混凝土面墙技术在水电站重力坝施工中的应用分析.pdf

笙 ! 塑! 璺 笙! 垒 塑 2 0 1 5 年9 月 中国水能 及电气化 N o 9( T O T A L N o 1 2 6 ) Chi n a W a t e r P o we r& El e c t r i fic a t i o n D OI ：1 0 1 6 6 1 7 j c n k i 1 1 - 5 5 4 3 T K 2 0 1 5 0 9 0 1 0 混凝土面墙技术在水 电站重 力坝 施工 中的应 用分析 刘 涛 ( 葫芦岛平 山供水有 限责任公司，辽宁 葫芦 岛 1 2 5 0 0 0 ) 【 摘 要】 在水利水电工程建设中，混凝土重力坝凭借设计简单、施工方便、适应性强等特点得到广泛采用， 混凝土面墙技术可满足重力坝的快速施工要求，在国外很多国家已经得到成功应用。本文以辽宁抚顺胜利水电 站的大坝建设工程实例，介绍了混凝土面墙技术发展情况和优势，并对该技术在施工中的具体应用进行了分析。 【 关键词】 混凝土面墙；重力坝；施工 中图分类号 ：T V6 4 2 3 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 6 7 3 - 8 2 4 1( 2 0 1 5 )0 9 - 0 0 2 6 - 0 3 Ana l y s i s o f a pp l i c a t i o n o f c o nc r e t e wa l l t e c hn o l o g y i n hy dr o po we r s t a t i o n g r a v i t y da m c o ns t r uc t i o n L I U T a o ( Hu l u d a o P i n g s h a n W a t e r S u p p l y C o ， L t d ， H u l u d a o 1 2 5 0 0 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Co n c r e t e gra v i t y d a m i s w i d e l y a d o p t e d w i t h c h a r a c t e r i s t i c s o f s i mp l e d e s i g n，c o n v e n i e n t c o n s t r u c t i o n，s t r o n g a d a p t a b i l i t y ，e t c i n w a t e r c o n s e r v a n c y a n d h y d r o p o w e r p r o j e c t c o n s t r u c t i o n C o n c r e t e w a l l t e c h n o l o g y c a n m e e t t h e r e q u i r e me n t s o f r a p i d c o n s t r u c t i o n i n g r a v i t y d a m ，a n d i t h a s b e e n s u c c e s s f u l l y a p p l i e d i n ma n y f o r e i g n c o u n t rie s I n t h e p a p e r ，t h e d a m c o n s t r u c t i o n p r o j e c t o f L i a o n i n g F u s h u n S h e n g l i H y d r o p o w e r S t a t i o n i s a d o p t e d a s a n e x a m p l e f o r i n t r o d u c i n g t h e d e v e l o p me n t s t i t u a t i o n a n d a d v a n t a g e s o f c o n c r e t e wa l l t e c h n o l o gy C o n c r e t e a p p l i c a t i o n o f t h e t e c h n o l o gy i n c o n s t r u c t i o n i s a n a l y z e d Ke y wo r ds：c o n c r e t e wa l l ；g r a v i t y da m ；c o ns t ru c t i o n 根据权威部 门统计 ，截 至 2 0 1 4年 1 2月 ，我 国的 水 电站数 量超 过 4 6 7万 座 ，装 机 总容 量 为 3 3 2 8 8 9 万 k w，成为世界上水力发电量最多的国家之一。