浅谈清水河水库工程大坝面板混凝土施工技术的应用

浅谈清水河水库工程大坝面板混凝土施工技术的应用

杨少楠

祥云县水务局  云南 祥云  672100

摘要：混凝土面板堆石坝是近年来发展较快的一种新型坝体，具有施工速度快、造价低、受地形地质条件影响小的优点，同时也具有混凝土面板容易开裂，质量控制较难的缺点。清水河水库是祥云县水利上第一座混凝土面板堆石坝，较重力坝在施工技术、工艺上有很大差异，对面板混凝土有着高质量要求，无轨滑模和面板接缝止水施工技术结合了当前最新技术，本文结合清水河水库工程大坝面板混凝土施工技术和经验作了简要介绍。

关键词：混凝土面板；无轨滑模面板施工；接缝止水；技术应用 

一、工程简介

清水河水库位于云南省祥云县城北东米甸镇香么所村境内清水河上游。坝址距祥云县城公路里程64km，距昆明343km。水库总库容1325.2万m3，最大坝高68m，设计灌溉面积22280亩，清水河水库枢纽工程为三等中型工程，其永久性主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，工程由大坝、溢洪道、导流泄洪输水隧洞、老母猪箐头隧洞、干渠等构成。

大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程2245.5m，上游设L型防浪墙，高出填筑坝顶1.0m，防浪墙顶高程2246.5m，坝顶宽度8m，坝轴线长278.174m。清水河工程坝坡为上游坝坡1:1.55，下游坝坡1:1.6。最大坝高68m，趾板厚度0.6m，宽度4、6、8m，趾板沿纵向每12m设永久缝。面板采用等厚0.6m，强度等级C25。整个面板分成12m宽的22块，两坝肩各有一块不规则面板。面板与趾板间设周边缝，面板与防浪墙间设水平缝，面板间垂直缝分为压性缝和张性缝。

二、面板堆石坝坝优点和施工难点

面板堆石坝在工程中具有显著优势，其坝坡稳定、角度自然，防渗面板能有效承受水压，同时坝体透水性良好，抗震性能出色，为工程安全提供了坚实保障。此外，施工过程中的导流与度汛操作简便，受气候影响较小。

然而，其施工也面临诸多挑战。坝顶作业平台加宽至8m，增加了设备间的干扰和施工复杂性。面板施工时间紧迫，冬季施工且直线工期仅2个半月，对技术要求极高。混凝土浇筑月强度达9000m³，资源投入巨大，且工作面狭窄，协调难度大。同时，采用的新技术如钢筋直螺纹套筒连接等，对现场管理和组织能力提出了严峻考验。面板质量控制也是一大难点，养护不当易导致开裂等问题。

三、混凝土面板施工技术要求

    （一）面板

模板选用钢模，模板表面应光洁平整，涂少量脱模剂，接缝严密，不漏浆，保证混凝土的表面质量。滑模在结构上应有足够的强度、刚度和稳定性。每段模板沿滑动方向的长度为1~1.5m，模板的支承构件及提升设备应能保证模板结构均衡滑动，导向构件应能保证模板准确地按设计方向滑动。

（二）钢筋工程

面板布筋采用Ⅰ级钢筋和Ⅱ级钢筋。钢筋应有出厂证明书和试验报告单。钢筋在运输和储存时，必须保留标牌，并分批验收，分别堆存，露天堆放，应垫高并遮盖。钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求。钢筋的表面应洁净、无损伤，油渍、漆污和铁锈等应在使用前清除干净。带有颗粒状或片状老锈的钢筋不得使用。

（三）原材料

水泥：采用标号不低于PO42.5的普通硅酸盐水泥。碎石料：本工程混凝土采用二级配骨料，碎石最大粒径为40mm。细骨料：细骨料采用人工砂，细度模数宜在2.4~2.8范围内，石粉含量不大于12%细骨料的含水率应保持稳定，人工砂饱和面干含水率不大于6.0%。掺合料：混凝土中掺用粉煤灰和聚丙烯纤维。外加剂：混凝土中应掺引气剂，并同时掺用高效减水剂，各种外加剂的掺量应通过试验确定，并应符合规范的有关规定。水：河道中取用，水质化验达到规范中有关要求。铜止水带：厚度为1.5mm；铜止水带采用软态的纯铜带加工。

