三峽大壩混凝土快速施工方案及工藝研究

三峽大壩混凝土快速施工方案及工藝研究三峽主體工程的混凝土總量達(dá)2800萬M3，其中大壩混凝土約2000萬M3。大壩混凝土施工是三峽工程能否按照總進(jìn)度的要求達(dá)到計(jì)劃目標(biāo)的關(guān)鍵。根據(jù)總進(jìn)度安排，其年最高澆筑量要達(dá)到500萬M3，月最高要達(dá)到40萬M3，日最高應(yīng)達(dá)到20萬M3以上。經(jīng)過對(duì)施工手段的多方案比較分析，在充分論證的基礎(chǔ)上，決定選用以塔式皮帶機(jī)連續(xù)輸送澆筑為主，輔以大型門塔機(jī)和纜機(jī)的綜合施工方案。1概述三峽工程大壩為混凝土重力壩，最大壩高181M，樞紐工程混凝土澆筑總量達(dá)2800萬M3。如此巨大的混凝土工程施工總量，導(dǎo)致了三峽工程混凝土施工澆筑的高強(qiáng)度施工。11混凝土施工強(qiáng)度三峽工程混凝土澆筑高峰集中在第二階段工程，其混凝土澆筑總量達(dá)1860萬M3。根據(jù)施工進(jìn)展及總進(jìn)度的安排，1998年為118萬M3，1999年為458萬M3，2000年為548萬M3，2001年為403萬M3，2002年計(jì)劃完成142萬M3。施工高峰時(shí)段主要集中在19992001年三年間，其中，以2000年的混凝土澆筑強(qiáng)度為最高，要求年最高澆筑量達(dá)到500萬M3，月最高達(dá)到40萬M3，日最高達(dá)到20萬M3以上。12混凝土施工手段根據(jù)對(duì)澆筑強(qiáng)度和施工場(chǎng)地分析，采用傳統(tǒng)的門塔機(jī)澆筑施工手段是不能滿足澆筑強(qiáng)度要求的，必須尋找新型高強(qiáng)度的澆筑手段。另外，大型門塔機(jī)澆筑方案從拌和樓出機(jī)口到澆筑倉，均采取間歇式給料方式，供料的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)多，供料效率低下，多座拌和樓與多座門塔機(jī)再與多個(gè)澆筑倉之間生產(chǎn)組合錯(cuò)綜復(fù)雜，易于錯(cuò)料，更增加了施工管理的難度。13混凝土施工工藝三峽大壩沿縱向分若干壩段，沿壩段分若干壩塊，沿壩塊分幾十個(gè)升層，每個(gè)升層又分若干澆筑層。一個(gè)升層即構(gòu)成混凝土的一個(gè)澆筑倉位。一個(gè)混凝土倉的施工全過程是從兩個(gè)同步進(jìn)行的流程開始的，一個(gè)流程是混凝土澆筑的倉面準(zhǔn)備；另一個(gè)流程是混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸，當(dāng)兩個(gè)流程匯集到一起時(shí)，便形成倉面混凝土澆筑流程，緊后的流程則是混凝土護(hù)理。如此循環(huán)推進(jìn)，三峽第二階段工程高峰期大壩施工部位將出現(xiàn)20多個(gè)倉面同步澆筑的景象。由此可見，采用傳統(tǒng)的混凝土澆筑工藝如散裝鋼模板，人工手持式振搗等已遠(yuǎn)不能滿足如此高強(qiáng)度和十分復(fù)雜的混凝土澆筑需要，必須相應(yīng)采取新的施工倉面配套和施工工藝。2大壩混凝土快速施工布置及方案以塔頂帶機(jī)為主，輔以大型門塔機(jī)和纜機(jī)的施工方案總體思路是塔帶機(jī)澆筑一條龍作業(yè)，生產(chǎn)效率高，適應(yīng)于連續(xù)高強(qiáng)度的混凝土施工，承擔(dān)混凝土澆筑的主要任務(wù)；配備大型門塔機(jī)、纜機(jī)等作為輔助設(shè)備，負(fù)責(zé)金結(jié)安裝、備倉、倉面設(shè)備轉(zhuǎn)移和澆筑部分混凝土等任務(wù)，避免因塔頂帶機(jī)的工況轉(zhuǎn)換而影響效率。拌和能力的配備留有一定余地，以利塔（頂）帶機(jī)效率的充分發(fā)揮。