高频常降雨地区碾压混凝土施工措施研究.pdf

水利水 电施工2 0 1 0 第 2 期总 第 1 1 9期 高频常降雨地 区碾压混凝土施工措施研究 露何 庭富 彭运河 ( 中国水利水电第八工程局有限公司) 靓 暮 1马皋西亚啦谷项目是_整壤医混凝王童 灸琐 柱效靠雨琳地区施= 【 I |由专裁顿靠降雨，给壤强混凝 王施工帮皋很多施i难题誊 苯叉凳绍了 穰糖类似工程的施工措施露| 务橱工程辑拄地热帑雨琳地区娥降雨特氮 R时铽鼠 氇工程方法l毓订确氟顿靠降雨地区壤&混凝 王施工方法叠袭践经验氧呗 该方法是各理掮 经济 诫 ，可快类似工程樯鋈 。 l l I| 曩| 鼋 篙频絮降雨碾匿混凝王- 樯 施0硪 梵| 。 | | i i 。 | - 1 工程概述 班谷 ( B e n g o h )大坝工程位于马来西亚的砂捞越州 ( S a r a wa k ) ，距 古 晋 市 约 3 0 k m。大坝 为 最 大 坝高 为 6 2 2 0 r n的碾压 混凝 土重 力 坝 ，坝 顶轴 线长 为 2 7 1 7 9 m， 混凝土总方量约 1 6万 r n 3 ，其 中碾压混凝土约为 1 4万 r n 3 ，常态混凝土约为 2万 m3 。 班谷项 目的地理位 置为北 纬 1 。 3 O 、东经 1 1 0 。 2 1 ，在 南中国海的南端。根据地球物理学分析 ，该地区受南太 平洋暖流、北太平洋暖流和印度洋暖流的影响，由大气 环流带来的湿热空气，常年形成降雨 ，多年平均降雨量 约为 4 4 5 6 mm，最旱月份的降雨量也达到 6 0 mm，为热 带季风气候 ，最低温度高于 1 8 ，年平均温度 2 6 5 ， 最 高年平均 温度 3 O 7 ，最低年 平均温度 2 3 2 。 工程所 在 地 区 可 获 得 的最 有 代 表 性 的气 候 数 据 见 表 1 。 表 1 流域 气候特征值 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 O 1 1 1 2 全 年 平 均 4 5 2 4 3 1 3 4 9 3 7 8 3 1 7 2 4 0 2 2 0 2 6 3 4 7 3 4 7 6 4 2 3 4 3 4 4 4 5 6 降水 ( ram) 最大 6 1 3 7 3 7 6 9 4 6 9 4 5 l 6 4 0 0 4 4 4 6 2 5 6 6 O 5 2 O 5 8 4 8 7 4 4 6 3 3 最 小 1 6 O 9 5 1 6 1 5 8 1 1 3 6 2 7 4 7 2 1 1 1 1 6 4 1 3 7 1 9 6 2 9 3 8 平 均 2 5 8 2 6 O 2 6 5 2 6 9 2 7 1 2 6 9 2 6 6 2 6 6 2 6 5 2 6 5 2 6 2 2 6 1 2 6 5 气温 最大 2 9 4 2 9 5 3 O 3 3 1 1 3 1 5 3 1 5 3 1 3 3 1 4 3 1 O 3 0 8 3 0 6 3 O 2 3 0 7 ( ) 最小 2 3 0 2 3 1 2 3 4 2 3 6 2 3 7 2 3 4 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 2 3 1 2 3 1 2 3 2 湿度 ( ) 2 4 h 平均 8 8 1 8 7 7 8 7 2 8 6 8 8 6 2 8 5 5 8 5 7 8 5 7 8 5 9 8 6 6 8 7 1 8 7 8 8 6 7 降水l O mm天数 1 2 1 O 1 1 9 8 8 6 9 9 1 1 1 1 1 4 1 1 8 蒸发量 ( mm) 1 2 1 1 1 5 1 3 1 1 3 2 1 3 2 1 3 2 1 3 6 1 3 O 1 3 0 4 1 2 6 1 3 1 1 6 0 7 班谷项 目地区平均气温较高，但最高年平均气温和 最低年平均气温差别不大 ，这一特点对混凝土的性能稳 定有利 ，但全年均 有 降雨 ，对 碾压 混凝 土 的施工 有极 大 的影响。