仿真技术在大坝混凝土投标中的应用与分析.pdf

0 囊 水 利 水电 施 工 2 0 1 4 第3 期 总 第1 4 4 期 仿真技术在大坝混凝土投标中的应用与分析 罄张 杨 ( 中国水利水电第 L _T _ 程局有限公司) 【 摘要1 溪洛渡工程大坝混凝土浇筑这样复杂 的过程， 需 要I 主 童 用系统工程思想、理论和方法，结合计算机仿 真、网络进度计划等先进技术，研究大坝混凝土浇筑过程工艺、 。 设备空间冲突诊断 分析 系统 ，发现大坝混凝 土浇筑过程的空间冲突类型、可能的结果，为混凝土浇筑仓面设计混凄 乏 土浇筑设备运行策略 ，工艺衔接以及 进度优化提供决策分析依据 ，从 褥保证 大坝混凝土浇 筑施 工的顺利、 协调进行 鼍 l 滚洛渡仿 真红溉分析 | 1 引言 溪洛渡水 电站 大坝 工程 规模 大 ，施 工历 时长 ，施 工 技术难度高，施工影响因素复杂。为确保大坝混凝土施 工进度计划 的可靠性 ，采用计 算机 技 术对 大坝 混凝 土浇 筑进度计划进行 分 析 ，选用 的仿 真参 数依 据招标 文 件 的 规定 、同类 1 _ 程 的经验和编制 的施 工技 术方 案等 。 2 大坝混凝土施工模拟 的边界条件 2 1 主要施工参数 用仿真手段模 拟 大坝混 凝 土分层 分 块浇 筑过 程 ，其 计算结果正确与 否 ，与所 取 的施工 参 数和施 l丁限制 条件 有十分 重 要 的 关 系。大 坝 混 凝 土 浇筑 主要 施 工 参 数 见 表 l 。 表 1 大坝混凝土浇筑主要 施工参数 序号 参数名称 参数值 备注 l 坝顶 高程 6 1 0 O O m 2 最低建基面高程 3 3 2 O O m 3 开工日期 2 0 0 8年 1 1 月 1 3日 3 3 2 O O m高程起 4 吊罐容 量 9 m0 5 L 【 1 部 位 间歇 时间 1 5 d 6 门槽部位间歇时间 l O d 7 拆 模 时问 3 d 8 浇筑机械问的安全距离 1 3 m 9 全坝最大允许高差 3 0 m 1 ( ) 相邻坝段允许高差 1 2 m l l 接缝灌 浆 区控制 的混 凝土 最小 龄期 1 2 0 d l 2 接缝灌 浆压 重区控制 的混 凝 土最小 龄期 7 0 d 1 3 混凝土浇筑铺层厚度 0 5 m 】 4 灌浆压重厚度 6 m l 5 泄 洪深 孔停 歇 时间 5 0 d 1 6 浇筑铺 层 覆盖 时间 4 h l 7 缆机吊运混凝土最小生产率 6次 h 1 8 缓坡坝段同结灌浆时间 ( 6 1 4 号、2 0 2 4 号) 2 1 d 分两次 1 9 I 6 1 8号坝段 同结灌浆时间 4 5 d 2 0 1 5 、1 9 号坝段固结灌浆时问 4 0 d +2 1 d 分两次进行，第一次 4 0 d ，第二次 2 0 d 1 0 8 2 2 气象条件及有效施工天数 考虑到雨天和气温及混凝土拌和系统维护与保养对 混凝土浇筑 的影响 ，初步拟定全 年可施 工天数为 3 1 0 d 。 2 3 不 同部位混凝土浇筑块铺层厚度 一 般情况下，各仓面的混凝土浇筑采用 0 5 m 的铺 层 。在浇筑混凝土时 ，混凝 土铺 层最 大覆盖 时 间暂按 4 h 计 ；同时 ，也对 3 5 h做比较分析 。 2 4固结灌 浆时 间 在河床坝段 ( 6 2 4号 ) ，按 有 盖重灌 浆 考虑 ；对 于 陡坡 坝块( 1 5号 、2 5 3 1号 ) ，按 无 盖重 + 引管有 盖 重 固结灌浆相 结合考虑 。缓坡 坝段 6 1 4号 、2 O 2 4号 同结灌浆 分 两次 进行 ，每 次不 少 于 2 1 d ；1 5 、1 9号坝 段 同结灌浆分两次进行，第一次 4 0 d ，第二次 2 1 d ；1 6 1 8 号坝段同结灌浆时间 4 5 d 。 2 5 接 缝灌 浆处理 为了控制施工期各坝段冈倒悬产生的施工期应力 ，将根 据现场条件全年进行接缝灌浆 ，同一高程的灌区同步进行 ， 拟定的灌区混凝土龄期不小于 1 2 0 d ，压重厚度为 6 m。 