龙开口水电站碾压混凝土施工关键环节质量控制.pdf

水 力 发 电 第3 9 卷第2 期 2 0 1 3 年2月 龙 开 口水 电站碾 压 混凝 土施 工 关键环节质量控制 陈利 刚邰先高 ( 中国水利水 电建 设工程咨询 昆明公 司，云南 昆明 6 5 0 0 5 1 ) 摘要：龙开 口水 电站工程所处河段 气候 干热 、风 大 ，在国内首次大规模使 用白云岩作混凝土骨料 ，大坝碾压混凝 土施工质量控制难度大 。为此 ，在大坝碾压混凝土施工 配合 比、人仓方式 、平仓与碾压 、层间结合控制 、变态混凝 土施 工等关键 环节采取 了一 系列 的质量控制措施 。将砂 中石粉含量控制在 1 7 ，同时控制微粉含量不小 于 5 ：以 自卸汽车直接人仓为主 ，配合满贯泄槽和胶带机入仓 ；利用数字化大坝系统 监控混凝土碾压。上述控制措施的应用 实现了大仓面连续快速浇筑 ，保证了混凝 土各项性能满足设计要求 。 关键词 ：质量控制 ；碾压混凝土施工 ；关键环节 ；龙开 E l 水电站 Q u a l i t y C o n t r o l Me a s u r e s i n Ke y C o n s t r u c t i o n P r o c e s s e s o f L o n g k a i k o u RC C Da m CHEN L i g a n g ，TAI Xi a n g a o ( H y d r o C h i n a E n g i n e e ri n g C o n s u l t i n g K u n mi n g C o ， L t d ， K u n m i n g 6 5 0 0 5 l ， Y u n n a n , C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e L o n g k a i k o u Hy d r o p o w e r S t a t i o n l o c a t e s a t a h o t ， d r y a n d wi n d y r e g i o n ， a n d t h e d o l o mi t e i s a b u n d a n t l y u s e d a s c o n c r e t e a g g r e g a t e f o r t h e fi r s t t i me i n C h i n a T h e c o n s t r u c t i o n q u a l i t y o f RCC i s d i ffic u l t t o c o n t r o 1 A s e rie s o f q u a l i t y c o n t r o l me a s u r e s a r e i mp l e me n t e d i n k e y c o n s t r u c t i o n p r o c e s s e s o f mi x p r o p o r t i o n d e t e r mi n a t i o n ， c o n c r e t e t r a n s p o r t a t i o n ，s p r e a d i n g a n d l e v e l i n g a n d c o mp a c t e d ，i n t e r l a y e r b o n d i n g c o n t r o l a n d d i s t o r t e d c o n c r e t e c o n s t ru c t i o n T h e p o wd e r c o n t e n t o f a r t i fi c i a l s a n d i s c o n t r o l l e d a t 1 7 a n d t h e c o n t e n t o f mi c r o n i z e d p o wd e r i s n o t l e s s t h a n 5 T h e c o n c r e t e t r a