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摘 要 混凝土面板坝坡面的施工始终是一个控制坝体填筑进度和影响坝体质量的关键环节。混凝土挤压式边墙护坡技术是混凝土面板堆石坝上游坡面施工的新方法。斯木塔斯水电站工程坡面施工采用该技术，确定了适宜的混凝土配合比、边墙断面和施工方法，从而简化了垫层料的施工工序，加快了进度，保证和提高了施工质量，取得较好的效果。
关键词 水电站 混凝土面板 堆石坝 挤压式边墙
混凝土面板堆石坝是目前我国水利水电工程中的主要坝型之一。但大坝上游面施工采用的传统方法存在缺陷，即斜坡碾压难以保证垫层区的质量，工序多而复杂，交叉作业干扰大，特别是人工削坡费时费力，与大坝坝体填筑施工存在矛盾，直接影响了工程进度和施工质量。
挤压式边墙护坡技术是借鉴道路园林工程中道沿机的挤压滑模原理，创出的一种面板坝垫层料坡面施工的新技术。该技术具有能保证垫层料压实质量、提高坡面防护能力以及施工简便等特点，已经成为面板坝施工的一种新技术。
斯木塔斯水电站坝址位于阿克牙孜河中游河段的峡谷上，挡水主坝采用混凝土面板砂砾-堆石坝。
一、挤压式边墙设计
1.挤压混凝土配合比设计。 混凝土挤压边墙性能控制指标：弹性模量3 000 MPa～5 000 MPa，抗压强度R28<5 MPa。挤压机成型断面为梯形，顶×底×高=100×790×400 mm。挤压边墙尺寸见图1。
挤压机对混凝土配合比较敏感，干的混凝土挤压行进速度慢，湿的混凝土挤压行进速度快，因此，挤压混凝土配合比按一级配干硬性混凝土设计，坍落度为0，通常采用水泥用量70 kg/m3～85 kg/m3，用水量约100 kg/m3，水灰比1.3～1.46，速凝剂适量。混凝土28天抗压强度约5 MPa，渗透系数在10-2～l0-3 cm/s范围内，要求低弹模。
根据室内实验推荐配合比，经现场生产性试验复核验证，确定斯木塔斯水电站挤压边墙施工混凝土配合比如表1。水泥采用的P.O32.5级水泥，其物理力学试验成果见表2。砂子及小石采用本地生产的人工骨料，其物理性能试验成果见表3、表4。经过拌和站拌制，混凝土罐车运输至作业现场。通过现场实测，混凝土在表压为0.15 MPa的情况下，混凝土渗透系数为0.074 cm/s ～0.0044 cm/s，抗压强度为3.0 MPa ～5.1 MPa。
2.设计断面。挤压式边墙断面为梯形，以铰接的方式使边墙可适应垫层区的变形，其底部不会形成空腔，有效避免空腔对面板的不利影响。墙高度为垫层料的设计铺填厚度，斯木塔斯水电站面板坝垫层 料的铺填厚度为40 cm，故确定挤压式边墙单层高度为40 cm。边墙上游侧坡度与混凝土面板堆石坝的上游坝坡相同，为1：1.35。顶部宽度太大会降低边墙适应变形的能力，顶部宽度太小会造成边墙成型困难，容易坍塌。
二、挤压式边墙施工
1.施工程序。在每填筑一层垫层料之前，将下层（已填筑）垫层料碾压整平，定位画线后用边墙挤压机制作出一个高40 cm的低强度、低弹性模量、半透水的混凝土小墙，待其达到一定的龄期（一般2h左右），并具有一定强度后，在其下游侧按设计要求铺填垫层料，推土机摊铺平整后用自行式振动碾进行碾压，碾压合格后重复上述工序，即完成上游坝面的施工。
2.施工方法。（1）平整施工场地。为便于挤压机行走作业，必须提供一个平整的施工作业面。每次边墙混凝土挤压前和垫层料填筑后，都必须对垫层平整度进行检查、修补和人工平整，不平整度控制在±2 cm。
（2）测量放线。对垫层料高程进行复核后，精确放线，标示出边墙的下边线和挤压机的行走路线。
（3）挤压机就位。边墙挤压前，将挤压机运至施工现场，进行调整，使挤压机在同一水平面上，并保证其出料口高度为40 cm。
（4）边墙挤压。混凝土罐车采用前进法卸料，速凝剂由挤压机设置的外加剂罐边行走边向进料口添加，挤压机行走速度控制在40 m/h ～60 m/h。边墙混凝土施工后2h～3h，即可进行垫层料的摊铺和碾压。
（5）边墙两端与趾板接口处理。因机械原因边墙与两岸岸坡趾板不能直接接口，使用与边墙同断面的定型模板定位，人工将边墙混凝土夯实后连接。
