干热河谷地区碾压混凝土施工技术.pdf

水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 l 2期 干热河莒地区碾压混凝土旋工技术 于 涛，申时钊 ( 中国人民武装警察部队 水电第一总队，广西 南-7 5 3 0 2 2 2 ) 摘要 ：观音岩水电站地处典型的干热河谷地 区，多年平均气温为2 0 3 q C，实测极端最高气温达到 4 4 o C， 日最高温差达到 2 8，多年平均降水量为 8 3 6 mm，多年平均蒸发量 为 2 0 8 6 m m，解决诸多 不利气候条件对碾压混凝土施工的影响，是保证工程建设顺利进行的前提。本文着重从原材料选择、 配合 比设计、施工工艺、温控防裂措施等方面阐述干热河谷地 区碾压混凝土施工技术，旨在为今后类 似工程施工提供参考 关键 词 ：干热 河谷 ；碾压 混凝 土 ；施 工技 术 ；观音 岩水 电站 中图分类号 ：T V 6 4 2 ( 2 7 4 ) 文献标识 码 ：B 文章编 号：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 0 7 2 0 4 Te c h no l o g y f o r r o l l e r c o m p a c t e d c on c r e t e c o n s t r uc tio n i n d r y- h o t v a l l e y YU Ta o， S HEN S h i z h a o ( T h e N o 1 G e n e r a l T e a m o f A r m e d P o l i c e H y d r o p o w e r T r o o p s ，N a n n i n g 5 3 0 2 2 2 ，G u a n g x i ，C h i n a ) Abs t r ac t ：Gu a n y i n y a n Hy dr o po we r St a t i o n i s l o c a t e d i n a r e g i o n o f t h e t y pi c a l d r y h o t v all e y wi t h t he a n nu a l a v e r a g e t e mpe r a t u r e o f 2 0 3 ，t h e me a s u r e d e x t r e me mi mu m t e mp e r a t u r e u p t o 4 4 ，t h e h i g h e s t d a i l y t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e u p t o 2 8 o C，t h e a n nu a l a v e r a g e r a i n f all o f 8 3 6 mm a n d t he a v e r a g e a n n ua l e v a p o r a t i o n o f 2 0 86 mm ，a n d t h e n，t o l o we r t h e i mpa c t s f r o m S O ma n y a d v e r s e c l i ma t e c o n d i t i o n s i s j u s t t h e p r e mi s e f o r e n s u ri n g t h e s m o o t h c o n s t r u c t i o n o f t h e p r o j e c t c o n c e r n e d T h e t e c h n o l o g y f o r t h e r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e c o n s t ru c t i o n i n t h e r e g i o n o f d ry- h o t v a