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棉花灘大壩碾壓混凝土施工

作者:admin來源:本網 日期:2017-11-18 15:17:58 人氣: 標簽:

  水利水電技術棉花灘大壩碾壓混凝土施工王松春許劍華阮錦發(中國水利水電閩江工程局,福州市,350003)筑壩施工工藝和施工技術進行大膽創新,形成棉花灘大壩碾壓混凝土施工自己的特色,得到國內碾壓混凝土方面專家的肯定。一些科學實用的機具和裝置的應用,進一步提高了碾壓混凝土的施工質量。筆者對棉花灘大壩碾壓混凝土的施工技術進行初步總結分析,以期進-步提高碾壓混凝土筑壩的施工技術水平。

  1原材料和配合比棉花灘大壩碾壓混凝土所用集料為花崗巖人工集料,最大粒徑80mm,采用全干法生產工藝,人工砂中石粉含量控制在19%~22%,其中小于0.08mm細粉含量約占石粉總量的31%.細集料的細度模數在22-28之間波動,粗集料顆粒較好,針片狀含量較低。

  水泥采用龍巖三德水泥廠生產的525號普通硅酸鹽專用水泥,熟料中含有3.0%~3.5%的MgO,具有微膨脹性。

  粉煤灰采用廈門嵩嶼火電廠二級灰,檢測指標除細度外,其余均達到一級灰的標準。外加劑選用三明佳宏外加劑廠生產的BDV高效緩凝減水劑。

  碾壓混凝土配合比如表1所列。

  表1碾壓混凝土配合比混凝土強度等級粉煤灰摻量/%外加劑/%砂量水灰比混凝土材料用量大石:中石:小石值水泥吩煤灰砂石2碾壓混凝土的拌和與入倉方式21拌和系統5m3強制式拌和樓一座,200冰泥罐2個,800t粉煤灰罐2個,拌和時間95s,平均產量300m3 2入倉方式22.1汽車直接入倉入倉前汽車經過自動沖洗臺沖洗輪胎,經過50~ 60m脫水段后入倉,入倉口采用預制混凝土梁作模板,因受地形限制,97.00m高程以下采用汽車直接入倉方式。

  22.2負壓溜槽入倉在右壩肩設置兩條相同斷面的負壓溜槽,單條輸送能力240m3 127.00m高程以下,負壓溜槽接水平皮帶輸送機再接垂直落料器,127. 00m高程以上負壓溜槽接自卸汽車。垂直落料器最大下落高度30m,出料口安裝自行設計的抗分離裝置,具有良好效果,在國內屬首次采用。

  3碾壓混凝土施工工藝及模板工程3.1倉內主要施工設備75S振動碾一臺。平倉設備有:D31P濕地推土機一臺,CATD3P二臺。測定密實度裝置有:美國3440中子儀一臺,國產DN-50中子儀二臺。VC值測量儀一臺。

  3.2卸料與平倉采用兩點疊壓式卸料,即自卸汽車分兩次將料卸在攤鋪的條帶上,以減少集料集中,平倉機從料堆底部開始分兩次平倉,有兩次擾動分散集中集料的機會,最后人工輔助減少集料分離現象。

  3.3碾壓層厚及碾壓全面采用斜層平推碾壓施工工藝。97. 00m高程以下為下游向上游傾斜;97.00m高程以上為從左岸向右岸傾斜。傾斜坡度在1:1化1:15之間,最大斜面面積2400m2,碾壓層厚度一般為松鋪3f36cm,壓實30cm.碾壓過程為無振2遍、有振8遍,再無振2遍。碾壓后表面全面泛漿,且略有彈性。遇到溫度較高氣候,采用振動碾鋼輪上噴水補充失水的方式碾壓。

  3.4層間結合層間覆蓋時間一般控制在8h以內,其中從拌和樓投料到倉面碾壓完畢控制在2h以內。迎水面二級配區每一碾壓層間均噴灑一層層厚2mm的水泥粉煤灰凈漿,以加層間結合,提高防滲能力。

  3.5結構縫造縫采用簡易的切縫機造縫。切縫機由小型電動夯機加裝刀片改造而成,具有操作靈活、方便施工的優點。

  隔縫材料米用雙層彩條布,切縫深度一般大于20cm,成縫面積大于切縫面積2/3. 3.6縫面處理縫面在混凝土終凝后,采用水壓大于25MPa的高壓水進行沖毛處理,沖毛機為自行制造的HVW-M型,沖毛施工效率高,效果好。

