碾壓混凝土壩施工防滲措施探討

1、山西水利富兩碾壓混凝土壩施工防滲措施探討張海東(山西省水利建筑工程局，山西太原030024)[摘要]簡(jiǎn)要介紹了碾壓混凝土筑壩技術(shù)特點(diǎn)及土壩類型，分析了我國(guó)碾壓混凝土筑壩施工中存在的問(wèn)題，并針對(duì)性地提出了采用二級(jí)配碾壓混凝土防滲等六種防滲形式，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用環(huán)境，為保證工程質(zhì)量提供理論依據(jù)。[關(guān)鍵詞]碾壓混凝土壩；防滲；施工[中圖分類號(hào)]TV6242[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]C[文章編號(hào)]1004—7042(2010)07—0049—02碾壓混

2、凝土筑壩技術(shù)是20世紀(jì)7O年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型筑壩技術(shù)，它既充分利用了混凝土壩斷面緊湊、整體性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又將土石壩大型施工機(jī)械化方法移植到鋪筑混凝土壩上，實(shí)現(xiàn)了快速、大倉(cāng)面連續(xù)碾壓施工。與常態(tài)混凝土筑壩相比，具有節(jié)約水泥、簡(jiǎn)化溫控、施工設(shè)備通用性強(qiáng)、施工速度快、工期短和節(jié)省工程投資等優(yōu)點(diǎn)。1概況11碾壓混凝土壩的特點(diǎn)碾壓混凝土筑壩技術(shù)改變了以往柱狀澆筑的常規(guī)混凝土筑壩技術(shù)，而是用振動(dòng)碾壓機(jī)在大倉(cāng)面澆筑層面振動(dòng)碾壓施工。碾壓混凝土筑壩材

3、料采用超干硬性無(wú)坍落度的混凝土，為使壓實(shí)機(jī)械將振動(dòng)波傳到層底，使每層上下部壓實(shí)均勻，混凝土攤鋪碾壓的層厚一般為30～35cm。碾壓混凝土主要特點(diǎn)是水泥用量少、粉煤灰含量高的干貧性混凝土，采用與土石壩相同的運(yùn)輸和鋪筑設(shè)備，薄層攤鋪，振動(dòng)碾壓，逐層填筑。實(shí)質(zhì)上是把混凝土壩結(jié)構(gòu)、材料與土石壩施工方法的優(yōu)越性進(jìn)行綜合，經(jīng)過(guò)擇優(yōu)改進(jìn)而成的一種筑壩新技術(shù)。碾壓混凝土屬干、貧混凝土，干是指材料的用水量少，是超干硬性無(wú)坍落度混凝土，貧是指材料的水泥用量

4、少，以較大摻量粉煤灰代替水泥，單位體積混凝土水泥用量比常態(tài)混凝土少，其單位體積所散發(fā)的水化熱要比常態(tài)混凝土少，絕熱溫升也較低，具有溫控簡(jiǎn)單的有利條件。12碾壓混凝土壩的類型碾壓混凝土壩目前有三種主要類型：日本的RCD、美國(guó)的RCC和中國(guó)的RCCD。雖然它們有許多共同點(diǎn)，但由于類型相異，因而形成三種筑壩方法，但各法都適應(yīng)本國(guó)碾壓混凝土壩型，是各國(guó)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，發(fā)展并形成了具有本國(guó)特色的筑壩技術(shù)。作為一種新型的筑壩技術(shù)，其優(yōu)越性已越來(lái)越明

5、顯。我國(guó)碾壓混凝土筑壩起步雖然較晚，但發(fā)展較快，工程實(shí)踐中積累了不少經(jīng)驗(yàn)，也創(chuàng)造了一些新技術(shù)。隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)擴(kuò)展到水利水電以外的其他領(lǐng)域，如道路、機(jī)場(chǎng)等。2施工存在問(wèn)題雖然碾壓混凝土筑壩技術(shù)已較成熟，但隨著碾壓混凝土壩的發(fā)展，仍然存在許多值得探討的問(wèn)題。從碾壓混凝土技術(shù)角度來(lái)看，存在碾壓混凝土層面結(jié)合質(zhì)量、防滲結(jié)構(gòu)、橫縫設(shè)置與溫度控制和碾壓混凝土耐久性等問(wèn)題；從碾壓混凝土施工管理角度來(lái)看，由于采用不同的施工