l l e y i s ma i n l y e x p a t i a t e d h e r e i n fro m t h e a s p e c t s s u c h a s t h e s e l e c t i o n o f t h e r a w ma t e ria l s， the de s i g n o f t he mi x i ng r a t i o， the c on s t r uc t i o n t e c h n o l o gy ， t he me a s u r e s for t e mpe r a t u r e c o nt r o l a n d a n t i c r a c k i n g ，e t c ，S O a s t o p r o v i d e s o me r e f e r e n c e s fo r t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e s i m i l a r p r o j e c t Ke y wor ds：d ry a nd h o t v a l l e y；r o l l e r c o mp a c t e d c o nc r e t e；c o n s t ruc t i o n t e c h no l o gy ；Gu a n y i ny a n Hy dr o po we r S t a t i o n 1 工程概况 观音岩水电站位于云南省丽江市华坪县与四川省 攀枝花市交界的金沙江中游河段 ，为金沙江中游河段 规划的八个梯级电站的最末一个梯级 ，为 I等大( 1 ) 型工程 ，以发电为主，兼有防洪 、灌溉 、旅游等综合 利用功能。库容约 2 0 7 2亿 m ，电站装机容量 3 0 0 0 ( 5 6 0 0 ) M W。电站大坝 由左岸、河中碾压混凝土重 力坝和右岸粘土心墙堆石坝组成 的混合坝 ，坝顶总长 1 1 5 8 m，其中混凝土坝部分长 8 3 8 0 3 5 m，心墙堆石 坝部分长 3 1 9 9 6 5 i n 。碾压混凝土重力坝最大坝高为 1 5 9 in，心墙堆石坝最大坝高 7 5 in。 2 0 1 3年 4月底和 5月初 ，在右岸 2 6 坝段成功取 出直径 为 1 8 8 mm、长度分别为 2 1 8 2 m和 2 3 1 5 In 三级配 C 1 5碾压混凝土芯样 ，其中，2 3 1 5 In长芯样 取样高程为 1 0 8 6 6 01 0 6 3 4 5 in，共穿越 浇筑层 8 层 ，穿越碾压层 7 8层( 碾压层 厚 3 0 c m) ，经相关单 位查新确认，2 3 1 5 in为世界第一长芯样 ，经鉴定 ： 两根长芯样表面光滑 ，质密 ，骨料分布均匀 ，层间结 合 良好 ，微观气孔甚少。钻孔压水试验结果表明，抗 渗性能满足设计要求。 2 原材料及施工配合比 2 1 原材料的选用 水泥选用 4 2 5级中热硅酸盐水泥 ，粉煤灰为 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 8 0 9 作者简介 ：于涛( 1 9 7 2 一 ) ，男 ，高级工程师 ，项 目部总T程师。 W a t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o we r En g i n e e r i n g V o 1 4 4 No 1 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 观 音岩水 电站右岸大 坝碾压 混凝 土施工 配合 比 于涛， 等干热河谷地区碾压混凝土施工技术 混凝 土 工作度 材料用量 k g m 类别 设计指标 级配 水胶 比 用水量 水泥 粉煤灰 砂 小石 中石 大石 减水剂 引气剂 C g o 2 0 W 8 F1 0 0 3 7 O 5 0 8 8 7 9 9 7 7 8 0 6 3 1 7 7 4 0 1 2 3 