【摘 要】本文通過(guò)對(duì)洪家渡、引子渡、公伯峽、芹山、水布埡等面板堆石壩工程的考察和了解，結(jié)合卡基娃等在建工程的施工實(shí)踐，從爆破開(kāi)挖、混凝土澆筑、堆石壩填筑等方面進(jìn)行論述，總結(jié)施工新技術(shù)的運(yùn)用對(duì)推動(dòng)和促進(jìn)面板堆石壩的工程技術(shù)發(fā)展所起的作用。
【關(guān)鍵詞】施工技術(shù)；推動(dòng)；面板壩；發(fā)展
面板堆石壩自19世紀(jì)發(fā)源以來(lái)，經(jīng)歷了拋填堆石填筑、拋填堆石與薄層碾壓相結(jié)合、薄層碾壓堆石的過(guò)程。隨著工程經(jīng)驗(yàn)的積累，壩高由初期的幾十米到目前的百米級(jí)，甚至二百米級(jí)，其壩體細(xì)部結(jié)構(gòu)也發(fā)生了許多變化，如堆石分區(qū)、料物級(jí)配、止水結(jié)構(gòu)、趾板與面板之間的連接方式，還有施工工藝與機(jī)具的改進(jìn)等等，每項(xiàng)新技術(shù)的使用都使筑壩技術(shù)得到更進(jìn)一步發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，由于面板壩經(jīng)濟(jì)性、安全性、適應(yīng)性的特點(diǎn)，在壩工界得到廣泛的推廣和運(yùn)用，成為當(dāng)今世界三大主流壩型之一。隨著壩高233m的里程碑工程――水布埡混凝土面板堆石壩的完建，面板堆石壩的實(shí)用性得到更充分的肯定，面板堆石壩的發(fā)展又有了一次飛躍。在近25年的筑壩實(shí)踐中，不斷總結(jié)以往同類(lèi)壩型的成功經(jīng)驗(yàn)，并引用一些先進(jìn)施工技術(shù)，積累高壩筑壩經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善和發(fā)展了面板壩施工工藝和技術(shù)水平。
1.爆破工程施工
1.1 趾板爆破開(kāi)挖
為減小爆破開(kāi)挖對(duì)建基面的影響，在開(kāi)挖時(shí)，對(duì)基建面的水平面和垂直面都采用光面爆破技術(shù)，有效的減少趾板建基面的破壞，保持基巖的完整性。對(duì)于趾板邊坡開(kāi)挖施工，按臺(tái)階高度，采取先邊坡預(yù)裂、再臺(tái)階梯段爆破的施工程序，并在馬道平臺(tái)和趾板底部預(yù)留保護(hù)層。臺(tái)階保護(hù)層采用水平光面爆破方式，趾板底部保護(hù)層沿設(shè)計(jì)建基面坡度進(jìn)行斜面光爆方式施工。工程實(shí)踐證明：使用這項(xiàng)工藝使趾板輪廓棱角完整，避免建基面因爆破引起的松動(dòng)產(chǎn)生破壞，方便了趾板的后續(xù)施工。
2.混凝土工程施工
2.1 趾板混凝土澆筑
目前，一些工程采取趾板預(yù)留寬縫的措施來(lái)解決短趾板澆筑存在工序多、周期長(zhǎng)、與壩體填筑施工干擾大等問(wèn)題。在洪家渡工程實(shí)施后，取得不錯(cuò)的效果。水布埡面板堆石壩的趾板設(shè)計(jì)也采取預(yù)留寬縫的形式。先期沿趾板軸線若干長(zhǎng)度預(yù)留寬縫，后期在寬縫處澆筑微膨脹混凝土封填，達(dá)到預(yù)期防裂效果。水布埡工程趾板分縫長(zhǎng)度為16m，縫寬2m。趾板預(yù)留寬縫施工技術(shù)在趾板澆筑中既保留了長(zhǎng)趾板方案的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了長(zhǎng)趾板易產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題。
2.2面板混凝土施工
2.2.1滑模及布料工藝