  7模板工程3m雙層翻升模板,模板單塊重約1200kg,板面為6mm厚鋼面板。翻升模板具有剛度大,適應于連續上升施工等優點,板面頂部邊緣設有30mmK30mm角鋼裝飾條,使澆筑成型的混凝土表面留下規則有序的線條。大壩下游坡斜面模板,米用四層翻升模板,單塊模板3riK12.5m,重量約500kg,這在國內屬首次采用,澆筑形成的下游坡面美觀大方,線條優美,而且便于大壩的運行管理。

  4變態混凝土的應用變態混凝土在棉花灘大壩碾壓混凝土施工中得到廣泛應用,整個大壩岸坡基礎找平層、上下游模板面、伸縮縫、上下游止水材料埋設處、廊道、電梯井周邊、觀測電纜周邊及振動碾碾壓不到的部位全部采用變態混凝土。整座大壩碾壓混凝土澆筑方量為54萬m3,其中變態混凝土方量就達6 5萬m3左右。

  1鋪料變態混凝土在鋪料時,若采取同大倉面碾壓混凝土一起直接使用平倉機進行攤鋪,變態混凝土區域往往存在集料集中,且局部會高出碾壓混凝土大倉面,致使振實后變態混凝土部位高出碾壓混凝土倉面,不利于振搗作業,且易造成變態混凝土的灰漿流失。因此,變態混凝土的鋪料采取人工輔助攤鋪平整,同時為防止變態混凝土的灰漿流入碾壓混凝土倉面,一般要求變態混凝土區域攤鋪成低于碾壓混凝土6~10cm左右的槽狀(見)。

  4.2漿液的生產變態混凝土所使用的漿液采取集中拌制,制漿站設在右岸壩頭,制漿站生產能力為3.5m3/h.凈漿通過管道從制漿站輸送至澆筑倉面,倉面上用機動翻斗車盛裝凈漿運往使用地點。變態混凝土的加漿量是通過,一般鋪漿前先在攤鋪好的碾壓混凝土面上用纟10cm的造孔器進行造孔,插孔按梅花形布置,孔距一般為30cm,孔深20cm.然后采用人工手提桶(有計量)鋪灑凈漿,加漿時控制一桶漿液加入既定的加漿孔內,從而達到控制加漿量的目的。

  4.4振搗變態混凝土的振搗一般先于鄰近的碾壓混凝土進行,有時也可在周邊碾壓完后進行。振搗一般采用令100高頻振搗器或纟70軟軸式振搗器。振搗一般要求在加漿15min之后進行,振搗時間控制在20~30s之間,振搗時振搗器插入下層的深度要達到10cm以上。在與碾壓混凝土搭接交錯部位,要求高頻振搗器振搗范圍超過搭接范圍,使兩者互相融混密實。對于變態混凝土與碾壓混凝土局部搭接凸出部分,一般采用小型振動碾把搭接部位補充碾壓平整夯實。

  5特殊部位變態混凝土施工根據原設計要求在棉花灘大壩基巖面需覆蓋一層1m厚的常態混凝土墊層,岸坡的墊層常態混凝土與壩體碾壓混凝土同步上升。由于兩種混凝土的初凝、終凝時間有差異,要作到同步上升有一定難度,同時在實際施工中兩種混凝土的同步施工,存在諸多不便因素。為了簡化碾壓混凝土筑壩施工程序,進一步提高碾壓混凝土筑壩速度,在棉花灘大壩施工中進行大膽創新,把變態混凝土的應用范圍進一步擴大到岸坡基巖面的墊層混凝土上,取消原來1m厚的常態混凝土墊層。

  澆筑岸坡墊層變態混凝土時,先在基巖面上鋪灑一層砂漿,再在上面履蓋碾壓混凝土料。并且要求做到先碾壓壩體碾壓混凝土,后加漿澆筑岸坡基礎墊層變態混凝土,兩種混凝土均應在2h內澆搗完畢。岸坡基巖面變態混凝土施工,達到設計要求厚度后,可直接在其上進行碾壓混凝土作業。

  4.6機拌變態混凝土棉花灘大壩的墊層采用變態混凝土,對于岸坡平臺等變態混凝土數量大而集中的地方,若按現場加漿的施工方法,加漿工作量過大,并且加漿均勻性很難保證。在實際施工中,在能夠應用汽車運輸直接入倉的部位采用拌和樓直接拌制變態混凝土。機拌變態混凝土是在拌制碾壓混凝土時,加入規定比例的粉煤灰漿液而制成一種干硬性混凝土。這種新的變態混凝土施工工藝,不僅簡化了變態混凝土的操作程序,而且對大體積變態混凝土的質量更有保證。