（四）面板混凝土施工

面板施工前，坝体预沉降期经历两个雨季，采用一次浇筑完成。面板施工前应进行测量放线，外边线与设计连线偏差应符合设计要求，在垫层保护面的坡面上放出面板的纵缝位置线。在混凝土浇筑之前，必须对坡面（包括挤压边墙）进行细致的保护和检查。一旦发现脱空、坡面局部破损等问题，应立即采取相应措施进行修复。为了确保混凝土在运输过程中不发生离析、漏浆、严重泌水或坍落度过分降低等情况，应精心组织运输，尽量减少转运次数并缩短运输时间。在运输过程中，砂浆的损失量应严格控制在1.5%以内。如果混凝土的坍落度无法满足输送或振捣的要求，允许在搅拌站进行调整，但严禁在输送和浇筑现场直接向混凝土中加水。同时，垂直缝下的水泥砂浆垫层必须满足设计要求的宽度、厚度和平整度。模板的安装应牢固可靠，内侧平整，并确保止水设施正确固定就位。混凝土浇筑应遵循以下规范：

1.浇筑时，应严格控制分层厚度为25~30cm，确保卸料在距离模板40cm的范围内均匀分布。特别是在止水片附近，需使用人工来辅助布料，以确保混凝土不会分离。

2.布料完成后，应立即进行振捣以确保混凝土密实。在仓面，应使用直径不超过50mm的插入式振捣器，并确保其在滑模范围内工作。振捣器应垂直插入下层混凝土50mm深，且间距不应超过40cm，持续振捣15~25秒。在振捣过程中，必须避免振捣器接触到滑动模板、钢筋和止水片。此外，严禁在提升模板时进行振捣。

3.在接缝止水区域，推荐使用直径30mm或以下的振捣器，以确保止水片四周混凝土能够充分密实填充。

4.浇筑过程中，应随时清理模板和钢筋上附着的混凝土。在每次模板提升操作之前，必须清除前沿的过量混凝土。

5.滑模的滑升距离应每次控制在300mm或以下，且滑升操作的间隔不应超过30分钟。面板浇筑期间，滑升的平均速度应保持在每小时1.5米至2.5米的范围内。

6.混凝土表面在脱模后应立即进行平整，并在适宜的时间点进行压面处理。对于接缝两侧各1米内的混凝土表面，使用2米直尺检测时，其表面平整度偏差不应超过5mm。

7.面板若采用分期浇筑方式，施工缝的混凝土面在上层钢筋之上应垂直于面板法线方向，而在上层钢筋之下则应保持水平。先浇筑板块中的钢筋需穿过施工缝，且露出施工缝的钢筋长度至少应达到其锚固长度所对应直径的35倍。

四、无轨滑模面板施工

清水河大坝高达68m，面板工程量庞大，因此分期施工成为必然选择。这不仅能有效应对坝坡过长（最长达130m）带来的施工难度，还有助于预防裂缝的产生。同时，此策略使坝体填筑与面板混凝土施工更为均衡，为施工期间提前蓄水创造了有利条件。

（一）施工前准备

在施工前，我们增强了骨料储备，保障了施工期骨料的稳定供应。同时，我们提升了设备与人员的配置，采纳了高效的滑模连续浇筑方案。在施工开始前，完成了至少两次的骨料配合比测试，以保证混凝土的品质。面板施工前，管理局组织了详尽的技术交底和方案讨论。施工期间，有经验丰富的技术人员现场指导。我们还定期召开了面板施工技术会议，总结施工经验，并针对问题制定改进措施。

1、无轨滑模技术

我们采用无轨滑模技术加工和制作滑模，扣模则选用了组合钢模板。该技术主要由底部钢面板、上部型钢桁架及抹面平台组成。滑模前端设有振捣平台，后端有二级抹面平台，顶部还设有雨阳棚，以适应多变天气。滑模设计考虑了面板条块宽度、平整度、强度、刚度、配重及施工灵活性等因素。