2 O 0 7 O 4 C 9 o 1 5 W 6 F1 0 0 3 7 O 5 5 7 6 5 5 8 3 7 6 4 4 5 0 6 0 2 4 5 2 09 6 7 0 0 5 5 3 碾压 C g o 2 0 W 8 F1 0 0 3 7 O 5 O 7 6 6 1 9 l 7 3 7 4 5 4 6 0 7 4 5 5 1 0 6 4 0 0 6 0 8 混凝 土 Cl 8 0 1 5 W 6 F1 0 0 3 7 O 5 5 7 6 48 9 0 7 6 4 4 5 0 6 0 2 4 5l 0 9 6 7 0 0 5 5 3 Cl 8 0 2 0 W 6 F1 0 0 3 7 0 5 0 7 6 5 3 9 9 7 3 6 4 5 3 6 0 6 4 5 5 1 0 6 4 0 0 6 0 8 注 ：( 1 ) 表 中水泥 采用永保牌 P MH 4 2 5，减水剂 和引气剂采用 江苏 博特缓凝高效 减水剂和引气剂 ；( 2 ) 二级 配为小石 ： 中石 =4 5： 5 5 ，三级 配为小石 ： 中石 ： 大 石 =3 0： 4 0： 3 0；( 3 ) V C值 每增减 1 s ，用水量相 应减增 2 k g m ，砂细度模数 每增减 0 2，砂率相 应增减 l ，用水量 相应 增减 2 k g m 。 级粉煤灰 ，骨料采用石灰岩人工砂石骨料 ，其中细骨 料的细度模数控制在 2 22 9之 间，砂 中石粉 ( d 0 1 6 m m) 含量控制在 1 6 2 2 。 2 2施工配合比 观音岩水电站右岸碾压混凝土施工配合比见表 1 。 3 碾压混凝土施工 3 1 混凝土拌和系统 右岸混凝土拌和及制冷系统安装由两座 2 4 5 m 强制式搅拌楼组成，配有齐全的附属设施完整的制冷系 统，每座拌和楼的设计预冷混凝土产量为 2 5 0 m h 。 3 2 碾 压 混凝 土入仓 方式 右岸大坝碾压混凝 土主要 以 自卸汽 车直接入仓 为主 ，坝后 1 0 5 5 m、1 0 7 0 m和 1 0 8 7 m高程马道 以及堆石坝下游侧堆石体作 为碾压混凝土主要运输 通 道 。 3 3 碾 压 混凝 土施 工工艺 3 3 1 运输 为防雨和防晒，在运输混凝土 自卸汽车上设遮阳 蓬。汽车人仓前 ，在洗车平台将轮胎清洗干净 ，防止 将泥土等杂物带人仓内。 3 3 2卸料与摊铺 ( 1 ) 碾压混 凝土采用 大仓 面薄层 连续短 间歇施 工。铺筑方法与仓面面积 、铺筑强度及允许层间间隔 时间相适 应。当大坝仓 面面积不 超过 5 0 0 0 m 时 ， 铺筑方法采用平层通仓法 ，当仓面面积超过 5 0 0 0 I n 时 ，采用斜层平推法 ，斜层法施工铺料倾斜方向分为 向右岸倾斜或向左岸倾斜 ，按 1 ： 1 01 ： 1 5坡度铺料 平仓碾压，逐层向前推进。斜层碾压开仓段平碾长度 不小于 3 0 I n ，减薄每个铺筑层在斜层前进方 向的厚 度 ，并使上一层全部包住 下一层 ，逐 渐形 成倾斜层 面 ，沿斜层前进方 向每增加一个升程 ，都对水平施工 缝铺砂浆 。 水利水电技术第4 4卷2 0 l 3年第 1 2期 ( 2 ) 摊铺厚度按 3 3 3 5 c m控制，压实厚度按 3 0 c m 控制 ，超高部位重新平仓。 3 3 3碾压 ( 1 ) 下层碾压混凝土初凝前 ，上层碾压混凝土碾 压完毕。 ( 2 ) 碾压混凝土相对密实度大于 9 8 ，三一重工 型号为 Y Z C 1 2振动碾 ，碾压遍数为无振 2遍 +有振 8 遍 + 无振 2遍。 ( 3 ) 振动碾行走速度为 1 01 5 k m h ，走 向偏 差控制在 2 0 c m范围内。 ( 4 ) 大坝迎水面 81 5 I I 1 范 围内，碾压方向垂直 水流方向，碾压条带间的搭接宽度为 1 02 0 c m，端 头部位搭接宽度不小于 1 0 0 c m。 ( 5 ) 斜层平推法的坡脚边缘，碾压时预留2 0 3 0 c m 宽度与下一层同时碾压。 3 3 。 