混凝土土面板板堆石石壩施施工技技術(shù)中國葛葛洲壩壩集團團股份份有限限公司司2016年7月匯報報題題綱綱

水布埡混凝土面板堆石壩施工關(guān)鍵技術(shù)2

公司承建的混凝土面板堆石壩1長龍山面板堆石壩施工相關(guān)建議3公司自自1985年承建建西北北口混混凝土土面板板堆石石壩以以來，，先后后共承承建了了20多座大大型混混凝土土面板板堆石石壩。。2007年建成成的水水布埡埡面板板壩壩壩高233m，是世世界已已建的的最高高面板板壩，，是世世界已已建成成僅有有的兩兩座200m以上的的面板板壩之之一，，比位位列第第二的的CamposNovos壩（巴巴西，，壩高高202m，2006年建成成）高高31m，成為為中國國面板板堆石石壩建建設(shè)領(lǐng)領(lǐng)先于于世界界各國國的標標志性性工程程。1、公司承建的混凝土面板堆石壩水布埡埡面板板堆石石壩在在工程程規(guī)模模、施施工強強度、、科技技創(chuàng)新新及管管理水水平等等方面面處于于世界界領(lǐng)先先水平平，同同時在在大壩壩設(shè)計計、施施工領(lǐng)領(lǐng)域多多項技技術(shù)上上開創(chuàng)創(chuàng)了新新的方方法，，形成成了高高面板板堆石石壩較較完善善的技技術(shù)體體系，，為混混凝土土面板板堆石石壩的的發(fā)展展提供供了寶寶貴的的經(jīng)驗驗。施工質(zhì)質(zhì)量方方面，，公司承承建的黑麋麋峰抽抽水蓄蓄能電電站、、江蘇蘇宜興興抽水水蓄能能電站站榮獲獲2010－2011年度““魯班班獎””，公司司承建建的福福建仙仙游抽抽水蓄蓄能電電站榮榮獲2014－2015年度““國家優(yōu)優(yōu)質(zhì)工工程金金質(zhì)獎獎”。公司承建的的混凝土面面板堆石壩壩序號工程名稱所在地最大壩高（m）壩頂長度（m）1水布埡大壩湖北省巴東縣2335842瓦屋山大壩四川省洪雅縣138.83鐘梁一級大壩重慶巫溪118.54古洞口大壩湖北興山117.65魚跳大壩重慶南山1106白沙河大壩湖北省竹溪縣105.67鯉魚塘大壩重慶103.88老渡口大壩湖北恩施96.69西北口大壩湖北宜昌9522210寺坪大壩湖北保康縣86.437611東津大壩江西修水85.5326序號工程名稱所在地最大壩高（m）壩頂長度（m）12黑糜蜂抽水蓄能電站下水庫大壩湖南79.513三江口大壩云南77.014魚泉大壩湖北省宣恩縣76.012415長調(diào)大壩廣東懷集縣73.716小溪口大壩湖北建始63.617宜興抽水蓄能電站上水庫大壩江蘇宜興60.052018呼和浩特抽水蓄能電站上水庫大壩內(nèi)蒙古呼和浩特43.01248.519油車水庫大壩江蘇宜興市38.0166020大渡河猴子巖水庫大壩四川康定縣223.5021西龍池抽水蓄能電站上水庫大壩山西50499.522張河灣抽水蓄能電站上水庫大壩河北57284623仙游抽水蓄能電站工程上水庫大壩福建72.6340序號工程名稱所在地最大壩高（m）壩頂長度（m）24清遠抽水蓄能電站上水庫大壩廣東5423025豐寧抽水蓄能電站上、下水庫大壩河北120.355626沂蒙抽水蓄能電站上水庫大壩山東27金寨抽水蓄能電站上、下水庫大壩安徽98.555428達岱大壩柬埔寨110.0882.32、水布埡混凝土面板堆石壩施工關(guān)鍵技術(shù)公司通過承承建的20多座大型混混凝土面板板堆石壩工工程積累了了豐富的經(jīng)經(jīng)驗，下面面將以公司司承建的清清江水布埡埡混凝土面面板堆石壩壩為背景，重重點介紹混凝土面板板堆石壩相關(guān)施工關(guān)鍵技術(shù)。