混凝土面墻技術(shù)在水電站重力壩施工中的應(yīng)用分析

劉濤

(葫蘆島平山供水有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島125000)

【摘要】在水利水電工程建設(shè)中，混凝土重力壩憑借設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、施工方便、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)得到廣泛采用，混凝土面墻技術(shù)可滿(mǎn)足重力壩的快速施工要求，在國(guó)外很多國(guó)家已經(jīng)得到成功應(yīng)用。本文以遼寧撫順勝利水電站的大壩建設(shè)工程實(shí)例，介紹了混凝土面墻技術(shù)發(fā)展情況和優(yōu)勢(shì)，并對(duì)該技術(shù)在施工中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】混凝土面墻；重力壩；施工

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.09.010

中圖分類(lèi)號(hào)：TV642.3

Analysis of application of concrete wall technology in hydropower

station gravity dam construction

LIU Tao

(HuludaoPingshanWaterSupplyCo.,Ltd.,Huludao125000,China)

Abstract:Concrete gravity dam is widely adopted with characteristics of simple design, convenient construction, strong adaptability, etc. in water conservancy and hydropower project construction. Concrete wall technology can meet the requirements of rapid construction in gravity dam, and it has been successfully applied in many foreign countries. In the paper, the dam construction project of Liaoning Fushun Shengli Hydropower Station is adopted as an example for introducing the development stituation and advantages of concrete wall technology. Concrete application of the technology in construction is analyzed.

Key words: concrete wall; gravity dam; construction

根據(jù)權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)，截至2014年12月，我國(guó)的水電站數(shù)量超過(guò)4.67萬(wàn)座，裝機(jī)總?cè)萘繛?3288.9萬(wàn)kW，成為世界上水力發(fā)電量最多的國(guó)家之一。眾所周知，大壩是水電站的主要建筑，隨著工程建設(shè)水平的發(fā)展，水電站大壩的型式、材料等也得到快速發(fā)展，其中混凝土重力壩已成為主要的壩種之一?；炷撩鎵夹g(shù)源于水平滑模施工技術(shù)，可有效縮短碾壓混凝土重力壩的工期，發(fā)展前景很大。

1混凝土面墻技術(shù)發(fā)展概況及優(yōu)點(diǎn)

混凝土面墻技術(shù)的本質(zhì)是利用專(zhuān)業(yè)的面墻滑模機(jī)對(duì)混凝土進(jìn)行鋪攤和振搗，模板不作拆卸，直接作為壩體的組成部分，既能保護(hù)壩體表面，又可以減少一道施工工序。在20世紀(jì)80年代，混凝土面墻技術(shù)最先在美國(guó)得到應(yīng)用，當(dāng)時(shí)采用該技術(shù)的主要目的僅僅是抗凍融，對(duì)該技術(shù)的其他優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有充分挖掘。21世紀(jì)，泰國(guó)的科隆塔丹重力壩應(yīng)用該技術(shù)取得了較大成功?；炷撩鎵夹g(shù)由此受到很多專(zhuān)家的關(guān)注[1]。

綜合分析，在重力壩建設(shè)工程中，混凝土面墻技術(shù)相比于傳統(tǒng)技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

a.可有效縮短工期。混凝土面墻施工速度一般為40~60mm/min，待混凝土成型后，一般只需要4h便可進(jìn)行壩體填鋪，混凝土填筑的連續(xù)性好，可有效降低裂縫等病害發(fā)生概率。

b.投資成本較低。在混凝土大壩建設(shè)中，主要有預(yù)制模板、就地立模、混凝土面墻三種型式，其投資造價(jià)對(duì)比見(jiàn)下表1(一般情況)。混凝土面墻技術(shù)節(jié)約的投資造價(jià)可達(dá)30%以上。

表1　壩體主要模板施工方案造價(jià)對(duì)比

c.施工機(jī)械化程度高。混凝土面墻技術(shù)，目前已全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，而且由于沒(méi)有拆模和移模這一工序，復(fù)雜的起吊設(shè)備也不再使用，大大簡(jiǎn)化了相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備。

d.混凝土面墻和壩體(包括防滲體)之間直接澆筑在一起，不需要利用錨桿進(jìn)行銜接，可節(jié)省相關(guān)的錨桿費(fèi)用和施工時(shí)間。此外，該技術(shù)可直接用于下游陡坡和階梯溢流面的施工，一次成型后不再需要其他措施，大大簡(jiǎn)化了工序。

e.在重力壩建造過(guò)程中，一般技術(shù)是進(jìn)行分層鋪筑，這就不可避免地會(huì)產(chǎn)生間隙，直接影響了壩體的防滲能力。而混凝土面墻技術(shù)由于各層間隔時(shí)間較短，可有效提高澆筑層之間的膠結(jié)程度，增強(qiáng)壩體防滲能力[2]。

2工程概況

勝利水電站位于遼寧省撫順市境內(nèi)的蘇子河干流上，于3013年開(kāi)工。勝利水電站是“蘇子河階梯發(fā)電站”項(xiàng)目的重要組成部分。該水電站壩址以上的年平均徑流量約為5.6億m3,工程等級(jí)為Ⅳ等，屬于小型水電站工程。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，預(yù)計(jì)勝利水電站的年發(fā)電量超過(guò)3200萬(wàn)kW·h。