塔頂帶機(jī)供料線布置為一機(jī)一帶，確保塔（頂）帶機(jī)運(yùn)行的可靠性。21混凝土拌和設(shè)備4個(gè)混凝土拌和系統(tǒng)，各拌和樓均能生產(chǎn)7冷混凝土。（1）布置在基坑下游79M高程拌和系統(tǒng)設(shè)置2座445M3自落式拌和樓，每座樓生產(chǎn)能力為320M3/H。此系統(tǒng)主要供應(yīng)泄洪壩523壩段混凝土澆筑。（2）布置在左岸廠房壩段上游面90M高程拌和系統(tǒng)設(shè)置2座拌和樓。46M3自落式拌和樓生產(chǎn)能力為320M3/H，43M3自落式拌和樓生產(chǎn)能力為240M3/H。此系統(tǒng)主要供應(yīng)泄洪壩段15壩段、導(dǎo)墻壩段及左廠壩段1114壩段混凝土。（3）布置在左非泄洪流壩段下游120M高程拌和系統(tǒng)設(shè)置2座43M3自落式拌和樓，生產(chǎn)能力為2240M3/H。此系統(tǒng)主要供應(yīng)左非泄洪流壩段及左廠110壩段混凝土。（4）布置在左岸進(jìn)廠房公路左側(cè)82M高程拌和系統(tǒng)設(shè)置1座43M3自落式拌和樓，生產(chǎn)能力為240M3/H。此系統(tǒng)主要供應(yīng)左岸廠房混凝土。22混凝土澆筑設(shè)備主要設(shè)備有6臺(tái)塔頂帶機(jī)，塔帶機(jī)與拌和樓連接的6條總長(zhǎng)3800M的膠帶混凝土輸送線，4臺(tái)胎帶機(jī)，7臺(tái)MQ2000型高架門機(jī)，2臺(tái)25T擺塔式纜索起重機(jī)，1臺(tái)K1800型塔式起重機(jī)，1臺(tái)MQ6000型門機(jī)，2臺(tái)300T履帶吊。（1）泄洪壩段在壩軸線下游76M順壩軸線方向布置4臺(tái)塔帶機(jī)，主要用于該部位的混凝土澆筑，在壩軸線下游121M順壩軸線45M高程的軌道上布置1臺(tái)K1800型塔吊和1臺(tái)MQ2000型高架門機(jī)。其工作任務(wù)是，前期協(xié)助混凝土施工，后期以吊裝金屬結(jié)構(gòu)為主。（2）廠房壩段壩軸線下游44M順軸線布置2臺(tái)頂帶機(jī)，主要用于左廠714壩段混凝土澆筑，壩軸線下游65M順軸線120M高程的施工棧橋上布置2臺(tái)MQ2000型門機(jī)，專門用于輸水壓力鋼管和水輪發(fā)電機(jī)埋設(shè)件的吊裝。（3）廠房部位在廠房下游面距壩軸線195M的30M高程順壩軸線方向的軌道上布置4臺(tái)MQ2000型高架門機(jī)，用于左岸廠房部位的混凝土施工。（4）纜索起重機(jī)的布置2臺(tái)擺塔式纜索起重機(jī)為廠壩第二階段工程施工提供了一個(gè)空中走廊，主塔設(shè)在左非泄洪8壩段185M高程上，副塔設(shè)在導(dǎo)流明渠縱向圍堰壩段160M高程頂部，跨度1416M，在壩軸線長(zhǎng)度方向可控制整個(gè)廠壩第二階段工程的長(zhǎng)度，寬度可控制從壩軸線以上15M至壩軸線以下65M，即2臺(tái)纜機(jī)可控制上下游方向80M寬度且在工作區(qū)域?qū)挾确较蛳嗷ゴ罱?0M。（5）公用設(shè)備第二階段工程廠壩部分分3個(gè)標(biāo)段，由3個(gè)施工企業(yè)負(fù)責(zé)施工。4臺(tái)胎帶機(jī)、2臺(tái)300T履帶吊等業(yè)主擁有的移動(dòng)性強(qiáng)的設(shè)備不固定在一個(gè)標(biāo)段使用，根據(jù)施工需要可靈活調(diào)配。3大壩混凝土快速施工倉面配套及工藝采用塔頂帶機(jī)澆筑混凝土，其澆筑強(qiáng)度將成倍地提高，因此，對(duì)澆筑倉面各項(xiàng)資源配置無論是容量還是數(shù)量都將明顯增加，對(duì)倉面組織管理水平的要求也將顯著提高。31塔（頂）帶機(jī)澆筑的倉面配套311倉面設(shè)備配套1平倉機(jī)一般每1個(gè)塔頂帶機(jī)澆筑倉配置1臺(tái)平倉機(jī)和平倉鏟，死角部位輔以人工平倉振搗。