最大壩高：：233m最大壩前作作用水頭：：200m壩頂高程：：409m壩軸線長：：675m壩頂寬度：：12m最大壩底寬寬：660m大壩上游壩壩坡：1:1.4下游平均壩壩坡：1:1.4壩體填筑分分區(qū)數(shù)：7個壩體料型：：10種壩體填筑總總量：1568萬m3填筑工期：：52.5個月混凝土面板板厚：0.3m～1.10m面板最大斜斜長：191m面板總面積積：13.9萬m2水布埡混凝凝土面板堆堆石壩大壩壩基本參數(shù)數(shù)圖2-1水布埡樞紐鳥瞰圖圖圖2-2水布埡混凝凝土面板堆堆石壩三維維效果圖2.1強夯加固基基礎(chǔ)覆蓋層層技術(shù)面板堆石壩壩壩基廣泛泛分布著河河床覆蓋層層，按照傳傳統(tǒng)的處理理方法是將將其全部挖挖除再回填填。傳統(tǒng)的的處理方法法實施將會會帶來施工工工期、成成本、環(huán)保保等方面的的嚴重影響響。為此，，經(jīng)過考察察研究和試試驗論證，，選取了強強夯法加固固基礎(chǔ)覆蓋蓋層的施工工方案。強夯加固是是以大噸位位的起重機機械將80KN～300KN的重錘提升升至6m～40m的高處自由由下落，利利用重錘自自由下落產(chǎn)產(chǎn)生的強大大沖擊波和和動應(yīng)力對對土體進行行加固，提提高地基強強度并降低低其壓縮性性、改善土土的振動液液化條件以以及提高土土層均勻程程度。水布埡工程程強夯施工工分兩序進進行：I序：夯錘重：20t；落距：15m；夯擊點距：：4m；夯擊方式：：點點跳夯夯、排排跳跳夯；結(jié)束標準：：最后2擊沉降量不不超過5cm。II序：滿夯一遍、、夯錘重16t、落距10m。圖2-3基礎(chǔ)覆蓋層層強夯加固固強夯加固在在水布埡工工程中應(yīng)用用，歷時1個月，完完成強夯面面積13179m2，減少基礎(chǔ)礎(chǔ)開挖量13萬m3、相應(yīng)減少少回填量13萬m3。應(yīng)用結(jié)果表表明：砂卵石層干干密度：2.1g/cm3→2.18g/cm3；壩基承載力力：300kPa→600kPa以上；滲透系數(shù)：：i×10-1cm/s→i×10-2cm/s；作用深度：：4.5m～5m。2.2高強度壩料料填筑動態(tài)態(tài)優(yōu)化調(diào)配配技術(shù)面板堆石壩壩的填筑量量、開挖量量、運輸量量巨大，料料型多、填填筑分區(qū)多多，上壩運運輸?shù)缆凡疾贾脧?fù)雜，，壩料調(diào)配配的工作量量和難度均均較大，土土石方調(diào)配配施工的科科學(xué)性和管管理效率對對于工程的的順利實施施具有重要要作用。如如何提高開開挖料直接接上壩率，，減少棄料料量和料場場開采量，，均衡施工工強度，提提高壩料調(diào)調(diào)配決策的的科學(xué)化水水平和管理理效率，成成為面板堆堆石壩施工工的關(guān)鍵環(huán)環(huán)節(jié)之一。。壩料優(yōu)化調(diào)調(diào)配的技術(shù)術(shù)原理為，，盡量挖掘掘和充分利利用開挖料料直接上壩壩，對料源源性能滿足足要求但當(dāng)當(dāng)前不需要要的開挖料料則中轉(zhuǎn)后后上壩，對對開采料場場的料源精精細控制，，做到級配配最優(yōu)?；趬瘟蟽?yōu)優(yōu)化調(diào)配模模型，開發(fā)發(fā)壩料優(yōu)化化調(diào)配與管管理系統(tǒng)（（EOAMS），實現(xiàn)調(diào)調(diào)配施工管管理的信息息化和自動動化。