勝利水電站主壩體采用的是碾壓混凝土重力壩型式，在建造過(guò)程中應(yīng)用了混凝土面墻技術(shù)(見(jiàn)下圖)，加快了施工工期，節(jié)約了投資成本。

混凝土面墻技術(shù)應(yīng)用剖面圖

3混凝土面墻技術(shù)在勝利水電站重力壩施工中的應(yīng)用

混凝土面墻技術(shù)的主要施工工序包括滑模(建造面墻)、鋪攤和振搗混凝土，工序較為簡(jiǎn)單。下面從混凝土墻面技術(shù)的結(jié)構(gòu)和施工情況等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.1混凝土面墻的結(jié)構(gòu)分析

a.混凝土面墻的主要型式。目前在水利工程建設(shè)中，混凝土面墻技術(shù)主要應(yīng)用在碾壓混凝土重力壩建設(shè)中。面墻隨著壩體的增高而一層層地建造，主要有矩形、梯形、道牙狀等形式。在勝利水電站大壩建設(shè)中應(yīng)用的是梯形面墻(見(jiàn)上圖)[3]。

b.混凝土面墻的原料配比?；炷撩鎵Φ牟牧吓浔戎苯雨P(guān)系到面墻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等重要指標(biāo)，主要原料包括水泥、粉煤灰、砂和粗骨料，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)得到最佳配比見(jiàn)表2[4]。

表2　面墻主要材料配比情況　單位：kg/m 3

c.混凝土面墻的尺寸。結(jié)合目前的一些水利水電工程項(xiàng)目，擋水壩上下游面墻一般采用相同的厚度，范圍是0.3~0.6m。在勝利水電站大壩建設(shè)中，采用的面厚度為0.35m。每層面墻的銜接厚度范圍為0.6~1.0m，根據(jù)實(shí)際施工條件確定。該工程項(xiàng)目的面墻厚度為0.6m[5]。

3.2混凝土面墻技術(shù)的應(yīng)用分析

在碾壓混凝土重力壩建設(shè)工程中，混凝土面墻是在壩體澆注前設(shè)置好的。采用專(zhuān)業(yè)的混凝土面墻機(jī)，制作出符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的混凝土面墻，上、下游面墻同時(shí)施工，等面墻達(dá)到一定強(qiáng)度后再鋪填壩料。鋪料完成后要進(jìn)行碾壓作業(yè)，碾壓的關(guān)鍵部位是岸邊和靠近上、下游面墻的位置，在這些位置可采用振動(dòng)碾將其壓實(shí)。結(jié)合大量的試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)情況，振動(dòng)碾的使用并不會(huì)給面墻帶來(lái)明顯的橫向載荷，因此可反復(fù)碾壓幾次以保證填料的密實(shí)度。

混凝土面墻機(jī)布置在平整的碾壓面上行駛，其路線可由激光束控制，也可以事先在碾壓面上設(shè)置路線標(biāo)志，一定要保證面墻機(jī)模板的精準(zhǔn)度。

在重力壩建設(shè)中應(yīng)用面墻技術(shù)時(shí)，特別需要注意壩體的防滲工作。目前重力壩的防滲結(jié)構(gòu)(上游)主要有5類(lèi)：?利用常態(tài)混凝土設(shè)置防滲層；?富膠結(jié)材料防滲層；?預(yù)制混凝土板或粘貼薄膜防滲層；?瀝青防滲層；?變態(tài)混凝土防滲層(摻加有速凝劑等)。在應(yīng)用了混凝土面墻技術(shù)后，較為合適的防滲技術(shù)為?、?、?，其中變態(tài)混凝土防滲層技術(shù)可有效發(fā)揮面墻技術(shù)施工迅速的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛采用。在上游面墻建造好以后，就要進(jìn)行防滲層作業(yè)，其具體位置見(jiàn)上頁(yè)圖。在勝利水電站大壩建設(shè)中，主體采用的是C10三級(jí)配碾壓混凝土，防滲層采用的是C15三級(jí)配變態(tài)混凝土。這種搭配在中小型水電工程大壩及圍堰中應(yīng)用得較為廣泛[6]。

4結(jié)語(yǔ)

混凝土面墻技術(shù)具有施工工序簡(jiǎn)單、設(shè)備要求少、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，在重力壩建設(shè)中可發(fā)揮顯著效益。本文重點(diǎn)介紹了混凝土面墻的結(jié)構(gòu)和施工工序，勝利水電站通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，工期縮短了近一個(gè)月，節(jié)約大壩建設(shè)投資成本約5%；但也存在一些問(wèn)題，例如：施工隊(duì)伍經(jīng)驗(yàn)不夠，對(duì)很多突發(fā)情況處理得不到位，由于混凝土面墻仍屬于一種新型的大壩建造技術(shù)，因此這也是一個(gè)必須的過(guò)程。目前我國(guó)應(yīng)用該技術(shù)的項(xiàng)目較少，相信在不久的將來(lái)，混凝土面墻技術(shù)必將取得顯著成績(jī)。

參考文獻(xiàn)

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