張 鵬，王 璐

(慶達水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080)

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擠壓墻施工技術在面板堆石壩中的應用

張 鵬，王 璐

(慶達水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080)

文章基于擠壓式邊墻的施工技術，從對工期影響、工程施工成本和經(jīng)濟效益等方面對此施工方法進行研究，并對比傳統(tǒng)施工方法進行了技術經(jīng)濟效益分析，得出了實際工程施工中的優(yōu)點并具有經(jīng)濟效益明顯的特點。

面板堆石壩；擠壓式邊墻；施工工藝；效益分析

1 面板堆石壩擠壓式邊墻技術的產(chǎn)生及應用發(fā)展

擠壓式混凝土邊墻技術是今年來國內(nèi)進行混凝土面板堆石壩上游坡面施工的新工藝和新技術，是一種穩(wěn)固上游坡面的新技術，它的崛起僅用短短數(shù)年時間，因其簡單靈活的方法和顯著的工程施工特點，國內(nèi)諸多工程實例均采用此種施工方法，均得到了成功應用。擠壓式邊墻固坡技術在國外先行應用，在被我國引入后，國內(nèi)多家企業(yè)和科研單位進行了充分的研究論證，并成功開發(fā)出的邊墻擠壓成型機，使得擠壓式邊墻施工技術在我國多個工程中得到應用，短時間內(nèi)迅速得到發(fā)展和提高。擠壓式混凝土邊墻技術原理來源于園林工程中道沿機的擠壓滑模，即在施工前期，先用邊墻擠壓成型機擠壓成型一道混凝土小墻，以此分割墊層料[1]。然后進行墊層料鋪填，這樣對墊層料鋪攤、整平和碾壓均有比較好的施工效果，同時先行施工的混凝土墻面因其較好的強度，上游坡面無需再防護。

2 擠壓式邊墻施工技術應用

某水利樞紐工程的擠壓式混凝土邊墻標準斷面為一梯形，斷面形式見圖1。

圖1 擠壓式混凝土邊墻剖面圖

工程實際施工中包含以下步驟：測量放線→安置擠壓機→擠壓式施工→吊裝→處理末端頭→墊層料鋪攤→墊層料整平→墊層料碾壓。

2.1 擠壓式混凝土邊墻工作原理

邊墻擠壓機存在兩套工作系統(tǒng)：輸送系統(tǒng)和成型系統(tǒng)。在攪拌機中自攪后的混凝土料均勻傳送至擠壓機攪拌倉，輸送系統(tǒng)進行旋轉在此進行攪拌，然后傳輸至成型室，經(jīng)過成型系統(tǒng)中振動器的高頻振動，混凝土料在兩套工作系統(tǒng)雙重作用下，在成型倉充滿成品混凝土料，根據(jù)實驗測試力學性能滿足設計要求的密實度，經(jīng)過攪龍的軸向推力，推進已經(jīng)密實的混凝土進入輸送管道，進而形成滿足斷面尺寸和設計強度要求的混凝土邊墻。

2.2 工藝流程

擠壓式邊墻施工的關鍵路線為：①依據(jù)設計交底資料進行測量布控，通過水準儀定出較為合適的基準高程點并對邊墻上游邊線進行放線，上述部分完成后，將線繩掛設于上游邊1m位置，這樣可以先行確定出擠壓機工作路線；②吊機進場將擠壓機吊裝到指定位置，在此期間保持擠壓機機身水平、線繩緊密掛至內(nèi)側，目的是將出料口高度抬高，理論上要求高度適宜為40cm；③在擠壓機連續(xù)施工過程中，依據(jù)水平尺一直測量水準線不能偏離，使機身保證水平狀態(tài)，若有偏離，即刻由專業(yè)人員通過調(diào)節(jié)機身上的升降螺栓，否則會影響成型邊墻的工程質量及安全，路線及方向確定也是由專人操作控制桿通過掛靠在機身的線繩進行；④在工程施工過程中層間混凝土澆筑出現(xiàn)的錯臺等問題，在邊墻混凝土沒凝固時，人力進行二次拍打消除錯臺現(xiàn)象，混凝土終凝后的錯臺等，進行砂漿涂抹，以保證混凝土面的平整度；⑤為了確保混凝土墻體的連續(xù)性，上述工藝完成后，分段進行人工架設模板并分層澆筑，尤其在趾板兩側的空隙位置處進行重點處理；⑥碾壓處理時，為避免自行碾碾壓時對邊墻的破壞，先人工在上游邊坡面的20cm處灑白灰線，灰線以外進行自行碾碾壓，灰線以內(nèi)進行人工夯實。具體實施步驟為：