本文将以班谷项 目为依托，介绍如何在高频常 降雨天气下进行碾压混凝土施工。 2 6 2 工程的导流方式 班谷项 目地处山区河床，针对山区河床洪水陡涨陡 落的特点，特别是热带雨林气候的特点，汲取本地区的 巴贡项目施工截流的教训，考虑项 目河床岩石出露高的 特点 ，围堰采用 C S G ( 贫 胶碾 压混凝 土 )技 术 和埋石 混 凝土技术 ，使 围堰无 论是 在施工 过程 中还 是在 施 工完 成 后 ，洪水 漫顶 均不会对围堰造成重大影响 。 实践经验表 明，该 方案 是成 功 的。截 流在 2 0 0 9年 4 月 3 O日进行 ，在围堰的加高 过程 中即 5月 1日，突发 洪 水 ，漫过正在施 工 的同堰 堰顶 ，但 围堰采 用埋 石混 凝 土 技术，洪水过后，围堰未遭冲刷，可继续施工。至 5月 下旬 ，上游 围堰 C S G浇筑 完成 ，满 足相对 枯水坝 体施 工 要求 。 3 系统布置 班谷项 目处于山区冲沟地带，可供系统布置的场地 不多 ，而且大坝 所 需 的砂石 料 须从 坝 外 1 3 k in 的采 场开 采，冈此砂石加工系统布置在采石场。系统由粗碎、筛 分、细碎 、制砂和除尘系统组成 ，综合处理能力 2 5 0 t h ， 成品生产 能力 1 2 0 t h 。 混凝土拌和系统布置在坝顶的开挖平台。根据系统 布置的需要，将坝顶平台扩挖 ，同时充分利用上游冲沟 回填平台，布置砂石料受料系统和混凝土生产系统。从 砂石料生产 的成 品料通 过 自卸 汽 车转运 。混凝 土生 产 系 统布置一座 1 4 m。 强制式拌和楼 ，碾压混凝土生产能力 为 1 2 0 m。 h ，满足大坝 碾压 混凝 土施 工 强度 和最 大 仓 面 浇筑强度 的要求 。 4 混凝土浇筑措施研 究和选择 碾压混凝土 的入 仓 工艺 ，主要有 以下 几类 ： 汽车 直接入仓 ；溜槽人 仓 ； 胶 带运输 机 类和 其他 垂直 起 吊设备入仓 。 汽车直接人仓无论是从效率还是防止混凝土拌和物 的温度升高角度都是最佳的方案。一般来讲 ，碾压混凝 土的施工中，宜优先选择 自卸汽车直接入仓方式。由于 汽车直接人仓效率高而且可降低混凝土拌和物的温度升 高，对保持碾压混凝土的V C值有利，因此从坝外填戗道 发展到通过滑道 和卷扬机使 汽车直 接人仓的施工工艺 。 溜槽人仓是借 助混 凝 土 的重力 ，从 高处 通 过溜 管使 混凝土到达工作面，再通过汽车或装载机等工具转运的 施工方法 。由于混 凝土 在溜 管 中易 发生 分离 ，因此研 究 出了真空溜管、负压溜管 、缓降溜管和满管施工工艺。 一 般而言，溜管的施工强度可选择不同的管径和数量来 满足浇筑强度的要求。溜管的宜布置在 4 O 。 7 5 。 的坡度， 太缓则溜管容易 出现 堵塞 ，太 陡则支 撑 的工作 量 大 。当 对溜管进行保护后，其防止热量倒灌和 V C值损失可以达 到汽车直接运输的水平，甚至优于汽车直接运输的水平。 胶带运输机类具有较强的地形适应能力 ，能像汽车 一 样 ，既可从低处运到高处，也可以从高处运到低处， 是一种水平和垂直运输相结合的运输工具。根据土石方 混凝土工程 的施 工经验 ，胶带运 输 机是 极经 济 的运输 手段 ，主要 表 现在 ：胶带运输机可以通过小断面隧洞、悬索桥实现穿 山跨 沟，节 约运 距 ，而采 用 汽车 运输 可 能要 翻 山越 岭 ， 消耗大量的功率。在现代水电施工建设 中，胶带运输机 常用来运输砂石材料。由于胶带运输机砂浆损失的解决， 因此被广泛用于碾压混凝土工程施工中，但运用胶带运 输机运送碾压混凝土，其温度的回升和V C值的损失有待 于进一步研究。