4层 间结合 ( 1 ) 连续上升铺筑 的碾压混凝土，层 间间隔时间 控制在直接铺筑允许时间内 ，因故中止浇筑或其他原 因致使层间停歇时间超过允许值 ，按表 2分成 I型和 型冷缝 ，按表 3方法进行处理 。 表 2碾压 混凝土层 面允许停歇 时间及施工冷缝分类 时间 层 面允许停歇时间 I 型冷缝 型冷缝 1 1月 2月 1 0 h且 2 4 h 2 4 h 3月 、l 0月 初凝时间 一1 h 8 h且 1 6 h 1 6 h 4月 9月 6 h且 l 2 h l 2 h ( 2 ) 值对层问结合质量影响较 大，根据气候 条件对其实行动态调整 ，一般情况下 值控制在 3 7 S ，高温 时取下 限，低温 阴天时取上限 ，当气温 高于 3 0以上时，机 口 V C值可取 1 3 S 。 3 3 5切缝 采用通仓方式进行碾压的大坝横缝 ，采用切缝机 形成诱导缝的方式进行成缝处理。在碾压完成后，即 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 于涛， 等干热河谷地区碾压混凝土施工技术 表 3碾压混凝土冷缝 处理方法 冷缝处 理方法 C 1 5和 C 2 0 ( 三级 配) C 2 0 ( 二级配) 将层面松散物及积水清除干净 ， 将前 述方 法 中 的砂 浆 改 铺一层厚 度为 l1 5 e m强 度 为水 泥 、粉 煤 灰 浆 液， I 型冷缝 比混凝土高 一 级砂 浆 ，并立 即 并掺 入渗 透 结 晶型 防 水 摊铺上一层碾 压混 凝土 ，并 应 剂 在砂浆初凝前碾压完毕 用 冲毛等方法 清除混 凝土 表面 将前 述 方法 中的砂 浆 改 的浮浆和松 动骨 料后 ，先均 匀 为水 泥 、粉 煤 灰 浆 液 ， 型冷缝 刮铺 l 1 5 13 1 11 厚的砂浆 ( 强度 并掺 入 渗透 结 晶 型防 水 高 于混 凝 土一 级 ) ，以 后处 理 剂 方法同 I 型冷缝相同 进行切缝施工 ，采用间断切缝，切缝深度控制在碾压 层厚的 2 3 ，缝 内填充彩条 布，再用振动碾碾压一至 二遍 。 3 3 6变 态混凝 土施 工 变态混凝土采用沟槽法加浆的方式 ，在已经摊铺 好的碾压混凝土上 ，人工采用钉耙将碾压混凝土掏出 沟槽 ，然后将灰浆均匀地掺入沟槽内。掺浆量为变态 混凝土量的4 一 6 。 3 3 7特殊气候条件下的施工 ( 1 ) 雨 天施 工 时 ，适 当加 大混 凝 土拌 和 物 值 ，加 快平 仓 、碾 压 速度 ，同时及 时 清理 仓 面积 水 ，碾压完成的混 凝土面立即用 防雨布覆 盖 ，将积 水引至 固定地点 ，在上层铺料前将灰浆流失严重 的 混凝土挖除。当降雨量超过 0 3 m m 6 m i n或 3 mm h时 ，停止浇筑碾压混凝 土 ，对碾 压完成 的仓 面采 取防雨措施 ，雨后恢复施工时将 降雨引起 的浮浆用 水冲除 ，在下一 层碾压混 凝土铺筑 前铺一层 砂浆 。 对突遇大雨而未来得及摊铺或压实的碾压混凝土视 为废料处理 。 ( 2 ) 高温天气施工时 ，缩短层间间隔时间，防止 混凝土温度大幅度 回升及表面水分迅速蒸发散失 ，关 键是控制仓内混凝土 值 ，加快运输 、平仓碾压速 度 ，减小温度倒灌 ；仓面采用喷雾机喷雾 ，保持仓面 混凝土表面湿润 ；碾压完毕后，立 即覆盖保温被，以 防太阳直射 。 4 混凝土温控防裂措施 4 1 控制拌和楼出机口温度 ( 1 ) 散装水泥工地人罐最高温度不超过 6 5 q C。 ( 2 ) 对成品料仓设置凉棚 ，减少骨料受气温变化 的影响。 ( 3 ) 对混凝土骨料采用一 、二次风冷等措施进行 预冷，并采取加片冰拌和以降低混凝土出机口温度。 4 ( 4 ) 设计要求碾压混凝土出机 口温度最低按 1 2 控制 ，根据混凝土温控分区图、温控施工技术要求和 混凝土实际施工温控资料 ，通过理论计算 ，由混凝土 浇筑温度 ，反推混凝土出机 口温度，在 21 1 月份当 气温2 4 o C时 ，不同区域混凝土出机 口温度提高了2 5 ，当气温 2 5时 ，部分区域 出机 口温度也 提高了 2 3。 4 2 控制混凝土浇筑温度 ( 1 ) 控制碾压混凝土浇筑温度与 出机 口温度之差 不大于5。