1) 測量放線：根據(jù)設計資料在上游坡面進行測量放線，依據(jù)水準儀找出合適的基準高程點，并對上游邊1.0m寬度范圍內(nèi)地面進行找平，通過此方法可以確定擠壓機的工作路線。

圖2 施工工藝流程圖

2)擠壓機就位：擠壓機由載重汽車運至工程現(xiàn)場后，吊車吊裝使其安裝就位，線繩緊貼擠壓機的內(nèi)側，為保證倉料出口高度，調(diào)整擠壓機機身的4個升降螺栓，使擠壓機整體保持在水平狀態(tài)。

3)混凝土擠壓式邊墻施工：按設計資料混凝土配合比在攪拌站中拌制，然后用攪拌運輸車將成品混凝土運至工程部位。混凝土攪拌料經(jīng)由運輸進入擠壓機進料倉，此過程保證料體均勻連續(xù)分布，通過大量實驗數(shù)據(jù)表明，控制擠壓機的適宜步進速度在50m/h左右；同時進行液態(tài)高效速凝劑的噴加，外加劑的加入是為了保證邊墻澆筑2.5h后，本身具有相當?shù)某休d能力，做好墊層料的填鋪、整平、碾壓準備工作；在混凝土澆筑邊墻的過程中，時刻通過擠壓機機身的4個升降螺栓保證整體是水平狀態(tài)，防止擠壓機側斜質量及安全事故。在施工過程中，混凝土澆筑時對層間出現(xiàn)的錯臺、蜂窩麻面等問題，考慮充足時間在邊墻混凝土還沒凝固時，進行二次拍打消除工程外觀質量問題；混凝土終凝后還有的錯臺等，人工進行打磨并砂漿涂抹，保證邊墻外觀的平整度和施工質量?；炷吝厜?jīng)擠壓機施工一段時，對趾板兩端頭位置附近進行立模并分區(qū)域分塊澆筑間隙位置，分層填筑技術要求將厚度始終在10cm的誤差范圍內(nèi)，強度要求考慮用鋼釬密實。

4)擠壓機吊裝：擠壓式邊墻施工結束后，用裝載機將機器吊至載重汽車上，然后使離現(xiàn)場進行沖洗和后期保養(yǎng)。

5)末端頭處理：采用同趾板兩端頭一樣的處理方法，處理時間在擠壓機運輸使離現(xiàn)場后。

6)墊層料攤鋪、整平、碾壓：碾壓處理時，為避免自行碾碾壓時對邊墻的破壞，先人工在上游邊坡面的20cm處灑白灰線，灰線以外進行自行碾碾壓，灰線以內(nèi)進行人工夯實。

2.3 邊墻混凝土施工配合比

擠壓式邊墻施工結束后，上面是混凝土面板，下面是壩體墊層料，從材料滲透性來講要能達到基本相同的要求，還要在短時間達到相同的使用強度，同時滿足相應的彈模、應力變形、面板擾動能力低。工程施工時混凝土配合比應考慮的因素包括：盡量使混凝土梯形成體一次成型，這要求材料在攪拌倉和振動倉上的技術要求；滲透系數(shù)邊墻和墊層料基本保持相同，可以合理的控制滲漏；混凝土擠壓式邊墻澆筑后短時間內(nèi)要能達到一定強度，順利進行墊層料的施工工序,以此來保證正常的工程建設進度。