2 6 缆机参数( 见表 2 ) 表 2 缆机 参数 水平速度 垂直速度 罐容 取料高程 跨度 垂度 机号 ( m rain) ( m mi n ) ( m0 ) ( m) ( m) ( ) 1 4 5 O 1 8 O 9 7 1 O 7 3 0 5 5 2 4 5 O 1 8 O 9 7 1 O 7 3 0 5 5 3 4 5 O 1 8 O 9 7 1 O 7 3 0 5 5 4 4 5 0 1 8 O 9 7 1 0 7 3 0 5 5 综合技术 2 7 孔 口部位及周边混凝土浇筑处理 大坝孔洞部位考虑钢筋和埋件安装 ，其结构复杂， 施工难度 大 ，所 以在孔洞影 响到 的坝块 问歇 时 间应适 当 延长 ，模 拟 中拟定 间歇 时 间 为 ：孑 L 洞 范 围 内 1 5 d ，门槽 范 围 内 l O d ，深 孑 L 钢 衬 安 装 5 0 d ，表 孔 大 梁 底 部 间 歇 2 0 d 。 2 8 拌和楼生产率 右岸坝肩高线拌和系统常态混凝土生产率 6 0 0 m。 h ， 预冷 混凝 土生产率 5 0 0 m h ，为 4台缆机供料 。 2 9 模拟浇筑的优先原则 大坝孔 口坝段 的施工及各坝段基础的有压重固结灌 浆是大坝施工 的关键线路，所以大坝跳仓选块 的浇筑原 则为：中间孔口坝段优先，岸坡坝段斜坡上的坝块浇筑 优先 。 采用 仿真 手段 对 大 坝 混 凝 土 浇 筑 过程 进 行 详 尽 的 模 拟计 算 和分 析 ，系 统 严 格 按 前 述边 界 条 件 限制 ，逐 仓 跳块 。在 满 足浇 筑 计 划 的 同 时 ，尽 可 能 使 大坝 均匀 匕 升 。 3 计 算成果 根据上述边界 条件进行模拟计算 ，坝体混凝 土于 2 0 0 8 年 1 1 月 1 3日具 备开浇条 件 ，2 0 1 3年 6月大坝混 凝 土浇筑全部完成，总工期 5 5 个月。具体计算结果见图 1 、 图 2 。 _大坝坝体混凝土施工强度 +累计 图 1 大坝 混凝 土 月 浇 筑 强度 图 1 0 9 瑚 湖 枷 姗 瑚 o m 8 6 4 2 O月 年 1 1 水利水电施工2 0 1 4 第 3期 总第 1 4 4期 褂 暖 曩 嚣 4 成 果分析 4 1 工期 分析 l I 1 i 2 l l2 3 4 5 6 7 8 9 l o l 2 3 l4 5 1+18 9 0 【1 【2 1 2 l3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 【2 1 I2 3 4 1, l6 7 l8 I9 1 0 1 2 1 l2 3 14 15 图 2 大坝施 工形象示意 图 从模 拟计 箅结果 的 大量 图表 可见 ，大 坝施 工进 度 均 能提前满足各个时期对大 坝进度 的要求 ，只有 2 0 1 3年汛 前大坝浇筑高程 6 0 1 O O m 和接缝 灌浆高程 5 8 7 O O m 与要 求的接近，但也比招标文件要求的提前 2 0余灭。 此， 采用的施工方案满足该项工程工期的要求。计算结果与 招标文件要求完丁 日期 比较 见表 3 。 表 3 计算结果与招标文件要求 完工 日期 比较 序号 要求面貌 要求完工 日期 计算面貌 计算完工日期 比较值 2 O l 1 年汛前最低坝段混凝土浇筑 最 低 坝 段 混 凝 土 浇 筑 高 程 l 2 0 1 1 年 5 月 3 1日 2 0 1 1 年 4 月 2 5日 提前 3 6 d 高 程 4 7 0 5 0 m 至 4 7 0 5 0 m 2 0 1 1 年汛前坝体接缝灌浆最低高 2 0 1 1 年汛前坝体接缝灌浆最低高 2 2 0 1 1 年 5 月 3 1日 2 0 1 1年 3 月 1 1 El 提前 8 O d 稗 至 4 4 3 O O m 程 至 4 4 3 O O m 2 0 1 2 年 汛前 最 低 坝段 混 凝 土 浇筑 2 O 1 2 年 汛前 最低 坝段 混 凝 土 浇筑 3 2 0 1 2年 5 月 3 1日 2 0 1 1 年 l 2 月 2 5日 提前 约 1 4 9 d 高私 至 5 1 3 O O m 高程至 5 1 3 O O m 2 0 1 2 年汛前坝体接缝灌浆最低高 2 0 1 2 