2振搗機(jī)對(duì)于素混凝土或鋼筋不太多的混凝土澆筑倉，通常配備1臺(tái)8頭平倉振搗機(jī)加34部手持式振搗棒或者1臺(tái)5頭平倉振搗機(jī)加45部手持式振搗棒。對(duì)于鋼筋非常密集或有水平鋼筋網(wǎng)和過流面等比較特殊的倉位，振搗要求比較高，一般不配平倉振搗機(jī)，直接配58部手持式振搗棒用人工振搗。3噴霧機(jī)在高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，每倉配備23部搖擺式噴霧機(jī)。312倉面人員配套1施工人員應(yīng)按照倉位情況進(jìn)行合理配置，一般素混凝土倉、少筋混凝土倉配備812人，多筋混凝土倉、水平鋼筋網(wǎng)倉、過流面混凝土倉配備1116人。2倉面配備值班木工、鋼筋工、預(yù)埋工、電工和止水專職人員。各工序值班、帶班人員至少1名到位，并掛標(biāo)識(shí)牌。3倉面上配置專人分散集中的粗骨料。313倉面工具配套1每個(gè)澆筑倉至少配置2桶、2瓢、3鍬用以倉面處理。2為防止混凝土澆筑過程中的骨料分離及骨料集中現(xiàn)象，每個(gè)澆筑倉至少配備2把專用耙。3配備23只真空吸水管，用以隨時(shí)吸除倉面的混凝土泌水或集水。4配備2臺(tái)灑水器，用以收倉后對(duì)倉面灑水養(yǎng)護(hù)。314其它器材設(shè)施配套1在混凝土開倉前，保證風(fēng)、水、電通暢。2采用平鋪澆筑法施工時(shí)，澆筑倉應(yīng)準(zhǔn)備保溫被待用，隨著平倉振搗的進(jìn)展，及時(shí)覆蓋保溫被，保溫被之間應(yīng)有10CM的搭接長(zhǎng)度，以確保保溫效果。3雨季施工時(shí)，倉面配有彩條布和鋼筋等材料，搭設(shè)活動(dòng)防雨棚等。315倉面組織管理為保證塔帶機(jī)澆筑混凝土一條龍正常運(yùn)行，需建立一個(gè)組織嚴(yán)密、運(yùn)行高效、信息反饋及時(shí)的倉面組織管理系統(tǒng)。（1）綜合協(xié)調(diào)系統(tǒng)對(duì)混凝土一條龍施工提供技術(shù)、質(zhì)量、安全、機(jī)電設(shè)備保障，確定拌和樓、澆筑手段及開倉時(shí)間，協(xié)調(diào)澆筑過程中出現(xiàn)的各種矛盾，組織處理突發(fā)事情。（2）澆筑系統(tǒng)（倉面指揮）倉面指揮由澆筑隊(duì)長(zhǎng)擔(dān)任，負(fù)責(zé)澆筑倉面的組織指揮，對(duì)倉位的要料、下料、平倉振搗、溫控、排水等負(fù)責(zé)，確?；炷翝仓|(zhì)量。（3）操作系統(tǒng)由調(diào)度室負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)，確保各操作系統(tǒng)正常運(yùn)行，拌制合格的混凝土，并使混凝土準(zhǔn)確、快速入倉。32倉面工藝設(shè)計(jì)321設(shè)計(jì)原則倉面條帶布置要盡量簡(jiǎn)化，標(biāo)號(hào)切換次數(shù)盡可能少，塔帶機(jī)運(yùn)行線路要短且易于操作，整個(gè)下料過程要易于實(shí)現(xiàn)，資源配置要充分，來料流程要優(yōu)化。322澆筑方法及強(qiáng)度要求1平澆法該方法適合于塔帶機(jī)高強(qiáng)度、快速運(yùn)送混凝土的特點(diǎn),在低溫季節(jié)，除倉面鋼筋特別多、結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜部位外，均采用平澆法澆筑。在高溫季節(jié)對(duì)于倉面面積小于500M2采用塔帶機(jī)入倉時(shí)，亦采用平澆法施工，澆筑時(shí)鋪層厚度可按照3555CM下料。