《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》是中國水利水電第十五工程局、中國葛洲壩集團股份有限公司、中國水利水電第五工程局完成的建築類施工工法；作者分別是苗樹英、王星照、孫志峰王亞文、張安平、廖光榮，適用範圍是面板堆石壩上游墊層料區填築和坡面防護施工。
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》主要的工法特點是墊層料填築過程中，同層墊層料填築與上游坡面防護施工一次性完成；邊牆提高了坡面對汛期洪水的抗沖刷能力，坡面無雨水沖刷拉槽現象；採用連續級配小區料或墊層料作為邊牆的原材料；施工工藝簡捷、可操作性強。
2008年1月31日，《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法
- 工法編號： YJGF080-2006
- 完成單位：中國水利水電第十五工程局、中國葛洲壩集團股份有限公司、中國水利水電第五工程局
- 主要完成人：苗樹英、王星照、孫志峰、王亞文、張安平、廖光榮
- 套用實例：水布埡面板堆石壩
- 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
混凝土面板壩施工期上游護坡施工的傳統技術和工藝是超填墊層料、削去坡面虛料、坡面修整、碾壓、防護等施工工序。其工序較為複雜，與壩體填築施工干擾大，坡面平整度與坡緣的密實度難以控制，抗水壓能力低，影響工程質量和度汛施工進度。
擠壓式混凝土邊牆施工技術是混凝土面板堆石壩一種新的施工工藝，以其施工速度快、墊層料碾壓質量得到保證、坡面平整度好、施工安排靈活、墊層料與壩體同步上升等優點，取代了傳統的施工工序，可縮短工期，節約投資，節省人力，還可防止雨水沖刷坡面，並為安全度汛提供保證。
擠壓式混凝土邊牆施工法是在每填築一層墊層料之前，先用擠壓式邊牆機在墊層料的上游邊，擠壓施工出一條牆高40厘米、頂寬10厘米左右，其上游坡度與墊層料設計邊坡坡度一致的混凝土擋牆，然後在擋牆內側按設計鋪填墊層料，碾壓合格後重複以上工序，最終在墊層料表面形成混凝土固坡面的施工方法，該坡面也為面板混凝土施工提供了良好條件。擠壓式混凝土邊牆在短時間內具有一定的抗壓強度，能承受墊層料碾壓時產生的側壓力，使混凝土邊牆不產生位移，這種貧水泥的乾硬性混凝土具有低彈模、低強度、半透水的特性，其對面板的約束也基本與傳統方法一致。
隨著中國國內面板壩的快速發展，中國水電十五局依託公伯峽水電站混凝土面板堆石壩工程、在借鑑巴西面板壩建設經驗的基礎上，開發了擠壓式混凝土邊牆固坡新技術：研製了混凝土擠壓機，進行了擠壓混凝土配合比試驗研究和擠壓混凝土技術性能研究，根據試驗和工程實踐總結了《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》。
工法特點
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》的工法特點是：
1.坡面斜坡碾壓被水平碾壓所取代，墊層料的密實度得到良好的保證。提高了對面板的支撐作用和抗水壓能力。
2.墊層料填築過程中，同層墊層料填築與上游坡面防護施工一次性完成，簡化了上游坡面墊層料超填、壩坡整修、坡面碾壓、保護等施工工序，節省填築材料和碾壓的工作量，加快了壩體填築施工進度。
3.邊牆提高了坡面對汛期洪水的抗沖刷能力，坡面無雨水沖刷拉槽現象，為安全度汛創造了條件。
4.採用連續級配小區料或墊層料作為邊牆的原材料，使邊牆特性更加接近墊層料，減緩該部位應力變化梯度。
5.在邊牆坡面上，沿面板垂直縫將邊牆鑿斷，減少邊牆對面板變形的約束影響。