众 所周知，大坝是水电站的主要建筑，随着工程建设水 平 的发展 ，水电站大坝 的型式 、材料等也得 到快速发 展 ，其中混凝 土重力坝 已成 为主要 的坝种之一 。混凝 土面墙技术源于水平滑模施工技 术 ，可有效 缩短碾压 混凝土重力坝 的工期 ，发展前景很 大。 1 混凝土面墙技术发展概况及优点 混凝土面墙技术的本质是利用专业的面墙滑模机 对混凝 土进行铺摊和振捣 ，模板不作拆卸 ，直接 作为 坝体的组成部分 ，既能保护坝体表面 ，又可 以减 少一 道施工工序。在2 0世纪 8 0年代 ，混凝土面墙技术最 施工技术 C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y 先在美国得到应用 ，当时采用该技术的主要 目的仅仅 是抗冻融 ，对该技术的其他优点没有充分挖掘。2 1 世 纪 ，泰国的科隆塔 丹重力坝应用该技术取得 了较 大 成功。混凝 土面墙技 术 由此受到很 多专家的关注 。 综合分析，在重力坝建设工程中，混凝土面墙技 术相比于传统技术主要有以下优点： a 可有 效缩 短 工期 。混 凝 土 面墙施 工 速度 一般 为 4 0 6 0 m m m i n ，待混凝 土成型后 ，一般只需 要 4 h 便可进行坝体填铺 ，混凝土填筑的连续性好，可有效 降低裂缝等病害发生概率。 b 投资 成本 较低 。在 混凝 土大 坝建 设 中 ，主要 有 预制模 板 、就地立模 、混凝 土面墙 三种型 式 ，其 投 资造价对 比见下表 1( 一般情况 ) 。混凝土面墙技术 节约的投资造价可达 3 0 以上。 表 1 坝 体 主 要 模 板 施 工 方 案 造 价 对 比 施工方案 单位面积造价 ( 元 m ) 预制模板 4 8 0 65 5 0 2 就地立模 5 5 6 87 3 2 6 混凝 土面墙 技术 3 4 0 6 4 5 0 8 c 施工机械化程度高。混凝土面墙技术 ，目前 已全部实现机械化 ，而且由于没有拆模和移模这一工 序，复杂的起吊设备也不再使用 ，大大简化了相应的 机 械设备 。 d 昆 凝土面墙和坝体 ( 包括防渗体 )之间直接 浇筑在一起 ，不 需要利用锚杆进行衔 接 ，可节省相关 的锚杆费用和施工时间。此外 ，该技术可直接用于下 游 陡坡 和阶梯溢 流面的施工 ，一次成 型后 不再需要其 他措施 ，大大简化了工序。 e 在重 力坝 建造 过程 中，一 般技 术 是进 行 分层 铺筑，这就不可避免地会产生间隙，直接影响了坝体 的防渗 能力。而混凝 土面墙技术 由于各 层间隔 时间较 短，可有效提高浇筑层之间的胶结程度，增强坝体防 渗能力 。 2工程概况 胜利水电站位于辽宁省抚顺市境 内的苏子河 干流 上 ，于 3 0 1 3年开 工。胜利 水 电站是 “ 苏子河 阶梯发 电站” 项 目的重要组成部分 。该水电站坝址 以上的年 平均径流量约为 5 6亿 m ，工程等级为等 ，属于 小型水电站工程。水库设计洪水标准为 3 0年一遇， 校核洪水标准为2 0 0年一遇，预计胜利水电站的年发 电量超 过 3 2 0 0万 k W h 。 胜利水 电站主坝体采用 的是碾 压混凝 土重力坝 型 式 ，在建 造 过 程 中应 用 了混 凝 土 面 墙 技 术( 见 下 图 ) ，加快 了施 工工期 ，节约 了投 资成本 。 混凝土面墙技术应用剖面 图 3 混凝土面墙技术在胜利水电站重力坝施 工 中的应用 混凝土面墙技术的主要施工工序包括滑模 ( 建造 面墙) 、铺摊和振捣混凝土，工序较为简单。下面从 混凝土墙面技术的结构和施工情况等方面进行详细 介绍 。 3 1 混凝土面墙的结构分析 a 混凝土面墙 的主要型式。目前在水利工程建 设 中，混 凝土面墙技术 主要应 用在碾压 混凝土重力 坝 建设中。面墙随着坝体的增高而一层层地建造 ，主要 有矩形、梯形 、道牙状等形式。