（6）缺陷处理。对于因各种原因引起的各层混凝土挤压墙之间的错台，水平距离大于2 cm时，必须进行测量放线，人工挂线、找平或铲除整平；对于边墙坍塌、成型混凝土缺陷，及时地进行人工修补。
（7）布置观测点，埋设监测仪器。确定变形观测点和埋设位移计，施工过程中进行观测，指导后续施工并验证设计。
3.施工特点。（1）提高了大坝施工速度。挤压式边墙施工速度可达40 m/h ～60 m/h，在边墙成型后2小时～3小时即可进行垫层料的铺填、碾压，两者衔接紧密、顺畅，几乎可同步上升。由于挤压边墙在上游坡面的限制作用，垫层料不需要超填，以水平碾压代替了斜坡碾压，既提高了施工的安全性又保证了垫层料的施工质量。
（2）挤压式边墙护坡技术简化了工序、设备和机具，挤压机操作简单，施工方便、快速。
（3）挤压式边墙在上游坝面形成了一个规则、平整、坚实的坡面，坡面整洁美观。
（4）提供了一个可抵御冲刷的坡面，降低了度汛的难度，提高了导流度汛的安全性，避免了雨水对垫层料的冲刷，省掉了上游坝面的修复工作，这对大型工程特别是导流标准较高的工程以及南方多雨地区修建混凝土面板堆石坝是十分有利。
三、挤压墙施工的质量控制
挤压式混凝土边墙是一种新工艺，目前尚没有规范的质量控制标准，笔者根据斯木塔斯水电站面板坝挤压式混凝土边墙的施工情况，提出以下几点：
（1）把握好混凝土配合比和拌制质量，其总的原则是低强度、低弹模、适当的渗透性、易于成形及方便施工。
（2）施工场地的平整度控制在±1.5 cm以内。
（3）成墙后上游侧斜面位置与设计坡面位置误差应控制在5 cm以内。
（4）挤压墙施工2 h后可进行过渡料、垫层料的摊铺碾压施工，但不能对墙体造成任何破坏，如有损坏应及时进行修复。对垫层料的碾压要求用静压。
（5）墙体混凝土应进行适当的现场取样，并进行不同龄期的强度、弹性模量及渗透性试验，以便指导施工。
四、结束语
斯木塔斯水电站面板堆石坝采用挤压式边墙护坡技术，简化了施工工序，加快了大坝施工进度，保证和提高了垫层的施工质量，确保了安全度汛。同时降低了施工费用，避免了上游边坡滚石和斜坡碾压高边坡作业，提高了施工安全性。
经过斯木塔斯水电站面板堆石坝的施工可看出，挤压式边墙护坡技术在斯木塔斯水电站面板堆石坝工程中的应用是成功的，但在挤压机设备的改造、混凝土配合比设计、垫层料摊铺碾压的施工参数和工艺等方面值得进一步研究和改进。
关键词 水电站 混凝土面板 堆石坝 挤压式边墙
混凝土面板堆石坝是目前我国水利水电工程中的主要坝型之一。但大坝上游面施工采用的传统方法存在缺陷，即斜坡碾压难以保证垫层区的质量，工序多而复杂，交叉作业干扰大，特别是人工削坡费时费力，与大坝坝体填筑施工存在矛盾，直接影响了工程进度和施工质量。
挤压式边墙护坡技术是借鉴道路园林工程中道沿机的挤压滑模原理，创出的一种面板坝垫层料坡面施工的新技术。该技术具有能保证垫层料压实质量、提高坡面防护能力以及施工简便等特点，已经成为面板坝施工的一种新技术。
斯木塔斯水电站坝址位于阿克牙孜河中游河段的峡谷上，挡水主坝采用混凝土面板砂砾-堆石坝。
一、挤压式边墙设计
1.挤压混凝土配合比设计。 混凝土挤压边墙性能控制指标：弹性模量3 000 MPa～5 000 MPa，抗压强度R28<5 MPa。挤压机成型断面为梯形，顶×底×高=100×790×400 mm。挤压边墙尺寸见图1。
挤压机对混凝土配合比较敏感，干的混凝土挤压行进速度慢，湿的混凝土挤压行进速度快，因此，挤压混凝土配合比按一级配干硬性混凝土设计，坍落度为0，通常采用水泥用量70 kg/m3～85 kg/m3，用水量约100 kg/m3，水灰比1.3～1.46，速凝剂适量。混凝土28天抗压强度约5 MPa，渗透系数在10-2～l0-3 cm/s范围内，要求低弹模。
根据室内实验推荐配合比，经现场生产性试验复核验证，确定斯木塔斯水电站挤压边墙施工混凝土配合比如表1。水泥采用的P.O32.5级水泥，其物理力学试验成果见表2。砂子及小石采用本地生产的人工骨料，其物理性能试验成果见表3、表4。经过拌和站拌制，混凝土罐车运输至作业现场。通过现场实测，混凝土在表压为0.15 MPa的情况下，混凝土渗透系数为0.074 cm/s ～0.0044 cm/s，抗压强度为3.0 MPa ～5.1 MPa。