面板澆筑采用滑模施工工藝，最初國(guó)外使用有軌滑模，在我國(guó)西北口面板堆石壩工程改進(jìn)為無(wú)軌滑模，被后續(xù)工程廣泛推廣使用。從發(fā)展趨勢(shì)上，滑模施工工藝有可能向更先進(jìn)的機(jī)械化作業(yè)方向發(fā)展。目前，在河道、明渠、公路等工程中使用的混凝土攤鋪設(shè)備已在國(guó)外溢洪道泄槽段混凝土澆筑工程中運(yùn)用。該混凝土攤鋪機(jī)利用可伸縮鋼珩架梁調(diào)整澆筑塊寬度，珩架梁下部設(shè)有內(nèi)置振動(dòng)式滾筒進(jìn)行倉(cāng)面振動(dòng)整平，使?jié)仓幕炷撩軐?shí)、平整、光潔，最大攤鋪坡度為1：1�？捎行У慕鉀Q混凝土料入倉(cāng)的問(wèn)題，但在混凝土振搗、預(yù)防浮托等方面，還需進(jìn)行更加深入的試驗(yàn)研究和實(shí)踐。
2.2.2面板防裂技術(shù)
面板混凝土裂縫主要有兩個(gè)方面。一是在澆筑后易出現(xiàn)溫度和干縮形成的非結(jié)構(gòu)性裂縫。二是由于壩體不均勻沉降、庫(kù)水壓力等原因引起壩體與面板變形不協(xié)調(diào)所致的結(jié)構(gòu)裂縫。
近年來(lái)，面板壩設(shè)計(jì)和施工單位采用多種方式有效的控制了非結(jié)構(gòu)性裂縫的形成，如：優(yōu)化混凝土原材料及配合比，采用優(yōu)質(zhì)外加劑和粉煤灰，摻加鋼纖維、合成纖維等摻合料，選擇低溫季節(jié)澆筑混凝土，及時(shí)、長(zhǎng)期進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。已完建的東津工程大壩面板僅有很少、無(wú)需處理的發(fā)縫；小溪口水電站面板從施工期至今，已蓄水發(fā)電數(shù)年，尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫。
防止結(jié)構(gòu)性裂縫的主要措施是防止不均勻變形。一些專(zhuān)家認(rèn)為：面板混凝土澆筑安排在壩體沉降基本穩(wěn)定后進(jìn)行，若分期澆筑面板時(shí)，則保證一期面板澆筑頂高程與當(dāng)期大壩填筑高程有一定的高差（現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)一般都按照20m）；壩體前后區(qū)保持平起填筑上升；提高壩體碾壓密實(shí)度；控制臨時(shí)度汛斷面壩體前后區(qū)域臺(tái)階高差（水布埡大壩擬定不大于40m）；采取更為嚴(yán)格的墊層料施工工藝；推遲最終蓄水時(shí)間等措施，改善面板受力環(huán)境，減少結(jié)構(gòu)裂縫。同時(shí)，在分期填筑階段，有條件考慮壩體填筑后區(qū)優(yōu)先于前區(qū)，利用“反抬”法施工，使后區(qū)先于前區(qū)沉降完成，減少后期對(duì)前區(qū)的影響，也是近期工程施工中防止結(jié)構(gòu)性裂縫的一種方式。
另外，為減少面板基礎(chǔ)約束引起的裂縫，工程中采取如下措施：在面板底部基礎(chǔ)噴灑乳化瀝青、隨面板澆筑上升逐層割斷架立鋼筋來(lái)減少面板底部基礎(chǔ)約束力，將先澆塊兩側(cè)整理平順?biāo)⑸习赜蜏p少側(cè)向約束，也取得一定的防裂效果。
3.施工控制管理
3.1壓實(shí)控制
大壩碾壓的施工質(zhì)量常以控制碾壓參數(shù)為主、試坑檢測(cè)為輔的“雙控”方式。隨著高強(qiáng)度的施工，無(wú)損監(jiān)測(cè)方法越來(lái)越多的得到使用。從目前在建工程來(lái)看，附加質(zhì)量法較其它檢測(cè)方法用得更多。水布埡面板堆石壩壩料碾壓試驗(yàn)和壩面施工中將挖坑法與附加質(zhì)量法對(duì)比使用，互相佐證。附加質(zhì)量法測(cè)試與挖坑法測(cè)試的密度值相比，其相對(duì)誤差在1%以?xún)?nèi)的占70.6%，1～3%之間的占19.6%，大于3%的占9.8%，與試坑法檢測(cè)誤差不大，具有推廣意義。
