型钢桁架（25和I25）及抹面平台三部分组成，总重量6.74t，滑模前部设振捣平台，宽约1.0m；后部设二级抹面平台，细部结构见图1.由于面板设计宽度分别为16m和8m，因此将滑模设计成三节，其中5.0m长两节，7.66m长一节，现场用高强螺栓拼接。滑模用2台10吨的卷扬机牵引。
　　5面板混凝土施工工艺
　　5.1挤压边墙凿断处理
　　为了尽量减少混凝土挤压边墙对面板混凝土的约束，在沿面板垂直缝方向将挤压边墙凿断，其凿断深度不小于30cm，缝底宽度不小于6cm，缝口宽度不小于10cm，用ⅡAA料填缝并人工分层锤实。
　　5.2垂直缝砂浆垫层施工
　　首先在混凝土挤压边墙坡面上将面板垂直缝的位置及砂浆垫层的范围准确放出，人工用铁钎在其范围内凿槽，凿槽深度满足砂浆垫层的厚度。然后人工铺设M20的砂浆垫层，其平整度要求在2m长的范围内控制在5mm以内，利于止水铜片及侧模的安设。
　　5.3周边缝沥青砂浆块施工
　　将周边缝处趾板止水片的保护设施拆除，露头拉筋用砂轮机磨平。人工用铁钎、铁撬按设计边线、深度和坡度凿槽，并修整成型；埋设沥青砂垫块，垫块之间的缝隙用热沥青灌实，其平整度控制在10m范围内起伏度不超过20mm.沥青砂浆块在综合加工厂预制，其配比为：沥青：砂为1：10（重量比），沥青针入度50～60.
　　5.4混凝土挤压边墙坡面整修
　　垂直缝砂浆垫层施工完毕后，以其为基准对混凝土挤压边墙面进行超欠整修处理，其偏差按+5cm～－8cm控制。以保证为面板提供一个平整的支承面。
　　5.5喷涂乳化沥青施工
　　挤压边墙坡面整修完毕并经监理工程师验收后，沥青喷射机由上至下开始喷涂乳化沥青。首先在坡面上喷射一遍乳化沥青，待干后再喷射第二遍乳化沥青，并用小车在其后人工抛洒砂子，随后用滚轮碾碾压一遍，然后喷射第三遍乳化沥青，在其面上再洒一层砂子，用滚轮碾再碾压一遍。乳化沥青为沥青含量约为60%的溶剂稀释乳液。
　　5.6钢筋制安
　　每块面板钢筋按设计图纸在现场分别加工。接头采用剥肋滚压直螺纹套筒连接。为保证钢筋接头满足规范要求，将钢筋两端头用专用车丝机加工成螺纹型，并用专用硬质塑料套保护。加工完成的钢筋按要求套丝检查、记录、编号挂牌堆存。
　　安装钢筋时首先在坡面布置架立筋，架立筋用Φ25mm螺纹钢，间排距2.2×2.4m，打入挤压边墙40cm，按总量的50%布置，其余用板凳筋作架立筋支撑钢筋。并在架立筋上标出钢筋绑扎的设计位置。然后将坝面上加工合格的钢筋按编号顺序用钢筋台车水平运至施工仓位，20T吊车将运至的钢筋吊于坡面施工台车上，用5T卷扬机牵引钢筋台车将其运至安装工作面，人工现场组装，每次输送2～3吨钢筋。
　　5.7止水制安
　　采用自制四级铜止水片成型机在坝面施工平台现场压制成型，顺坡面下送至周边缝接头处。长度依每块面板的情况确定，尽量减少接头，最长连续压制成形140m.垂直缝拐角处L型异型接头采用厂家定做，现场人工安装。铜止水连接采用双面搭接焊，搭接长度不少于20mm。
　　5.8侧模制作安装及就位
　　侧模为钢木组合结构，主要由18轻型槽钢配木模板组成。轻型槽钢标准长6m，部分为3m。底部渐变段为6cm厚木模板，每副模板长3m，细部结构见图3.周边缝模板现场整修加工。
　　侧模安装在垂直缝底止水安装完成后进行，面板侧模安装自下往上，在仓面两侧布设坡面小车，用5吨卷扬机牵引运输侧模材料。侧模外侧采用三角支撑架固定，三角支撑架用Φ20mm长50cm钢钎固定于挤压边墙垫层护面上。内侧采用钢筋作支撑。
　　当侧模初步安装完成后，用连接螺栓调整垂直度，以保证侧模之间的接缝平整严密，无错台现象。
　　5.9溜槽铺设
　　溜槽采用梯形，每节长2.0米，端部设连接挂勾。滑模下滑时，在钢筋网上铺设并分段固定。溜槽上部采用柔性材料作盖板，底部铺上塑料布或绒毛毡使其与钢筋网隔开，溜槽内每隔20～30m设置塑料软挡板，以防止骨料分离和缓冲混凝土下滑冲力。面板分缝宽16m时对称布置二道溜槽，8m宽时中间布置一道溜槽。
　　5.10混凝土浇筑
　　混凝土用自卸汽车运输至坝面后卸入受料斗内，由受料斗顺坡面溜槽输送入仓，仓内人工摆动溜槽，按30～50cm分层布料，仓面中部采用φ100mm的振捣器振捣，靠近侧模和止水片的部位，采用φ70mm软管振捣器振捣。振捣由专人负责。在振捣时振捣器沿滑模前铅锤方向向下，以防止模板上浮，并不得触及滑模、钢筋、止水片，振捣间距不大于40cm，深度达到新浇混凝土层底部以下5cm。脱模后人工进行两次收面。