在三峡的混凝土施工中，顶带机和塔带 机的应用 ，为碾 压混凝 土 的施 工拓 宽 了思路 ，在龙滩 大 坝碾压混凝土 施工 中 ，顶带机 和塔 带 机充 分展示 其运 送 能力 。 其他垂直起 吊设备 入仓 主要 有缆 机 和 门塔 机类 。缆 机运行速度快，施工干扰少，常为高山峡谷的主要垂直 运输设备，但由于价格较贵，小型工程使用缆机很不经 济。门塔 机工作能 力小 ，也不 常为 主要碾 压 混凝 土施 工 设备 ，主要作 为辅助设备配置 。 班谷项 目相 对较 小 ，无缆 机 布置 条件 ；大 坝边 坡相 对于溜管方案来讲，其坡度较缓，不适宜溜管方案；而 汽车直接运输又无适当的开挖弃渣回填戗道；因此胶带 运输机成 为班 谷项 目碾压 混凝 土 运输 的首 选。胶带 运输 机从坝顶沿上游面分段下行，利用垂直导管共同克服高 差，通过可移动胶带运输机衔接胶带运输机和仓面汽车。 该系统的布置由于跌落次数多，对碾压混凝土的V C值造 成一定 的影响 ，同时 由于胶 带 机长 ，对 碾压 混凝 土 的温 度回升有一定的影响。考虑到马来西亚的气候特点，湿 度大，日照强度大，但平均气温不高，因此采用有效的 遮阳措施和根据跌落措施分区设计拌和物的V C值，可使 碾压混凝土拌和物满足坝体混凝土浇筑要求。 5 大坝雨季施工技术措施 在我国，降雨量最大的是海南省。海南岛地处北纬 1 8 。 1 0 2 O 。 1 0 、东经 1 0 8 。 3 7 1 1 1 。 0 3 之问 ，受北太平洋 暖流的影响，雨量充沛，比台湾省和云南省的西双版纳 都高，年降雨量 1 5 0 0 2 0 0 0 mm。而班谷大坝所在的马来 西亚 ，年平均降雨量达 4 5 0 0 mm，在该地 区施工碾压 混凝 土工程 ，由于降雨造成 的问题可想而知 。 在水电八局施工的碾压混凝 土工程 中 ，柬 埔寨 Ka m c h a y项目流域内多年平均年降水量高达 5 1 0 0 mm。在其他 气候相近地区 已经有碾 压混 凝施 工成 功 的先例 ，如 马来 西亚已建成 的第一 座碾 压混 凝 土坝S u n g a i Ki n t a坝 ， 坝高 8 5 m，坝长 8 0 0 m；泰国的 KL ONTHAD AN坝，坝 高 9 2 m，碾压混凝土总量约 5 4 0万 r n 3 。多年平均降雨量 1 9 2 0 mm，多年平均最大月降雨量 3 9 0 mm，多年平均降雨 天数 1 3 5 d ，气温年变幅和 日变幅较小，多年平 均气温 2 8 1 ；智利的 P a n g u e坝，坝高 1 1 3 m，碾压混凝土量 6 6 万 m3 ，在 1 3 个月的施工期内总降水量达 4 4 3 6 mm，最 集 中时 3 个 月的降雨量就 达 3 1 3 0 m m。 ( 下接 第 3 4页) 2 7 水利水 电施工 2 0 1 0 第 2期 总第 1 1 9期 比的设计 、温控措施 、混凝 土拌 制 、混 凝 土水 平 运输 及 人仓、混凝土浇筑等方案的确定 ，都对混凝土浇筑具有 前瞻性 的指导作 用 。经过 对董 箐水 电站 厂房结 构 混凝 土 的施工实践，项 目部认为要实现大体积混凝土在高温季 节高强度快速施工，应主要攻克好 以下几个施工技术 问题 ： ( 1 )要充分做好工程开工前的全面施工准备和施工过 程中各分部分项工程的施工作业准备。此外 ，还包括季 节性的特殊施工准备，如原材料的选择、配合 比的优化 设计 、温控 措施 等 ，以保 证 大体 积混 凝 土顺 利施 工 ，从 而实现高温季节高强度快速施工 。 ( 2 )要认 真研 究 、慎重 选 择施 工 方 案 ，确 定 施工 技 术、工艺、方法和机械、设备、模具的配置，决定和安 排好施工程序、工艺顺序、施工流向、劳动组织。