2、卷扬机配置

拉模牵引使用了两台10吨地锚固定的卷扬机，采用26mm直径的单股钢丝绳牵引。卷扬机与地锚间连接使用28mm直径的钢丝绳，地锚牢固固定在坝后的地锚桩上。为确保安全，卷扬机配备了必要的安全设施，滑模上还设有钢筋网上的制动装置。整个牵引系统的地锚设计注重了安全性和可靠性。

（二）施工工艺流程

1、滑模安装与调试

滑模的各个构件将被分段运送至坝顶施工区域进行整体装配。完成细致的检查后，将把位于抹面平台尾部的两侧支承滑轮降下，利用起吊系统小心地将滑模放置在侧模之上。滑模通过其自身的移动机构来支撑，并使用手拉葫芦作为安全绳索进行稳固。之后，通过卷扬机来拖动滑模系统，进行两到三次的试滑，以确保拖动装置的稳定性与安全性。在确认一切正常后，将解除手拉葫芦，为混凝土浇筑做好准备。在浇筑开始前，滑模会被精确地移动到预定浇筑条块的起始位置。

2、混凝土浇筑与滑模滑升

在混凝土的灌注过程中，操作工人将站在滑模前端的工作台上进行作业。仓面的中心区域会使用直径在70至100mm之间的插入式振动器进行彻底振捣，而靠近侧模和止水片的部分则使用直径在30至50mm之间的软管振动器进行振捣。振捣点的分布应均匀，彼此间距不应超过40cm，且深度应达到新浇混凝土层底部以下至少5cm，以确保混凝土达到充分的密实度。在滑模的提升过程中，两端应保持均衡、恒速且同步的提升。每层混凝土的浇筑高度大致为25至30cm，而滑升的速度会受到脱模时混凝土的流动性、凝固状态以及环境温度等因素的影响。一般而言，平均滑行速度应控制在每小时1至2米，最快不超过每小时3米。提升的间隔时间通常为10至15分钟，最长不应超过30分钟。具体的参数将根据现场测试的结果进行相应调整。在混凝土灌注时，会及时切断架立筋，以减少垫层区对面板的约束作用。从混凝土搅拌站开始，到坝面卸料、入仓、振捣完毕的整个流程，最长时限应严格控制在60分钟以内。

3、人工收面及表面处理

一经脱模的混凝土将立即进行人工整面处理。首先，工人会使用木模和钢模进行初步的整面工作，以确保面板的平整度达到规定要求（使用2米长的靠尺进行检查时，偏差应不超过5mm）。随后，将采用人工研磨的方式对表面进行吸水处理，以提升混凝土表面的强度。最后，工人会及时进行第二次的压面抹光操作，确保混凝土表面达到密实、平整且无瑕疵的状态。这一步骤至关重要，因为它可以有效预防面板表面出现微小通道或早期裂缝等质量问题。

（三）面板接缝止水施工

面板接缝包括面板与趾板结合的周边缝，面板板块之间的垂直缝，面板与防浪之间的水平缝。面板接缝的止水结构是面板坝的技术关键，它关系到面板的运行安全和水库效益，因此，必须高度重视接缝止水的施工。

1、铜止水带加工与安装

铜止水带材料应选取卷材形式，且需在设计形状与尺寸的基础上，借助专业成型设备在工作面近处按需定制长度，通过整体挤压工艺完成成型。成型后的铜止水带应由专人负责质量检查，确保其表面光洁平滑，无任何因机械加工导致的裂纹、孔洞等瑕疵。在搬运与安装过程中，应特别小心避免任何可能导致的扭曲、变形或其他形式的损坏。安装前，应彻底清除其表面的浮皮、锈迹、油漆残留、油渍等杂质，并仔细检查与校正加工过程中可能出现的任何缺陷。同时，铜止水带下的砂浆垫层应保持平整，其平整度应通过2米直尺进行检测，且偏差不应超过5毫米。砂浆垫层的宽度与厚度必须严格遵循设计要求。对于铜止水带的连接，应采用双面搭接焊接方式，并确保搭接长度不小于20毫米，以确保连接的牢固与密封性。焊接采用黄铜焊条气焊，不应用手工电弧焊接。焊接时应对垫片作防火、防融蚀保护。焊接接头应表面光滑，不渗水、无孔洞、裂隙、漏焊、欠焊、咬边及母材缺陷。铜止水带安装后，应用模板夹紧等措施固定牢靠，使鼻子的位置符合设计要求。安装就位后，周边缝铜止水带鼻子外缘应涂刷一薄层沥青漆，或贴宽度为鼻子周长一半的防粘胶带纸。止水带的立腿应清擦干净，两平段端部有阻止水泥浆流入的措施。

