龍灘碾壓混凝土重力壩快速施工技術(shù)

1、文章編號:0559-9342(200609-0054-03龍灘碾壓混凝土重力壩快速施工技術(shù)吳旭(中國水利水電第七工程局,四川郫縣611730關(guān)鍵詞:碾壓混凝土壩;筑壩技術(shù);龍灘水電站摘要:連續(xù)、高強度、快速施工既是碾壓混凝土壩的施工特點,也是層間結(jié)合質(zhì)量的根本保證。龍灘水電站碾壓混凝土壩澆筑采用了合理的入倉手段和機械設(shè)備配置,通過配套的碾壓混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用和健全的管理體系,有效地提高了碾壓混凝土施工強度,保證了施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。Fast Construction Technique of RCC Gravity Dam for Longtan Hydropower StationWu X

2、u(The Seventh Water Conservancy and Hydropower Engineering Bureau of China,Pixian Sichuan 611730Key Words:RCC dam;dam construction technique;Longtan Hydropower StationAbstract:The continuous,high strength and fast construction is the construction characteristics of RCC dam and also is the fundamenta

3、l guarantee of interface bond quality.Through the proper way of RCC transport and placing,the necessary RCC construction method and the perfect management system,the construction intensity of RCC is improved effectively,which guarantees the construction progress and construction quality .中圖分類號:TV544

4、.921(267文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B收稿日期:2006-08-21作者簡介:吳旭(1963,男,四川遂寧人,教授級高工,中國水利水電第七工程局副總工程師,廣西龍灘水電站七局八局葛洲壩聯(lián)營體副總經(jīng)理兼總工程師,從事水利水電施工技術(shù)與管理工作.1大壩工程概述龍灘水電站大壩壩頂高程406.5m ,壩頂長849.44m ,最大壩高216.5m ,是目前世界上最高的碾壓混凝土重力壩。大壩由35個壩段組成,包括6個溢流壩段,2個底孔壩段,1個電梯井壩段,1個轉(zhuǎn)彎壩段,9個進(jìn)水口壩段,1個通航壩段,6個河床擋水壩段和9個岸邊擋水壩段。壩體除結(jié)構(gòu)和布置上要求采用常態(tài)混凝土的部位外,凡具備碾壓混凝土施工條件的部位均采

5、用碾壓混凝土。大壩混凝土總量750萬m 3,其中碾壓混凝土495萬m 3,約占壩體混凝土總量的66%。大壩工程優(yōu)化后的建設(shè)工期為5.7a ,要求大壩碾壓混凝土快速施工;為縮短層間間隔時間,提高層面結(jié)合質(zhì)量,也需要加快碾壓混凝土施工速度,提高施工強度。僅2005年,大壩混凝土澆筑量就達(dá)316萬m 3,其中碾壓混凝土為240萬m 3。為了達(dá)到碾壓混凝土連續(xù)、高強度、快速施工的目的,要處理好以下問題:選擇合理的混凝土澆筑入倉手段;混凝土生產(chǎn)、運輸系統(tǒng)配套設(shè)施及管理體系的建立;科學(xué)規(guī)劃倉號,保證混凝土澆筑連續(xù)、高效、均衡施工。2施工布置2.1混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)(1砂石料生產(chǎn)、運輸系統(tǒng)。成品砂石料由大法坪人

6、工砂石系統(tǒng)采用濕法生產(chǎn),可滿足月澆筑強度32.5萬m 3的需要,另有麻村人工砂石系統(tǒng)補充。成品砂石料采用單洞單機皮帶運輸至右岸混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)骨料罐儲存,膠帶機長4km ,帶寬1.2m ,帶速4.0m/s ,設(shè)計運輸能力3000t/h 。混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)成品砂石料汽車運輸受料坑作為備用。(2混凝土拌和系統(tǒng)?；炷涟韬拖到y(tǒng)主要由混凝土攪拌樓、骨料儲運系統(tǒng)、水泥和粉煤灰儲運系統(tǒng)、二次篩分系統(tǒng)、混凝土預(yù)冷系統(tǒng)、廢水處理設(shè)施以及其他輔助設(shè)施組成?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)配備3座2×6.0m 3雙臥軸強制式攪拌樓和1座4×3.0m 3自落式攪拌樓?；炷涟韬拖到y(tǒng)設(shè)計生產(chǎn)能力為3×300

