碾压混凝土坝施工防渗措施探讨.pdf

山 西 水 利富 两 碾 压混凝 土坝 施 工 防渗 措 施探讨 张海东 ( 山西省水利建筑工程局， 山西太原0 3 0 0 2 4 ) 摘 要 简要介绍 了碾压 混凝 土筑坝技 术特点及土坝 类型 ，分析 了我 国碾压混凝 土筑坝施工 中存在的 问题 ， 并针对性地提 出了采用二级配碾压混凝土防渗等六种防渗形式， 分析了其优缺点及应用环境， 为保证工程质 量 提 供 理 论依 据 。 关键词 碾压混凝土坝； 防渗； 施工 中图分类号 T V 6 2 4 2 文献标识码 C 文章编号 1 0 0 4 7 0 4 2 ( 2 0 1 0 ) 0 7 0 0 4 9 0 2 碾压混凝 土筑 坝技术是 2 0世纪 7 O年代发 展起 来的一项新型筑坝技术 ， 它既充分利用 了混凝土坝断 面紧凑 、 整体性强的优点 ， 又将土石坝大型施 工机械 化方法移植到铺筑混凝土坝上 ， 实现 了快速 、 大仓 面 连续碾压施工 。与常态混凝土筑坝相比 ， 具有节约水 泥 、 简化温控 、 施工设备通用性 强 、 施工速度快 、 工期 短和节省工程投资等优点。 1 概 况 1 1 碾 压 混凝 土坝 的特 点 碾压混凝土筑坝技术改变 了以往柱状浇筑 的常 规混凝土筑坝技术 ， 而是用振动碾压机在大仓面浇筑 层面振动碾压施工。碾压混凝土筑坝材料采用超干硬 性无坍落度的混凝土， 为使压实机械将振动波传到层 底 ， 使每层上下部压实均匀 ， 混凝 土摊铺碾压 的层厚 一 般为 3 0 3 5 c m。碾压混凝土主要特点是水泥 用量 少 、 粉煤灰含量高 的干贫性混凝土 ， 采用与土石坝相 同的运输 和铺筑设备 ， 薄层摊 铺 ， 振动碾压 ， 逐层填 筑 。实质上是把混凝土坝结构 、 材料与土石坝施工方 法的优越性进行综合 ， 经过择优改进而成 的一种筑坝 新技术 。 碾压混凝 土属干 、 贫混凝 土 ， 干是指材料的用水 量少 ， 是超干硬性无坍落度混凝土 ， 贫是指材料的水 泥用量少 ， 以较大掺量粉煤灰代替水泥 ， 单位 体积混 凝土水泥用量比常态混凝土少， 其单位体积所散发的 水化热要 比常态混凝土少 ， 绝热温升也较低 ， 具有温 控简单的有利条件。 1 2 碾 压 混凝 土坝 的类 型 碾压 混凝 土坝 目前 有 三种 主 要类 型 ： 日本 的 R C D、 美 国的 R C C和 中国的 R C C D。虽然它们有许多 共 同点 ， 但 由于类型相异 ， 因而形成三种筑坝方法 ， 但 各法都适应本 国碾压混凝土坝型 ， 是各 国实践经验的 总结 ， 发展并形成了具有本国特色的筑坝技术 。 作为一种新型的筑坝技术 ， 其优越性已越来越明 显。我国碾压混凝土筑坝起步虽然较晚， 但发展较快 ， 工程实践中积 累了不少经验 ，也创造了一些新技术 。 随着碾压混凝土筑坝技术的发展 ， 其应用领域将会扩 展到水利水 电以外的其他领域 ， 如道路 、 机场等。 2 施工存在 问题 虽然碾压混凝 土筑坝技术 已较成熟 ， 但 随着碾压 混凝土坝的发展， 仍然存在许多值得探讨的问题。从 碾压混凝土技术角度来看 ， 存在碾压混凝土层面结合 质量 、 防渗结构 、 横缝设 置与温度控制 和碾压混凝土 耐久性等问题 ；从碾压混凝土施 工管理角度来看 ， 由 于采用不同的施工组织方案 ， 将直接影响工程 的施工 机械设备配套性 和实际浇筑能力的不均衡性 ， 导致施 工费用较高 。在我 国， 对于碾压混凝土施工设备性能 的改进、 设备配套性能的提高及工程管理的科学性等 方 面还有较大差距 ： 一 是施工设备的配套性 。目前 ， 碾压混凝土施工 系统普遍存在各生产环节不匹配 的现象 ， 一方面造成 过多 的资源投人 ，另一方面因系统综合生产能力 偏 低 ， 造成资源浪费 ， 又使设备 闲置的成本增加 。据统计 资料表明 ，我国坑 口坝的实际机械综合利用率在 3 4 以下 ， 设备闲置的费用大约增加 2 6 。随着碾压 混凝土坝的发展 ， 施工机械设备费用在整个坝体费用 的所 占比例会逐渐增大。在施工管理中， 如何科学、 合 理地使用好 现有设备 ， 并让其发挥更大的效益 ， 使施 工设备使用费用最低 ， 具有重要的现实意义。 主 ! 旦 圆 二是浇筑计划和实际生产的不均衡性。 这一因素 是造成施工成本增加的关键因素之一。由于碾压混凝 土坝浇筑强度的不均衡性 ， 使施工单位的机械设备和 人员配置不均衡 ， 导致施工设备 的巨大浪费。同时， 由 于浇筑计划和实际生产 的不均衡性 ， 设备利用率普遍 较低 ， 使施工设备闲置费用增加。 3 碾压混凝土坝的防渗措施 随着碾压混凝土筑坝技术 的发展 ， 其 防渗问题越 来越受到重视 。 