2.设计断面。挤压式边墙断面为梯形，以铰接的方式使边墙可适应垫层区的变形，其底部不会形成空腔，有效避免空腔对面板的不利影响。墙高度为垫层料的设计铺填厚度，斯木塔斯水电站面板坝垫层 料的铺填厚度为40 cm，故确定挤压式边墙单层高度为40 cm。边墙上游侧坡度与混凝土面板堆石坝的上游坝坡相同，为1：1.35。顶部宽度太大会降低边墙适应变形的能力，顶部宽度太小会造成边墙成型困难，容易坍塌。
二、挤压式边墙施工
1.施工程序。在每填筑一层垫层料之前，将下层（已填筑）垫层料碾压整平，定位画线后用边墙挤压机制作出一个高40 cm的低强度、低弹性模量、半透水的混凝土小墙，待其达到一定的龄期（一般2h左右），并具有一定强度后，在其下游侧按设计要求铺填垫层料，推土机摊铺平整后用自行式振动碾进行碾压，碾压合格后重复上述工序，即完成上游坝面的施工。
2.施工方法。（1）平整施工场地。为便于挤压机行走作业，必须提供一个平整的施工作业面。每次边墙混凝土挤压前和垫层料填筑后，都必须对垫层平整度进行检查、修补和人工平整，不平整度控制在±2 cm。
（2）测量放线。对垫层料高程进行复核后，精确放线，标示出边墙的下边线和挤压机的行走路线。
（3）挤压机就位。边墙挤压前，将挤压机运至施工现场，进行调整，使挤压机在同一水平面上，并保证其出料口高度为40 cm。
（4）边墙挤压。混凝土罐车采用前进法卸料，速凝剂由挤压机设置的外加剂罐边行走边向进料口添加，挤压机行走速度控制在40 m/h ～60 m/h。边墙混凝土施工后2h～3h，即可进行垫层料的摊铺和碾压。
（5）边墙两端与趾板接口处理。因机械原因边墙与两岸岸坡趾板不能直接接口，使用与边墙同断面的定型模板定位，人工将边墙混凝土夯实后连接。
（6）缺陷处理。对于因各种原因引起的各层混凝土挤压墙之间的错台，水平距离大于2 cm时，必须进行测量放线，人工挂线、找平或铲除整平；对于边墙坍塌、成型混凝土缺陷，及时地进行人工修补。
（7）布置观测点，埋设监测仪器。确定变形观测点和埋设位移计，施工过程中进行观测，指导后续施工并验证设计。
3.施工特点。（1）提高了大坝施工速度。挤压式边墙施工速度可达40 m/h ～60 m/h，在边墙成型后2小时～3小时即可进行垫层料的铺填、碾压，两者衔接紧密、顺畅，几乎可同步上升。由于挤压边墙在上游坡面的限制作用，垫层料不需要超填，以水平碾压代替了斜坡碾压，既提高了施工的安全性又保证了垫层料的施工质量。
（2）挤压式边墙护坡技术简化了工序、设备和机具，挤压机操作简单，施工方便、快速。
（3）挤压式边墙在上游坝面形成了一个规则、平整、坚实的坡面，坡面整洁美观。
（4）提供了一个可抵御冲刷的坡面，降低了度汛的难度，提高了导流度汛的安全性，避免了雨水对垫层料的冲刷，省掉了上游坝面的修复工作，这对大型工程特别是导流标准较高的工程以及南方多雨地区修建混凝土面板堆石坝是十分有利。
三、挤压墙施工的质量控制
挤压式混凝土边墙是一种新工艺，目前尚没有规范的质量控制标准，笔者根据斯木塔斯水电站面板坝挤压式混凝土边墙的施工情况，提出以下几点：
（1）把握好混凝土配合比和拌制质量，其总的原则是低强度、低弹模、适当的渗透性、易于成形及方便施工。
（2）施工场地的平整度控制在±1.5 cm以内。
（3）成墙后上游侧斜面位置与设计坡面位置误差应控制在5 cm以内。
（4）挤压墙施工2 h后可进行过渡料、垫层料的摊铺碾压施工，但不能对墙体造成任何破坏，如有损坏应及时进行修复。对垫层料的碾压要求用静压。
（5）墙体混凝土应进行适当的现场取样，并进行不同龄期的强度、弹性模量及渗透性试验，以便指导施工。
四、结束语
斯木塔斯水电站面板堆石坝采用挤压式边墙护坡技术，简化了施工工序，加快了大坝施工进度，保证和提高了垫层的施工质量，确保了安全度汛。同时降低了施工费用，避免了上游边坡滚石和斜坡碾压高边坡作业，提高了施工安全性。
经过斯木塔斯水电站面板堆石坝的施工可看出，挤压式边墙护坡技术在斯木塔斯水电站面板堆石坝工程中的应用是成功的，但在挤压机设备的改造、混凝土配合比设计、垫层料摊铺碾压的施工参数和工艺等方面值得进一步研究和改进。