  5次高溫期施工1間易溫控措施5.1.1原材料的溫控成品集料倉安裝噴頭,對集料噴水,使之有50cm以上厚度保持濕潤狀態;人工砂倉上架設遮陽擋雨棚。

  成品料堆高度保持5m以上,使之經過若干天的散熱降溫后才到達底部出料口。成品料生產盡量安排在夜間進行,酷熱晴天暫停生產。

  攪拌用水引用溫度較低的山澗泉水,不足時抽取汀江水,也安排在夜晚進行。購置冷水機,將混凝土拌制用水降至5C以下。

  水泥、粉煤灰罐頂部覆蓋泡沫板防曬,并對罐壁噴5.1.2運輸過程溫控為減少原材料及混凝土運輸拌和過程中升溫,采取了一系列簡易可行的防曬措施。包括:砂石料成品料倉至拌和樓料倉輸送皮帶上安裝遮陽棚,并盡量在夜間和早晚氣溫較低時進料。混凝土運輸汽車上安裝活動遮陽棚,防止混凝土在運輸過程中受太陽直曬。混凝土溜筒、儲料箱上也搭蓋遮陽棚。拌和樓安裝空調,白天氣溫較高時關閉門窗,夜晚涼爽時開窗透風等。

  5.1.3倉面溫控為使RCC碾壓倉面有較好的小氣候環境,采用沖毛機噴霧的措施。氣溫高時在碾壓過的RCC層面上覆蓋雙層保溫泡沫板并噴水,防止熱氣倒灌。在混凝土上、下游面及側面吊掛保溫材料并淋水,防止熱氣倒灌。

  5.1.4混凝土級配的調整盡可能減少水泥用量,從而減少水化熱的產生,并采用高效緩凝減水劑。

  5.1.5其他溫控措施其他溫控措施包括:(1避開高溫時段,盡量選擇傍晚時分開澆,當氣溫高于33C時,停止混凝土拌和,施工暫停;(2)加快施工節奏,采用斜層碾壓以減小倉面積,加快卸料、攤鋪、碾壓速度,減少混凝土暴露陽光下的時間,縮短層間覆蓋時間;(3)加漿與養護,對高溫時段覆蓋的層間結合面鋪灑凈漿,采用混凝土面覆蓋泡沫板與流水雙重養護措施;(4)加強與氣象部門協作,提高天氣預報準確度。

  5.2簡易溫控效果第一,人工砂石成品料倉降溫效果顯著,出料口各規格粗集料和人工砂溫度大部分時間維持在18C19C以下,僅5月中、下旬有少數日子材料溫度超過2C,甚至達到21C左右。而且材料的溫度相對穩定,日變幅一般不超過1.5C.較低的砂石料溫度,是控制RCC溫度的基本保證。

  第二,水的溫控措施效果也明顯,引用的山泉水,水溫一般在2C以下。冷水機開啟后,拌和用水最低可降至5C以下。當然,由于拌和用水量較少(8~ 90kg/m3),故其作用有限。

  第三,各類遮陽裝置對防止混凝土熱氣倒灌作用明顯,在暑熱天氣下,經3~4km運輸,倉面混凝土溫度一般較機口混凝土溫度升高1C,陰天,夜晚涼爽天氣,則無明顯溫度變化。

  第四,倉面噴霧對改善倉面RCC溫控狀況有良好作用,經測試,噴霧區域的氣溫較其他區域氣溫低第五,在碾壓后的混凝土層面覆蓋保溫泡沫板必須有噴霧或噴水措施跟上,可起到防止混凝土溫升作用。但如果相關措施跟不上,則會引起熱氣倒灌,并影響層間結合質量。

  第六,高效緩凝劑的使用對改善RCC的水化熱性能起到了良好作用。

  第七,綜合效果,各項溫控措施對降低RCC溫度起到良好作用,即便在氣溫很高的情況下,入倉混凝土也能保持相對較低的溫度,溫度差可達6~8C以上。

  5.3若干問題的認識5.3.1允許澆筑溫度技術規范規定RCC應在日平均氣溫3~情況下進行,并按有關公式計算出各澆筑月份的允許澆筑溫度。按此要求,則在安排的RCC澆筑低溫期內(10月下旬至次年4月中旬)將有很多日子不能進行施工,除非有降溫手段。其實,早在1999年2月就出現過3C以上的高溫天氣,元月底至2月出現連續11d日平均氣溫大于16C的時段,2~ 3月間有14d(見表4)。如果拘泥于允許溫度的限制,則2,3月份將有一半的時間不能澆筑RCC.實際上1999年2,3月份在無溫控措施條件下澆筑的88. 00m高程以下大壩RCC,其質量良好,并無因澆筑溫度超過允許值而出現問題。