6、組織方案，將直接影響工程的施工機(jī)械設(shè)備配套性和實(shí)際澆筑能力的不均衡性，導(dǎo)致施工費(fèi)用較高。在我國(guó)，對(duì)于碾壓混凝土施工設(shè)備性能的改進(jìn)、設(shè)備配套性能的提高及工程管理的科學(xué)性等方面還有較大差距：一是施工設(shè)備的配套性。目前，碾壓混凝土施工系統(tǒng)普遍存在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)不匹配的現(xiàn)象，一方面造成過(guò)多的資源投人，另一方面因系統(tǒng)綜合生產(chǎn)能力偏低，造成資源浪費(fèi)，又使設(shè)備閑置的成本增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)坑口壩的實(shí)際機(jī)械綜合利用率在34％以下，設(shè)備閑置的費(fèi)用大約增

7、加26％。隨著碾壓混凝土壩的發(fā)展，施工機(jī)械設(shè)備費(fèi)用在整個(gè)壩體費(fèi)用的所占比例會(huì)逐漸增大。在施工管理中，如何科學(xué)、合理地使用好現(xiàn)有設(shè)備，并讓其發(fā)揮更大的效益，使施工設(shè)備使用費(fèi)用最低，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。主!旦圓二是澆筑計(jì)劃和實(shí)際生產(chǎn)的不均衡性。這一因素是造成施工成本增加的關(guān)鍵因素之一。由于碾壓混凝土壩澆筑強(qiáng)度的不均衡性，使施工單位的機(jī)械設(shè)備和人員配置不均衡，導(dǎo)致施工設(shè)備的巨大浪費(fèi)。同時(shí)，由于澆筑計(jì)劃和實(shí)際生產(chǎn)的不均衡性，設(shè)備利用率普遍較低，

8、使施工設(shè)備閑置費(fèi)用增加。3碾壓混凝土壩的防滲措施隨著碾壓混凝土筑壩技術(shù)的發(fā)展，其防滲問(wèn)題越來(lái)越受到重視?；炷翂坞m然施工慢，溫控難度大，其優(yōu)點(diǎn)是一般不需設(shè)專門的防滲結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，混凝土壩逐漸趨向于碾壓混凝土壩，由于碾壓混凝土壩是由薄層干貧混凝土碾壓而成的，上下層混凝土在施工過(guò)程中存在一定的時(shí)間間隔，因此層面結(jié)合部位成為碾壓混凝土壩的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。如何采取有效的防滲措施來(lái)提高碾壓混凝土壩抗?jié)B能力，成為碾壓混凝土筑壩技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。31碾壓

9、混凝土壩常見(jiàn)的幾種防滲形式常見(jiàn)的防滲形式有：二級(jí)配碾壓混凝土防滲、常態(tài)混凝土防滲、富膠結(jié)材料碾壓混凝土防滲、高分子材料防滲、瀝青混合料防滲及混凝土預(yù)制板防滲等。32各防滲方法優(yōu)缺點(diǎn)分析二級(jí)配碾壓混凝土防滲結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于施工，可實(shí)現(xiàn)碾壓混凝土壩通倉(cāng)及快速施工，以保證防滲層與壩體內(nèi)部碾壓混凝土間的結(jié)合質(zhì)量，同時(shí)可減少上游壩面混凝土的水泥用量，減小溫度應(yīng)力。但由于變態(tài)(上接第48頁(yè))力的反復(fù)作用，迫使土體骨架產(chǎn)生塑性變形，由夯擊能轉(zhuǎn)化為土體骨