n s p o rta t i o n t o p l a c e me n t s u r f a c e i s ma i n l y t a k e n b y t ruc k s a n d s u p p l e me n t e d b y c h u t e s h a f t s a n d b e l t c o n v e y o r s Th e c o mp a c t i o n o f c o n c r e t e i s c o n t r o l l e d b y d i g i t a l d a m s y s t e mTh e s e me a s u r e s e n s u r e t h e r a p i d a n d c o n t i n u e l a r g e - s u rfa c e c o n c r e t e p l a c e me n t a n d t h e q u a l i t y o f c o n c r e t e me e t i n g d e s i g n r e q u i r e me n t s Ke y Wo r d s ： q u ali t y c o n t r o l ； RC C c o n s t ruc t i o n ； k e y p r o c e s s ； L o n g k a i k o u Hy d r o p o w e r S t a t i o n 中图分类号 ： T V 5 2 3 ；T V 5 4 4 9 2 1 ( 2 7 4 ) 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 6 6 - 0 2 龙 开 口水 电 站 T 程 枢 纽 由 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 、 泄 洪 冲 沙 建 筑 物 、 右 岸 坝 后 式 厂 房 、 厂 坝 间 升 压 开 关 站 等 建 筑 物 组 成 。碾 混 凝 土 重 力 坝 最 大 坝 高 1 1 6 m，坝 顶 高 程 1 3 0 3 m，坝 顶 长 7 6 8 I n。 大 坝 混凝 土 总量 约 3 01万 I n 其 中碾 压 混凝 土 约 2 2 0 万 ru 。 大坝 工期 紧 、施 工强 度 高 ；坝 区 气候 干 热 、风 大 ， 属 典 型 的 十 热 河 谷 ： 大 坝 混 凝 土 采 用 的 骨 料 存 在 级 配 不 平 衡 ，人 工 砂 石 粉 含 量 低 等 问 题 。根 据 这 些特 点 ，本 工 程 对碾 压 混凝 土 施 工 配合 比 、入 仓 方 式 、平 仓 与 碾 压 、层 问 结 合 、变 态 混 凝 土 施 T等 关键 环 节采 取 一 系列 控 制 措施 ，实 现 了大 仓 面 连 续 快 速 浇 筑 ，保 证 了混 凝 土 各 项 性 能 满 足 设 计 要 求 1 混凝土施工配合比调整控制 在 大 坝混 凝 土 浇筑 初 期 ，选 用 导 流 明渠及 坝 基 开 挖 的 玄 武 岩 作 为 人 工 骨 料 料 源 ： 后 采 用 料 场 开 采 的 白云岩作 为人工 骨料 料源 ，两 种骨料 均具 有“ 脆 、 硬 ” 的特点 。尤其 是 白云岩 加工 的骨料 级 配不平 衡 、 人 T 砂 石 粉 含 量 低 。 为保 证 碾 压 混凝 土 的 可碾 性 ， 研 究决 定混凝 土施 工配 合 比初期 采取 外掺 5 7 粉 煤 灰 的措施 ，出机 口 VC值控 制 在 3 7 s 但 在 浇筑 收稿 日期：2 0 1 2 1 2 1 0 作者简介 ：陈利刚 ( 1 9 7 6 一 ) ，男 ，云南 陆 良人 ，高 级上 程 师 项 目副总监 ，主要从 事水利水 电工程 监理和施工组织设计工 作 帚j 奄 Z 期 个U u， 哥： 儿 ，I u 小 过 程 中发 现 ，新 拌 混凝 土 的可 碾性 较 差 ，表 面泛 浆 不 充 分 。