用戶用戶界面系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化調(diào)配人工調(diào)配統(tǒng)計分析其他功能用戶注冊權(quán)限管理參數(shù)設(shè)置人工輸入與打印與Excel數(shù)據(jù)交換與P3數(shù)據(jù)交換月調(diào)配計劃制定周調(diào)配計劃制定日調(diào)配計劃制定人工制定計劃人工調(diào)整人工干預(yù)挖填進度統(tǒng)計場地使用統(tǒng)計機械使用統(tǒng)計道路強度統(tǒng)計報警系統(tǒng)幫助系統(tǒng)圖2-4優(yōu)化調(diào)配與與管理系統(tǒng)統(tǒng)功能體系系統(tǒng)管理模塊工程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化調(diào)配模塊數(shù)據(jù)傳輸調(diào)配方案統(tǒng)計分析人工干預(yù)報警系統(tǒng)調(diào)配結(jié)果反饋工程數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計分析現(xiàn)場執(zhí)行外界數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流信息流現(xiàn)場執(zhí)行結(jié)果反饋圖2-5優(yōu)化調(diào)配與與管理系統(tǒng)統(tǒng)運行流程采用多維動態(tài)壩壩料優(yōu)化調(diào)調(diào)配技術(shù)，，實現(xiàn)了水水布埡面板板堆石壩高高強度、填填筑上升?！，F(xiàn)場調(diào)配配效果良好好，滿足壩壩料性質(zhì)的的建筑物開開挖利用料料全部用于于壩體填筑筑；存料場場的儲存料料全部回采采；料場的的開采縮小小到最小規(guī)規(guī)模；建筑筑物開挖料料直接上壩壩1208萬m3，直接上上壩率高高達82.88%。開挖量的的利用程程度高、、棄料少少、料場場料開采采少，節(jié)節(jié)約了施施工成本本；并通通過少占占耕地和和棄料用用地，減減少了地地表和植植被破壞壞、水土土流失等等對環(huán)境境的不利利影響，，實現(xiàn)了了綠色筑筑壩。2.3高面板壩壩壩體預(yù)預(yù)壓反臺臺填筑技技術(shù)混凝土面面板堆石石壩體施施工成功功的關(guān)鍵鍵之一是是控制壩壩體的不不均勻沉沉降變形形，為保保證壩體體安全穩(wěn)穩(wěn)定運行行提供技技術(shù)保障障。而要要控制高高堆石壩壩體的沉沉降變形形，就需需要根據(jù)據(jù)堆石體體的變形形規(guī)律，，尋找可可靠的技技術(shù)路徑徑，在施施工期就就給堆石石壩體預(yù)預(yù)留出足足夠的沉沉降變形形時間和和空間，，并以此此來控制制堆石壩壩體不均均勻沉降降變形。。通過堆石體間間隔分期填筑筑，給高堆石石壩體變形提提供時間通道，在施工期就就給堆石壩體體沉降變形的的預(yù)留出足夠夠的沉降變形形時間。采用用間歇分期填填筑，將壩體體填筑分為6期，面板施工工分3期。1期和2期填筑之間間間歇5個月；2至5期之間連續(xù)高高強度填筑施施工；5期和6期之間間歇20個月。