7、m 3/h+180m 3/h=1080m 3/h 。根據(jù)溫控要求,高溫季節(jié)碾壓混凝土的出機口溫度為12,采用二次風(fēng)冷粗骨料、加冰及低溫水?dāng)嚢璧姆绞綄炷吝M(jìn)行預(yù)冷。2.2混凝土運輸系統(tǒng)大壩碾壓混凝土運輸采用2臺塔(頂帶機、3條高速皮帶機供料線、2臺20/25t-915m 平移式纜機、1條真空溜槽及自卸汽車等運輸設(shè)備。(1塔(頂帶機及高速供料線。2臺塔(頂帶機分別布置于左右底孔壩段,直接布料。塔(頂帶機布置有以下優(yōu)點:龍灘水電站工程建設(shè)第32卷第9期2006年9月水力發(fā)電Water Power Vol.32.No.954Water Power Vol.32.No.9注:局部可用高壓水沖毛機進(jìn)行倉

8、面噴霧作補充。表1倉面主要配套設(shè)備設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量單臺生產(chǎn)效率振動碾BW202AD-213臺7080m 3/h小型振動碾BW75S-23臺小型振動碾SW2003臺平倉機CATD3GLGP 3臺130150m 3/h 平倉機SD16L 5臺100120m 3/h履帶式切縫機R130LC-52臺振搗機EX602臺高壓水沖毛機GCHJ50B 15臺50m 2/h 車載高壓水沖毛機WLQ90/501輛50m 2/h噴霧機HW3530臺風(fēng)動攪拌儲漿車1輛油動攪拌儲漿車1輛倉面吊8t 、16t 、25t 10輛核子密度儀MC-34臺2臺機可覆蓋1021號壩段;遇超標(biāo)洪水預(yù)留溢流壩段缺口過流時,塔身支承

9、柱不受洪水沖擊;在頂帶機的右側(cè)區(qū)域布置第三條高速皮帶機供料線結(jié)合真空溜槽供料,位置均勻合理,可保證混凝土的澆筑強度及混凝土供料的均勻合理分配。(2纜機。根據(jù)地形條件與纜機所承擔(dān)的混凝土澆筑范圍,選用的2臺20t 平移式中速纜機布置在同一平臺上,主索控制范圍為壩軸線0-0130+110;為避免與塔帶機干擾,主塔布置在右岸450m 高程平臺,副塔布置在左岸480m 高程平臺上。主塔塔高45m ,塔頂高程495m ;副塔塔高10m ,塔頂高程490m ;跨度915m ,纜機吊鉤底控制高程為190442m 。纜機對大壩從平面到立面的有效控制,為大壩施工提供了一個空中走廊。(3自卸汽車。自卸汽車從右岸混

10、凝土拌和系統(tǒng)接料,通過4號公路和布置在基坑內(nèi)的道路直接入倉卸料。采用自卸汽車直接入倉,河床部位可控制到250m 高程,兩岸可控制到280300m 高程,是大壩下部碾壓混凝土施工的重要入倉手段。3大壩快速施工倉面配套3.1倉面規(guī)劃及倉面工藝設(shè)計由于龍灘大壩混凝土澆筑量巨大、工期緊、技術(shù)復(fù)雜,因此必須高強度、快速施工。為保證混凝土施工質(zhì)量,必須針對不同的澆筑高程、氣象條件、澆筑設(shè)備能力及不同壩段的形象面貌要求等,合理地劃分澆筑倉,并在混凝土澆筑之前對澆筑倉號進(jìn)行倉面工藝設(shè)計。對碾壓混凝土而言,倉面劃分得大,既有利于倉面設(shè)備效率的發(fā)揮,又有利于減少壩段之間的模板使用數(shù)量,同時,也有利于倉面管理。但是

11、,倉面過大也有其不利的一面,由于層間間歇時間、溫控、大壩基礎(chǔ)固結(jié)灌漿等原因,導(dǎo)致碾壓混凝土不能連續(xù)上升,間歇期澆筑設(shè)備閑置會影響設(shè)備效率的發(fā)揮,進(jìn)而影響施工進(jìn)度;另外,倉面過大時,一旦遇到特殊情況,當(dāng)層間間隔時間超過初凝時間時,容易影響碾壓混凝土層間結(jié)合質(zhì)量。大壩工程高溫季節(jié)碾壓混凝土施工12個壩段為一個澆筑倉,倉面面積40007500m 2;低溫季節(jié)碾壓混凝土施工34個壩段為一個澆筑倉,倉面面積1000015000m 2。每一個澆筑倉均進(jìn)行倉面設(shè)計,將該澆筑倉的倉面特性、技術(shù)要求、施工方法、質(zhì)量要點、資源配置等簡潔地匯集到倉面工藝設(shè)計之中,以指導(dǎo)作業(yè)隊嚴(yán)格按倉面工藝設(shè)計的要求進(jìn)行有序、高效施