分 析 后 认 为 ，人 工 砂 中的微 粉 不 足 是 主要 原 因 这影 响 了新 拌混 凝 土 的工 作性 能 。进 一 步 的 调 研 及 施工 配 合 比试 验确 定 ，应 采取 外 掺 灰 岩石 粉 的技 术 方 案 ：将 砂 中石 粉含 量 控 制 在 1 7 ，同 时控 制 微 粉 含 量 不 小 于 5 ；根 据 每 班 实 际 检 测 的人 工 砂 石 粉含 量动 态控 制外 掺石 粉量 ，同时将 出机 口 VC 值 控 制 在 0 2 S 。调 整 混 凝 土 施 工 配 合 比( 见 表 1 ) 后 ，大坝 碾压 混凝 土拌 和 物 的性能 得 到 了显 著 改善 ， 可碾 性及 层 间结 合质 量得 到 了明显 提 高 。 2 仓面分区规划及入仓方案选择 合 理 的仓 面 分 区 可 以充 分 发 挥碾 压 混 凝 土 机械 化 快 速 施 工 的优 势 ，实现 均 衡 施 工 。龙 开 口水 电站 大坝 碾 压混 凝 土 施 工根 据 工 程 布 置 、入 仓 条 件 、拌 和楼生产 能力 ，按左 岸挡 水坝段 、导 流缺 口坝 段 、溢 流坝段 、厂房坝段 、右岸 挡水 坝段进 行仓 面分 区。平 层浇筑 的最 大仓 面达 6 6 0 0 m ，斜层 浇筑 的最 大仓 面 达 9 6 0 0 m。 ，最多时有 1 1 个 坝段 同仓斜层 浇筑 ，基本 上 实 现 了大 仓 面 连 续 快 速 浇 筑 ，有 效 减 少 了模 板 量 。 多 种入 仓 方 案 的 比选 表 明 ， 自卸 汽 车 直 接人 仓 效 率 最 高 。 为此 ，采 取坝 后 及 坝 前 自卸 汽 车 直 接人 仓 的方 式 。为 保 证 坝前 防渗 区域 的碾 压 混 凝 土施 工 质 量 坝 前人 仓 采 取 钢栈 桥 跨 防 渗 区域 的措 施 ；在 自卸 汽 车 无 法 到 达 的 区 域 ，两 岸 挡 水 坝 段 采 用 了 满 贯泄 槽 入 仓 的方 式 ：河 中溢 流 坝 段及 厂房 坝 段 则采 用 了胶带 机入 仓 的方 式 。三种 入仓 方式 的综 合 利用 ， 有 效 解 决 了碾 压 混 凝 土快 速 入 仓 的 问题 ，实 现 了年 浇筑 量 1 7 8万 m。 ，高 峰 月 浇 筑 强 度 达 2 2万 m 。快 速入 仓保 障 了层 问结合 质 量 。 3 卸料、平仓和碾压控制 碾压 t 昆凝 土卸 料 时 ，容易 产生 骨料分 离 。为此 ， 通过 满 贯 泄槽 人 仓 时 控制 好 满 贯 运行 ；胶 带 机 入仓 时 ，在仓 内设 置 接料 斗 ，接料 斗与 机头 问装 缓 降器 ； 自卸 汽 车 采用 多 点 法 卸料 工 艺 等 ；有 效 控 制 了卸料 时 的骨料 分离 。 碾 压 混 凝 土 的 铺 料 厚 度 及 碾 压 遍 数 是 历 来 质 量 控 制 的 难点 。龙 开 口水 电工 程 首创 性 地 利 用 了 天津 大 学 研 发 的数 字 化 大坝 系 统 监 控碾 压 混 凝 土铺 层 厚 度 、碾 压 遍数 、振 动 碾行 走 速度 、激 振力 等 ，并将 该 技 术 与 监理 有 机 配 合 ；从 而有 效 促 进 了碾 压 混凝 土平仓 与碾 压质 量 的提 高 。 4 层间结合质量控制措施 碾 压 混 凝 土 的 层 问 结 合 质 量 直 接 关 系 到 大 坝 的 防渗 和抗 滑稳定 。而影 响层 间结合 质量 的因素很 多 ， 应 从 优 选 施 工 配合 比 、动 态 控 制 VC值 、控制 仓 面 小环 境 、严 格处 理 二 次 污染 等方 面采 取措 施 ； 以最 终保 证 铺 筑 的碾 压 混 凝 土碾 压 完 成后 能 全 面 泛 浆 ， 下层铺 筑 时上层 仍 有弹性 。 为实 现 上 述 目标 采取 了优 化施 工 配 合 比 、适 当提 高 砂 率 、外 掺 石 粉控 制 人工 砂 中石粉 含 量及 微 粉 含 量 的 措 施 ；并 根 据 季 节 选 用 夏 季 型 或 冬 季 型 减 水 剂 ，从 而 提高 碾 压 混凝 土 的可 碾 性 。