混凝土坝虽然施工慢 ， 温控难度大 ， 其 优点是一般不需设专门的防渗结构。近年来 ， 混凝土 坝逐渐趋向于碾压混凝土坝 ， 由于碾压混凝土坝是 由 薄层干贫混凝土碾压而成的 ， 上下层混凝土在施工过 程中存在一定的时间间隔， 因此层面结合部位成为碾 压混凝土坝的一个薄弱环节。如何采取有效 的防渗措 施来提高碾压混凝土坝抗渗能力 ， 成为碾压混凝土筑 坝技术发展的关键 。 3 1 碾压混凝土坝常见的几种防渗形式 常见的防渗形式有：二级配碾压混凝土防渗、 常 态混凝 土防渗 、 富胶结材料碾压混凝 土防渗 、 高分子 材料防渗 、 沥青混合料防渗及混凝土预制板 防渗等。 3 2 各防渗方法优缺点分析 二级配碾压混凝土防渗结构简单 ，便于施工 ， 可 实现碾压混凝土坝通仓及快速施工 ， 以保证防渗层与 坝体 内部碾压混凝土间 的结合质量 ， 同时可减少上游 坝面混凝土的水泥用量 ， 减小温度应力 。但 由于变态 ( 上接 第 4 8页) 力的反复作用 ，迫使 土体骨架产生塑 性变形 ， 由夯 击能转化为土体骨架的变形能 ， 使土体 密实， 提高抗剪强度， 降低其压缩性。 强夯法 的主要特点有 ：施工工艺和施 工设备简 单， 适用土质范围广， 加固效果显著， 可取得较高的承 载力 ， 工效高、 施工速度快 、 节省原材料 、 施工费用低 、 耗用劳动力少等。 3 2 主要技术参数 强夯法施工技术参数包括单位夯击能 、 夯击点的 布置及间距、 单点夯击击数与夯击遍数、 夯击间隔时 间、 处理范围、 加固影响深度等。 3 3 坝基 强夯 设计 指标 - 坝基强夯设计范围面积 1 9 8 8 9 4 I l l ，强夯单击夯 击能 3 0 0 0 k N m，强夯后坝基土有效加固深度 6 m， 有效加 固深度 内土体的湿陷系数小于 0 0 1 5 ，坝基总 湿 陷量不大于 1 0 0 m m。强夯采用 隔点跳打法分两遍 进行 ，单击夯击能 3 0 0 0 k N m，最后用低能级满夯 2 遍， 落距 4 - 6 m， 采用 1 4 夯印搭接。 混凝土水泥用量较多 ， 施工时加浆量不易控制 ， 且大 坝上游面温度梯度较大 ， 易产生裂缝 ， 故二级配碾压 混凝土防渗层上游表面变态混凝土不宜过厚。 常态混凝土防渗效果较好 ， 提高了混凝土的抗冻 性 ， 但需设混凝土 的分缝和止水系统 ， 且结构缝之间 常态混凝土较薄 ， 易产生裂缝。常态混凝土防渗施工 干扰 因素较多 ， 对施工进度影响较大 ， 限制 了碾压混 凝土通仓快速施工的优越性。 富胶结材料碾压混凝 土防渗方法施工简便 ， 便于 机械化流水作业 ， 能充分发挥碾压混凝土快速施工的 优势 ， 但由于其单位胶凝材料用量大 ， 易产生裂缝 ， 防 渗效果较差。 高分子合成材料 防渗是指通过在碾压混凝土上 游面喷涂高分子聚合物防水材料来防渗。目 前， 该法 应用主要作为辅助性防渗措施 。 沥青混合料 防渗是指在碾压混凝土坝上游面与 模板之间浇筑沥青砂浆或沥青混凝土作为防渗层， 防 渗性能好 、 延伸性强 、 施 工速度快 、 干扰少 ， 但施工方 法复杂。 预制混凝土块 防渗方法是 在上游 面采用混凝土 预制块 ， 通过砂浆深勾缝 防渗 ， 但存在与碾压 混凝土 结合不好等问题。 作者 简介 张海 东( 1 9 7 7 一 ) ， 男， 2 0 1 0年 毕业于河北 工程 大学水利工程专业 ， 助理工程师。 收稿日期 2 0 1 0 0 5 1 6 ； 修回日期 2 0 1 0 0 6 2 4 3 _4坝基 强夯施 工情 况 根据规范及具体技术要求 ， 按 照强夯施工主要技 术控制参数进行强夯试验 ， 根据试验结果确定单点夯 击能为 4 0 0 0 k N m， 间距 6 5 m。经检验分析 ， 强夯施 工结果完全满足设计要求。 4 强夯施工对原状土物理指标的影响 经试验分析可知 ， 坝基强夯除满足设计要求 的消 除湿 陷性外 ， 对坝基土的物理性质指标有一定程度的 影响。 第一 ， 干容重明显提高 ， 大部分达到 1 5 k N m。 。试 验结果表 明： 干容重超过 1 5 k N m3 时 ， 湿陷性一般很 弱或无湿陷性。由于干容重较易控制 ， 现场施工时可 用干容重作为辅助控制指标。第二， 孔隙比变化较明 显， 其范围为0 6 0 5 0 8 3 8 ， 大多为0 7 5 左右。 第三， 压 缩系数明显减小 ， 压缩模量明显变大。 作者简介 陈文会( 1 9 7 4 一) ， 男， 1 9 9 8年毕业于太原理工 大学水利水电_ T - 程专业， 工程师。 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 1 0 修回日期 2 0 1 0 0 6 1 7