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混凝土擠壓邊墻在昭通市混凝土面板堆石壩工程中的應(yīng)用與推廣論文
1 概述
擠壓邊墻施工技術(shù)是通過借鑒道路工程的混凝土路緣拉模施工技術(shù)而摸索出來的一種面板壩墊層料坡面固坡的新技術(shù)。于 20 世紀(jì) 90 年代末率先在巴西埃塔面板堆石壩(高125 m)施工中成功應(yīng)用，并很快推廣到多個(gè)國(guó)家。
我國(guó)于 2001 年開始對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究。2002 年開始將該項(xiàng)施工技術(shù)成功應(yīng)用于公伯峽面板堆石壩工程，并在國(guó)內(nèi)逐漸推廣應(yīng)用。
我市(昭通市)于 2007 年開始對(duì)該技術(shù)進(jìn)行研究。2009年開始將該項(xiàng)施工技術(shù)成功應(yīng)用于威信黃水河水庫面板堆石壩工程，并在短短的幾年時(shí)間里，先后在彝良縣雙河水庫、鹽津縣水子沖水庫、鎮(zhèn)雄縣胡家山水庫、魯?shù)榭h月亮灣水庫、昭通市黑石羅水庫等多個(gè)中、小型面板堆石壩工程中推廣應(yīng)用。因其與墊層料同期上升，能同步完成堆石壩上游坡面保護(hù)，對(duì)氣候適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因而在昭通地區(qū)受雨季氣候條件影響大，施工工期緊的情況下，混凝土擠壓邊墻得到昭通市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院及各家施工單位的廣泛關(guān)注和應(yīng)用。
2 設(shè)計(jì)要求
2.1 設(shè)計(jì)斷面
邊墻設(shè)計(jì)典型斷面為梯形(見圖 1：黑石羅水庫工程擠壓邊墻大樣圖)，邊墻以類似絞接的方式使其能適應(yīng)墊層的沉降變形。其底部不會(huì)形成空腔，有效地避免了空腔對(duì)面板地不利影響。上游坡面可根據(jù)壩坡不同坡比確定。
2.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)
配合比設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)因素：
(1)擠壓機(jī)擠壓力的大小，即擠壓出的混凝土密實(shí)度能滿足滲透要求，且盡可能與墊層料一致;
(2)擠壓混凝土的強(qiáng)度和彈性模量能滿足設(shè)計(jì)要求，其強(qiáng)度要低，能適應(yīng)墊層料的變形，且能承受一定的荷載和沖擊。由于擠壓機(jī)對(duì)混凝土配合比比較敏感。濕的混凝土行進(jìn)速度快，干的混凝土行進(jìn)速度慢，因此，擠壓邊墻混凝土須按一級(jí)配干硬性混凝土配合比設(shè)計(jì)，坍落度為 0。通常采用水泥用量 60～85kg/m3，用水量控制在 80～100 kg/m3之間，水灰比 1.31～1.45。砂率控制在 28%～30%，速凝劑摻量為水泥用量的 2%～4%。
3 施工技術(shù)及優(yōu)勢(shì)
3.1 施工技術(shù)
混凝土擠壓邊墻是在面板堆石壩的每一層墊層料填筑之前，沿著面板堆石壩上游墊層料設(shè)計(jì)邊線，采用混凝土擠壓機(jī)連續(xù)擠壓出一低強(qiáng)度、低彈模、半透水的干貧混凝土貼坡斜墻。待該邊墻混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再在其下游側(cè)鋪填墊層料，并用振動(dòng)碾水平碾壓完成墊層料的填筑施工。
3.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)
