垫层区在进行水平碾压时,在保证安全的条件下,应尽量向上游边缘延伸,以便垫层充分压实。根据国内经验,40cm是保证安全的最佳距离。
5.3 垫层坡面碾压与防护
5.3.1 垫层坡面的防护,是在面板浇筑之前的临时措施。其主要目的在于,防止雨水冲蚀与施工期的挡水或过水渡汛,以及提供面板施工的工作基面。然而,最经常的则是防止垫层坡面受雨水冲蚀,特别是在多雨地区。垫层坡面,特别是邻接岸坡的部位,如不作相应防护或防护不及时,最易遭受暴雨径流的冲蚀破坏。这方面,国内外都有严重教训。如国外安其卡亚(A1toAnchicaya,1974),萨尔瓦兴娜(Salvajina,1983)坝,国内的西北口坝,都遭受过垫层的冲蚀破坏。1988年6月,西北口坝区暴雨,洪流顺右岸山坡自溢洪道进口直冲垫层坝面。结果,靠近右岸趾板的垫层被冲成宽12~16m、最深达9.5m的深槽,冲蚀总方量约3000m3。
为了及时地对垫层坡面进行防护,而又保持堆石坝的填筑施工效率,根据国内外的经验,本条规定,垫层填筑每升高10~15m,即应进行一次垫层坡面的碾压与防护。在多雨地区,尤其当垫层料为砂卵石时,尚应缩短这一填筑与防护的周期。
垫层坡面碾压前,应以已超填的坡面为基础进行修整。修整后的坡面不平整度,国内尚无资料,国外一些工程的规定则不甚相同。在塞沙那(Cethana)、下比曼(Pieman)为+5~+15cm,在高兰(1(hao Laem)为0±15cm,在温尼克(Winneke)为0+15cm。参照这些规定,结合我国的施工情况,本条对此不平整度,从偏严的方面考虑,高于设计线5~10cm。
当垫层材料为砂卵(砾)石时,由于此种材料较易受雨水冲蚀,应采用较薄的填筑层,以便及时进行坡面碾压与防护。对于较重要的工程或雨水较大时,也可采用巴坦艾坝采用的加设细铁丝网表层防护法。即,随垫层填筑,随时在其坡面铺设细铁丝网,并予压实、防护的方法。
5.3.2 坡面碾压,是由于已压实合格的垫层,其上游邻坡边缘带(含超填部分)无法进行平面碾压,为使混凝土面板有一个坚实的支撑面,而在垫层上游坡面上进行的专门碾压。这也是面板堆石坝特有的碾压工序。
上述无法进行平面碾压的垫层上游邻坡边缘带,其宽度一般不会超出0.4m,例如关门山坝、西北口坝。亦即实际需要压实的松散层的厚度不大,加之在斜坡上工作的条件,故其碾压机械的吨位不宜过大。按国外实践,一般坡面用振动碾重10t,仅法迪斯(LesFades)坝用8.5t,萨尔瓦兴娜坝用5t;关门山坝用9~10t,西北口坝用12t。为此,本条规定用8~10t。这也是国内可以做到的。
在巴坦艾坝的施工中,曾使用过振动板。此种机械很适用对连接趾板区的压实,故本条规定也可使用振动板压实。
5.3.3 对于垫层坡面防护的方法,本条规定了目前国内外常用的碾压砂浆法,喷射混凝土法,以及喷射阳离子乳化沥青法。碾压砂浆法简单易行,对中型工程特别适用,例如关门山、成屏一级坝的经验。喷混凝土法对于较高的坝优越性明显,并已用于西北口坝,情况良好。
防护层的敷设,调整、补偿了垫层坡面的表面不平整度与材料分布的不均一程度。但防护层的表面仍然不可能十分平整,因而从施工上讲,仍需有不平整度的规定。
防护层施工不平整度的规定,涉及混凝土面板应当按超厚还是应当按欠厚浇筑考虑。从国外经验来看,阿里亚(Areia)坝面板平均超厚70mm,高兰坝面板超厚83mm,萨尔瓦兴娜坝超厚50~220mm;塞沙那坝设计时允许超厚125mm。但下比曼坝则允许欠厚,规定当承压库水水头为29~55m时,允许欠厚5~25mm。
我国混凝土面板坝的施工经验尚不足,面板厚度控制的经验尚待积累。考虑到这种情况和实际施工的方便,为安全计,本条按照防护层表面的起伏差作了相应规定。即对于水泥砂浆层,在5m范围内的起伏差不应高于设计线5cm,低于设计线8cm;对于喷射混凝土层,与设计线偏差不大于5cm。对于阳离子乳化沥青层,由于层厚很薄,可通过试验确定。
6 面板与趾板施工
6.1 一般规定
6.1.1 鉴于面板与趾板处于外部水位变化区,经常受水流冲刷,在寒冷地区尚有抗冻要求,因此宜优先选用硅酸盐水泥,且要求其标号不低于425号。
水利水电科学研究院曾对西北口面板坝工程采用不同品种水泥进行混凝土性能试验,结果表明,水泥品种对面板混凝土和易性有较大影响,采用保水性好、泌水量少的水泥,其混凝土和易性好,且易于输送。试验认为,硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,最适宜于浇筑面板混凝土;矿渣水泥保水性差,泌水量大,其混凝土和易性也差。为此,本条规定,对矿渣水泥,应经试验论证及主管部门批准后方可使用。
6.1.2 合理的混凝土配合比必须:
(1)达到设计的混凝土标号,满足混凝土设计强度的要求;
(2)保证混凝土具有良好的和易性,满足施工对混凝土流动性的要求;
(3)具有一定的抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性,满足工程运用时的防渗与耐久性要求。
在同时满足上述三项要求的前提下,应达到节约水泥、降低工程造价的目的。
面板混凝土配合比的选择有其特殊性,这是因为面板采用滑模施工。为了保证模板顺利滑升,要求拌制出的混凝土凝结时间合适;便于滑槽输送,且在输送过程中不离析,不分层;入仓后易于振捣,出模后不泌水、不下塌、不被拉裂。根据以上要求,参考国内外工程经验(如表6.1.2-1),本条规定水灰比应通过试验确定,一般宜为0.45-0.55。
表6.1.2-1 几座坝面板混凝土性能与主要控制参数
| 坝名 | 建成时间 | 抗压强度R28(MPa) | 最大骨料粒径(mm) | 水泥用量(kg/m3) | 水灰比W/C | 含气量(%) | 坍落度(cm) | 备注 |
| 塞沙那 | 1971 | 40 | 40 | 320~370 | 0.41~0.47 | 3~5 | 4 | 卵石骨料 |
| 下比曼 | 1986 | 40 | 40 | 280 | 0.55 | 3~5 | 4 | 人工骨料 |
| 考兰坝 | 1984 | 32.5 | 37.5 | 300 | 4~6 | 最大8 | ||
| 阿里亚 | 1980 | 32.5~39 | 20 | 5.0~7.5 | 用引气剂和减速水剂 | |||
| 萨尔瓦兴娜 | 1985 | 34.3 | 平均4.1 | 10左右 | 混凝土泵和溜槽输送 | |||
| 谢罗罗 | 1984 | 27.6 | 38 | 5 | 最大5.1 | |||
| 西北口 | 1988 | 26.2 | 250~10 | 0.44~0.52 | 4~5 | 4~7 |