結合上述施工工藝及技術要求，參考國內(nèi)已建水電工程擠壓式邊墻的工程經(jīng)驗和實測數(shù)據(jù)，在此基礎上研究分析出某水利樞紐工程的混凝土邊墻配合比見表2。

表1 某一級水電站工程擠壓式混凝土邊墻配合比

注：擠壓式邊墻混凝土配合比設計依據(jù)干硬性混凝土技術要求；滲透系數(shù)為實驗室測試數(shù)據(jù)的最值；外加劑使用量占比3%；；澆筑混凝土料中的骨料均為飽和面干狀態(tài)。

2.4 擠壓式邊墻特性

現(xiàn)目前國內(nèi)擠壓式邊墻的施工斷面大致上是三角形見圖3。

自擠壓邊墻施工技術引進國內(nèi)以來，已在眾多工程中得到實際應用，最早采用是公伯峽面板堆石壩，公伯峽大壩在采用這種施工技術前，聯(lián)合國內(nèi)多家科研單位做了大量的研究，對原材料選擇、配合比設計及工程特性有較為豐富的理論基礎。下表詳細列出了部分試驗的試驗成果，通過附表中數(shù)據(jù)表明，邊墻與墊層料的物理特性大致相同，在水泥用量、混凝土密度、彈模，對應力應變的適應性強，這樣在墊層料施工過程中，起到了一定的約束作用。

表2 擠壓式邊墻混凝土物理特性

圖3 擠壓式邊墻整體外觀

3 擠壓式邊墻施工技術經(jīng)濟效益分析

擠壓式邊墻施工技術效益分為直接和間接效益。直接效益表現(xiàn)在因其特殊的施工工藝，它具有省去斜坡分層不斷碾壓整平的環(huán)節(jié)，在墊層料填筑高度相對適中等特點，這樣有利于節(jié)省工程成本，減少投資，帶來不錯的工程效益；間接效益表現(xiàn)在采用后直接提高工程質量，保證工程建設進度的同時，在后續(xù)工程施工的連續(xù)性和安全的防汛度汛等方面有著明顯的間接經(jīng)濟效益。雖然水利工程建設因地而異，各具特點，直接研究出其經(jīng)濟規(guī)律難度很大，但是在工程經(jīng)濟性和效益評價分析上的要求是相同的。

3.1 工程成本分析

我國采用多年的傳統(tǒng)施工方法，在壩體上游護坡面施工的工程成本可分為3項：超填墊層區(qū)的施工費用；人工削坡然后對護坡進行的分層碾壓和平整；涂抹砂漿的費用。而擠壓式邊墻的施工可以節(jié)省超填的墊層料費用，進行施工工藝的簡化，同時也可節(jié)省等體積墊層料的施工費用上。

結合文章所研究的水利樞紐工程的上游坡面方量28245的施工費用，采用傳統(tǒng)工藝和擠壓式邊墻施工技術的成本進行對比，工程成本對比見表3。

3.2 間接效益

大壩的穩(wěn)固邊坡技術設計上采用的是傳統(tǒng)工藝，但因一期回填難度太大，經(jīng)過科研單位和專家論證，改為采用擠壓式邊墻技術來穩(wěn)固邊坡。

擠壓式邊墻技術明顯節(jié)約了工程投資，縮短工程建設周期。主要表現(xiàn)為：傳統(tǒng)工藝的施工工藝之間同步性差，譬如穩(wěn)固邊坡時大壩在回填一段時間后必須中斷，人工進行削坡至設計坡度、自動碾碾壓和后續(xù)砂漿涂抹；但擠壓式邊墻技術工序間的同步性明顯較傳統(tǒng)工藝提高，在大壩回填作業(yè)時邊墻施工同步進行，規(guī)避了不必要的工序，節(jié)省了工程成本，重要的是不在關鍵路線上，提高了工程進度，從而節(jié)約了工期。