  表4不同時期日均氣溫超過RCC澆筑允許溫度日數統計時段年2月3月4月上、中旬4月5月9月下旬10月下旬11月規范允許溫度C超溫天數年假定允許溫度C超溫天數年如人們對RCC的VC值認識由大趨向于小的認同一樣,允許澆筑溫度也引起我們思索:對溫度的要求是否需要那么嚴格,允許溫度計算的有關參數是否可以放寬,假定允許澆筑溫度放寬至表4中下半欄所列數據(僅是假設,未經計算)。則所能利用的時間長得多,所要采取的溫控設備、手段也簡單得多。當然,這有待研究人員的試驗分析。

  5.3.2RCC施工時段問題技術規范規定一年當中RCC施工時間只有半年,1999年上半年棉花灘大壩根據工程需要,在采取簡易溫控措施下于次高溫期繼續RCC施工,延長施工期40d,順利實現階段目標。成功的實踐表明,在次高溫期可以進行RCC施工,采取簡單的措施可以達到溫控要求,保證RCC質量。認同這一點,對于南方地區RCC筑壩具有重要意義。

  6質量水平及施工技術的主要特點6.1質量水平兩個枯水期共澆筑碾壓混凝土約45萬m3,現場質控結果為:機口VC值平均為6.3s,倉面VC值平均為7.1s,平均碾壓密實度99.7%.碾壓混凝土抗壓強度:對于設計要求為R1S150的碾壓混凝土,其平均值為37. 3MPa;對于設計要求為R200的7%,最長芯樣達到8.38m,芯樣外觀評述優良率達85.7%.芯樣物理力學性能測試全部滿足設計要求,碾壓混凝土總體質量優良。

  6.2施工技術的主要特點棉花灘大壩碾壓混凝土施工在總結了目前國內碾壓混凝土筑壩先進施工經驗的基礎上,結合棉花灘大壩的具體工程特點,取得了一些新的經驗,得到了國內碾壓混凝土方面專家的肯定和贊譽。

  6.2.1應用全干法工藝生產人工砂'石料該工藝流程在國內屬首次采用,不僅克服了傳統濕法生產人工砂石對水資源造成不可避免的污染,而且人工細集料的石粉含量高、混合均勻,特別是石粉中0.08mm以下顆粒的含量大大高于濕法工藝生產的人工細集料,十分有利于碾壓施工的可碾性及碾壓層面充分泛漿。同時,由此工藝生產的人工粗集料不僅粒形好,針片狀的含量也很低,有利于提高碾壓混凝土施工質量。

  6.2.2全面應用斜層平推碾壓施工工藝棉花灘大壩基礎找平層常態混凝土以上,全部采取斜層平推碾壓施工工藝,這在國內同類型工程中屬首例。在此工藝的薄弱環節坡腳的處理上進行了多種方式的比較(如:采取在坡腳加漿做成變態混凝土、把坡腳小于10cm的部分切除等),取得不同的經驗,并且將通過相關的試驗數據來支持最優的處理方式,以支持斜層平推碾壓施工工藝的推廣應用。

  6.2.3岸坡基礎找平層改常態混凝土為變態混凝土棉花灘大壩基礎找平層除基礎底部分采用常態混凝土外,岸坡基礎找平層與碾壓混凝土同時施工,并將常態混凝土改為變態混凝土,從而進一步簡化碾壓混凝土施工準備工作,加快了碾壓混凝土的施工速度。采用拌和樓拌制變態混凝土,利用碾壓混凝土的進倉流程,應用于大面積變態混凝土施工,這是棉花灘大壩工程對變態混凝土應用的創新。

  6.2.4大壩下游斜坡面采用四層翻升模板國內己建成碾壓混凝土重力壩的下游斜坡面均采用臺階形式。棉花灘大壩下游面采用邊碾壓邊翻升模板的施工工藝。直接形成1:0.75的下游斜坡面,使壩體具有美觀的外形,下游坡面變態混凝土用量同臺階面相比加不多,更符合設計要求。

