堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体,用钢筋混凝土面板作为防渗体的坝,称为钢筋混凝土面板堆石。该坝型主要由堆石体和防渗体组成,其中堆石体从上游向下游依次主要由垫层区、过渡区、主堆区和次堆石区组成;防渗体由钢筋混凝土面板、趾板、趾板地基的防渗帷幕、周边缝和面板间的接缝止水组成。
1.堆石体施工
坝体填筑原则上应在坝基、两岸岸坡处理验收以及相应部位的趾板混凝土浇筑完成后进行。依照设计要求清理后即可考虑先组织施工。采用流水作业法组织坝体填筑施工,将整个坝面划分成几个施工单元,在各单元内依次完成填筑的测量控制、坝料运输、卸料、洒水、摊铺平整、振动碾压、质量检查等各道工序,使各单元上所有工序能够连续作业。
1.1坝体分区填筑顺序
坝面填筑作业顺序多采用“先粗后细”法。即主堆石区→过渡层区→垫层区。铺料时必须及时清理界面上粗粒径料,此法有利于保证质量,且不增加细料用量。上下游的主次堆石区料采用进占法铺料,用牵引式振动碾碾压,接缝处采用骑缝碾压。
1.2 分区填筑作业施工方法
(1)主、次堆石区填筑:堆石区的填筑料由自卸车运输卸料,进占法填筑,卸料的堆与堆之间间保留60cm间隙,采用推土机的平仓以使粗径石料滚落底层而细石料留在面层以利于碾压,超径石应尽量在料场解小。碾压时采用错距法顺坝轴线方向进行,低速行驶(1.5~2km/h),碾压按坝料的分区、分段进行,各碾压段之间的搭接不少于1.0m,铺筑碾压层次分明,做到平起平升,以防碾压时漏碾欠碾。在岸坡边缘靠山坡处,大块石易集中,故岸坡周边选用石料粒径较小且级配良好的过渡料填筑,同时周边部位先于同层堆石料铺筑。碾压时滚筒尽量靠近岸坡,沿上下游方向行驶,仍碾压不到之处用手扶式小型振动碾或液压振动夯加强碾压。
(2)过渡层料填筑:过渡料填筑前,必须把主堆石料上游坡面所有大于30cm的已分离的块石清除干净。该区料最大粒径为30cm,超径料在料场及时解小,填筑时自卸汽车将料直接卸入工作面,后退法卸料,倒料顺序可从两边向中间进行,以利流水作业。过渡料用推土机推平,人工辅助平整,铺层厚度等按规定的施工参数执行,接缝处超径块石需清除,主堆石料不得侵占过渡区料的位置,若出现这一现象,应采用反铲挖除或人工清除。平整后洒水、碾压,碾压采用自行式或拖式振动碾碾压,碾压时的行走方向顺坝轴线来回行驶。
(3)垫层料的填筑:采用自卸车运卸到垫层区,然后用推土机辅以人工整平,填筑时上游边线水平超宽20-30cm,铺筑方法基本同过渡区料,并与同层过渡料一并碾压。碾压时顺坝轴线方向行驶,振动碾距上游边缘的距离不宜大于40cm。垫层料和过渡料的填筑需与堆石区同步进行,即主次堆石区填筑一层,垫层、过渡层填筑二层。另外,垫层区水平分层铺筑时,用三角尺或激光仪进行检查控制,每二层进行一次测量检查,发现超欠时,进行人工平整处理。铺筑方法基本同过渡区料,并与同层过渡料和相邻主堆石料一并碾压。碾压时顺坝轴线方向行驶,振动碾距上游挤压边墙内侧的距离在20cm左右。垫层料的铺填顺序必需先填筑主堆石区,再填过渡层区,最后填筑垫层区。
1.3工程实例
公伯峡钢筋混凝土面板堆石坝,在堆石体施工中采用了上述的填筑工序和施工方法。堆石体材料分区,坝体从上游向下游依次分为:面板上游面下部土质斜铺盖(1A)及其盖重区(1B)、混凝土面板、垫层区(2A厚3m)、垫层小区(2B)、过渡区(3A厚3m)、主堆石区(3BⅠ—1强透水区、3BⅠ—2堆石区及3BⅡ砂砾石区)及下游次堆石区(3C)(见图1)。
2.面板施工
面板浇筑一般在堆石坝体填筑完成或至某一高度后,气温适当的季节内集中进行,由于汛期限制,工期往往很紧。面板由起始板及主面板组成。起始板可以采用固定模板或翻转模板浇筑。
2.1面板厚度:在工程中对中低坝目前采用30——40CM厚布置。对高坝顶部取30CM厚,从上向下逐渐增厚,其厚度按以下公式计算,即t=0.3+aH
2.2面板的分缝与尺寸:面板分缝的目的是为了适应坝体的变形,以及满足滑模浇筑的需要。目前均用垂直缝将面板分为等宽条块。宽度一般12——16M,最大可达18M。
2.3面板混凝土:强度等级不应低于28DC25,另外还需满足抗渗性、抗冻性、耐久性,以及施工和易性等指标。
2.4面板的配筋:目前多采用单层双向布置,位置在面板截面中部,每向配筋率0.3%——0.4%,竖向配率筋可高于水平向配率筋。对于高坝,在邻近周边缝的垂直缝两侧还应适当布置抵抗挤压的构造钢筋。
2.5工程实例
公伯峡钢筋混凝土面板堆石坝,钢筋混凝土面板顶部厚度0.3 m,底部最大厚度0.7 m,控制最大水力梯度小于200(为196),面板总面积57.528 m2。面板分缝宽度考虑河谷部位压性缝范围较小,宽度均为12.0 m。面板采用单层双向钢筋(螺纹钢筋),每向配筋率为0.3%~0.4%。在周边缝及垂直缝侧面设置抗挤压钢筋(细钢筋),防止局部挤压破坏。面板分二期浇筑,一、二期面板混凝土标号分别为C25W12F100和C25W10F300,为二级配混凝土。2004年3月中旬承担公伯峡水电站建设的黄河水电公司公伯峡建设分公司经过反复科学论证、咨询、试验,在混凝土面板浇筑浇筑中采用了质量可靠、施工速度快、节省投资的长面板一次性浇筑新技术。这一不间断施工的长面板一次性浇筑新技术,属国内首创,开创了国内水电站面板坝施工技术革新的先河。
3.总结
混凝土面板堆石坝具有可以充分利用当地材料筑坝,大量节省三材和投资;坝体结构简单,工序间干扰少,便于机械化施工作业;施工受气候条件的影响小,有效年工作日数增加,加快工期;运行安全,维修方便等特点,因此我国目前多项水电工程采用或拟采用混凝土面板堆石坝坝型。
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