2臺(tái)階法對(duì)于倉面面積大、鋼筋密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的倉位，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后可使用臺(tái)階法澆筑，以滿足溫控及覆蓋前混凝土不初凝等條件要求。臺(tái)階的一次鋪料寬度控制在810M以上，接頭部位臺(tái)階寬度不小于34M。323倉面設(shè)計(jì)的內(nèi)容倉面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)格式包括以下內(nèi)容倉面情況，包括倉面所在壩段、壩塊、高程、面積、方量、混凝土級(jí)配種類要求，倉位施工特點(diǎn)等；倉面預(yù)計(jì)開倉時(shí)間、收倉時(shí)間、澆筑歷時(shí)、入倉強(qiáng)度、供料拌和樓；倉面資源配置，包括機(jī)具、工具、材料、人員數(shù)量要求；倉面設(shè)計(jì)圖，圖上標(biāo)明混凝土分區(qū)線，混凝土種類標(biāo)號(hào)，澆筑順序等；混凝土來料流程表；對(duì)倉面特殊部位如止水、止?jié){片周圍、鋼筋密集、過流表面等重要部位指定專人負(fù)責(zé)混凝土澆筑質(zhì)量工作；對(duì)特別重要部位，必須編制專門的施工措施；倉面“澆筑情況評(píng)述”，收倉后，由質(zhì)檢人員和監(jiān)理工程師對(duì)該倉混凝土澆筑情況進(jìn)行簡(jiǎn)要評(píng)述，對(duì)可能存在的澆筑質(zhì)量問題提出處理意見。倉面設(shè)計(jì)由澆筑單位提出，一式六份，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后除班長(zhǎng)、質(zhì)檢員及監(jiān)理隨身帶外，還應(yīng)視情況復(fù)印送給有關(guān)部門（如拌和樓試驗(yàn)室、塔帶機(jī)操作人員等）。33塔頂帶機(jī)澆筑新工藝混凝土快速優(yōu)質(zhì)施工，給澆筑工藝提出了更新更高的要求，因此，除對(duì)模板工藝、鋼筋工藝、預(yù)埋工藝外，對(duì)許多傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了改革。331供料工藝（1）供料皮帶上設(shè)置遮蓋或保溫措施。（2）建立有效的樓拌和樓帶供料皮帶機(jī)塔帶機(jī)倉澆筑倉之間的通訊聯(lián)系或自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。（3）皮帶卸料處設(shè)置擋板、卸料導(dǎo)管和刮板，以避免骨料分離和砂漿損失。（4）塔帶機(jī)輸送系統(tǒng)裝置沖洗設(shè)備，卸料后及時(shí)沖洗供料皮帶上所粘附的水泥砂漿。沖洗時(shí)采取措施防止沖洗水流入新澆混凝土中。332布料工藝1布料層面處理用塔帶機(jī)澆筑四級(jí)配混凝土?xí)r，為便于塔帶機(jī)運(yùn)輸，第一層層面處理一般不采取傳統(tǒng)的水平層面鋪砂漿的方法，而改用小級(jí)配混凝土或同強(qiáng)度等級(jí)的富砂漿混凝土。具體為迎水面至排水管前緣區(qū)域，采用20CM厚二級(jí)配混凝土；其余部位（包括中塊）采用三級(jí)配富砂漿混凝土，層厚為一個(gè)澆筑坯層，約40CM。2布料方向與次序當(dāng)平澆法澆筑時(shí)，迎水面?zhèn)}位鋪料方向與壩軸線平行；上塊澆筑方向從上往下，下塊澆筑方向從下往上，中間倉位視倉面情況確定起始下料點(diǎn)；基巖面、凸凹不平的老混凝土面及斜坡上的倉位，由低到高鋪料；倉內(nèi)采用多種標(biāo)號(hào)混凝土?xí)r，原則上先高標(biāo)號(hào)后低標(biāo)號(hào)的下料順序，保證高標(biāo)號(hào)、有廊道、鋼管或埋件的部位，卸料時(shí)，廊道、鋼管兩側(cè)均衡上升，其兩側(cè)高差不得超過鋪料的層厚。