面板堆石坝翻模固坡技术.pptx

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,面板堆石坝翻模固坡技术试验研究及应用,中国水利水电第一工程局二00七年十一月,1.问题的提出,面板堆石坝垫层料上游坡面及其防护层是面板的基础，应该是密实的、平整的、均匀的。

如果不密实，面板在水压力作用下将产生较大变形以致破坏；如果不平整，面板将受到较大的基础约束力，容易产生裂缝；如果不均匀，将导致面板产生不均匀变形和应力集中。

尤其是对于高坝、特高坝，坝体变形较大，则要求防护层基本是柔性的，能够与坝体一起协调变形；与垫层料之间不能脱空；不应该有突变。

垫层料上游坡面及其防护层的施工进度直接影响到整个大坝工程的施工进度，其施工成本在很大程度上影响整个大坝工程的成本。

所以，垫层料上游坡面及其防护层施工作为面板堆石坝施工的一个关键环节，一直倍受重视，国内外工程界也一直在研究、探索其更好的施工方法和工艺。

采用现代碾压技术修建的面板堆石坝在国外已经有四十多年的历史，该坝型二十多年前引进我国。

几十年来，垫层料上游坡面及其防护一直采用斜坡碾压固坡法。

按此工法，垫层料填筑时必须向上游面超填30cm左右，在面板施工前，进行修坡、摊铺砂浆和斜坡碾压。

斜坡碾压固坡法施工情况,斜坡碾压固坡法的缺点：

修坡工程量大，费料、费工、费时。

斜坡面密实度难以保证。

防护层砂浆厚度很不均匀，刚度较大，不能随垫层料一起沉降而造成脱空。

坡面很难达到规范要求的“5cm，8cm”的标准，致使面板混凝土大量超填。

坡面如果长时间不做防护，容易受雨水冲刷而局部坍塌。

坡面在未做防护的情况下不应挡水渡汛。

近几年来，国、内外有些工程采用了挤压式边墙施工技术，在每层垫层料填筑前，用特制的挤压机沿上游边线挤压出连续的混凝土墙，然后进行垫层料填筑。

挤压墙的优点是：

施工速度较快；施工干扰较小；大坝随时具备挡水度讯条件。

但是，由于挤压墙施工时没有精确的控制措施，其各层接合处极易形成错台，坡面平整度较差，后期坡面修整工作量大。

挤压墙尺寸较大，混凝土工程量较大，造价较高。

挤压墙成型后须等强23小时才能填筑垫层料，施工进度受到限制。

挤压墙底面与顶面厚度相差悬殊，为面板提供了一个很不均匀的基础，与设计理念不符，对面板受力可能产生不利影响。

马来西亚某面板堆石坝挤压边墙效果（2006.2摄）,由于挤压墙的刚度相当大，不能与坝体协调一致地变形。

尤其是对于坝体变形较大的高坝、特高坝，容易产生局部挤压墙突出上游坡面的情况。

马来西亚某特高坝一期面板以上挤压墙突出40多cm、一期面板钢筋被抬起的情况,马来西亚某特高坝坝体变形、挤压墙突出引起一期面板以上止水片严重变形的情况,如果在面板施工后发生挤压墙突出，面板被从下面顶推，可能使面板在挡,水前就断裂。

因挤压墙不能与坝体协调变形，与垫层料之间脱空的现象就难以避免（国内外几座特高坝已经发生）。

如果脱空未被发现和妥善处理，面板挡水后可能在水压力作用下发生结构性破坏。

所以说，挤压墙不能与坝体协调变形是高坝、特高坝采用挤压墙的最大问题。

巴西COMPOSNORDS面板坝（高202m）面板破坏情况,鉴于上述情况，为了更好地解决面板堆石坝垫层料上游坡面的施工质量和进度，保证大坝安全，提高经济效益，降低工程造价，我们在借鉴冷却塔翻模施工技术、碾压混凝土加浆振捣技术、变态混凝土技术、加筋土技术和地锚等技术的基础上，通过采用结构力学和土力学的方法进行了理论分析和结构计算，提出了面板堆石坝翻模固坡技术的构想。

2005年经中国水电集团公司批准立项研究。

2.翻模固坡技术原理,在大坝上游坡面支立带楔板的模板；在模板内填筑垫层料；振动碾初碾后拔出楔板，在模板与垫层料之间形成一定厚度的间隙；向此间隙内灌注砂浆；再进行终碾，由于模板的约束作用，使垫层料及其上游坡面防护层砂浆达到密实并且表面平整。

模板随垫层料的填筑而翻升。

68,0,楔板10孔?