混凝土运输车辆设置遮 阳棚 ，控制运输 过程中温度 回升 ；卸人仓面的混凝土要及时平仓 、碾 压 ；当浇筑仓 内气温高于 2 5 c C时 ，采用喷雾机进行 仓面喷雾 ，以降低仓面温度。 ( 2 ) 为防止浇筑 过程 中热量倒 灌 ，需 加快 混凝 土的运输和平仓速度 ，碾压混凝土从拌和到碾压须 在 2 h内完成 。平 仓碾压密实后 ，立即覆盖等效热 交换系数为 1 5 k J ( m h ) 的保 温材料进 行保温 ，直至上 坯混凝土 开始铺料 才能逐步 揭开 ， 并且上坯混凝土覆盖时间不超过 5 h 。 4 3 通 水 冷却 ( 1 ) 通水冷却水管采用 H D P E塑料管 ，管内径为 2 8 ra i n ，管壁厚度为 2 m l n 。单根水管长度不大于 3 0 0 m， 蛇形布置。冷却水管垂直间距为 1 5 m，二级配区水 平间距为 1 0 m，三级配区水平 间距为 1 5 m。 ( 2 ) 混凝土通水冷却要求是 ：一期通水时间不少 于 2 1 d ，并连续进行 ；9 0 d设计龄期混凝土前 1 0 d 混凝土最大降温速率不超过每天 1，1 0 d后混凝土 最大降温速率不超过每天 0 5 o C；1 8 0 d设计龄期混 凝土前 1 0 d混凝土最大降温速率不超过每天 0 5 o C， 并且降幅不宜低于最高温度超过 2 3，1 0 d后混 凝土最大降温速率不超过每天 0 5 ，并且总降温幅 度不宜低于最高温度超过 4 5 o 【 = 。 ( 3 ) 一期通水冷却准备结束时 ，进行全面的闷水 测温 ，以确定冷却效果是否达 到要求 ，若未达到要 求 ，则继续通水 ，直至达到要求。 4 4 混凝土表面养护与保护 ( 1 ) 混凝土初凝后采用流水或酒水养护 ，永久外 露面采用 担 5 m m塑料花管长期流水养护，养护时间 不少于混凝土的设计龄期 ，进入低温季节 ，覆盖保温 材料进行表面保温时 ，停止养护 ；水平仓面和浇筑块 侧面采用人工洒水养护 ，养护时间不少于 2 8 d或至 上一仓浇筑前为止。 ( 2 ) 表面保护是防止混凝土表面裂缝 的有效措施 ， ( 下转第 7 8页) 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第1 2期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 则可确定颗粒形态分维值计算式 参考文献 ： D月 = 2 1 n P ( 2 ) 1 杨铁笙 ，詹 秀玲 ，庞东明 ，等 图像处理技术用于泥沙颗粒 分 式中 ，DR为颗粒形态 的分形维数值 ；P为周长 ；A 析的 研究 中国 粉体技术， 1 9 9 9 ， 5 ( 6 ) ： 1 3 _ 1 9 为面积。 2 暴宁钟， 冯新， 陆 小华， 等 微观图 像技 术在超细材料粒度分 本文对三种样本颗粒的周长 、面积值进行了双对 的 2 0 表 0 0 征 , 及 6 ( 其 4 ) 研 ：1 究 7 - 方 2 0 法 水 数求解 ，并依据式 ( 2 ) 计算 出 A、B、C组砂样 的形 泥 2 0 0 3 ( 2 ) ：l 7 1 9 态分维值分别 为 0 9 7 、0 9 9 、1 O 1 。就单个样本 而 4 窦竟， 张雄 用图 像分析仪研究矿粉的几何特征 J J 建筑材 言 ，若其面积和周长对数比分别为定值 ，表明其颗粒 料学报， 2 0 0 2 ， 5 ( 4 ) ： 3 2 0 - 3 2 5 形态具有显著的 自相似性 ；三种样本做 比较对照 ，其 5 郝文霞， 张 雄- 粉 煤灰颗粒群特征 及其与水泥胶砂眭 能的 关系 李 挈 值 虽 但 9 7 - 1 0 1 ， ， Ta 一 字 图 变 化 范 围 极 小 ， 且面积和周长双对数具有显著的相关 一 土木 学报 2 0 0 3 ,3 6 ( 1 2 ) ： 6 8 _ 7 3 性 ，可以认为采样地区的特细砂形态上具有较大的 自 7 宫伟力， 李 晨 煤岩结构多尺度各向 异性特征的S E M图 像分 相似性。 