6.本工法施工工藝簡捷、可操作性強。
操作原理
適用範圍
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》適用於面板堆石壩上游墊層料區填築和坡面防護施工。
工藝原理
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》的工藝原理敘述如下：
面板堆石壩中的邊牆施工是借鑑路緣石滑模擠壓成型原理，利用機械擠壓力形成牆體，並依靠反作用力行進。
邊牆施工技術，是上游墊層料區填築與護坡施工的又一種方法。擠壓式混凝土邊牆施工，是沿墊層料區上游坡面預先製作一條幹硬性貧混凝土小牆，與墊層料壓實層同厚，其後部回填墊層料。碾壓合格後再重複該工序進行壩體上升填築，形成完整的、有一定強度的混凝土上游壩面。
邊牆擠壓機的成型速度高，可保證壩面堆石料、過渡料、墊層料同步上升，均衡生產。
施工工藝
- 工藝流程
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》的工藝流程如下：
一、工藝布置
擠壓邊牆與壩體結構布置見圖1（上游成型坡度與設計一致）。
圖1 擠壓邊牆與壩體結構布置圖
二、施工順序
墊層料、過渡料填築攤鋪順序見圖2。
圖2 擠壓邊牆、ⅡA、ⅢA與ⅢB填築順序圖
三、工藝流程
擠壓邊牆斷面一般為梯形，高約40厘米，頂寬約10厘米，上游坡比（i1）與大壩坡面一致，下游坡比（i2）一般為8:1~10:1。擠壓邊牆在每一層墊層料（小區料）填築之前施工，其施工流程如下：
作業面平整與檢測→測量與放線→擠壓機就位→攪拌車運輸卸料→邊牆擠壓→表面及層間缺陷修補→端頭邊牆施工→墊層料攤鋪、碾壓→取樣檢驗→驗收合格後進入下一循環。其工藝流程見圖3。
圖3 擠壓邊牆施工工藝流程
- 操作要點
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》的操作要點如下：
一、作業面平整與測量放樣
人工整修施工作業面，其平整度控制在±2.0厘米，以保證邊牆擠壓成型平整、直順。
施工放樣採用全站儀，沿壩軸線方向每10米設一個控制點（控制點與上游面的距離根據擠壓機的寬度確定），並用水泥釘固定掛線，標識出擠壓機行走的路線。
二、擠壓機就位
擠壓機採用機械吊運就位，利用水平尺或垂直刻度調整擠壓機垂直方向和平行機身方向，使其處於水平狀態，進行起點就位和定向調整，安放、固定擠壓邊牆起頭的端頭擋板。施工時應注意：
1.調節擠壓機機身，使其處於水平狀態；
2.校核擠壓機輪高，使擠壓邊牆牆體高度符合設計要求；
3.考慮到面板堆石壩施工期存在沉降變形，擠壓邊牆施工應根據沉降變形規律沿設計坡面線預留盈、虧坡幅度，以適應壩體變形；
4.根據測量結果確定擠壓邊牆的邊線，在邊線上分段掛線或用白灰標識出擠壓機行走的路線。
三、擠壓邊牆施工
1.邊牆混凝土的拌制及運輸
邊牆混凝土宜採用強制式拌合站拌制，混凝土攪拌車運輸。
2.外加劑摻加
一般在拌合站摻加減水劑，現場在邊牆擠壓機進料口均勻噴灑液態速凝劑。
3.邊牆混凝土擠壓施工
（1）根據測量邊線、專人控制擠壓機行走方向以保證邊牆澆築成型精度控制在規定偏差範圍內（宜在擠壓機內側設定位指示裝置），攪拌車行走方向、速度與擠壓邊牆機一致，出料口出料應均勻且速度適中。邊牆擠壓機速度宜控制在40~60米/小時。
（2）施工中應派專職人員，對出現的位置及外形尺寸誤差、邊牆垮塌等質量缺陷進行人工修補處理。
（3）攪拌車卸料始末時產生的分離的粗骨料應作廢料處理。
四、邊牆端頭混凝土施工
邊牆兩岸端頭混凝土利用組合鋼模板或木模板，採用人工進料、分層夯實，分層厚度不大於10厘米，並按規定的配合比量噴灑速凝劑，1小時後拆模。
