【精品】面板堆石坝施工解析

第十章土石坝施工第二节面板堆石坝施工•概述：•混凝土面板坝的防渗系统由基础防渗工程、趾板、面板组成。•混凝土面板堆石坝是近期发展起来的一种新坝型，它具有工程量小、工期短、投资省、施工简便、运行安全等优点。近三十年来，由于设计理论和施工机械、施工方法的发展，更显出面板堆石坝在各类坝型中竞争优势。一、堆石材料的质量要求和坝体材料分区（一）堆石材料的质量要求1、如利用施工中挖方石料时，要按料场要求增做试验。2、试验项目坝料的颗粒级配、相对密度、抗剪强度和压缩模量，垫层料、砂砾料、软岩料的渗透和渗透变形试验。3、垫层料要求有良好的级配。4、过渡料要求级配连续、最大粒径不宜超过300mm。压实后的过渡料要压缩性小、抗剪强度高、排水性好。5、主堆石料可用坝基开挖料或料场开采石料，要求级配良好，最大粒径不应超过压实层厚度，小于5mm的含量不宜超过20%，小于0.75mm的颗粒含量不宜超过5%。在开采前应作专门的爆破试验。（二）面板堆石坝的坝体分区堆石坝坝体应根据石料来源及对坝料的强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理性等要求进行分区。在岩基上用硬岩堆石料填筑的坝体可按下图分区：从上游向下游依次分为垫层区、过渡区、主堆石区、及下游堆石区。周边缝下部应设特殊垫层区。100m以上的坝，其面板下部设铺盖区及压重区。图4-18岩基上硬岩堆石坝体分区示意图（1）垫层区作用：为面板提供平整、密实的基础，将面板承受的水压力均匀传递给主堆石体。要求：石质新鲜，级配良好的碎石料填筑。（2）过渡区作用：保护垫层区在高水头作用下不产生破坏。要求：粒径、级配要求符合垫层料与主堆石料间的反滤要求。一般最大粒径不超过350~400mm。（3）主堆石区作用：维持坝体稳定。要求：压缩性要低，防止沉陷危及防渗面板；防渗性高，防止渗流过大。（4）次堆石区作用：保护主堆石体和下游边坡的稳定。要求：采用较大石料填筑，允许有少量分散的风化石料。各区坝料的透水性应按水力过渡要求，从上游向下游逐渐增加。下游堆石区在下游水位以上的坝料不受此限制。垫层区的水平宽度应由坝高、地形、施工工艺和经济性比较确定。当用汽车直接卸料，推土机推平方法施工时，垫层区不宜小于3m，有专门的铺料设备时，垫层区宽度可减少，并相应增大过渡区的面积。二、填筑工艺及质量控制（一）填筑工艺堆石坝填筑可采用自卸汽车后退法或进占法卸料，推土机摊平。后退法：汽车在压实的坝面上行驶，可减轻轮胎磨损，但推土机摊平工作量很大，影响施工进度。垫层料的摊铺一般采用后退法，以减少物料的分离。进占法：自卸汽车在未碾压的石料上行驶，轮胎磨损较严重。卸料时会造成一定分离，但不影响施工质量，推土机摊平工作量可大大减小，施工进度快。主堆石体、次堆石体和过渡料一般采用振动碾压实。垫层料采用斜坡振动碾压实。（二）垫层料施工垫层为堆石坝坡面最上游部分，用级配良好的砂砾料填筑。为减少面板混凝土超浇量，改善面板的应力条件，对上游垫层坡面必须进行修整和压实。未浇注面板前的上游坡面，尽管经斜坡碾压后具有比较高的密实度，但其抗冲蚀和抗人为因素破坏的性能很差，一边须进行垫层坡面的防护处理。防护的作用有以下三点：①防止雨水冲刷垫层坡面；②为面板混凝土施工提供良好的工作面；③利用堆石坝体挡水或过水时，垫层护面可起到临时防渗和保护作用。