析 J 岩石力学与工程 学报， 2 0 1 0 ， 2 9 ( S 1 ) ： 2 6 8 1 2 6 9 0 5 结论 。 f im a g c a n a ly s is te c h n iq u e s f0 r q u a n t ify in g a g g r g a te s h a p e c h mc 一 ( 1 ) 形成 了一 套较为成熟 的特细砂 图像 处理步 朱 瑞 C o 赓 ns ， t r u 祝 c t 文 i o n 化a ： 等B Hn d用in粒g ,径 2 0的0 7数 ,量 2 分1 ：布 9 7表 8 -征9 9的0 土 壤 骤 ：图像采集 ( 图像二值化 ) 、滤波锐化 、除杂( 设定 分 形特征 J _ 水利学报 ，2 0 o 4 ( 4 ) ：l _ 7 阈值) 、尺寸标定( 提取参数) 。 1 o B e n o i t B ， M a n d e l b r o t 大自 然的分形几何学 M N E W Y o r k ： ( 2 ) 在 图像处 理基础 上，以 F e r e t 直径 为指标 ， W H F r e e m a n a n d C o m p a n y ， 1 9 8 3 统计了不同区域样本颗粒数量，掌握了特细砂粒群粒 。 。 “ A ， mA k b u l u t , A 。 H i 。 g “ T h i 度分布特征 。 s hip e 川 p r o p ， r t i e s o f P ： r tic l e ： ( 3 ) 利用所提取的形态参数数据求得 了样本颗粒 1 2 2 5 圆度等二次参数，并通过相关分析确定该地区砂颗粒 1 2 宓 永 宁， 张 颖， 张 树 伟， 等 辽 河 特 细 砂 分 形 特 征 及 特 细 砂 混 偏圆特点 ，同时结合“ 周长一面积” 分形理论算得 了 凝土性能 研究 混凝土， 2 o 1 2 ( 1 o ) ： 5 1 5 4 样本粒群形态分维值 。 ( 责任编辑郭利娜) ( 上接 第 7 4页) 特别是大体积混凝土浇筑初期内部温度较高时尤其应 注意表面保护。拆模 时间不早于 3 d ，气温骤降期 间 不允许拆模 ，在 1 1月 翌年 3月 日气温变幅较大 的 季节 ，拆模后立即覆盖等效热交换 系数为 口1 0 k J ( m h) 的保温材料。 5 施工经验总结 ( 1 ) V C值实行动态控制。根据气候特点 和现场 实际情况动态调整碾压混凝土出机 口 值 ，在一般 情况下 值控制在 3 7 S ，当气温高于 3 0以上或 大风天气时，机 口 V C值控制在 1 3 S ，运输至仓面 值损失约 1 S ，仓面 值可控制在 2 4 S ；当小 雨或阴天时机 口 V C值控制在 5 7 S 。 ( 2 ) 混凝土出机 口温度实行动态控制。设计 图纸 一 般只是给出碾压混凝土出机 口最低温度 ，可根据不 同区混凝土的浇筑温度，结合外界气温等条件 ，运用 理论计算公式反推混凝土出机口温度 ，这样可以计算 出不同气温条件下 ，相应的出机 口温度 ，在气温较低 时，可提高出机口温度 ，或者不生产预冷混凝土，这 样即可以节约能源 ，又可以提高混凝土拌和楼的生产 能力。 ( 3 ) 层间结合是控制碾压混凝土质量的关键。施 工缝砂浆要铺筑均匀 ，不能漏铺 ，也不能铺筑太厚 ； 根据气温情况控制好仓面 V C值 ，使混凝土具有良好的 可碾性；上一碾压层要在下一碾压层初凝前碾压完毕 ， 碾压遍数要符合要求 ；从 2 6 坝段取出的两根长芯样可 以看出，混凝土层间结合 良好，骨料分布均匀 ，3 m 浇筑层或 3 0 c m碾压层间结合部位无明显痕迹。 截止到 2 0 1 3 年 5月底 ，右岸大坝已施工至 1 0 9 0 m 高程 ，共完成 碾压混凝土施工 8 0万 m ，未发现裂 缝 ，钻孑 L 取芯表明混凝土内部质量优 良，压水试验满 足设计要求 。 ( 责任编辑欧阳越 ) 水利水 电技术第 4 4卷2 0 1 3年第 1 2期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m