水电2006国际研讨会
高原寒冷地区混凝土面板堆石坝工程施工措施研究
王增发苗树英续继峰
中国水电建设集团十五工程局有限公司
摘要：2004年，黄河水利委员会、黄河勘测规划设计有限公司委托中国水电十五局就高原寒冷地区混凝土面板堆石坝施工措施进行研究，以期为南水北调西线方案的建设项目提供技术支持。对此，结合十五局前期的研究和实践，又补充收集、对比分析了有关条件下的工程经验，就有效施工时段、坝料填筑、混凝土施工、新技术措施、人机效率等方面提出了初步分析研究成果《南水北调西线一期工程高原寒冷地区砼面板坝工程施工措施研究报告》，共计约60万字。关键词：高原寒冷地区；混凝土面板堆石坝；施工措施；研究
1概述
我国高原寒冷地区蕴藏着丰富的水利资源。中国水电十五局有限公司在新疆、西藏、青海、甘肃、陕西等省区修建了数座混凝土面板堆石坝，结合工程实践，对高原寒冷条件下的工程特点和技术措施进行了多方位的研究和试验，积累和总结了许多技术经验，为促进高原寒冷地区的面板坝建设起到了积极作用。
2有效施工时段分析及技术措施的选择
2.1有效施工时段分析
表1国内部分高原地区堆石坝施工时段平均土石方混凝土
工程名多年平均最低气温
所在地高程坝型时段时段
称气温(℃(℃
（m）(月(月
公伯峡青海湟中1980面板堆石坝8.66-19.91～122～11西流水甘肃黑河1900面板堆石坝8.5-334～115～10白杨河甘肃玉门2500面板堆石坝5.1-273～114～10
西藏日喀面板砂砾石
楚松430010～15-203～114～10
则坝
土心墙堆石
满拉西藏43004.8-22.64～115～10
坝
查龙西藏4200面板堆石坝-1.9-41.24～115～10卡浪古面板砂砾堆
新疆塔城1000-0.4-40.54～115～10
尔石坝
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国内部分高原地区堆石坝施工时段统计见表1。在高海拔高纬度地区，全年有3～4个月甚至更长时间气温在0℃以下，极端负气温在-30℃～-24℃以下，冬季施工存在成本增加、质量保证难度增大等诸多问题。但是，寒冷地区的枢纽工程截流时间一般都是安排在汛末或非汛期初期，就水利水电工程特点而言，安排制约节点进度的某些项目进行冬季施工势在必行。本公司在新疆的几个工程中有部分的填筑、开挖及混凝土浇注项目进行了冬季低气温的施工，其环境温度最低为-30℃～-40℃，一些工程的实践提供了较为成功的范例。
2.2坝体填筑料的施工技术措施
土石方开挖工程在气温0℃～-15℃范围，冻土层厚度小于40cm，可用机械直接开挖。气温过低时开挖体表层可覆盖0.8～1.0m厚的松土保温,也可用其他保温材料覆盖使表层不受冻。若冻土层厚度大于40～120cm范围，必须用爆破法和融冻开挖法进行作业。
砂卵石料在低温季节填筑时，应提前排水，必要时可在高地堆存，其含水量一般小于4%时，不受负温影响，可以正常碾压施工。
坝体堆石施工一般不受大气降水影响，但必须防止坝料冰冻。措施一是开采干燥石料，二是按相应条件进行碾压试验，以确定施工参数，包括不加水碾压，合理减薄铺料厚度，或增加碾重等。
垫层料在寒冷季节施工应进行包括含水率指标在内的碾压特性试验，以找出对应气温条件下的合理数据。公伯峡面板坝负温施工时，垫层料在低于最优含水量2～3%的情况下，通过适当增加压实功能达到预期的目的。
2.3混凝土工程施工技术措施
2.3.1负温环境下混凝土工程施工
混凝土施工是对低气温最为敏感的项目，我国常用的主要有调整配合比法、蓄热法、外部加热法、掺加抗冻外加剂等方法。
新疆北水南调635水利枢纽导流洞施工充分反映了目前冬季混凝土施工的特点。96年冬开始导流洞施工。混凝土骨料、水泥搭设暖棚并与拌和站邻接，混凝土罐车在保暖棚内运输混凝土。
2.3.2非负温环境下混凝土施工
高原寒冷地区在非负温时段的混凝土施工条件一般是气温偏低，日变幅很大，而且起风历时很长，混凝土早期裂缝为多。相应的有效措施有：
（1）混凝土配合比设计采用必要的抗裂措施，如掺加增强纤维、优化外加剂掺量以及选用高性能混凝土等手段。
（2）减少混凝土运输过程中外界因素的不良影响。（3）采取针对性的养护措施。（4）避开寒流时段。
3应积极推行的技术措施
3.1挤压式混凝土边墙固坡施工技术
我们首先创新研制了混凝土边墙挤压机及合理配合比并规范了相关施工工艺，施工简化了工序，缩短了工期，在高原寒冷的公伯峡面板坝、甘肃西流水面板坝等项目中采用这一技术措施都取得了成功。
3.2面板坝钢筋预制网片、现场组装工艺
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面板钢筋传统施工方法为坡面现场帮扎（焊接）作业。高原寒冷地区一般比较偏远，进入劳动力不宜过多，出于均衡劳动力和加快进度的需要，我们进行了多次“先期预制钢筋网片、后期现场安装”的工程实践。乌鲁瓦提面板坝标准网片尺寸为11.90×10.00m，重量为2.75～4.39t。实践显示，预制网片工艺和传统方法比较降低直接成本一半以上，工期缩短约40%，钢筋架立普通工峰值减小70%。
3.3坝体填筑质量控制采用小型荷载板K30法检测技术
K30小型荷载板检测新技术是一种快速直接检测填筑土石料力学性能参数的直接检测方法，K30法每检测一个点不超过20分钟，取得周期短，劳动强度低，节省费用。高原寒冷地区面板坝施工采用这一方法有着现实意义。
此外，面板趾板采用钢筋直螺纹连接技术、趾板混凝土滑动模板施工工艺、GPS定位检查碾压质量技术、GB挤出机进行止水施工等先进技术工艺可以减少作业人员，减轻劳动强度、提高施工质量，加快施工进度，应积极推广。 