(1)擠壓邊墻一次性成型并自動(dòng)形成坡面保護(hù)。可快速提供一個(gè)抗沖刷，有一定抗?jié)B性的滯洪防護(hù)面，有利于安全渡汛，昭通市黑石羅水庫度汛壩體高 42.5m，2014 年 8 月 27日，黑石羅水庫工程壩前水位 33.5m，印證了擠壓邊墻在高水位條件下度汛的安全性與可靠性。
(2)擠壓邊墻替代了傳統(tǒng)的超填、削坡、斜坡碾壓、坡面防護(hù)等施工方法。簡(jiǎn)化了施工工序。機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)易，操作簡(jiǎn)單，施工方便、快速。擠壓邊墻施工速度可達(dá)(40～60)m/h，邊墻成型 1h～2h 后即可進(jìn)行墊層料填筑、碾壓。壩前趾板區(qū)灌漿、防護(hù)、寬槽回填等可以同時(shí)施工，減少了施工干擾，施工進(jìn)度明顯加快，有利于縮短整個(gè)工期，提前發(fā)揮工程效益。
4 缺陷分析及處理
在理想的狀態(tài)下，由于擠壓邊墻的彈性模量與墊層彈性模量相比有較大的提高 (墊層料經(jīng)碾壓后，其彈性模量在1000MPa 左右，擠壓邊墻的彈性模量最大為 8000MPa)，且邊墻可以自由變形，一般認(rèn)為不會(huì)對(duì)面板產(chǎn)生局部擠壓作用。因而與傳統(tǒng)施工方法的計(jì)算成果相比，面板的撓度會(huì)減小。
5 需要進(jìn)一步完善問題
5.1 理論突破與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
(1)目前，大壩穩(wěn)定計(jì)算與變形計(jì)算中均為對(duì)整個(gè)大壩進(jìn)行計(jì)算，單獨(dú)擠壓邊墻在大壩運(yùn)行中所起的作用難以量化。
(2)對(duì)面板附近受力分析。一般認(rèn)為認(rèn)為在大壩運(yùn)行期間，受上游面板應(yīng)力的作用。擠壓式邊墻會(huì)被逐漸壓碎，性質(zhì)上逐漸與墊層料類似。這種理論推測(cè)還有待于進(jìn)一步的試驗(yàn)研究與論證。
5.2 規(guī)程規(guī)范的完善與統(tǒng)一
擠壓邊墻施工技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)用于工程施工 20 余年，單目前設(shè)計(jì)規(guī)范、施工規(guī)范、檢測(cè)及試驗(yàn)規(guī)程均不完善。造成國(guó)標(biāo)、水利及電力行業(yè)不同規(guī)范數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，在工程應(yīng)用中資料難以閉合。因此應(yīng)該進(jìn)一步使涉及混凝土擠壓邊墻的行業(yè)完善規(guī)程規(guī)范，以對(duì)下一步推廣應(yīng)用本技術(shù)奠定更好基礎(chǔ)。
6 結(jié)語
從 2009 年至今，在昭通市范圍內(nèi)混凝土面板工程中，均采用了混凝土擠壓邊墻施工技術(shù)。其中黃水河水庫已經(jīng)安全運(yùn)行，樞紐完工的有彝良縣雙河水庫、鹽津縣水子沖水庫等工程，在建的有昭通市黑石羅水庫、魯?shù)榭h月亮灣水庫、鎮(zhèn)雄縣胡家山水庫等工程，推薦使用該技術(shù)的有永善縣營(yíng)盤水庫、綏江縣青羊洞水庫等工程。
實(shí)踐表明，擠壓邊墻施工技術(shù)是一種簡(jiǎn)單易行的實(shí)用技術(shù)。有著明顯的作用與優(yōu)勢(shì)。由于這種方法替代傳統(tǒng)方法中的多道工序，提高了施工進(jìn)度的同時(shí)又具有經(jīng)濟(jì)及適應(yīng)環(huán)境性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)在昭通范圍內(nèi)得到了大量使用，隨著工程經(jīng)驗(yàn)的積累，混凝土擠壓邊墻技術(shù)的成熟，混凝土擠壓邊墻技術(shù)的應(yīng)用前景更加光明。
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