12、工。3.2高速供料線+塔(頂帶機碾壓混凝土施工的倉面配套與傳統(tǒng)的門塔機、纜機澆筑手段不同,采用高速供料線+塔(頂帶機澆筑混凝土,其澆筑強度將成倍地提高,因此,澆筑倉面各項資源配置無論是質(zhì)量還是數(shù)量都將明顯增加,對倉面組織管理水平的要求也顯著提高。(1倉面配套設(shè)備。倉面設(shè)備按同時澆筑2個約10000m 2倉號進(jìn)行配置,最高日澆筑能力可達(dá)2000025000m 3。倉面配套設(shè)備見表1。(2工具及其他施工器材。為了配合倉面施工,對倉面骨料分離、積水、泌水、變態(tài)混凝土施工、砂漿攤鋪及機械難以施工部位均采用人工處理,故倉內(nèi)需常備瓢、桶、抹布、拖把、鐵鍬、耙子、真空吸水器等工具。同時應(yīng)配備保溫被對碾壓混凝

13、土面進(jìn)行保溫、保濕、防曬、防雨。3.3倉面組織管理體系為了保證碾壓混凝土澆筑“一條龍”正常、連續(xù)、快速進(jìn)行,建立了一個組織嚴(yán)密、運行高效、信息反饋及時的倉面組織管理體系,同時在現(xiàn)場指揮中心設(shè)置現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng),以便及時了解、掌握、處理現(xiàn)場問題。4倉面施工工藝4.1模板模板安裝是碾壓混凝土快速施工的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)碾壓混凝土壩的結(jié)構(gòu)特點及薄層連續(xù)施工的需要,上下游面采用3m ×3.1m 連續(xù)翻升鋼模板;橫縫面采用3m ×1.82m 連續(xù)翻升鋼模板;閘墩、中墩及邊墻高流速區(qū)采用懸臂大模板(WISA 面板;壩體中部廊道采用全斷面混凝土預(yù)制模板,上下游側(cè)廊道采用組合鋼模板,頂拱采用特制圓

14、弧鋼模板,尺寸均為0.6m ×1.5m ;豎井采用整體提升專用筒模施工。通過使用上述模板,施工效率大大提高,拆模、立模速度快,保證了碾壓混凝土快速施工和外觀質(zhì)量的需要。4.2布料碾壓混凝土運輸主要采用自卸汽車直接入倉和“高速供料線+塔(頂帶機”兩種方式。布料要求做到:混凝土均勻連續(xù)卸在將要攤鋪的部位;保持合理的堆料及卸料高度,一般控制在11.5m 以內(nèi);料應(yīng)卸在碾壓混凝土已攤鋪但未碾壓的斜面上,即“軟著陸”;卸料分條帶進(jìn)行,且與鋪筑方向垂直;料堆旁出現(xiàn)分離的粗骨料時,應(yīng)由人工將其均勻攤鋪到未碾壓的混凝土面上。4.3平倉布料后及時平倉、碾壓。平倉應(yīng)控制推料厚度,逐層降低,直至達(dá)到要求的

15、鋪料厚度。平倉要求做到:鋪料厚度控龍灘水電站工程建設(shè)第32卷第9期吳旭:龍灘碾壓混凝土重力壩快速施工技術(shù)55水力發(fā)電2006年9月Water Power Vol.32.No.9制在允許偏差范圍內(nèi),一般控制在±3cm 以內(nèi);鋪料方向盡可能垂直于水流方向;平倉機兩側(cè)加擋板,以減少粗骨料向兩側(cè)分散,對粗骨料集中部位采用人工處理;平倉過程中卸料口應(yīng)推成斜面。4.4碾壓每個鋪筑層攤平后,按要求的碾壓遍數(shù)及時進(jìn)行碾壓。碾壓要求做到以下幾點:大壩上下游二級配碾壓混凝土防滲區(qū)碾壓方向應(yīng)垂直于水流方向,其余部位也宜垂直于水流方向。平倉后由一臺振動碾及時跟進(jìn)無振碾壓2遍,其后數(shù)臺振動碾按要求的有振碾壓遍