根據(jù)堆石體加加荷產(chǎn)生瞬間間變形的特點點，在3期填筑中，通通過連續(xù)均衡衡高強度反臺臺填筑，加大大堆石壩體后后區(qū)在施工期期的沉降變形形量，為控制制堆石壩體前前后區(qū)的不均均勻沉降變形形提供空間通道。在填筑施工的的某個階段，，改變通常的的前高后低的的臺階法填筑筑上升形式，，采取前底后后高的反臺法法填筑上升。。圖2-6壩體預(yù)壓反臺臺填筑預(yù)壓反反臺填填筑施施工技技術(shù)在在水布布埡面面板堆堆石壩壩填筑筑施工工中得得到了了全面面的應(yīng)應(yīng)用，，效果果顯著著。水水布埡埡混凝凝土面面板堆堆石壩壩體累累計最最大沉沉降量量2473mm，僅為為壩高高的1.06%。采用反反臺法法填筑筑施工工，保保障了了壩體體填筑筑連續(xù)續(xù)上升升，提提高了了設(shè)備備的利利用率率，加加快了了填筑筑施工工進度度。2.4提高壩體填筑筑密實度度施工技技術(shù)面板堆石石壩過大大的壩體體沉降總總量和不不均勻沉沉降必將將給大壩壩的正常常運行甚甚至安全全帶來嚴嚴重不利利影響。。在壩體體填筑中中，如能能夠運用用先進技技術(shù)和綜綜合措施施，盡可可能提高高壩體填填筑的密密實度、、降低孔孔隙率，，便可以以有效地地抑制壩壩體的各各種沉降降。面板堆石石壩堆石石體壓實實密度的的大小，，主要受受堆石料料巖性、、堆石料料級配以以及填筑筑碾壓參參數(shù)等控控制。在在水布埡埡面板堆堆石壩堆堆石體填填筑過程程中，采采取的控控制技術(shù)術(shù)有：壩料級配配的精確確控制：：經(jīng)過大大量的壩壩料開采采試驗和和墊層料料開采與與制備工工藝試驗驗，找到到最佳壩壩料級配配，為提提高壓實實密實度度奠定基基礎(chǔ)。碾壓機械械的優(yōu)化化選擇：：通過比比對試驗驗，選定定大噸位位、效果果優(yōu)的振振動碾壓壓設(shè)備，，保證壩壩料級配配與碾壓壓的最佳佳配合。。填筑層厚厚和碾壓壓遍數(shù)的的優(yōu)化試試驗：針針對各種種材料、、各種層層厚、各各種碾壓壓遍數(shù)進進行不同同組合試試驗，得得出關(guān)系系曲線，，找出最最優(yōu)組合合，用于于施工。。壩料灑水水方式的的創(chuàng)新設(shè)設(shè)計：傳傳統(tǒng)的方方式是在在壩料攤攤鋪后灑灑水作業(yè)業(yè)，采用用碾壓前前20h完成灑水水作業(yè)，，以保證證浸潤時時間。故故采用了了在運輸輸途中加加水和壩壩面加水水相結(jié)合合的方式式，以分分時段多多次加水水來達到到提高碾碾壓效果果的目的的。圖2-7運輸途中中和壩面面加水相相結(jié)合水布埡面面板堆石石壩填筑筑施工中中，通過過認真研研究、綜綜合采取取上述一一系列影影響高面面板壩填填筑密實實度的技技術(shù)和措措施，達達到了顯顯著提高高壩體填填筑密實實度的良良好效果果?，F(xiàn)場實測測數(shù)據(jù)表表明：干干密度由由設(shè)計階階段要求求的2.10g/cm3提高至試試驗階段段的實際際的2.15g/cm3，直至施施工階段段所達到到的2.20g/cm3，提高幅幅度達4.7%。壩體碾碾壓密實實度的提提高保證證了水布布埡面板板堆石壩壩填筑施施工質(zhì)量量和變形形控制，，同時為為以后的的高面板板堆石壩壩施工提提供了寶寶貴的經(jīng)經(jīng)驗。2.5混凝土擠擠壓邊墻墻技術(shù)混凝土面面板堆石石壩墊層層料按傳統(tǒng)施工方法需超填約約40cm左右，再再按照設(shè)設(shè)計坡比比進行削削坡，之之后進行行斜坡碾碾壓，由由于面板板澆筑需需要在大大壩填筑筑到一定定高度后后才能進進行，這這期間大大壩坡面面需要進進行必要要保護，，避免破破壞已經(jīng)經(jīng)形成的的坡面，，施工過過程中稍稍有不慎慎，還可可能造成成運行階階段混凝凝土面板板脫空，，因此傳傳統(tǒng)的施施工方法法，工序序繁多，，進度緩緩慢，成成本較高高，存在在重大質(zhì)質(zhì)量隱患患和風(fēng)險險。