五、表面及層間缺陷修補
對出機後邊牆表面缺陷和層間台口，採用邊牆同種材料的細料補填，輔以人工用30~50厘米長木抹子及時進行修整、補平、拍實。寒冷乾旱地區施工時應適時保溫或灑水保濕。
六、墊層料攤鋪、碾壓
擠壓邊牆成型1小時後開始墊層料攤鋪。墊層料卸料方向與邊牆軸線一致，卸料距邊牆不小於30厘米，採用機械輔以人工進行鋪料，鋪料厚度高於邊牆頂面約5厘米，4小時後開始碾壓。
墊層料採用自行式振動碾輔以振動平板碾壓，鋼輪距邊牆內邊線約20厘米依據現場碾壓試驗確定的試驗參數控制碾壓質量。貼近邊牆處採用1噸小型振動碾碾壓8~10遍邊角部位採用液壓振動夯板壓實，夯板壓痕用小型手扶振動碾整平。由於墊層料碾壓後的表面平整度對混凝土擠壓邊牆的平直度影響較大，因此墊層料碾壓後，現場布設方格網，以成型的擠壓邊牆高程為依據，採用人工補料等辦法，使擠壓邊牆內側墊層料的平整度，高差控制在±3.0厘米以內。
七、擠壓邊牆鑿槽分縫
採用邊牆施工後，混凝土面板直接坐落在邊牆坡面上。為減少邊牆對面板的整體約束影響，儘可能保持混凝土面板與壩體變形的協調性，沿面板垂直縫將邊牆鑿斷。槽深約30厘米、槽口寬約10厘米，槽底寬約6厘米。槽內清理乾淨後，採用小區料分層回填，人工錘實。
質量控制
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》的質量控制要求如下：
一、施工依據
面板堆石壩擠壓邊牆施工技術主要遵照執行的規範標準如下：
1.《水利水電工程施工測量規範》SL 52-93；
2.《水工混凝土試驗規程》SD 352-2006；
3.《水工混凝土施工規範》DL/T 5144-2001；
4.《水工混凝土外加劑技術規程》DL/T 5100-1999；
5.《混凝土強度檢驗評定標準》GBJ 107-1987；
6.《混凝土質量控制標準》GB 50164-92；
7.《通用矽酸鹽水泥》GB 175-2007；
8.《混凝土面板堆石壩施工規範》DL/T 5128-2001；
9.《混凝土面板堆石壩設計規範》SL 288-98；
10.《混凝土大壩安全監測技術規範》DL/T 5178-2003；
11.《建築工程質量檢驗評定標準》GBJ -30188；
12.《建築地面工程施工及驗收規範》GB 50209-95。
二、質量控制
1.施工前，進行混凝土配合比設計及其最佳化，其抗壓強度、彈模、滲透係數、密實度等指標滿足設計要求；同時擠壓機對混凝土配合比比較敏感，稍乾和稍濕的混凝土對擠壓機的行進速度有影響，配合比設計和最佳化時應綜合考慮，並根據試驗成果將選定的配合比報送監理工程師審批。
2.拌和站設專職試驗、質檢人員，控制邊牆混凝土拌制質量。
3.採用攪拌車水平運輸混凝土，且勻速卸料，防止混凝土產生骨料分離、大顆粒集中等。
4.擠壓機水平行走偏差控制在±2.0厘米以內，確保擠壓牆的坡面平整度滿足面板壩施工規範對墊層料坡面（+5~-8）厘米的表面平整度要求。
5.擠壓機行走速度控制在40~60米/小時，保證混凝土密實度和邊牆表面平整度。
6.現場速凝劑的摻加要均勻、適速，保證其摻加數量和摻加質量。
三、施工質量檢測
1.邊牆變形位移檢測
（1）及時觀測碾壓前後邊牆水平位移狀況，調整施工工藝。
（2）在邊牆坡面設定表面觀測點，定期觀察施工期邊牆坡面變形情況。
（3）在邊牆與墊層料間埋設測縫計，定期觀察擠壓邊牆與墊層料間有無脫空現象。
2.混凝土性能檢測
（1）在擠壓機擠壓成型的混凝土牆上，不同位置的三處取試樣，蠟封法測其密度，然後按其實測的密度，室內成型相同密度的抗壓、抗滲、彈模試件，進行混凝土性能試驗。
（2）每層取樣一組進行乾密度、強度檢測檢測值長期較穩定後，可適當放寬至10層左右取樣一組進行檢測。