14,?

14拉筋,?

18锚筋,53.2L=100,10,0,1200,40,0,350,1,50,04,533,533,533,调节器,砂浆层,M14L=30mm,400,43,垫层料,04,120034430,说明:

图中尺寸均以mm计.楔板上口厚7cm,下口厚5cm。

680,3.翻模固坡技术试验研究,2005年，我局在东北勘测设计院的配合下，对翻模固坡技术的构想进行了全面的试验研究工作，在双沟水电站工地先后进行了四场试验，获得成功。

试验的技术成果,

（1）翻模固坡技术采用三层模板。

优化后的模板尺寸合理，支立方便，具有足够的刚度，保证碾压后的垫层料防护层砂浆表面起伏差不超过20mm。

斜试坑取样,

（2）采用级配良好的垫层料，每层填筑厚度40cm。

采用YZ18振动碾，碾压8遍，碾磙边缘距垫层料斜坡面边沿不超过15cm。

对垫层料采取垂直向、斜向取样，干密度达到（2.262.32）,g/cm3，大于设计值2.23g/cm,3；孔隙率18%，相对密度为,0.830.94；M5固坡砂浆抗压强度为6.94MPa，均满足规范和设计要求。

斜试坑取样,（3）垫层料原位渗透试验结果，其渗透系数K=（6.4110-42.3510-3）cm/s，满足垫层料渗透与反滤要求。

（4）预埋压力盒的观测值显示，垫层料及固坡砂浆碾压后，压力计平均稳定值10.25kPa，大于相同深度垫层区的重力荷载值，表明模板对上游斜坡面垫层料具有挤压作用。

（5）采用钢筋计观测结果，模板拉筋的最大拉力值为2.40kN，与计算值2.91kN十分接近。

2005年11月，我们邀请了六位专家对此项新技术试验研究成果进行了技术咨询,通过专家咨询，并报建设单位批准，最终确定:

翻模固坡技术成果完全满足挤压墙的效果,在结构、工程难度、成本等方便均优于挤压墙，可以应用于面板堆石坝工程。

4.1工程概况双沟水电站位于吉林省抚松县境内第二松花江支流松江河上。

面板堆石坝最大坝高110m，坝顶长294m，上游坡面总面积37000多m2，填筑总量250万m3。

大坝于2005年1月开工，2007年10月底已填筑至防浪墙底部。

4、新技术成果在双沟大坝施工中的应用,4.2施工程序,

（1）模板支立,模板支立,

（2）垫层料填筑,（3）垫层料初碾,垫层料初碾,（4）拔出楔板,（5）灌注砂浆,（6）垫层料终碾,（7）下层模板翻升至最上层,应用效果截止至2007年10月底，大坝填筑至586.00m高程，填筑高度106m。

完成翻模固坡施工265层，完成砂浆固坡面积37600m2。

施工质量检查结果：

垫层料填筑单元合格率100%，优良率81%。

翻模固坡单元合格率100%，优良率90%。

固坡砂浆强度试验平均值为4.95MPa，渗透系数实测平均值K=1.12104cm/s，均满足设计要求。

垫层料平均干密度2.32g/cm3，满足设计要求的2.23g/cm3。

用2m直尺现场检测砂浆固坡坡面不平整度，其最大值不超过20mm。

大坝上游坡面与设计坡面的最大法向偏差值为6.9cm4.6cm，满足施工规范“8cm5cm”的要求。

大坝上游坡面整洁，无堆积物，随时具备挡水渡汛条件。

翻模固坡形成的大坝上游坡面,翻模固坡技施工过程影像.mpg,5、工效分析,翻模施工作业循环时间表,测量支（翻）垫层料垫层料,拔,灌注垫层料,合计,工序作业时间（h）,05432053114,注：

已考虑各工序的交叉。

100长坝段单循环翻模作业投入劳动力25人双沟混凝土面板堆石坝采用翻模固坡技术，平均每天完成1层、最快一天可完成1.5层垫层料填筑（每层垂直高度40cm），其工效完全能够满足大坝施工进度要求。