年汛前坝体接缝灌浆最低高 4 2 0 1 2年 5 月 3 1日 2 0 1 1 年 1 2 月 2 4日 提前约 1 5 O d 科 至 4 9 7 O O m 程 至 4 9 7 O O m 2 0 1 3 年汛前最低坝段混凝土浇筑 最 低 坝 段 混 凝 土 浇 筑 高 程 5 2 0 1 3 年 5 月 3 1日 2 0 1 3年 5 月 2日 提前 2 9 d 高 科至 6 0 1 O O m 至 6 0 3 O O m 2 0 1 3 年汛前坝体接缝灌浆最低高 2 0 1 3 年汛前坝体接缝灌浆最低高 6 2 0 1 3年 5 月 3 1日 2 0 1 3年 5 月 8日 提前 2 3 d 科 至 5 8 7 O 0 m 程 至 5 8 7 O O m 坝体混凝土浇筑完毕 ( 不含导流 7 2 0 1 3年 8 月 3 1日 坝体混凝土浇筑完毕 2 0 1 3年 6月 1 4日 提前约 7 8 d 底 孔封堵 ) 4 2 缆机机械效率的分析 大坝浇筑采用 4台缆机 组合 。因为 缆机 的构 造和 运 行机 制决定位于 同一平 台 的两 台缆 机之 间必须 有 1 3 m 间 隔。考虑缆机的安全 运行 ，以及施 工 时 的干扰 等 ，同一 平 台上的缆机合理 的控制范 同在 1 3 m左右 。 坝体底部坝块最大面积约为 1 4 3 0 m ，坝块长度约为 6 5 m，可同时 由 4台缆机共 同浇 筑一块 。4台缆机 由高线 高程 6 1 0 O 0 m供 料 平 台取 料 。高 线 取料 为 6次 循环 h ， 吊罐容量为 9 m。 。缆机入仓强度可由下式计算 6( 次循环 h ) 4 ( 台缆机) 9 ( ma 罐容) =2 1 6 ma h 大面积仓 面所需要的混凝土入仓强度可 由下 式计 算 1 4 3 0( r n 2 仓 面面积 )0 5( m铺层 厚度 ) 4 ( h铺 层允 许间歇时间)一1 7 8 7 5 m。 h 由以上计算结果 可见 ，缆机 入仓 强度 2 1 6 m。 h大 于 仓面所需要的混凝 土入仓 强度 1 7 8 7 5 m。 h ，满足仓 面人 仓强度要求 。 随着大坝混 凝 土 的上升 ，混 凝 土运距 缩 短 ，缆 机 生 产效率逐步提高 ，可逐步 同时安排 2 3个仓面浇筑 。 汁算结果 表 明 ，1台缆机 在 中间 坝段 ( 1 5号 )从 大 坝底部到顶部 的生 产率 为 6 3次循 环 h ，混凝 土生 产率为 1 0 2 m。 h 。 单台缆机铺料条带宽度约 4 m，按一台缆机占用 4个 条带计算，则约需 1 6 m宽 ，4台缆机共浇一块则需宽度 6 4 m。仓面上下游方 向长度只需不小于 6 4 m 即可使用 4 台缆机共浇一块 。 该方案中，采用 4台缆机同时浇筑需要考虑辅助工 作的解决方法 。通过模拟计算 ，4台缆机共 同浇筑 一块 的 浇筑块 约有 9 1 块 ，主要分 布在 9 2 O号 坝段 ，高程 主要 集 中在 3 7 0 0 0 m 以下 ，浇 筑 时 间 主 要 在 2 0 0 9年 1 2月 之前 。 通过分析 ，4台缆机同时浇筑 的部位主要集 中在大坝 底部 ，浇筑时 问主要 在 2 0 0 9年 1 2月 下旬 之 前 。根 据前 述月浇筑强度 冈反映 出该 时段 月浇 筑强 度不 高 ，同时反 映出缆机在 该时段效率不高，而大仓 面的小时强度高， 说明缆机浇筑之外的等待时间较多，有足够的备仓能力， 可利用这些时 间做辅 助 工作 。同时 ，为加 强辅 助工 作 的 能力，施工期可在底部再增加 3台塔机及仓面吊配合辅 助工作 。 4 3 坝体临时导流底孔、深孔、表孔的施工 大坝孔洞部位 的施 工 因受 间歇 期加 长 的影响 ，相应 的施T工期直接影响到大坝混凝 土浇筑 进度和总工期 。 综合技术 4 4 高温季节混凝土覆盖时间改为 3 5 h的分析 该工程施工时 有较 多两 台缆 机 同时浇 筑一 个仓 面 的 情况，这样 4台缆机可以同时满足两个仓面的浇筑需求。 混凝土浇筑过程中铺层覆盖时间由 4 h改为 3 5 h后，要 求混凝土入仓 强度 加大 。