利用混凝凝土擠壓壓邊墻作作為墊層層料區(qū)的的一部分分，能快快速形成成坡面，，減少了了削坡、、護坡、、斜坡碾碾壓成形形等工序序，極大的提提高了施施工人員員的安全全性，降降低了施施工難度度，保證證了墊層層料的壓壓實質(zhì)量量和提高高坡面的的防護能能力，減少墊層層料損耗耗90%以上，極極大地加加快了施施工進度度，避免免運行階階段面板板脫空風(fēng)風(fēng)險。圖2-8混凝土擠擠壓邊墻墻施工2.6面板混凝凝土抗裂裂綜合技技術(shù)面板堆石石壩混凝凝土面板板結(jié)構(gòu)具具有下述述特點：：一是面面板長度度大；二二是長寬寬比大；；三是厚厚度較薄薄。在溫溫度變化化、干縮縮、壩體體填料的的不均勻勻沉降等等作用下下面板混混凝土易易于產(chǎn)生生裂縫，，甚至是是貫穿性性裂縫。。提高面板板混凝土土抗裂性性能是一一項系統(tǒng)統(tǒng)工程，，它涵蓋蓋了混凝凝土施工工的每一一個環(huán)節(jié)節(jié)，需要要實施集集成創(chuàng)新新。主要要方面包包括：原材料的優(yōu)優(yōu)選：含MgO水泥，I級粉煤灰，，第三代聚聚羧酸高效效減水劑和和與之相匹匹配的引氣氣劑，摻聚聚丙烯腈纖纖維摻和料料。圖2-9聚丙烯腈纖纖維摻和料料施工方案的的優(yōu)化：負負壓溜槽配配無軌滑模模；在滑模模支架上設(shè)設(shè)置暖棚，，以防寒潮潮；混凝土土脫模后實實施二次壓壓面。圖2-10面板混凝土土澆筑施工過程的的精細控制制：選擇低低溫季節(jié)澆澆筑，當(dāng)壩壩體變形達達到緩慢或或穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)后再澆筑筑面板混凝凝土，有利利防裂?；炷恋酿B(yǎng)養(yǎng)護與保護護：表面覆覆蓋絨毛氈氈保溫被；；不間斷噴噴水，直至至蓄水；在在面板混凝凝土表面涂涂刷水泥基基滲透結(jié)晶晶型材料進進行表面保保護等。圖2-11面板養(yǎng)護與與保護2.7長銅止水片片現(xiàn)場連續(xù)續(xù)滾壓成型型技術(shù)面板部位的的銅止水不不僅長度大大，而且與與周邊縫、、面板垂直直縫等部位位的交叉接接頭多，現(xiàn)現(xiàn)場的加工工和安裝難難度較大。。傳統(tǒng)施工方方式“分段段制作、現(xiàn)現(xiàn)場焊接””存在著接接頭部位多多、焊縫工工作量大、、易產(chǎn)生安安裝誤差和和變形、施施工進度慢慢、接頭材材料浪費大大、施工干干擾大、人人工勞動強強度高、坡坡面作業(yè)不不安全等不不足。為確保長銅銅止水的施施工質(zhì)量，，針對傳統(tǒng)統(tǒng)施工方法法的缺陷，，經(jīng)過反復(fù)復(fù)試驗，自自主研制開開發(fā)了一種種可直接置置于現(xiàn)場工工作面上的的長銅止水水整體連續(xù)續(xù)滾壓成型型設(shè)備。圖2-12長銅止水整體體連續(xù)滾壓成成型設(shè)備根據(jù)需要的加加工尺寸和結(jié)結(jié)構(gòu)形式，止止水銅片加工工原料經(jīng)過滾滾壓輪組的滾滾壓，將止水水銅片原材料料的中部鼻子子折疊成型，，將止水銅的的兩翼折疊上上翹，形成所所需要的止水水銅片結(jié)構(gòu)形形式。