（3）每400平方米/組取樣進行滲透檢測，每層取樣一組進行彈性模量檢測。檢測值長期較穩定後，可放寬至20層左右取樣一組進行檢測。
安全措施
採用《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.堅持“安全第一、預防為主”的方針對施工過程的危險源進行辨識，並制定相應的措施。
2.落實安全責任制，明確安全責任人，加強對操作人員的安全培訓，提高安全防範意識，加強安全管理。
3.邊牆擠壓機吊裝就位時，嚴格按照起重操作規程執行。吊車的起重量和起重距離、鋼絲繩的承載力和安全係數等滿足規定要求。
4.邊牆擠壓機兩側防護欄桿牢固，進料操作人員從擠壓機內側台階上下，不允許翻越兩側欄桿。
5.擠壓機行進方向控制人員嚴格按指示路線行駛，偏差控制在±20毫米以內。儘可能安排在白天施工。若在夜間施工，宜採用光控設施，儘可能雙人控制，防止因個人疏忽而發生意外。
6.攪拌車與擠壓機間隔一定安全距離，平行行進，並專人負責指揮。攪拌車與擠壓機之間避免人員來往穿越。
7.邊牆表面整修人員須站在邊牆內側，不允許跨出邊牆外進行修整。
8.上游坡面應設防護欄（網），並隨部位上升而上升。
9.每次擠壓完畢後，應將擠壓機停放在安全位置，並不得影響壩面施工或壩面交通。
環保措施
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》的環保措施如下：
1.認真貫徹落實國家有關環境保護的法律、法規和規章的有關規定，做好施工區域的環境保護工作。
2.加強混凝土拌制系統的污水、廢水的治理，經沉澱、淨化處理後達標排放，處理排放廢渣，最大限度地減少施工活動給周圍環境造成的不利影響。
3.積極開展塵、毒、噪聲治理，防止擾民或污染。
4.對不使用的速凝劑、減水劑等外加劑應進行回收處理，不得隨便丟棄。
5.對每次擠壓完畢後的擠壓機、攪拌車要進行全面清理（或清洗），保證設備整潔、美觀，並做好必要的養護。
效益分析
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》的效益分析如下：
1.在面板堆石壩工程中採用的擠壓邊牆施工技術，簡化超填、削坡、修整坡面、坡面碾壓、固坡處理等施工工序，利用邊牆擠壓機的成型速度高，可保障墊層料、過渡區與主堆石區填築同步上升，加快壩體填築施工進度，並利用邊牆乾貧混凝土的特性，提高了坡面抗沖刷能力。這項技術的使用，推動並發展了中國面板堆石壩施工技術，加快了面板堆石壩的施工工期，具有社會效益。
2.工法內容涵蓋了200米高混凝土面板堆石壩工程、砂礫石堆石壩工程，擴大了擠壓邊牆在面板堆石壩工程中的運用範圍，推動了擠壓邊牆施工技術的發展，促進了新技術的推廣使用。
3.按照墊層料每平方米超填0.2立方米，水布埡工程上游坡面13.8萬平方米，以墊層料70元/立方米單價計，僅此一項節約工程成本193.2萬元。
4.採用擠壓邊牆後，相應減少坡面整修、斜坡牽引、斜坡碾壓、固坡等專用施工機具的投入數百萬元。
註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
套用實例
《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》的套用實例如下：
- 實例1：水布埡面板堆石壩
一、工程概況
水布埡面板堆石壩位於湖北省巴東縣水布埡境內，最大壩高233米。大壩上游坡比1:1.4，下游平均坡比1:14。
二、施工情況
擠壓邊牆於2003年4月開始施工，2006年10月完成。擠壓邊牆施工採用的主要設備有：擠壓機、拌合站、混凝土攪拌車。