  2.5結合工呈施工的需要,進行一系列施工技術和施工機具的創新垂直落料抗分離裝置的應用,使得碾壓混凝土在垂直落料30m后,不發生分離;利用小型電動窮實機改造成切縫機,使得碾壓混凝土的切縫變得簡單方便;變態混凝土簡易打孔器的應用使得變態混凝土的加漿方式和加漿量都得到較好的控制;針對負壓溜槽輸送RCC有部分分離的現象,對運輸車廂進行分倉改造,取得較好的效果。

  7存在問題棉花灘大壩碾壓施工中,雖然進行了多方面的施工工藝和施工技術的創新和發展,但仍有一些施工中的問題沒有得到很好的解決。

  1倉面VC值的動態控制碾壓混凝土的VC值是體現碾壓混凝土工作性能的一個重要指標,現場質量控制的VC值是從拌和機出料口測試得到的。碾壓混凝土從拌和機出料口到在倉面上碾壓完畢,須經過近2h的擱置、卸料、平倉等過程,期間VC值發生較大的變化,而且這種變化是隨機的,很難通過一般試驗來確定,因此較難以建立碾壓混凝土在倉面上被碾壓時的VC值同機口VC值之間的關系,而要使碾壓施工的碾壓層面充分泛漿,碾壓時的VC值控制是至關重要的,如何控制機口的VC值以達到碾壓混凝土在碾壓時有合適的VC值,一直無法得到很好解決。

  7.2壩內排水孔的施工碾壓混凝土二級配防滲區后面,壩內排水廊道前面,一般設有一排壩身排水孔。排水孔的施工,采用拔管法不會對碾壓混凝土施工造成較大的妨礙,但是經常會在碾壓時造成排水孔堵塞塌孔,以致幾個澆筑層后全部失效。而采用后期造孔,則造價過高,或者施工水利水電技術棉花灘碾壓混凝土重力壩溫控設計毛影秋(國家電力公司上海勘測設計研究院,上海市,200434)問題就顯得相當重要。基礎混凝土允許溫差根據基礎澆筑塊的溫度應力不超過混凝土的抗裂能力計算確定,RCC在0-內外溫差,RCC在0~ 4L時為22C,常態混凝土為23C.上下層允許溫差控制在13°C.寒潮保溫設計經計算后選用3cm厚的泡沫塑料板。

  1基本資料1.1氣溫、水溫及降溫寒潮壩址位于北回歸線附近,屬亞熱帶季風帶,氣候溫暖,年平均氣溫20.1C,月平均氣溫均在10C以上,極端最高氣溫39.2C,極端最低氣溫-4. 8C,月平均氣溫最高達27.(7月份),最低為10.7C(1月份),月氣溫年變幅8.4C.壩址以上流域多年平均降雨量1657.1mm,年平均相對濕度為80%,庫區多年平均水面蒸發量為1163.2mm,全年風向以靜止無風為最多,西北風次之,歷年平均風速為2.4m/s.各月氣溫。水溫統計如表1所列。

  壩址區歷年降溫寒潮較為嚴重,多年平均降溫次數達15. 4次,寒潮持續時間卜5d,其中12月至來年3月澆筑最有利月份的寒潮最為嚴重,平均每月發生2.1次,占全年發生寒潮次數的55%以上,最大降溫都在15C以上持續3d以上的次數達47.%;不同持續時間的寒潮其最大降溫值(降溫值天數)分難度很大。尋找方便經濟方式形成壩內排水孔,有待繼續探索。

  8結語棉花灘大壩工程碾壓混凝土施工在吸取國內先進的施工經驗的基礎上得到了國內碾壓混凝土方面的專家的幫助,在業主、監理、設計等方面的支持下,在施工工藝和施工技術方面進行大膽的創新,取得較為明顯的工程效益。施工中一些有效的機具和裝置得到應用,對提高混凝土的施工質量起到很好的保證作用,但施表1壩址區各月氣溫。水溫統計C項目/月份多年平均極端最高極端最低氣溫水溫氣溫水溫氣溫水溫全年工中仍然存在一些有待解決的問題,在今后的施工中將得到繼續的探索和改進。我們將通過棉花灘大壩碾壓混凝土的施工,為我國碾壓混凝土筑壩技術水平的提高略盡微薄之力。

  部副總經理兼總工。

  許劍華,男,55歲,教授級高工,棉花灘項目經理部質安環保部部長。

  阮錦發,男,28歲,助理工程師。

  (:2000~08~17責任編輯陳小敏)

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