　　为了保证混凝土的浇筑质量和施工速度，受料斗及溜槽在卸料前要用砂浆进行润滑，以保证混凝土输送的顺畅。仓面混凝土坍落度控制在3～5cm，出机口坍落度按浇筑部位的不同分别控制在5～7cm和7～10cm，初凝时间为10～12h之间。周边三角区采用扣模法施工。
　　5.11混凝土养护
　　混凝土出模经人工收面后，在混凝土表面覆盖粘有塑料膜的绒毛毡保温被，并用从坝面供水管引出的支管进行洒水养护，达到保温和保湿的效果。单块面板浇筑完毕后，在顶部布置一趟钻孔的花管进行不间断流水保湿养护。
　　5.12雨季施工措施
　　在遇大雨时立即停止浇筑，并将仓面遮盖好，同时做好仓面的排水工作。雨后及时排除仓内积水，若混凝土没有初凝可先对仓内混凝土加铺同标号砂浆振捣后继续浇筑，否则则按施工缝处理。
　　降雨量较小时，对运输混凝土的自卸汽车覆盖防雨雨布，对仓内两侧铜止水处用棉纱布进行拦堵流水，在水平方向将喷涂的乳化沥青凿断以利于流水渗入挤压边墙垫层内，在保证仓面混凝土在无冲刷的情况下继续浇筑混凝土。
　　6面板混凝土施工管理
　　6.1进度安排
　　一期混凝土面板采用2套滑模施工，浇筑时间安排在2005年1月6日至2005年3月27日，历时三个月，平均月浇筑强度9300m3，最大月浇筑强度13886m3。
　　施工准备从2004年10月中旬开始，主要进行施工场地的布置和坡面整修、预制沥青砂浆块、垂直缝垫层施工、周边缝铜止水修整等工作，于11月底结束。
　　钢筋绑扎在坡面乳化沥青喷涂完毕后进行，按仓位施工计划安排同时展开三个面施工作业，单个作业面每天绑扎钢筋至少18吨，以满足二套滑模同时浇筑。
　　面板混凝土采用滑模跳仓浇筑，滑升速度为1.0～1.8m/h，首先从L1块开始依次向两边跳仓浇筑，当Ⅰ序块浇筑10天后，再进行Ⅱ序块的浇筑。
　　为了加快施工进度，除合理安排施工程序和优化劳动力组合外，还采用经济手段对关健工期节点进行控制，为混凝土面板的按期完成提供了保障。
　　6.2质量管理
　　按照ISO9002质量保证体系的标准，健立健全面板混凝土施工质量保证体系，严格执行“三检制”，对施工过程中的各个环节进行控制，做到上道工序未验收签证不允许进入下道工序施工。
　　（1）加强原材料的质量控制。对于用于面板上的原材料严格按设计要求的品种和型号进行选用，并经试验检验合格报监理工程师批准后使用。
　　（2）采用聚丙烯腈纤维混凝土。在满足设计要求各项技术指标的条件下，对水灰比和外加剂进一步优化。
　　（3）降低挤压边墙垫层对面板混凝土的约束。按规范要求对挤压边墙坡面进行整理，使坡面上无突变错台；在面板垂直缝处将挤压边墙垫层凿断；在挤压边墙坡面上喷涂3mm厚乳化沥青隔离层；将一部分架立筋改为板凳筋，并在混凝土浇筑过程中将插入垫层内的架立筋割除，以消除对面板混凝土的约束。
　　（4）加强对混凝土浇筑过程的质量控制。每块面板必须经监理工程师验收并签发开仓证后才能浇筑混凝土。在浇筑过程中对周边缝止水处混凝土采用人工铺料、φ70mm软管振捣器振捣，以保证止水处混凝土的密实；在滑模提升时，每次提升距离不得大于50cm；人工摆动溜槽布料距离滑模上口不得大于2.0m且每层布料厚度控制在30～50cm，并分层振捣密实；混凝土振捣由专人负责；在整个混凝土浇筑过程中有专职质检人员跟班进行质量监控。
　　（5）认真落实面板混凝土的保湿、保温措施。为了防止面板表面发生温度裂缝，除在滑模支架上挂一套活动暖棚，对刚出模的混凝土进行保温养护外，还选用表面贴有塑料膜的绒笔毡保温被在混凝土出暖棚前进行覆盖保温。保湿采取不间断喷水，在混凝土浇筑过程中用从坝顶供水管引下的支管进行保湿养护，后期用坝顶固定的花管滴渗保湿养护。保湿、保温工作定专人负责检查和维护。
　　6.3安全管理
　　（1）编制施工安全管理方案，对面板施工过程中的危险源进行辩识，并制定相应的防范措施。
　　（2）对参与面板施工的施工管理和操作人员有针对性进行安全培训。以提高其安全意识和安全防护能力。
　　（3）加强对现场的安全防护设施和起重机械的检查。如安全栏杆、安全绳、安全带、卷扬机、钢丝绳、地锚、滑模吊耳、卡环等，以保证其处于安全的工作状态。
　　（4）严格安全奖惩制度，杜绝习惯性违章的发生。
　　7结语
　　在水布垭面板堆石坝施工过程中，由于采取了上游混凝土挤压边墙技术，使坝体填筑速度得以加快，同时也使坡面的平整度得到较好控制。如何减少挤压边墙对面板混凝土的约束，这是建设各方十分关注的一个问题，对此在面板混凝土施工中进行了一些有益的探索，同时对长面板混凝土快速施工技术和施工管理也进行研究，取得了较好的效果，为二、三期面板混凝土的施工积累了经验，具有指导意义。