面板堆石坝挤压边墙技术发展概述

摘 要：挤压边墙技术是面板堆石坝上游边坡施工的新技术，因加快施工进度、提高施工质量等优点而备受青睐。文章概述了挤压边墙技术的发展及应用情况，总结了其在施工中存在的问题，说明了目前挤压边墙结构计算结果过于理想化的原因，挤压边墙结构对面板的影响不可忽略。 
关键词：挤压边墙技术；面板堆石坝；面板 
　　混凝土面板堆石坝上游坡面挤压边墙技术是在实践过程中产生并推广的一种施工新技术，于20世纪90年代在巴西、秘鲁等国开发并首次使用。1999年在巴西埃塔面板堆石坝建设中首次使用挤压边墙施工方法，2000年经国际大坝委员会介绍，2002年我国黄河公伯峡混凝土面板堆石坝开始使用挤压边墙施工技术。以公伯峡工程为依托，陕西省水电工程局借鉴公路工程道沿机的原理成功研制了边墙挤压机，并经多次现场试验表明运行良好后，首次运用于公伯峡面板堆石坝。挤压边墙施工技术有能够保证和提高垫层料施工质量、提高上游坡面防护能力、加快施工进度等特点，得到国内外坝工界的重视。 
　　1 挤压边墙技术施工方法 
　　1.1 传统施工方法 
　　面板坝上游面传统施工方法是：在垫层料铺填时将其垫层区上游面超填30 cm左右后进行水平碾压，一般压实厚度约40 cm，待垫层料填筑至一定高度后，用机械或人工削坡整理，并反复进行斜坡碾压，最后进行削坡、喷砂浆固坡等工序，直至符合混凝土面板浇筑对垫层区上游面平整度和密实度的要求。 
　　1.2 挤压边墙施工方法 
　　具体施工方法是：每一层垫层料填筑之前，沿上游坡面坝轴线方向用挤压边墙机做一道半透水的混凝土边墙，待混凝土凝固后在其内侧按设计要求铺填并用振动碾平面碾压大坝垫层料，至本层堆石料碾压合格后再以同样的工序进行下一层的施工。挤压边墙具体的形状及其位置如图1（a）和（b）所示。 
　　1.3 挤压边墙与混凝土面板接触面的处理 
　　为了减小挤压边墙对面板的约束，通常会在挤压边墙混凝土的上游表面做一定处理，工程上常采用的措施有：①喷涂一定厚度的乳化沥青；②喷涂乳化沥青与砂的聚合体；③铺设沥青油毡；④铺设一层塑料薄膜。 
　　2 挤压边墙技术的优点 
　　挤压边墙法在施工上的优越性主要体现在其技术特点和经济性上。 
　　2.1 技术特点 
　　采用挤压边墙施工工艺后，垫层料等下游填筑料的碾压为垂直碾压，使得上游坡面的密实度和平整度得以保证。再者，挤压边墙技术施工简便，代替了传统工艺中垫层的超填、削坡、修整、坡面防护等工序，提高施工进度。对坝体而言，在汛期，挤压边墙还提供了一个临时可抵御冲刷的上游坡面，提高了坝体度汛的安全性。 
　　2.2 宏观经济性 
　　挤压边墙技术加快了施工进度，缩短了施工工期，使工程提前完工的可能性大大增加，意味着项目投资能提前收回，提早实现收益，具有一定的经济性。 
　　3 挤压边墙技术在国内工程的应用 
　　目前，我国已有多座面板堆石坝采用挤压边墙施工技术，国内部分采用挤压边墙技术的工程挤压墙尺寸表见表1。 
　　4 面板堆石坝挤压边墙结构性能研究 
　　挤压边墙由于其在施工上的优越性而迅速推广应用，但材料性质的差异，决定其与面板的结构关系与传统的面板-垫层有很大差别。目前我国的水布垭、那兰、九甸峡等面板堆石坝等工程的施工中都采用了挤压边墙施工技术。但水布垭、公伯峡等面板堆石坝在施工期面板出现了比较严重的裂缝。 
　　4.1 挤压边墙施工存在的问题 
　　①挤压边墙的分层施工使其水平向有错台产生，导致其表面不平整；②在浇筑混凝土面板的过程中，水泥砂浆会污染挤压边墙表面预先喷涂好的柔性接触材料；③在绑扎混凝土面板配的钢筋时，也会对接触柔性材料造成破坏；④挤压边墙施工工艺简单，但在垫层料与挤压边墙界面处不易压实，产生亏坡不易修补。 
　　4.2 挤压边墙结构对混凝土面板的影响 
　　在已有的挤压边墙有限元计算中，得出的结论是：挤压边墙对堆石体的应力变形基本没有影响，对面板的应力变形有较大改善。得出此结论的原因可归结为：挤压边墙混凝土模量较垫层料的模量有较大的提高，且混凝土边墙可以自由变形，不会对面板产生摩擦过大、局部挤压等不利作用。通常有限元几何模型都是建立在理想模型基础上的，即挤压边墙表面是平整的，不存在实际施工中存在的错台、亏坡或破坏而形成的任何尖角、突变，所以有限元计算模拟与实际施工的差异较大。 
　　5 结 语 
　　①在挤压边墙逐层施工的过程中，各层之间或多或少的会出现上下错层的现象，这种错层使挤压边墙表面不平整，增大挤压边墙对面板的约束。所以，在施工中，严格把控挤压边墙的施工质量尤为重要。 
　　②我国面板坝的高度已向200 m级、300 m级发展，研究挤压边墙的使用对高坝的影响具有重要意义。 
　　参考文献： 
　　[1] 张新园.挤压边墙法在混凝土面板堆石坝中的应用[J].云南水力发电，2005，（6）. 
　　[2] 孙玉军，洪镝，武选正.公伯峡面板堆石坝混凝土挤压式边墙技术的应用[J].水力发电，2002，（6）. 
　　[3] 侯文峻，张嘎，张建民.面板堆石坝挤压式边墙与面板接触面接触力学特性研究[J].岩土工程学报，2008，（9）. 
　　[4] 陈洪天，熊登峪，王丹迪.混凝土面板堆石坝挤压边墙技术概述[J].西北水电，2009，（5）. 
　　[5] 蔡金燕.水布垭混凝土面板堆石坝面板裂缝的成因与处理[J].湖北水力发电，2008，（2）.