为 了及 时覆盖 铺层 ，有 时两 台 缆机的生产率就不能满足要求 ，势必要求第三 台缆机加 入浇筑，使原来可同时开两仓的条件无法满足，这样对 进度必然有些影响。如果只是简单地减少混凝土铺层覆 盖时间而不采取其他措施，将无法达到 2 0 1 3年汛前坝体 接缝灌浆最低 高程要求。计算结果与原方案 的比较 见 表 4 。与招标 文件要求的进度 比较见表 5 。 表 4 混凝 土年 浇筑量比较 万 m3 年份 铺层覆盖时间为 3 5 h 铺层覆盖时间为 4 h 2 0 0 9 9 1 7 l 1 9 9 9 1 4 0 4 2 O1 O 1 4 1 2 3 5 6 1 4 6 8 7 6 2 2 0 1 1 1 6 8 7 2 5 3 1 6 7 7 3 3 6 2 O 1 2 1 5 9 8 6 3 5 1 5 3 2 3 4 9 2 0 1 3 3 8 O 6 7 2 3 2 6 1 8 4 通过 比较 分 析 ，仅 把铺 层 覆 盖时 间 由 4 h改 为 3 5 h 不 能满足招标 文件 对 2 0 1 3年 汛 期前 接 缝灌 浆 高 程 的要 求 ，应采取一些其 他 工 程 措施 加 快 该 时 段 的施 工 进 度 ， 以满足 2 0 1 3 年度汛要求 。 表 5 与招标 文件要 求的进度 比较 序号 招标文件要求 覆盖时间改为 3 5 h 方案计算结果 覆盖时间为 4 h 方案计算结果 比较值 1 2 0 1 1 年汛 前最 低坝 段混凝 土 浇筑 高程 至 4 7 0 5 0 m 2 0 1 1 年 5 月 4日 2 0 1 1 年 4 月 2 5日 提前 2 7 2 2 0 1 1年汛前坝体接缝灌浆最低高程至 4 4 3 0 0 m 2 0 1 1年 5月 4日 2 0 1 1 年 3月 1 1 B 提前 2 7 3 2 0 1 2年汛前最低坝段混凝土浇筑高程至 5 1 3 0 0 m 2 0 1 2年 2月 4日 2 0 1 1 年 1 2 月 2 5日 提前 1 0 9 4 2 0 1 2年汛前坝体接缝灌浆最低高程至 4 9 7 0 0 m 2 0 1 2年 2月 5日 2 0 1 1 年 1 2 月 2 4日 提前 1 0 8 5 2 O 】 3年汛前最低坝段混凝土浇筑高程至 6 0 1 0 0 m 2 0 1 3年 5月 1 8日 2 0 1 3 年 5 月 2日 提前 1 3 6 2 0 3年汛前坝体接缝灌浆最低高程至 5 8 7 0 0 m 2 O 1 3年 6月 1 9日 2 0 1 3 年 5 月 8日 延后 1 9 7 坝体混凝土浇筑完毕 ( 不含导流底孔封堵 ) 2 0 1 3年 6月 2 6日 2 0 1 3 年 6 月 1 3日 提前 6 5 5 结束语 计 算 机模 拟 计 算 分 析 表 明 ，施 工 方 案 选 用 的 施 工参 数 及 施 工 限 制 条 件 合 理 ，满 足 招 标 文 件 和 现 有 混凝 土 施 工 规 范 的要 求 ，计 算 结 果 符 合 工 程 施 工 规 律 ，各项 指标均符合 当前 国 内大型工 程的实 际施工 水 平 。 ( 上接 第 9 3页) 封圈及断路器侧大盖板 。 ( 9 )对断路器进行抽真空、充气作业。 修复后的绝缘盆子外观 目测应确保修整面光洁度与 四周浇筑面无较大差异，触摸时修整面无棱角，圆滑过 渡 ，清洁无 异物 。 6 结束语 溪 洛渡右 岸地 下 GI S于 2 O 1 2年 6月 初 开 工 ，由 于 土建交叉作业 ，墙体漏风造 成环境灰尘颗粒度经常满 足不 了 GI S的安 装 施 工 环境 要求 ， 因此 对 GI S墙 体 进 行 了全面封堵 、隔断 ，使环境达到灰尘颗粒度的个数 为 1 0 5个 m。以内 ，6月底 开始 安 装 。GI S安装 期 间 由 于设备到货 时间、顺序及断路 器绝缘盆子检查 更换、 出线 T A 的返 厂更换 等原 因，影 响 了 GI S安装 进度， 但 通 过现 场合 理安 排 、严 格 控 制 ，确 保 了 GI S的顺 利 安 装 ，并 一次 性 通 过 试 验 ，顺 利 投 运 ，得 到 了业 主 、 监 理 的好评 。