16、數(shù)平行錯距碾壓,碾壓條帶間的搭接寬度應(yīng)不小于20cm ,接頭部位重疊碾壓2.43m ,最后由一臺振動碾無振碾壓12遍,建筑物周邊應(yīng)采用小型振動碾壓實。碾壓混凝土壓實度的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)為相對壓實度不得小于98.5%。倉面安排專人用核子密度儀進(jìn)行密度檢測,對密度值達(dá)不到要求的部位應(yīng)及時補碾直至合格。振動碾的行走速度控制在11.5km/h 。連續(xù)上升鋪筑的混凝土,碾壓混凝土允許層間間隔時間應(yīng)小于混凝土初凝時間12h ,碾壓混凝土從出機至碾壓完畢應(yīng)控制在1.5h 以內(nèi)。對倉面VC 值應(yīng)進(jìn)行動態(tài)管理,根據(jù)現(xiàn)場的氣溫、晝夜、陰晴、濕度等氣候條件,適當(dāng)調(diào)整出機口VC 值,倉面VC 值一般控制在35s ,以碾壓

17、完畢時混凝土層面達(dá)到全面泛漿、人在上面行走微有彈性、倉面沒有骨料集中等作為標(biāo)準(zhǔn)。4.5檢測碾壓混凝土倉內(nèi)質(zhì)量控制直接關(guān)系到大壩質(zhì)量的好壞,主要控制內(nèi)容包括:VC 值,卸料、平倉、碾壓,壓實度,澆筑溫度。4.6成縫碾壓混凝土成縫工藝直接影響到碾壓混凝土的施工速度。在大壩碾壓混凝土施工中采用液壓振動切縫機(液壓反鏟加裝一個振動切縫刀片,在振動力作用下使混凝土產(chǎn)生塑性變形,刀片嵌入混凝土而成縫,填縫材料為4層彩條布,隨刀片一次嵌入縫中。該方法的優(yōu)點是:成縫整齊;在混凝土振動液化下切嵌入填縫材料,松動范圍小;切縫機行走方便,成縫速度是手持式振動切縫機的810倍,1臺切縫機即可滿足1000015000m

18、 2大倉面的施工需要;施工干擾小。切縫要求做到以下幾點:碾壓混凝土橫縫縫面位置由測量放樣定位,確?？p面位置準(zhǔn)確;振動切縫一般采用先碾后切,切縫機切出寬度為12mm 的連續(xù)縫隙,嵌入4層彩條布,填充物距壓實面12cm ;切縫完畢后用振動碾碾壓切縫部位12遍。4.7變態(tài)混凝土施工變態(tài)混凝土施工工藝為:鋪料。采用平倉機輔以人工分2次攤鋪平整,頂面低于碾壓混凝土面35cm 。漿液生產(chǎn)、輸送。漿液采取集中拌制,按配合比拌制水泥粉煤灰凈漿,通過輸漿泵、管道從制漿站輸送至倉面攪拌儲漿車。加漿。變態(tài)混凝土加漿是一道極其關(guān)鍵的施工工藝,直接關(guān)系到變態(tài)混凝土質(zhì)量。加漿方式主要采用平鋪法和抽槽法兩種,應(yīng)保證加漿的均

19、勻性,使平面灑漿和立面漿液滲透均勻;采用“容器法”人工定量加漿。振搗。水泥粉煤灰凈漿摻入碾壓混凝土1015min 后,開始用大功率振搗器進(jìn)行振搗,加漿到振搗完畢控制在40min 以內(nèi)。4.8汽車入倉口施工大壩碾壓混凝土施工主要采用塔(頂帶機入倉,但在大壩下部自卸汽車直接入倉仍是重要的入倉手段。入倉口處理直接影響到施工強度、速度和質(zhì)量。前期采用壩外預(yù)制塊封倉,每上升60cm 安裝一次,并填筑施工道路,但入倉口外觀質(zhì)量差,需做表面處理;其后改為“門”形鋼棧橋跨1.5m ×0.6m 連續(xù)翻升鋼模板,很好地解決了上述問題,同時簡化了道路填筑,可開倉前一次填筑到位,節(jié)省了時間,有效減少了入倉口施工對倉內(nèi)碾壓混凝土施工的干擾。4.9施工縫面處理施工縫面處理可用沖毛等方法清除混凝土表面的乳皮及松動骨料?？p面處理完成、清洗干凈并經(jīng)驗收合格后,均勻攤鋪1.52cm 厚的砂漿,然后攤鋪碾壓混凝土。4.10上游防滲層施工壩體上游面8m 范圍為防滲層混凝土,是壩體防滲的關(guān)鍵防線。防滲層采用二級配碾壓混凝土、上游面1m 厚變態(tài)混凝土和壩面噴涂水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的綜合防滲方