寶馬BW 225D-3BVC機(jī)載“智多星”自動(dòng)壓實(shí)記錄系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)反映振動(dòng)碾壓實(shí)情況。該系統(tǒng)通過(guò)收集振動(dòng)橫向、縱向之間調(diào)整參數(shù)，輸入校正值，比較壓實(shí)能量與振動(dòng)的關(guān)系，從而判斷壓實(shí)度。這種檢測(cè)手段也可成為無(wú)損檢測(cè)的方式之一。
3.2 GPS全球定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
工程施工中利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集和顯示碾壓機(jī)械軌跡數(shù)據(jù)，計(jì)算并反應(yīng)車(chē)速、碾壓遍數(shù)等信息。在水布埡碾壓試驗(yàn)中進(jìn)行了GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)軌跡試驗(yàn)，試驗(yàn)中可以清晰的記錄振動(dòng)碾碾壓軌跡，在對(duì)碾壓參數(shù)的監(jiān)控方面，能有效的記錄碾壓遍數(shù)。
同時(shí)，GPS定位系統(tǒng)也可運(yùn)用到壩體變形監(jiān)測(cè)，更為全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)壩體變形與填筑進(jìn)度，蓄水前后變化的相關(guān)關(guān)系等。為面板壩工程的觀測(cè)提供另外一種途徑。
近年來(lái)，有些工程在采用測(cè)量機(jī)器人對(duì)堆石碾壓軌跡進(jìn)行監(jiān)控的嘗試，可充分利用測(cè)量機(jī)器人的精度，尤其是高程方面的精度，有效的控制工程施工質(zhì)量；同時(shí)，其軌跡數(shù)據(jù)的采集，可作為大壩仿真模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)分析壩體沉降與變形規(guī)律研究起到參考作用。
4.結(jié)束語(yǔ)
自80年代初引進(jìn)現(xiàn)代型面板堆石壩以來(lái)，面板壩數(shù)量和規(guī)模發(fā)展十分迅速，據(jù)2008年不完全統(tǒng)計(jì)，已建成30m以上面板堆石壩超過(guò)170座，100m以上超過(guò)45座，在數(shù)量、壩高和技術(shù)進(jìn)展方面都位于世界前列，積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。在近25年的面板堆石壩工程實(shí)踐中，通過(guò)建設(shè)一線技術(shù)人員的摸索和創(chuàng)新，引進(jìn)和改裝專(zhuān)用設(shè)備提高筑壩水平和施工質(zhì)量，利用新材料、新工藝、新技術(shù)降低工程造價(jià)，利用信息技術(shù)增強(qiáng)大壩施工、質(zhì)量、安全監(jiān)控，將大量的研究成果用于工程建設(shè)中，積累筑壩經(jīng)驗(yàn)，從而有力的推動(dòng)面板堆石壩的發(fā)展，更加突出了面板堆石壩經(jīng)濟(jì)性、安全性及適應(yīng)性的特點(diǎn)，賦予面板堆石壩強(qiáng)大的生命力，成為水利工程中的一顆璀璨的明星。
參考文獻(xiàn)：
[1]蔣國(guó)澄.國(guó)際混凝土面板堆石壩發(fā)展綜述.現(xiàn)代堆石壩技術(shù)進(jìn)展，中國(guó)水利水電出版社，2009.
[2]周厚貴.水布埡面板堆石壩施工技術(shù).中國(guó)電力出版社.