混凝土面板或面板浇注前的垫层料，施工期不允许承受反向水压力。挤压边墙技术：边墙挤压断面为不对称梯形，墙身高度为40cm，上游坡比为1：1.4，与面板坡比一致，顶部宽度为10cm，底部宽度为70cm，内侧坡比为8：1，主要结合边墙与垫层间的接缝情况，保证在碾压过后达到设计标准。优点：1、提高了大坝施工进度。2、垫层料不需要超填，水平碾压替代了斜坡碾压。3、挤压机操作简单，施工方便、快捷。4、挤压边墙在上游形成坝面规则、平整。5、可抵卸冲刷的坡面，提高了度汛安全性。3、堆石体的压实参数和质量控制（1）压实参数堆石体填料粒径一般在600~1200mm之间，铺填厚度根据粒径的大小而不同。振动碾压实，一般为4~6遍，个别可达8遍。垫层料最大粒径为150~300mm，铺填厚度一般为25~45cm，振动碾压实，压实遍数通常为4遍，个别6~8遍。堆石坝坝壳石料粒径较大，一般为1000~1500mm，铺填厚度在1m以上，压实遍数为2~4遍。（2）堆石坝施工质量控制1、料场质量控制开采方法、堆石料级配、含泥量、物理力学性质等是否符合设计要求。2、坝体填筑的质量控制堆石体的压实效果可根据其压实后的干密度的大小在现场进行控制。堆石体干密度的检测一般采用挖坑注水试验法，垫层料干密度检测采用挖坑灌砂试验法。试验时应注意如下事项：1）取样深度应等于填筑厚度；2）试坑应呈圆柱形；3）坑壁若有大的凹陷和空隙，应用粘土或砂浆堵塞，以防止注水时塑料薄膜架空而影响检测精度；4）试坑直径与填筑料的最大粒径比应符合有关试验规程的规定。三、钢筋混凝土面板施工（一）钢筋混凝土面板的分块混凝土防渗面板包括趾板（面板底座）和面板两部分。防渗面板应满足强度、抗渗、抗侵蚀、抗冻要求。趾板设伸缩缝；面板设垂直伸缩缝、周边伸缩缝等永久缝和临时水平施工缝。混凝土防渗面板分缝分块（单位：m）（a）分块示意图；（b）施工缝1—坝轴线；2—面板；3—趾板；4—垂直伸缩缝；5—周边伸缩缝；6—趾板伸缩缝；7—水平伸缩缝；8—面板钢筋。垂直伸缩缝从底到顶布置，中部受压区，分缝间距一般为12-18m；两侧受拉区按6-9m布置。受拉区设两道止水，受压区在底侧设一道止水，水平施工缝不设止水，但竖向钢筋必须相连。（二）防渗面板混凝土浇筑与质量1、趾板施工：应在趾基开挖处理完毕，经验收合格后进行，按设计要求进行绑扎钢筋、设置锚筋、预埋灌浆导管、安装止水片及浇筑上游铺盖。混凝土浇筑中，应及时振实，注意止水片与混凝土的结合质量，结合面不平整度小于5mm。混凝土浇后28d之内，20m之内不得进行爆破；20m之外爆破要严格控制装药量。2、面板施工：在趾板施工完毕后进行。当坝高不大于70m时，面板在堆石体填筑全部结束后施工，这主要考虑避免堆石体沉陷和位移对面板产生的不利影响。高于70m的堆石坝，考虑需拦洪渡汛，提前蓄水，面板宜分二期或三期浇筑，分期接缝应按施工缝处理。面板混凝土浇筑宜采用无轨滑模，起始三角块宜与主面板块一起浇筑。面板混凝土宜采用跳仓浇筑。滑模应具有安全措施，固定卷扬机的地锚应可靠，滑模应有制动装置。面板钢筋采用现场绑扎或焊接，也可用预制网片现场拼接。混凝土浇筑中，布料要均匀，每层铺料250-300cm。止水片周围需人工布料，防止分离。振捣混凝土时，要垂直插入，至下层混凝土内5cm，止水片周围用小振捣器仔细振捣。