在胜利水电站大坝建 设 中应用 的是梯形面墙 ( 见上图 ) 。 施工技术 C o n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y b 混凝土面墙 的原料 配 比。混 凝 土面墙 的材 料 配 比直接关系到面墙结构强度 等重要指标 ，主要原料 包括水泥、粉煤灰、砂和粗骨料 ，经过统计得到最佳 配 比见表 2 。 表 2 面墙主要材料配比情况单位：k s m 水泥 粉煤灰 粗骨料 砂 水 2 2 0 5 1 5 3 2 9 2 5 3 8 3 1 6 1 4 0 2 c 混凝土面墙 的尺寸。结合 目前的一些水利水 电工程项 目，挡水 坝 上下 游 面墙 一般 采 用相 同的厚 度 ，范 围是 0 30 6 m。在胜 利 水 电站大 坝建 设 中， 采用的面厚度为 0 3 5 m。每层面墙的衔接厚度范围为 0 6 1 O m，根据实际施工条件确定 。该工程项 目的 面墙厚度为 0 6 m 。 3 2 混凝土面墙技术的应用分析 在碾压 昆 凝土重力坝建设工程 中，混凝土面墙是 在坝体浇注前设置 好 的。采用 专业 的混凝土 面墙 机 ， 制作出符合设计标准的混凝土面墙，上、下游面墙同 时施工，等面墙达到一定强度后再铺填坝料。铺料完 成后要进行碾压作业 ，碾压的关键部位是岸边和靠近 上 、下游面墙 的位置 ，在这些位置可采用振 动碾将其 压实。结合大量的试验和现场情况，振动碾的使用并 不会给面墙带来明显的横向载荷 ，因此可反复碾压几 次以保证填料的密实度。 混凝土面墙机布置在平整的碾压 面上行驶 ，其路 线可 由激光束控制 ，也可 以事先 在碾压 面上设置路线 标志，一定要保证面墙机模板的精准度。 在重力坝建设中应用面墙技术时，特别需要注意 坝体的防渗工作。目前重力坝的防渗结构( 上游) 主要有5类 ：利用常态混凝土设置防渗层 ；富胶 结材料防渗层；预制混凝土板或粘贴薄膜防渗层； 沥青防渗层；变态混凝土防渗层 ( 掺加有速凝剂 等 ) 。在应用 了混 凝土 面墙技 术后 ，较 为合适 的防渗 技术为、 ，其中变态混凝土防渗层技术可有 效发挥 面墙技 术施 工迅速 的优 点 ，因而被 广泛 采用 。 在上游 面墙建造好 以后 ，就要进行 防渗层作业 ，其具 体位置见上页图。在胜利水 电站大坝建设中，主体采 用的是 C 1 0三级配碾压混凝土 ，防渗层采用 的是 C 1 5 三级配变态混凝 土。这种搭配在中小型水 电工程大 坝 及 围堰中应用 得较为广泛 。 4 结语 混凝土面墙技术具有施工工序简单、设备要求 少 、施工速度快等优点 ，在重力坝建设 中可发挥 显著 效益。本文重点介绍了混凝土面墙的结构和施工工 序，胜利水电站通过应用该技术，工期缩短了近一个 月，节约大坝建设投资成本约 5 ；但也存在一些问 题 ，例如：施工队伍经验不够 ，对很多突发情况处理 得不到位，由于混凝土面墙仍属于一种新型的大坝建 造技术 ，因此这也是 一个必须 的过程 。 目前 我国应用 该技术 的项 目较少 ，相信在不久 的将 来 ，混凝 土面墙 技术必将取得显著成绩 。A 参考文献 1 李建伟 ， 苗隆德 混凝土墙面技术在碾压混凝土重力坝 中的应 用 J 水利与建筑工程学报 ， 2 0 0 8 ( 9 ) ： 1 5 1 6 2 张宝香 ， 丁守业 提高重力坝深层抗 滑稳定可靠度 的措施 J 水利规划与设计 ， 2 0 1 4 ( 6 ) ： 3 6 - 3 8 3 王晋英 守 口堡水库胶凝砂 砾石坝设计 配合 比研 究 J 水利 规划与设计 ， 2 0 1 5 ( 4 )： 2 8 3 0 4 贾金生 新形势 下大 坝建设 与安 全管理 建议 J 中 国水 利 ， 2 0 0 8 ( 1 0 ) ： 3 0 - 3 2 5 谌海锋 水利水 电大坝 工程基础 的处理设计 分析 J 江 西建 材 ， 2 0 1 3 ( 1 2 ) ： 3 O - 3 2 6 段雪霞 浅议薄混凝土防渗墙技术 J 内蒙古水利， 2 0 1 1 ( 4 ) ： 2 5 2 6 7 肖云雪 石兜水库大坝变形观测资料分析f J 中国水能及电 气化 ， 2 0 1 2 ( 7 )： 1 5 - 1 6 8 李成业 龙首一 级水电站水 库放空期 间大坝观测 分析 J 中 国水能及电气化 ， 2 0 1 4( 1 O )