南部非洲麦特隆大坝碾压混凝土施工综述.pdf

本项目人工砂的石粉含量过高且经常波动，因此采 取 了以下措 施降低石粉含量 ： ( 1 )做好采石场清表工作，控制原料含水量，因为 含水量过高会使原料裹粉严重不易剔除。 ( 2 )在上料破碎时尽量选择大块碎石，勿使用泥粉 多的细碎石料 ；在生产时开启初碎筛分系统，可筛除一 部分泥粉 和细碎石料 。 ( 3 )调整破碎机破碎 口径、筛分机筛分孔径和入仓 骨料的数量 ，通过棒条给料机及预筛分 ，剔除爆破所产 生的部分粉尘及细颗粒 ，在二筛车间增加吸尘器，对粉 尘进行采集 。 ( 4 )由于砂细度模数偏大 ，经常检查细骨料的筛网 是否完好 。 ( 5 )通过制砂车间除尘器装置除泥与除尘，降低成 品砂 的石粉含量 。 ( 6 )调整成品砂石骨料生产的用水量，降低 骨料裹 粉率 。 同时，配合比也在不断优化中。 考虑到小石及中石在拌和生产和平仓及碾压过程中极 混凝土工程 易产生二次破碎 ，增加大石又有加大混 凝 土 离 析 的风险 ， 为减少每立方米混凝土粗骨料的表面积以减少粗骨料之问 摩擦力 ，从而使混凝土更容易致密 ，减少一定数 量的细骨 料，达到适当降低混凝土单位用水量的目的，提高混凝土 的抗干缩性 能 ，对 R C C配合 比进行 了如下 调整试 验 ：水 泥 、粉煤灰 、水 胶 比、用水 量 、减 水 剂及 大 石 掺量 均 不 变；砂率减少 1 ；小石和中石掺量均减少 5 。从现场碾 压情况来看，该调整配合比满足碾压施工要求，骨料分布 较为均匀，碾压泛浆效果较好。此外，在不改变混凝土水 胶 比、每立 方米单位质量和胶 凝材料 的前提 下 ，也准 备了 另外两个 R C C配合 比，可以在砂石料 因石粉含量导致质量 波动时，选择强度保证率高的配合比，从而避免低强。 3 施工设备选型 施工设备主要根据施工进度计划( 混凝土浇筑高峰 时段为 2 0 1 3年 8 月至 2 0 1 4年 5 月) 、混凝土高峰强度 ( 4 万 m。 月) 、最大仓面面积 ( 4 3 6 1 r n 2 )来配备。主要的碾 压混凝 土施 工设 备见表 3 。 表 3 碾压混凝土主要施 工设备 选型表 序号 设备名称 规格型号 数量 单位 备注 1 满管溜管 7 2 0 mm，L一9 1 5 m 1 套 2 皮带机 B一1 0 0 0 ramV一2 5 m s ，L一9 3 m 1 套 3 震动碾 B W2 0 2 AD 一4 3 l台备用，1 2 5 t 4 手扶式震动碾 B W7 5 S 1 2 5 t 5 平仓机 C A T D K3 S D2 2 0 3 6 手持式切缝机 S D QF 9 0 3 7 高速制浆机 Z J 一8 0 0 2 7 5 k W 8 仓面储浆车 1 2 0 t自卸汽车改装 9 自卸汽车 S G Z 5 7 Z Z 3 W3 8 2 0 t 1 2 3台备用 1 0 真空吸水泵 WAl O一 6 1 移动式 4 混凝 土浇筑分 层及入仓方式 ( 1 )分层厚度 主要 为 3 m，有 时是 3 6 m，即 3个 坝 后台阶高度 ，最大分层达到 6 7 m。局部较少时也浇筑 过 2 4 m，因廊道层附近比较特殊，在廊道底板和顶拱起 弧点各分一层 。分层原则 ： 1 )大坝下 游的每一个 台阶要 一次 成型 ，中间不得设 置水平施工缝 ，尤其 是溢 洪道 区域 ，以避 免 高速 水流 冲 坏薄层混凝土 。 2 )在 仓面形成 顺 流 向排 水 坡 度 只 能是 下 游 高 上 游 低，这样利于坝体的稳定。 ( 2 )混凝土采用 2座 HZ 1 5 0 1 S 4 0 0 0 L强制式拌和 楼拌 制 ，系 统 总 生 产 能 力 为3 0 0 m。 h ，预 冷 混 凝 土 2 0 0 m。 h 。经过监理工程师同意，并经过拌和后取样进行 强度试验，拌和时间由原规范要求的 9 0 s 改为 6 0 s 。混凝 土运输 、卸料 ：高程 1 6 3 4 0 0 m 以下采用 自卸汽车直接运 输入仓 ， 主 要 利 用 大 坝 上 游 左 岸 的 9号 道 路 。高 程 1 6 3 4 。 0 1 6 5 9 8 0 m 采用 皮 带 机加 满 管 溜管 运输 入 仓 ， Ih 卸汽 车仓 内转料 。