此 外 ，工程 所 在 地 昼 夜 温 差 大 、 日照 强 、 晴 天 VC值 损 失 快 ， 为此 以控 制 混凝 土 碾 压 时不 陷碾 为原 则 ，动 态 控 制 碾 压混 凝 土 出机 口 VC值 并 在 仓 面 设 置 大 功 率 喷 雾机 、局 部 用 喷雾 枪 辅 助控 制仓 面小 环境 ，提 高入 仓 强度 ；从而有 效 改善 了层 问结合 质量 。 采 用 斜 层铺 筑 时 ，仓 面二 次 污染 较 为 严 重 ，若 处理 不好将 会影 响 碾压混 凝 土层 间结合 质量 。为此 ， 本 工 程 的 碾压 混 凝 土施 工 采 用 了左 右 方 向及 下 游 向 上游 方 向 的斜 层 浇 筑 方 式 。 即 ，每 间 隔 1 0 m 为一 铺筑 条带 ，每 一条 带往前 推 进时严 格 进行 二次 冲仓 ， 验 收合 格 后 再铺 筑 砂 浆 。此 外 ，斜层 坡 脚部 位 不允 许形 成 尖 角 或 大骨 料 集 中 区域 ，采 取 了覆盖 砂 浆及 保温被 加 以保 护 的措施 。 5 变态混凝土施工 龙开 口水 电站 大 坝 迎水 面 、岸坡 基 岩 接 触 部位 和止水 埋设 处 的变 态混凝 土施 工是 大 坝 防渗 的关 键 。 其使 用 的浆液 由制 浆 站统 一 拌 制 ，掺 浆量 为变 态混 凝 土量 的 5 ，浆 液 比重 不低 于 1 7 k g c m 。浆 液 在 灌浆 泵 压 入仓 面 的加 浆 车 内储存 待用 ，加浆 车 的筒 内设 置 了搅 拌器 ，以保证 浆 液 的 均匀 性 ；加 浆 采 用 抽槽 法 。 为做 好加 浆 的定 量 控制 ， 自制 了 1 m 长铁 皮 容 器加 浆 槽 容 量 正好 为 1 m 长变 态混 凝 土 所需 的加 浆 量 。掏 槽 后将 浆液 放 满加 浆 槽 再 均匀 地 倒人 混 凝 土沟 槽 中 ，待 1 0 1 5 mi n浆 液( 下转第 7 7页 ) 表 1 龙开口水 电工程大 坝碾压 混凝土施工配合 比 W a t e r P o w e r V o 1 3 9 N o 2囫 1、J互j B， 守： 匕丌LJ ， J 岜 如J J 方 玉 冈 冗一删 ， 比 上 ( 2 )仓 面 温 控 。在 高 温 季 节( 4月 9月 )尽 可 能利 用 早 、晚或 者 夜 间 气 温较 低 的 时段 进 行 混 凝 土 浇筑 ，仓 面 喷雾 以降 低 仓 面温 度 ，并 防止 混 凝 土 表 面失 水 。喷 雾 时 要 用低 温 水 ，雾 滴 直 径 应 达 到 4 0 8 0 m，使 雾化 后 小环 境 内的温 度 比气温 低 3 5 。 混 凝 土 收仓 后 覆 盖 保 温 层 以减 少 热 量 倒灌 ，待 混 凝 土初 凝 后进 行 表 面 流河 水 养 护 。混 凝 土立 面 采 用 花 管( 塑 料 管壁 上 钻 小 孔 )进 行 流 水 养 护 ，花 管 蛇形 悬 挂 在 模 板 底 部 混 凝 土 表 面 上 。 ( 3 )通 水 冷 却 。为 降低 混凝 土 早 期 温 度 ，在 高 温季 节( 4月 9月 )混 凝 土 浇 筑 过程 中 即开 始 初期 通水 冷 却 冷 却 水 温度 与混 凝 土 最 高 温度 差 不 超 过 2 5 ，流量 控 制 在 1 2 1 5 m3 h之 间 ，水 流 方 向每 2 4 h变换 1次 。在 一 期 冷却 过 程 中 ，最 高 温度 出现 前 可适 当加大 通水 量 以利 于削 峰 。 3 施工监测 蜗 壳 二 期 混 凝 土 内埋 设 温度 计 、测 温 管 等进 行 温 度 监测 。在第 2、3层混凝 土 施工 中 ，所有 仓 位混 凝 土 浇 筑 时 均 进 行 了 全 过 程 变 形 监 测 。 在 座 环 上 设 置 监 测点 ，将 其不 平 度 、水 平位 移 和 抬 动值 控 制 在 设计 允 许 范 围内 还 根 据 监测 数 据 及 时 调整 混 凝 土 浇 筑 速 度 。 4 施工工期 根据 1 5号 机 组 蜗壳 二 期 混凝 土 实 际工 期 ，各 层混 凝土 施工 平均 周期 见表 2 。 