[3]嚴(yán)匡檸，鄒文明，朱賢博.江坪河電站混凝土面板堆石壩筑壩材料爆破開(kāi)采技術(shù)研究.施工技術(shù)，2011年12期.
【關(guān)鍵詞】施工技術(shù)；推動(dòng)；面板壩；發(fā)展
面板堆石壩自19世紀(jì)發(fā)源以來(lái)，經(jīng)歷了拋填堆石填筑、拋填堆石與薄層碾壓相結(jié)合、薄層碾壓堆石的過(guò)程。隨著工程經(jīng)驗(yàn)的積累，壩高由初期的幾十米到目前的百米級(jí)，甚至二百米級(jí)，其壩體細(xì)部結(jié)構(gòu)也發(fā)生了許多變化，如堆石分區(qū)、料物級(jí)配、止水結(jié)構(gòu)、趾板與面板之間的連接方式，還有施工工藝與機(jī)具的改進(jìn)等等，每項(xiàng)新技術(shù)的使用都使筑壩技術(shù)得到更進(jìn)一步發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，由于面板壩經(jīng)濟(jì)性、安全性、適應(yīng)性的特點(diǎn)，在壩工界得到廣泛的推廣和運(yùn)用，成為當(dāng)今世界三大主流壩型之一。隨著壩高233m的里程碑工程――水布埡混凝土面板堆石壩的完建，面板堆石壩的實(shí)用性得到更充分的肯定，面板堆石壩的發(fā)展又有了一次飛躍。在近25年的筑壩實(shí)踐中，不斷總結(jié)以往同類(lèi)壩型的成功經(jīng)驗(yàn)，并引用一些先進(jìn)施工技術(shù)，積累高壩筑壩經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善和發(fā)展了面板壩施工工藝和技術(shù)水平。
1.爆破工程施工
1.1 趾板爆破開(kāi)挖
為減小爆破開(kāi)挖對(duì)建基面的影響，在開(kāi)挖時(shí)，對(duì)基建面的水平面和垂直面都采用光面爆破技術(shù)，有效的減少趾板建基面的破壞，保持基巖的完整性。對(duì)于趾板邊坡開(kāi)挖施工，按臺(tái)階高度，采取先邊坡預(yù)裂、再臺(tái)階梯段爆破的施工程序，并在馬道平臺(tái)和趾板底部預(yù)留保護(hù)層。臺(tái)階保護(hù)層采用水平光面爆破方式，趾板底部保護(hù)層沿設(shè)計(jì)建基面坡度進(jìn)行斜面光爆方式施工。工程實(shí)踐證明：使用這項(xiàng)工藝使趾板輪廓棱角完整，避免建基面因爆破引起的松動(dòng)產(chǎn)生破壞，方便了趾板的后續(xù)施工。
2.混凝土工程施工
2.1 趾板混凝土澆筑
目前，一些工程采取趾板預(yù)留寬縫的措施來(lái)解決短趾板澆筑存在工序多、周期長(zhǎng)、與壩體填筑施工干擾大等問(wèn)題。在洪家渡工程實(shí)施后，取得不錯(cuò)的效果。水布埡面板堆石壩的趾板設(shè)計(jì)也采取預(yù)留寬縫的形式。先期沿趾板軸線若干長(zhǎng)度預(yù)留寬縫，后期在寬縫處澆筑微膨脹混凝土封填，達(dá)到預(yù)期防裂效果。水布埡工程趾板分縫長(zhǎng)度為16m，縫寬2m。趾板預(yù)留寬縫施工技術(shù)在趾板澆筑中既保留了長(zhǎng)趾板方案的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了長(zhǎng)趾板易產(chǎn)生裂縫的問(wèn)題。
2.2面板混凝土施工
2.2.1滑模及布料工藝