當(dāng)采用臺(tái)階法澆筑時(shí)，從塊體短邊一端向另一端鋪料，邊前進(jìn)、邊加高，逐步推進(jìn)并形成明顯的臺(tái)階。澆筑壩體迎水面?zhèn)}位時(shí)，采取順壩軸線方向鋪料。3鋪料厚度與寬度鋪料厚度視混凝土入倉速度、鋪料允許間隔時(shí)間和倉位大小決定。勞動(dòng)組合、振搗器工作能力等要滿足澆筑的需要，必須保證下層混凝土初凝之前覆蓋上一層混凝土。采用平澆法時(shí)，鋪料層厚度一般采用50CM；采用臺(tái)階法澆筑時(shí)，鋪料層厚度一般采用50CM。對(duì)于升層高度15M的倉位，鋪料寬度取1012M；對(duì)于升層高度20M的倉位，鋪料寬度取810M，臺(tái)階寬取23M。333下料和振搗工藝對(duì)沒有鋼筋的倉面，塔帶機(jī)下料時(shí)，下料導(dǎo)管卸料口距倉面應(yīng)不大于15M，并均勻移動(dòng)布料，堆料高度不宜大于10M，以免骨料分離。布料條帶清晰，并有足夠?qū)挾?。在模板周圍布料時(shí)，卸料點(diǎn)與模板的距離保持在115M，人工分散粗骨料后，再用平倉機(jī)將混凝土就位。在止水、止?jié){片和預(yù)埋件部位布料時(shí)，嚴(yán)禁下料導(dǎo)管直接下料，由人工送料填滿。在進(jìn)行水平鋼筋網(wǎng)澆筑層混凝土下料時(shí)，盡量降低下料高度，一次卸料的堆料高度控制在50CM以下，澆筑坯層厚度不大于30CM。豎向鋼筋部位卸料時(shí)，卸料部位應(yīng)離開鋼筋0508M，并加強(qiáng)人工平倉。臺(tái)階法澆筑時(shí)，平倉振搗機(jī)站在中間（第二層）的臺(tái)階上，覆蓋范圍比較理想；平層法澆筑時(shí)，平倉機(jī)一般站在層面上，緊跟下料接頭，隨時(shí)下料，隨時(shí)振搗?；炷翝仓?yīng)先平倉后振搗，嚴(yán)禁以振搗代替平倉。振搗時(shí)間以混凝土粗骨料不再顯著下沉，并開始泛漿為準(zhǔn)，以避免欠振或過振。使用塔（頂）帶機(jī)澆筑的大倉位，應(yīng)配置振搗機(jī)振搗。使用振搗機(jī)時(shí)，振搗棒組應(yīng)垂直插入到混凝土中，振搗完應(yīng)慢慢拔出；移動(dòng)振搗棒組，應(yīng)按規(guī)定間距相接；振搗第一層混凝土?xí)r，振搗棒組應(yīng)距硬化混凝土面5CM。振搗上層混凝土?xí)r，振搗棒頭應(yīng)插入下層混凝土510CM；振搗作業(yè)時(shí)，振搗棒頭離模板的距離應(yīng)不小于振搗棒的有效作用半徑。334養(yǎng)護(hù)工藝1長(zhǎng)期流水養(yǎng)護(hù)根據(jù)現(xiàn)行水工混凝土施工規(guī)范，混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為14D，重要部位養(yǎng)護(hù)到設(shè)計(jì)齡期；但三峽工程提出了更高的要求，主體工程普遍采取了長(zhǎng)期流水養(yǎng)護(hù)。針對(duì)這一要求，再采用傳統(tǒng)的人工灑水養(yǎng)護(hù)工藝已不能滿足要求，必須推行新的養(yǎng)護(hù)工藝。旋噴灑水養(yǎng)護(hù)適合于28D以內(nèi)的較長(zhǎng)間歇期倉面養(yǎng)護(hù)。方法是在澆筑倉面按一定間排距D設(shè)置360旋轉(zhuǎn)式噴水嘴，若噴水嘴噴射幅度為BM則取D08B保持旋噴嘴始終不停地工作，即可做到長(zhǎng)流水養(yǎng)護(hù)。噴淋管花管養(yǎng)護(hù)適合于正常上升倉位的四周垂直面或長(zhǎng)間歇期倉面養(yǎng)護(hù)。方法是沿倉位邊線在模板上口用于對(duì)倉面養(yǎng)護(hù)或支腿用于對(duì)側(cè)立面養(yǎng)護(hù)上鋪設(shè)花管。所謂花管即在管壁上均勻布鉆一排細(xì)孔的口寸鋼管，