振动过程中，防止振捣器触及滑模、钢筋、止水片。脱模后的混凝土，要及时修整和压面。滑模滑升时，要保持两侧同步，每次滑升距离不大于30cm，滑升间隔时间不应超过30min。面板浇筑的平均速度为1.5m-2.5m/h。面板混凝土浇筑质量检查项目和技术要求检查数量要求：（1）趾板浇筑每浇一块或每50m³-100m³至少有一组抗压强度试件；每200m³成型一组抗冻、抗渗检验试件。（2）面板浇筑每班取一组抗压强度试件，抗渗检验试件每500m³-1000m³成型一组，抗冻检验试件每1000m³-3000m³成型一组，不足以上数量者，也应取一组试件。四、沥青混凝土面板施工沥青混凝土由于抗渗性好，适应变形能力强，工程量小，施工速度快，正在广泛用于土石坝的防渗体。沥青混凝土的施工方法有碾压法、浇筑法、预制装配法和填石振压法四种。碾压法是将热拌沥青混合料摊铺后碾压成型的施工方法，用于土石坝的心墙和斜墙施工；浇筑法是将高温流动性热拌沥青混合材料灌注到防渗部位，一般用于土石坝心墙；•预制装配法是把沥青混合料预制成板或块，在现场装配，目前使用尚少；•填石振压法是先将热拌的细粒沥青混合材料摊铺好，填放块石，然后用巨型振动器将块石振入沥青混合料中。沥青混凝土原材料：①沥青：一般选用道路石油沥青；②粗骨料：宜选碎石，最大粒径小于铺筑层厚度的1/3，且不大于25mm，分成2-3级配料；③细骨料：可选河砂、山砂、人工砂。④骨料要求干净、稳定性好。⑤填料种类：石棉、消石灰、水泥、橡胶、塑料等。施工中对温度要严加控制，其标准根据材料性质、施工地区和施工季节，由试验确定。在日平均气温高于5℃和日降雨量小于5mm时方可施工，日气温虽然在5-15℃，风速大于4级，也不能施工。沥青混凝土斜墙施工沥青混凝土斜墙施工是在坡面上进行的，施工难度较大，尽量采用机械化流水作业。①首先进行修整和压实坡面，然后铺设垫层，在垫层面上喷涂一层乳化沥青或稀释沥青。②准备工作完成后，用摊铺机或人工铺筑整平胶结层。防渗层一般采用多层铺筑，各区段条幅宽度间上下层接缝必须相互错开，水平接缝的错距应大于1m，顺坡纵缝的错距一般为条幅宽度的1/3－2/3。③先用小型振动碾进行初压，再用大型振动碾二次碾压，上行振压，下行静压。施工接缝及碾压带间，应重叠碾压10－15cm。④压实温度应高于110℃，二次碾压温度高于80℃。⑤防渗层的施工缝是面板的薄弱环节，尽量加大条幅摊铺宽度和长度，减少纵向和横向施工缝。防渗层的施工缝以采用斜面平接为宜，斜面坡度一般为45°。2、沥青混凝土心墙施工沥青混凝土心墙位于坝体中部，它与过渡层、坝壳填筑尽量平起均衡施工，填铺与压实都在平面上进行，相对斜墙而言施工难度较小。①先进行支立钢模，表面涂刷脱模剂。钢模支立要牢固准确，检查合格后用防雨布等遮盖，填筑两侧过渡料。过渡层压实，要两侧同时进行（距钢模15-20cm部分与防渗体同压），压实合格后，再将沥青混合料注入钢模内铺平。②碾压前将钢模拔出。铺填沥青混凝土前，先清面，用红外线加热器加热到70℃以上，然后铺填沥青混合料，摊铺厚度一般为20-30cm，用振动碾在防雨布上进行碾压，先静压2遍，然后振压规定遍数。③尽量减少横向接缝，必须设缝时，接缝坡度为1：3，上下层的横缝互相错开，错距大于2m。重叠碾压30-50cm。心墙铺筑后，在心墙两侧4m范围过渡层的压实，禁止使用大型机械。