面板澆筑采用滑模施工工藝，最初國(guó)外使用有軌滑模，在我國(guó)西北口面板堆石壩工程改進(jìn)為無(wú)軌滑模，被后續(xù)工程廣泛推廣使用。從發(fā)展趨勢(shì)上，滑模施工工藝有可能向更先進(jìn)的機(jī)械化作業(yè)方向發(fā)展。目前，在河道、明渠、公路等工程中使用的混凝土攤鋪設(shè)備已在國(guó)外溢洪道泄槽段混凝土澆筑工程中運(yùn)用。該混凝土攤鋪機(jī)利用可伸縮鋼珩架梁調(diào)整澆筑塊寬度，珩架梁下部設(shè)有內(nèi)置振動(dòng)式滾筒進(jìn)行倉(cāng)面振動(dòng)整平，使?jié)仓幕炷撩軐?shí)、平整、光潔，最大攤鋪坡度為1：1�？捎行У慕鉀Q混凝土料入倉(cāng)的問(wèn)題，但在混凝土振搗、預(yù)防浮托等方面，還需進(jìn)行更加深入的試驗(yàn)研究和實(shí)踐。
2.2.2面板防裂技術(shù)
面板混凝土裂縫主要有兩個(gè)方面。一是在澆筑后易出現(xiàn)溫度和干縮形成的非結(jié)構(gòu)性裂縫。二是由于壩體不均勻沉降、庫(kù)水壓力等原因引起壩體與面板變形不協(xié)調(diào)所致的結(jié)構(gòu)裂縫。
近年來(lái)，面板壩設(shè)計(jì)和施工單位采用多種方式有效的控制了非結(jié)構(gòu)性裂縫的形成，如：優(yōu)化混凝土原材料及配合比，采用優(yōu)質(zhì)外加劑和粉煤灰，摻加鋼纖維、合成纖維等摻合料，選擇低溫季節(jié)澆筑混凝土，及時(shí)、長(zhǎng)期進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。已完建的東津工程大壩面板僅有很少、無(wú)需處理的發(fā)縫；小溪口水電站面板從施工期至今，已蓄水發(fā)電數(shù)年，尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫。
防止結(jié)構(gòu)性裂縫的主要措施是防止不均勻變形。一些專(zhuān)家認(rèn)為：面板混凝土澆筑安排在壩體沉降基本穩(wěn)定后進(jìn)行，若分期澆筑面板時(shí)，則保證一期面板澆筑頂高程與當(dāng)期大壩填筑高程有一定的高差（現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)一般都按照20m）；壩體前后區(qū)保持平起填筑上升；提高壩體碾壓密實(shí)度；控制臨時(shí)度汛斷面壩體前后區(qū)域臺(tái)階高差（水布埡大壩擬定不大于40m）；采取更為嚴(yán)格的墊層料施工工藝；推遲最終蓄水時(shí)間等措施，改善面板受力環(huán)境，減少結(jié)構(gòu)裂縫。同時(shí)，在分期填筑階段，有條件考慮壩體填筑后區(qū)優(yōu)先于前區(qū)，利用“反抬”法施工，使后區(qū)先于前區(qū)沉降完成，減少后期對(duì)前區(qū)的影響，也是近期工程施工中防止結(jié)構(gòu)性裂縫的一種方式。
另外，為減少面板基礎(chǔ)約束引起的裂縫，工程中采取如下措施：在面板底部基礎(chǔ)噴灑乳化瀝青、隨面板澆筑上升逐層割斷架立鋼筋來(lái)減少面板底部基礎(chǔ)約束力，將先澆塊兩側(cè)整理平順?biāo)⑸习赜蜏p少側(cè)向約束，也取得一定的防裂效果。
3.施工控制管理
3.1壓實(shí)控制
大壩碾壓的施工質(zhì)量常以控制碾壓參數(shù)為主、試坑檢測(cè)為輔的“雙控”方式。隨著高強(qiáng)度的施工，無(wú)損監(jiān)測(cè)方法越來(lái)越多的得到使用。從目前在建工程來(lái)看，附加質(zhì)量法較其它檢測(cè)方法用得更多。水布埡面板堆石壩壩料碾壓試驗(yàn)和壩面施工中將挖坑法與附加質(zhì)量法對(duì)比使用，互相佐證。附加質(zhì)量法測(cè)試與挖坑法測(cè)試的密度值相比，其相對(duì)誤差在1%以?xún)?nèi)的占70.6%，1～3%之間的占19.6%，大于3%的占9.8%，與試坑法檢測(cè)誤差不大，具有推廣意義。