圖2-13長銅止水片現(xiàn)現(xiàn)場連續(xù)滾壓壓成型長銅止水片現(xiàn)現(xiàn)場連續(xù)滾壓壓成型機在水水布埡面板堆堆石壩施工中中得到了全面面應(yīng)用，結(jié)果果表明：加工的銅止水水片最大長度度達141m，結(jié)構(gòu)尺寸偏偏差僅為±2mm，遠小于規(guī)范范值±5mm；有效減少銅止止水片的焊接接接頭、節(jié)約約材料；加工成型的止止水銅片精度度高、可保證證大壩止水效效果；設(shè)備操作、維維護、安裝方方便，加工勞勞動強度小。。圖2-14長銅止水片現(xiàn)現(xiàn)場連續(xù)施工工3、長龍山面板堆石壩施工相關(guān)建議長龍山抽水蓄蓄能電站樞紐紐工程主要由由上水庫、下下水庫、輸水水系統(tǒng)、地下下廠房及開關(guān)關(guān)站等建筑物物組成。上水庫位于山山河港右岸橫橫坑塢大型沖沖溝源頭，由由主壩、副壩壩和庫周山嶺嶺圍成。主、、副壩均采用用鋼筋混凝土土面板堆石壩壩，壩頂高程程980.2m，主壩壩最大壩高103m，，壩頂長372.12m；副壩最最大壩高78.0m，，壩頂長278.65m，主、副副壩壩體總填填筑量343.3萬m3。下水庫位于于山河港中中游河段，，建攔河壩壩而成，擋擋水壩采用用鋼筋混凝凝土面板堆堆石壩，最最大壩高100m，，壩頂長300.0m，壩壩體總填筑筑量248.7萬萬m3。序號工程名稱所在地最大壩高（m）壩頂長度（m）填筑總量（萬m3）1上水庫大壩浙江省安吉縣1033723432下水庫大壩浙江省安吉縣100300265圖3-1上下庫混凝凝土面板堆堆石壩平面面圖3.1建議采用混凝土擠壓壓邊墻技術(shù)術(shù)在混凝土面面板堆石壩壩上游坡面面墊層料施施工中，傳傳統(tǒng)的方法法是在每一一層墊層料料的鋪筑時時向上游超超寬30cm左右，，填筑高度度達到3~5m后由由人工配合合機械削坡坡，待坡面面達到一定定長度后采采用振動碾碾碾壓并進進行砂漿固固坡。此種種方法施工工工序多、、施工干擾擾大且施工工進度慢，，甚至影響響大壩度汛汛擋水。針對此種情情況，引進進并應(yīng)用了了擠壓邊墻墻施工技術(shù)術(shù)，該技術(shù)術(shù)是在每一一層墊層料料填筑之前前，用專門門的擠壓設(shè)設(shè)備沿上游游擠壓混凝凝土造出一一道墻，墻墻體的上游游邊坡與設(shè)設(shè)計壩坡重重合，墻體體高度與每每層墊層料料的厚度一一致，如此此循環(huán)上升升。擠壓邊墻施施工技術(shù)自自2000年引入我我國以后，，先后在青青海公伯峽峽、甘肅龍龍首、湖北北芭蕉河等等面板堆石石壩工程中中應(yīng)用，取取得了較好好的效果。。圖3-2混凝土擠壓壓邊墻施工工技術(shù)上述所采用用的擠壓邊邊墻技術(shù)的的壩高均在在150m以內(nèi)，通通過優(yōu)化邊邊墻混凝土土材料、將將邊墻混凝凝土在面板板分縫處同同縫鑿斷、、在邊墻混混凝土與面面板之間噴噴乳化瀝青青隔層等多多項創(chuàng)新和和改進，使使擠壓邊墻墻施工技術(shù)術(shù)直接應(yīng)用用于壩高超超過200m水布埡埡面板堆石石壩中，滿滿足各項要要求。水布埡高面面板堆石壩壩創(chuàng)新應(yīng)用用擠壓邊墻墻混凝土技技術(shù)的實踐踐證明，擠擠壓邊墻技技術(shù)簡化了了邊坡防護護方式和度度汛措施，，降低了工工程施工難難度，節(jié)省省了上游面面施工工期期，邊墻混混凝土表面面對