表 2厂房蜗壳二期各层混凝土施工周期 d 5 结语 ( 1 )通 过 合 理 调 整 分 层 ，形 成 大 阴角 封 闭 环 ， 采 取 预 埋 径 向泵 管 的方法 。对 该 区域 用 高 流态 混 凝 土一 次灌 注完 成 。 ( 2 )通 过 合理 调 整腰 线 以下 混凝 土分 层 ，布 置 简易 施 工 平 台 以及 采用 倒 马 镫 形钢 筋 样 架 ，保 证 了 蜗 壳 腰 线 以下 外 裹 钢筋 与 底 层混 凝 土 同 时施 工 ，使 腰 线 以 上 钢 筋 获 得 了 较 为 宽 松 的 施 工 环 境 。 ( 3 )本 工 程采 取 的一 系列 有 效措 施 不 仅 提 高 了 施 工 效 率 、降低 了直线 工 期 ，为机 组 的安 装 和 发 电 奠 定 了坚实 的基 础 ，也 为 类 似工 程 的 蜗壳 施 工积 累 了 一 定 的经 验 。 ( 责任编辑杨健 ) ( 上 接 第 6 7页) 充 分 渗透后 开 始振捣 ；振捣 作业 完成 后 再 用 小 碾 将 变 态混 凝 土 与 碾压 混 凝 土 的结 合 部 位 碾压 密 实 ，使表 面平 整 。 6 温度控制 龙 开 口水 电站 大坝 碾 压 混凝 土低 水 泥 用 量 、高 粉 煤灰 掺 量 ，极 大地 降 低 了混凝 土 的发 热量 ；但 采 用 全 断 面通 仓 薄层 摊 铺 及 连 续碾 压 快 速 上 升 散 热 较 为缓 慢 。 因而 ，通 过 控 制 其碾 压 混 凝 土施 工 中 的 骨 料含 水 率 成 品料 仓 、皮 带机 均 设 置 凉棚 防雨 防 晒 ，采 取 二 次 风 冷 骨料 及 加 冰拌 和 等 措 施 ，控 制 混 凝 土 出机 口温 度 ：对 混 凝 土 运输 机 具 采 取遮 阳保 温 措施 ，尽 可 能 采用 自卸 汽 车直 接 人 仓 ，入仓 后 快 速 平仓 碾 压 ，利 用移 动 式 喷 雾 机进 行 仓 面 喷雾 ，形 成 仓 面小 气 候 ；碾压 完 成 后 及 时覆 盖 保 温 材料 ，尽 量 减 少混 凝 土 运输 和浇 筑 过 程 中 的温 度 回升 ：混 凝 土 浇 筑后 ，利 用 制冷 机 组 生 产 制冷 水 进 行 混凝 土 通 水 冷 却 。控 制 混 凝 土最 高 温 度 等一 系列 措 施 ；有 效 减 少 了混凝 土温度 裂缝 的产生 。 为 减 少 表 面产 生 裂 缝 的几 率 ，新 浇碾 压 混 凝 土 收 仓 后 即开 始 在 表 面覆 盖 保 温 被保 护 ，终 凝后 永 久 暴 露 面 采 用 挂 花 管 的 方 式 长 期 流 水 养 护 ；水 平 仓 面 进 行 流水 养 护 ：大 坝上 游 面 正 常蓄 水 位 以下 则先 涂 刷 水 泥基 渗 透 结 晶体 防渗 层 ，然 后 粘 贴 3 c m 厚 挤 塑 型苯 乙烯 泡 沫塑料 板 常年保 温 ；在气 温变 幅较 大 、 气 温 骤 降频 繁 的 季节 ，对 大 坝下 游 面 、侧 面 等暴 露 面 挂 贴 聚 乙烯 卷 材保 温 ：对 大坝 混凝 土 内的 各种 孔 洞 、廊道 、 电梯井 等 部 位 采取 封 闭 措施 ，减少 空 气 流 动 。这 些 措 施 的运 用 ，有效 控 制 了 混凝 土 表 面裂 缝 的 发 生 。 7 结语 龙 开 口水 电 站 大 坝 碾 压 混 凝 土 施 工 于 2 01 2年 6 月 全 部 完成 。大 坝混 凝 土 7 5 7 4组 的 抗 压强 度 检 测 均 满 足 设 计要 求 ；大 坝 混 凝 土 共 取 心 5 8 5 m，心 样 单 根 最 长 1 3 O 1 m， 心 样 获 取 率 9 5 以 上 。 大 坝 2 0 1 2年 汛 期 完 成 了安 全 挡 水 度 汛 ，现水 库 已蓄 水 。 观 察 和监测 成果 显示 ，坝 体各 层排水 廊 道渗 水量 少 ， 大 坝 运行 稳 定 。 这些 表 明 ，大坝 碾 压 混凝 土施 工 质 量 及 层 问结 合 质量 良好 ，施 工过 程 中采 取 的控 制 措 施 合理 、有 效 。 ( 责任编辑 陈 萍) W a t e r P o w e r V o 1 3 9 N o 2圃