寶馬BW 225D-3BVC機(jī)載“智多星”自動(dòng)壓實(shí)記錄系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)反映振動(dòng)碾壓實(shí)情況。該系統(tǒng)通過(guò)收集振動(dòng)橫向、縱向之間調(diào)整參數(shù)，輸入校正值，比較壓實(shí)能量與振動(dòng)的關(guān)系，從而判斷壓實(shí)度。這種檢測(cè)手段也可成為無(wú)損檢測(cè)的方式之一。
3.2 GPS全球定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
工程施工中利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集和顯示碾壓機(jī)械軌跡數(shù)據(jù)，計(jì)算并反應(yīng)車(chē)速、碾壓遍數(shù)等信息。在水布埡碾壓試驗(yàn)中進(jìn)行了GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)軌跡試驗(yàn)，試驗(yàn)中可以清晰的記錄振動(dòng)碾碾壓軌跡，在對(duì)碾壓參數(shù)的監(jiān)控方面，能有效的記錄碾壓遍數(shù)。
同時(shí)，GPS定位系統(tǒng)也可運(yùn)用到壩體變形監(jiān)測(cè)，更為全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)壩體變形與填筑進(jìn)度，蓄水前后變化的相關(guān)關(guān)系等。為面板壩工程的觀測(cè)提供另外一種途徑。
近年來(lái)，有些工程在采用測(cè)量機(jī)器人對(duì)堆石碾壓軌跡進(jìn)行監(jiān)控的嘗試，可充分利用測(cè)量機(jī)器人的精度，尤其是高程方面的精度，有效的控制工程施工質(zhì)量；同時(shí)，其軌跡數(shù)據(jù)的采集，可作為大壩仿真模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)分析壩體沉降與變形規(guī)律研究起到參考作用。
4.結(jié)束語(yǔ)
自80年代初引進(jìn)現(xiàn)代型面板堆石壩以來(lái)，面板壩數(shù)量和規(guī)模發(fā)展十分迅速，據(jù)2008年不完全統(tǒng)計(jì)，已建成30m以上面板堆石壩超過(guò)170座，100m以上超過(guò)45座，在數(shù)量、壩高和技術(shù)進(jìn)展方面都位于世界前列，積累了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。在近25年的面板堆石壩工程實(shí)踐中，通過(guò)建設(shè)一線技術(shù)人員的摸索和創(chuàng)新，引進(jìn)和改裝專(zhuān)用設(shè)備提高筑壩水平和施工質(zhì)量，利用新材料、新工藝、新技術(shù)降低工程造價(jià)，利用信息技術(shù)增強(qiáng)大壩施工、質(zhì)量、安全監(jiān)控，將大量的研究成果用于工程建設(shè)中，積累筑壩經(jīng)驗(yàn)，從而有力的推動(dòng)面板堆石壩的發(fā)展，更加突出了面板堆石壩經(jīng)濟(jì)性、安全性及適應(yīng)性的特點(diǎn)，賦予面板堆石壩強(qiáng)大的生命力，成為水利工程中的一顆璀璨的明星。
參考文獻(xiàn)：
[1]蔣國(guó)澄.國(guó)際混凝土面板堆石壩發(fā)展綜述.現(xiàn)代堆石壩技術(shù)進(jìn)展，中國(guó)水利水電出版社，2009.
[2]周厚貴.水布埡面板堆石壩施工技術(shù).中國(guó)電力出版社.
[3]嚴(yán)匡檸，鄒文明，朱賢博.江坪河電站混凝土面板堆石壩筑壩材料爆破開(kāi)采技術(shù)研究.施工技術(shù)，2011年12期.