根據(jù)工程進度的實際資料顯示：該面板堆石壩的混凝土面板原計劃是2005年3月進行投入使用；使用擠壓邊墻固坡后，工期提前了3個月竣工并交付使用。

而工程的提前竣工對于參建各方來講都帶來了明顯的經(jīng)濟效益，主要體現(xiàn)在：施工方工程成本降低，節(jié)省了工程投資；建設單位提前發(fā)電進行收益。

表3 以本工程為例進行成本比較表

說明：1)成本對比分析中各施工工序單價是借鑒國內(nèi)已建工程的參考值，分析表中未考慮的隨著天氣變化雨水的沖刷導致坡面的工程量變化。 2)傳統(tǒng)施工工藝的單價為平均值。擠壓式邊墻技術施工工序有待于進一步完善，在單價考慮方面需參照多個工程實踐后進行綜合考量。

1)施工成本降低：使用擠壓式邊墻技術后，施工單位在壩體進行澆筑過程中發(fā)生了兩次回填中斷，直接造成1月的機械、人員窩工，對工程造成損失。具體體現(xiàn)在：第一次大壩回填完成時工地現(xiàn)場的機械設備價值約4500萬元，施工人員300人，如按1.0個月計算，窩工費用140萬元(4500萬元×0.95/5年/12月×1.0月+0.03萬人×30元×30d×1.0月=140萬元)；第二次大壩回填完成時(高程650)，現(xiàn)場機械設備價值約650萬元，施工人員70人，如按1.0個月計算，窩工費用24.72萬元(650萬元×0.95/5年/12月×1.0月+0.007萬人×30元×30d×1.0月=24.72萬元)。綜合兩次機械設備人工窩工總費用為164.72萬元。

工程提前竣工并交付使用3個月，施工單位節(jié)省管理費42萬元。

綜上所述節(jié)約工程成本206.72萬元。

2)業(yè)主發(fā)電提前收益：使用擠壓式邊墻技術后，建設單位提前投產(chǎn)發(fā)電，該水利工程的電站年發(fā)電量11450萬kWh、線路耗損失按2.0%計，工期提前3個月，總計發(fā)電量2778萬kWh(11450萬kWh/12月×3月×0.978=2778萬kWh)。按當時電力入國網(wǎng)單價0.395元/kWh，此項可多產(chǎn)出1085.26萬元。

通過傳統(tǒng)工藝和采用擠壓式邊墻技術的經(jīng)濟效益分析對比，該樞紐采用擠壓邊墻有很明顯的工程效益，進度加快，工期提前，投產(chǎn)使用提前。以上技術經(jīng)濟對比證明擠壓式邊墻技術在技術進步及應用上有其顯著的效用。

4 結 論

文中以擠壓式邊墻的產(chǎn)生及應用發(fā)展背景，通過對邊墻混凝土料配合比、現(xiàn)場施工工藝、工程特性等方面進行研究分析，結合國內(nèi)已建并采用這種新技術的大壩進行對比，結合現(xiàn)場試驗總結出適宜的施工流程和工藝，并對邊墻料的混凝土配合比進行完善。傳統(tǒng)施工方法和采用擠壓式邊墻技術的對比總結，該新技術的應用在工程進度、建設成本等直接效益方面的對比，工程成本區(qū)別相差不大。從工程間接效益分析，提前交付使用對工程成本的節(jié)約和業(yè)主提前發(fā)電帶來的經(jīng)濟效益明顯。故采用擠壓式邊墻技術在面板堆石壩中作用突出，工程效益顯著。文章的研究對類似工程地質條件下的面板堆石壩建設提供了參考，并對設計工作和現(xiàn)場指導有一定的指導意義。

[1]郭林濤，張龍，趙海潮.混凝土面板堆石壩擠壓式邊墻試驗研究[J].人民黃河，2010(11)：130-132.

1007-7596(2017)05-0137-04

2017-04-21

張鵬(1989-)，男，黑龍江尚志人，助理工程師，從事水利工程技術施工管理工作；王璐(1989-)，女，山東高密人，助理工程師，從事水利工程技術施工管理工作。

TV641.43

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