2、塑性填料

接缝顶部应按设计要求的形状和尺寸，预留嵌填塑性填料的V型槽。塑性填料嵌填前，应将与填料接触的混凝土表面处理干净，无松动混凝土块，接触面进行干燥处理后，涂刷粘结剂。缝口设置的橡胶棒，应在塑性填料嵌填前，将橡胶棒嵌入接缝V型槽下口，棒壁应嵌紧。橡胶棒接头采用焊（粘）接并固定。塑性填料嵌填后的外形尺寸应符合设计要求。塑性填料填塞工序完成后，应尽快分段安装防渗保护盖片。与防渗保护盖片接触的混凝土表面应平整、密实。防渗保护盖片应用经防渗处理的角钢或扁钢，膨胀螺栓固定紧密，防渗保护盖片之间的接头采用硫化连接。

五、混凝土养护

为确保混凝土的质量与耐久性，必须对其进行及时的养护与防护。首要任务是喷洒表面养护剂，以防止混凝土表面水分迅速蒸发，从而避免产生干缩裂缝。此外，在拉模后部，我们设置了一个长约15米、宽度略大于面板的塑料布防晒棚。这个防晒棚不仅能有效保护经过二次收面处理的混凝土，防止其水分流失，还能确保已浇筑的混凝土免受雨水冲刷和直接阳光照射的损害。

当面板混凝土从塑料布防晒棚中露出时，我们会迅速用草包保温被覆盖在其表面，并持续喷水，以实现保温和湿润养护的目的。这样的养护措施会一直持续到水库开始蓄水为止。若在混凝土初凝期间遇到降雨，我们会首先清除仓内被雨水冲刷的混凝土部分，并在铺设同标号的砂浆后继续浇筑工作。若未能及时处理，则会按照施工缝的要求进行处理，以确保混凝土结构的整体性与稳定性。

六、表面检查与质量保证措施

龄期达标后，组织四方逐块检查表面裂缝与缺陷，一旦发现即按设计要求处理。防裂对水库运行至关重要，需严控浇筑质量并采取有效防护。保障措施包括：优选原料、优化配合比、确保浇筑质量、选择最佳浇筑时间。无轨滑模施工中，注意消除嵌固与摩擦力、减少周边约束、缩短浇筑间隔，同时避免机械损伤、强化组织管理、加强保湿保温防风，确保质量。

结束语：混凝土面板堆石坝面板混凝土施工技术在祥云县清水河水库工程中得到了广泛应用，从建设质量和效果来说十分明显。虽然存在工程造价高（砼面板和铜止水材料）、施工强度高、投入的人力多，设备操作难度大，条件艰苦、质量控制难度大、后期保养要求高等因数，但随着我国国民经济建设的发展，水利水电事业的不断推进，施工技术的不断成熟、施工设备的不断先进，相信面板堆石坝面板混凝土施工技术将在今后的水利水电事业中得到进一步的发展和更加全面的应用。

参考文献：

[1]《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）

[2]《混凝土面板堆石坝施工规范》（SL49-94）

[3]《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）

[4]《水工混凝土钢筋施工规范》（DL/T5169-2002）

[5]《水工混凝土面板接缝止水技术规范》（DL/T5115-2008）

[6]河北省水利勘察设计研究院《祥云县清水河水库工程设计说明书》《祥云县清水河水库建设工程施工技术要求》。

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