10、架的變形能，使土體密實(shí)，提高抗剪強(qiáng)度，降低其壓縮性。強(qiáng)夯法的主要特點(diǎn)有：施工工藝和施工設(shè)備簡(jiǎn)單，適用土質(zhì)范圍廣，加固效果顯著，可取得較高的承載力，工效高、施工速度快、節(jié)省原材料、施工費(fèi)用低、耗用勞動(dòng)力少等。32主要技術(shù)參數(shù)強(qiáng)夯法施工技術(shù)參數(shù)包括單位夯擊能、夯擊點(diǎn)的布置及間距、單點(diǎn)夯擊擊數(shù)與夯擊遍數(shù)、夯擊間隔時(shí)間、處理范圍、加固影響深度等。33壩基強(qiáng)夯設(shè)計(jì)指標(biāo)壩基強(qiáng)夯設(shè)計(jì)范圍面積198894Ill，強(qiáng)夯單擊夯擊能3000kNm，強(qiáng)夯后壩基

11、土有效加固深度6m，有效加固深度內(nèi)土體的濕陷系數(shù)小于0015，壩基總濕陷量不大于100mm。強(qiáng)夯采用隔點(diǎn)跳打法分兩遍進(jìn)行，單擊夯擊能3000kNm，最后用低能級(jí)滿夯2遍，落距46m，采用1／4夯印搭接。混凝土水泥用量較多，施工時(shí)加漿量不易控制，且大壩上游面溫度梯度較大，易產(chǎn)生裂縫，故二級(jí)配碾壓混凝土防滲層上游表面變態(tài)混凝土不宜過(guò)厚。常態(tài)混凝土防滲效果較好，提高了混凝土的抗凍性，但需設(shè)混凝土的分縫和止水系統(tǒng)，且結(jié)構(gòu)縫之間常態(tài)混凝土較薄，易

12、產(chǎn)生裂縫。常態(tài)混凝土防滲施工干擾因素較多，對(duì)施工進(jìn)度影響較大，限制了碾壓混凝土通倉(cāng)快速施工的優(yōu)越性。富膠結(jié)材料碾壓混凝土防滲方法施工簡(jiǎn)便，便于機(jī)械化流水作業(yè)，能充分發(fā)揮碾壓混凝土快速施工的優(yōu)勢(shì)，但由于其單位膠凝材料用量大，易產(chǎn)生裂縫，防滲效果較差。高分子合成材料防滲是指通過(guò)在碾壓混凝土上游面噴涂高分子聚合物防水材料來(lái)防滲。目前，該法應(yīng)用主要作為輔助性防滲措施。瀝青混合料防滲是指在碾壓混凝土壩上游面與模板之間澆筑瀝青砂漿或?yàn)r青混凝土作為防

13、滲層，防滲性能好、延伸性強(qiáng)、施工速度快、干擾少，但施工方法復(fù)雜。預(yù)制混凝土塊防滲方法是在上游面采用混凝土預(yù)制塊，通過(guò)砂漿深勾縫防滲，但存在與碾壓混凝土結(jié)合不好等問(wèn)題。[作者簡(jiǎn)介]張海東(1977一)，男，2010年畢業(yè)于河北工程大學(xué)水利工程專業(yè)，助理工程師。[收稿日期]2010—05—16；[修回日期]2010—06—243_4壩基強(qiáng)夯施工情況根據(jù)規(guī)范及具體技術(shù)要求，按照強(qiáng)夯施工主要技術(shù)控制參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定單點(diǎn)夯擊能為

14、4000kNm，間距65m。經(jīng)檢驗(yàn)分析，強(qiáng)夯施工結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)要求。4強(qiáng)夯施工對(duì)原狀土物理指標(biāo)的影響經(jīng)試驗(yàn)分析可知，壩基強(qiáng)夯除滿足設(shè)計(jì)要求的消除濕陷性外，對(duì)壩基土的物理性質(zhì)指標(biāo)有一定程度的影響。第一，干容重明顯提高，大部分達(dá)到15kN／m。。試驗(yàn)結(jié)果表明：干容重超過(guò)15kN／m3時(shí)，濕陷性一般很弱或無(wú)濕陷性。由于干容重較易控制，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)可用干容重作為輔助控制指標(biāo)。第二，孔隙比變化較明顯，其范圍為0605～0838，大多為075左右。