如混 凝土生产系统的布置与拌和设备配置 ，混凝土入仓方案 与起 吊设备配置 等 ，结构各 部位 的钢 筋制 安 、模 板安 装 的工艺与方法等要做出合适的抉择 ；要对混凝土施工程 序做好总的规划 ，各工序作业衔接顺畅，施工的关键 部位及重点突出，资源投入充实。施工方案有了正确 的选 择，施工 才能 有条不 紊 ，才 能实现 高强度 快速 施工 。 ( 3 )系统的、有效的温控措施，能保证大体积混凝 土浇筑 质量 ，如 防裂 混凝土 配合 比，降低 出机 口、运输 过程 、入仓 及浇筑 的混凝土 温度 ，合 理 的分 层分 块 、施 工段的划分及浇筑顺序，混凝土浇筑时段的选择 ，以及 改善混凝土浇筑仓面环境等 ，有效防止了大体积混凝土 裂缝的产生，进 而才 可能 实现 高温 季节 高强度 快 速 施工 。 ( 上接 第 2 7页) 根据碾压混凝土的施工特点 ，采取雨季歇工措施， 来应对降雨相对集中的时段 ，如柬埔寨的 Ka mc h a y项目、 智利的 P a n g u e项 目，降雨集 中，在主降雨期停止施工。 而班谷项 目地区全年降雨平均，不可能进行歇工来应对 降雨 ，必须研究雨期施工措施 。 根据相关工 程 的成功 经验 ，制 订 的班 谷项 目雨期 施 工措施如下 ： ( 1 ) 施工期间应加强气象预报工作，当3 0 rai n内降雨 量超过 3 mm时停止铺筑、碾压施工。降雨时，对已经铺 筑平仓但未碾压的混凝土，严格防止雨水进入仓面从而 增大混凝土水胶 比，影 响 混凝 土质量 ，应立 即覆 盖 编织 布。如降雨时间较短 ，停雨后应继续碾压；如果降雨时 间较长，则应清除未碾压合格的碾压混凝土。 ( 2 )如遇降雨 ，对粗、细骨料的含水率要加强观测 ， 随时调整混凝土的单位用水量。对混凝土生产系统的成 品骨料仓采取遮阳和防雨措施。当砂子的含水率大于 6 时，应停止施工。设置较大的骨料仓库 ，充分保证骨料 有足够的脱水时间。 ( 3 )运输皮带机搭设防雨 、防晒棚 ，运输汽车配备 自动开启 的防护罩，下雨 时覆盖车厢防雨，不下雨时 遮 阳。 ( 4 )施工采取 “ 小仓 面、快碾压 ”的施工方法 ，减 少 清除碾压混凝土的工程量。同时仓面 自坝面中心向大坝 上下游有 1 5 的坡度 ，以解决仓 面积水 问题 。 采用 “ 小仓 面 、快 碾 压 ” 的施 工 方 法 有两 种 方 法 ： 将坝体分段施工，使仓面能够连续快速完成。对马来 西哑降雨形成过程进行分析，降雨一般由对流雨形成， 3 4 基本上是当太阳下山时，地面辐射降低，高空的暖湿气 流下降形成降雨，这样 降雨时间基本在下午 6点左右， 在 6 点之前完成本层 的碾压混凝土施工任务。采用斜 层摊铺的方法，使活动仓面的面积减少，在降雨时能及 时覆 盖活动仓 面 。 在 降雨 频繁地区 ，需 及时覆 盖仓 面，因此劳动 量大 。 布置专用设 备 ，将 防水 布卷在 可移动托 架上 ，一旦 下雨 ， 可快速覆盖仓 面 ，减 少雨水 浸湿 新摊 铺 的碾 压混凝 土 拌 和物。 对常降雨地区的碾压混凝土施工也采取棚户法施工， 即在仓 面搭设 防雨棚 ，马来 西亚的 S u n g a i Ki n t a 碾压混凝 土坝就采用该 方案施 工 。该 方案 能有 效缩 短 因雨停 工 时 间，当降雨停止时，一般来讲还有断断续续 的细雨，从 理论上讲可以开展施工 ，但不能估计是否会继续下大雨， 因此导致在不必要的等待 中窝工。根据班谷项 目的施工 进度，由于棚户投资大，根据价值工程理论，棚户方案 经济上不合理，因此以大的混凝土生产强度和歇工取代 棚户方案 。 6 结束语 班谷大坝于 2 0 0 9年 6月初开始垫层混凝土浇筑 ，6 月 2 3日开始碾压混凝土施工 。截至 2 0 0 9年 9 月中旬，已 完成碾压混凝 土施 工 2 5万 m。 。施 工采用 小 仓 面方法 ， 使得碾压混凝土顺利进行。班谷项 目是高频常降雨地 区 的又一个碾压混凝土实践，其施工经验和措施可供同类 工程借鉴。