面板堆石壩面板施工關鍵技術

PAGE1PAGE1面板堆石壩面板施工關鍵技術一、前言天生橋一級水電站178m高面板堆石壩的建成和安全運行標志著我國高面板堆石壩的建設技術已經(jīng)達到了國際先進水平，從天生橋壩、巴西Ita壩和南非Mohale二、面板澆注時間的確定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間填筑情況11996.1.15~6.25完成渡汛過流臨時斷面，寬120m過流槽填至高程642m，槽左、右側填至高程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，此時壩體填筑至高程682m：在高程642m以上的填筑壩體只是一個分期蓄水的臨時斷面。第5期壩體填筑完成后立即澆注第2期面板，此時壩體填筑至高程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6832583553、面板澆注時間的確定為了確定面板澆注時間，宜從分析壩體變形觀測資料著手。天生橋壩體內(nèi)設置了水管式沉降儀與引張線水平位移計以觀測壩體內(nèi)部變形。面壩附近測點的觀測結果見表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/水平位移測點編號C3-V7/H4C4-V4/H2L1-V6/H4L2-V3/H2R1-V6/H4R2-V3/H2測點所在斷面(m)0+6300+6300+9180+9180+4380+438測點高程(m)725758725758725758測點距壩軸距離(m)-92-46-92-46-92-46沉降(cm)/時間35/1999.1~1233/1999.1~1236/1999.1~1210/1999.9~1222/1999.9~12水平位移(cm)/時間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剛性的混凝土面板，造成面板頂部的脫空，導致面板產(chǎn)生裂縫。壩體變形速率逐漸減小，各測點的變形速率見表5所示，因而可以說，對于天生橋壩來講，由于壩體填筑料是巖性相對軟弱的灰?guī)r和泥巖，壩體填筑施工強度較大，造成填筑后堆石體的流變變形較大，因而面板澆注時間宜推遲1年左右。表5測點編號C4-V1C4-H2時段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，應及時分析壩體變形原型觀測資料，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)定時再開始澆注面板?；炷撩姘宥咽瘔卧O計規(guī)范要求：分期澆筑的面板、其施工縫的高程應低于填筑體頂部高程，高差宜大于5m三、墊層施工新技術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，即先在墊層區(qū)上游筑混凝土側墻，然后在側墻內(nèi)鋪設墊層料，用振動碾碾壓。2000~2002年南非Mohale壩施工時也成功地采用這項新技術，1、墊層施工新技術墊層施工新技術要點如下：（1）修筑混凝土側墻在墊層區(qū)上游側筑混凝土側墻，混凝土側墻與道路工程的路緣石相似，高40cm，外側邊坡與面板坡度一致，Mohale壩為1:1.4，側墻內(nèi)側邊坡4:1，其斷面尺寸見圖3所示。側墻每m3混凝土水泥用量100kg，水灰比（2）側墻施工方法用激光控制導向的擠壓式混凝土成型專用設備修筑混凝土側墻。（3）墊層料填筑側墻修筑2~3小時后在墻內(nèi)側鋪填墊層料，每層壓實后厚度40cm（4）施工進度混凝土側墻擠壓成墻速度50m/h。Mohale壩每天可填筑3層墊層料，即1.2m圖32、墊層施工新技術的優(yōu)點：墊層施工新技術的優(yōu)點是：(1)墊層施工進度快；(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；(4)避免墊層料滾落到上游坡下，施工安全有保障；(5)混凝土側墻是用激光導向的專用設備修筑，墻面平整，為面板混凝土澆注提供了方便，既保證面板達到設計厚度要求，并且減少了由于以往墊層保護層（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、吉林臺等高面板堆石壩建設擬采用此新技術。四、設置首塊面板1、設置首塊面板南非Mohale面板堆石壩的面板分2期施工，壩高145m，在壩高100m處設置水平施工縫，當壩體填筑到108m壩高時開始澆筑第1期面板，同時填筑下游部分壩體。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是在周邊縫附近、即與趾板相連接處設置了首塊面板，見圖4所示。也就是說第1期面板澆注時先澆注首塊面板，設置水平施工縫，然后再澆注第1期面板。Mohale壩首塊面板體積約100m(1)保證有充足的時間進行周邊縫的周密施工，從而保證周邊縫止水結構施工質(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)，施工進度較快。圖42、Mohale壩面板施工其它技術Mohale壩面板鋼筋在填筑壩體頂部預制成鋼筋網(wǎng)，平面尺寸為6.5m×13m(長×寬)，順坡向鋼筋D25mm，水平向鋼筋D20mm，2個方向鋼