為減小邊牆對面板混凝土的約束，採取沿面板垂直縫將擠壓邊牆鑿斷、表面噴塗乳化瀝青（三油兩砂）、面板澆築時逐層割除插入擠壓邊牆的架立筋等措施，以保證面板能充分地適應壩體的變形。
三、工程監測與結果評價
1.工程監測
從擠壓邊牆和墊層料質量檢測結果可看出，擠壓邊牆料與墊層料千密度、滲透係數較接近。擠壓邊牆混凝土乾密度和抗壓強度檢測均滿足設計要求。
從上游壩坡施工面歷時4年的表面變形監測情況表明：擠壓邊牆面中間變形量略大，兩側較小；下部壩體微向上游突出，最大沉降量發生在2/3壩高附近，壩體下游水平位移較小，符合一般變形規律。
結合觀測大壩撓度變形的光纖陀螺儀埋管槽的開槽觀察（寬×高，50厘米×50厘米），邊牆和墊層料結合緊密，無間隙，未發現邊牆與墊層料脫空現象。
從以上分析可看出，擠壓邊牆與墊層料的成分、性質相近，且兩者結合緊密，其坡面鑿斷後對混凝土面板約束較小。
2.套用效果
水布埡高面板堆石壩工程，採用擠壓邊牆施工技術簡化施工程式，實現面板堆石壩快速施工。採用邊牆坡面鑿槽施工工藝，減少邊牆對面板的約束影響。
- 實例2：寺坪面板堆石壩
一、工程概況
寺坪面板堆石壩位於漢江中游右岸支流南河上段粉清河上，工程以發電為主，兼有防洪、灌溉、水產養殖、庫區航運等綜合利用效益，電站裝機6萬千瓦，永久建築物由面板堆石壩、右岸溢洪道、右岸引水式地麵廠房等組成。
大壩壩頂高程為318.5米，壩軸線長376米，最大壩高90.5米。大壩上游壩坡1:1.6，下游綜合壩坡1:1.7。大壩墊層料上游採用擠壓邊牆，高程229.6~317.2米，共219層，2005年2月18日開始施工，2005年11月21日完成。
二、套用情況
採用“混凝土面板堆石壩擠壓邊牆施工”工法後，邊牆擠壓機、振動碾、攤鋪設備、施工人員安全無事故，對擠壓邊牆施工進行了全過程監控量測。
施工全過程處於安全、穩定、快速、優質的可控狀態，擠壓邊牆驗收評定優良率達到88.13%，無安全生產事故發生。
- 實例3：瓦屋山面板堆石壩
一、工程概況
瓦屋山面板堆石壩位於四川省眉山市洪雅縣瓦屋山鎮，是周公河幹流七級開發的第一級，電站裝機容量2×13萬千瓦。墊層料上游面採用擠壓邊牆，即在每填築一層墊層料之前，沿墊層料上游設計邊緣採用擠壓機擠壓出一道半透水混凝土小牆，然後在其內側按設計要求鋪填墊層料，振動碾垂直壓實。
二、套用情況
瓦屋山面板堆石壩擠壓邊牆為一級配乾硬性混凝土，現場坍落度為0，為保證擠壓邊牆的成型和墊層料的正常碾壓，以及對面板不造成約束，混凝土28天抗壓強度為5兆帕左右，混凝土滲透係數與墊層料的滲透係數相當，在10~10厘米/秒範圍，其彈模較低。擠壓邊牆與兩岸趾板相接處及河床底部均脫開，避免對面板產生約束。面板混凝土澆筑前，在擠壓邊牆表面噴灑乳化瀝青，減少擠壓邊牆對面板的約束。
該工藝使大壩上游的填築快於下游，對大壩面板的穩定有利，且能使大壩儘快填築到擋水高程，滿足了關鍵節點工期目標。
三、擠壓施工中存在的問題與處理
擠壓機對混凝土乾濕特別敏感，混合料過濕則擠壓過後會出現坍落現象，為此在擠壓機上加以配重。為使擠壓的邊牆能滿足設計坡比，對墊層料平整度要求較高，及時調整了擠壓機的前後腳輪升降和擠壓機行走方向。
擠壓牆施工比較難控制的為坡比及錯台問題，在施工過程中有嚴格的測量控制，擠壓邊牆施工中，配備了操作熟練的專職人員，以確保施工質量。混凝土邊牆擠壓施工時和墊層料填築碾壓後，若每層邊牆的接坡間出現明顯的台階，及時進行人工抹平方式處理。
榮譽表彰
2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《混凝土面板堆石壩擠壓式邊牆固坡施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。