6.机械设备配置表,7、施工安全,翻模施工中，在上游坡面设置双层安全网，并随作业面升高向上移设，以确保施工安全。

8.质量保证措施,

（1）垫层料碾压时，振动碾滚筒边缘充分靠近模板内的垫层料上游边沿，其距离不大于15cm。

（2）砂浆灌注结束后，确保在砂浆初凝前完成终碾作业。

（3）垫层料填筑时，对模板反坡下部的垫层料采用人工回填，防止架空。

（4）翻模模板要具有足够的刚度，并且调整灵活，拆装方便。

每层模板按测量放线进行安装。

固坡砂浆的设计强度按35MPa控制，渗透系数按K=i10-4cm/s控制，砂浆稠度按12cm控制。

固定模板拉筋的锚筋布置在距垫层料上游边沿6570cm处。

拉筋直径不宜小于14mm。

砂浆固坡外露拉筋在面板滑模施工过程中割断，以减少对面板的约束。

（7）选用大于15t的自行式振动碾。

振动碾无法到达的部位，采用小型振动机具压实或人工夯实垫层料。

做好坝基反渗处理。

为了尽量减少砂浆固坡面与设计坡面的偏差，在进行翻模测量放样时，根据竣工期坝体变形位移值三维有限元计算结果进行预留。

141,157,1、图中尺寸除高程以m计外，其余均以mm计；2、根据东堪院双沟水电站混凝土面板堆石坝三维静力非线形有限元仿真分析绘制；3、在上游坡面翻模施工中预留竣工期变形位移值。

9.效益分析9.1与混凝土挤压边墙技术相比较：

每平米上游坡面可降低造价28元。

施工进度加快。

对面板的约束小，有利于面板防裂。

适应坝体变形能力强，有利于面板的结构安全。

9.2与斜坡碾压固坡法相比较：

简化工序，可缩短大坝施工直线工期23个月。

降低施工成本。

（3）大坝上游坡面随时具备挡水渡汛条件，工程渡汛安全性大大提高。

能做到坝体全断面平起均衡上升，有利于保证坝体填筑质量，加快大坝填筑施工速度。

坝体填筑施工对下部趾板作业面无干扰，有利于施工安全和加快施工进度。

面板施工时，可利用砂浆固坡外露的模板拉筋头作钢筋架立筋的锚筋，节省另做锚筋的时间和费用。

工法,优、缺点,翻模固坡法与斜坡碾压固坡法、挤压墙法比较表翻模固坡法斜坡碾压固坡法,挤压墙法,优点,坡面平整度好；固坡砂浆厚度小而且均匀，能够较好地适应坝体变形；,施工速度较快；施工干扰较小；大坝随时具备挡水度讯条件。

缺点,坡面平整度好；固坡砂浆厚度小而且均匀，能够较好地适应坝体变形；不占直线工期，施工速度快；工程造价低；施工干扰小；大坝随时具备挡水度讯条件。

暂未发现。

1.垫层料需超填，修坡时再清除，浪费大量垫层料；,占直线工期较长（中等规模的坝约需2个月），施工速度慢；填筑过程中对下部施工干扰大；人工修坡工作条件差，不安全；斜坡面精度难以控制，与设计位置偏差大，面板混凝土超填量大；施工成本高；未及时完成固坡的垫层料易受雨水冲刷破坏，且坝体不能挡水度讯。

1.施工控制精度低，坡面平整度差，修整量大，占直线工期（中等规模的,2.修坡、斜坡碾压工程量大，效率低，坝约需1个月）；,挤压墙厚度很不均匀，不利于面板防裂；挤压墙混凝土工程量大，造价高；挤压墙刚度大，不能较好地适应坝体变形（尤其是变形较大的高坝），对面板的结构安全造成隐患。

每层挤压墙成型后须等强23小时再填筑垫层料，影响施工速度。

10、成果鉴定2007年1月29日翻模固坡技术成果鉴定会在中国水电建设集团公司召开。

鉴定意见要点如下：

双沟水电站110m高混凝土面板坝工程，首次采用翻模固坡新技术，提高了工程质量、简化了工序、缩短了工期。

应用效果良好。

该项技术的主要研究成果为：

提出了利用混凝土施工模板进行面板堆石坝垫层料和固坡施工的新理念；研制了在垫层料中锚固、带楔形板的新型翻升模板系统；研制了一套有效的施工工艺，实现了垫层料填筑与固坡砂浆一次成形。

该项技术能较好地适应面板堆石坝的变形，有利于混凝土面板的防裂。

施工工艺简单，改善了作业条件，填筑过程中坝体即具备挡水度汛条件，有利于工程安全。

该项技术与常规的斜坡碾压固坡法相比较，取消了超填、削坡、斜坡碾压等项工序，缩短了工期，降低了成本；与原合同要求的混凝土挤压边墙相比较，每平米坡面降低造价约28元，双沟大坝因此降低造价105万元。

经济效益显著。

该项技术属自主创新，在面板堆石坝垫层料和固坡施工领域内达到了国际领先水平。

具有良好的应用前景，可在面板堆石坝工程中推广。

面板堆