台 阶模 板边 机拌 混凝 土 主要通 过大 坝下游左岸的 3号道路运输人仓。高程 1 6 5 9 8 0 m 以上主 要利用 自卸汽车直接人仓 ，左岸主要利用 5号路及靠近 坝顶的 1 3 号道路 ，右岸主要利用 8号及 8 1 号道路及靠 近 坝顶 的便道 。 5 碾压 混凝土技术工艺 亮点 5 1 混凝土浇筑方法 高程 1 6 3 1 0 0 m 以 下 全 部 采 用 平 层 法 浇 筑 ；高 程 1 6 3 1 0 0 m以上 ，因满管溜管和皮带机供料线位于左岸及 高程 1 6 3 1 O ( ) 1 6 4 3 0 0 m等 4个浇筑层要预留泄洪缺 口 等原因，均采用斜层法浇筑，浇筑方 向从右往左推进。 3 9 水利水 电施工2 0 1 5 第 4期总第 1 5 1 期 斜层法 的浇筑速度要适 当控制 ，针对高程 1 6 3 1 0 0 m 以上 约 3 0 0 0 m 的仓面，浇筑强度须控制在 8 0 4 1 0 0 m。 h ，否 则容易造成模板 移位 。斜 层坡 度取 1：2 0的缓坡 ，平段 宽度不小于 3 0 m，便于保证模板不移位。在第一坯层浇 筑时 ，要浇筑一个 最大粒 径为 3 8 ram 的初始 平 台层 ，再 浇筑 C 2 0 混凝 土。另外 ，若 出现很严 重 的骨料分 离 或者 交接班时间过长，在监理工程师的要求下，也要浇筑C 2 0 的起始层 R C C。 5 2 结构缝成缝方法及嵌缝材料安装 大坝 中间部位 的每条结构缝 分为两段 。碾 压完成 后 ， 采用 手扶 式切 缝机切 缝 ，填人 2 5 0 mm 高 、双层 0 2 5 mm 厚的 HD P E板或者双层彩 条布 。每个 3 0 0 ram高 的坯层都 切缝 ，但 填缝 材料每 隔一 坯层嵌 填 。填缝 以后 要将 缝 面 碾平 ，表 面不 能出现 明显 的缝 的痕迹 ，另外填 缝材 料不 能露 出表 面。靠 上游止 水 和下游 台阶处 的结构缝 ，事先 安装 2 mm厚诱导缝材料 HD P E板。 5 3 止水 的 固定 方 法和排 水孔成 型过 程 结构缝 面采用 了滑升 式止 水架 固定 止水带 和钢 拔管 形成排水孔 。滑升式止水架采用 4根 2 0 mm 螺纹钢筋作 为爬 升杆 ，支架 不滑 升时 利用 螺栓卡 在爬 升杆 上 。钢拔 管约长 1 4 m，在每一坯层混凝土接近初凝时拔动上提 。 5 4 施工 缝面 处理 首先判断缝 的形 式 ，判断 方法 为 ：用一 些大 骨料 放 在缝面上 ，用碾压机 碾 ，如果 骨料 能轻 松地 压入 混凝 土 中 ，该缝 可以按热缝处 理 ；如 果 只能 压进 去一 部分 ，该 缝可以按 温缝 处理 ；如果 骨料 一点都 压不 进去 ，可 以按 冷缝 处理。各类 水平 缝面 的处 理方式 为：小 于 1 8 h的热 缝，不做处理，保持表面清洁、湿润即可，高温时采用 喷雾即可实现 ；1 8 3 6 h的温缝 ，在覆盖前浇筑 1 0 ram 厚 的水泥砂浆 层 ；大 于 3 6 h的冷 缝 ，冲毛 ，露 出粗 骨 料 ， 然后浇筑 1 0 mm 厚的水泥砂浆 ，再覆盖一层碾压混凝 土。 6 混凝土温控防裂 莱索托是世界上平均海拔最高的国家。坝区绝大部 分海拔在 1 6 0 0 m以上。由于地势较高 ，其气温 比同纬度 的其他非洲 国家低 得 多。5 9月为旱 季 ( 冬 季 ) ，1 0月 至次年 4月为雨季 ( 夏季) ，全年降水 7 0 0 8 0 0 ram。设 计温控要求为 ：碾 压混凝土 最高入 仓温 度控制 在 2 4 以 下 ，1 2 0 d龄期混凝土 内外温差 不超过 1 5 ，否则要采 取 表面保温措施。 6 1 冬季低温季节温控措施 坝区冬季干燥多风且寒冷 ，昼 夜温差大 ，判 若两极 ， 最低气温一1 O ，最高气温 2 0 6 。 6 1 1 技术规范要求 周边环境温度 降 至 0 C以下时 不得 浇筑 RC C，但 是 在压实 R C C表面以下 5 c m处的温度和混合料本身温度处 于 0 C以上时可继续浇 筑 。若环 境温 度降至 一 1 以下 且 4 0 龄期小于 2 1 d的 R C C表 面降至 O 以下 ，则应采 用保 温 被或厚焦油帆布覆盖其表面，以使混凝土温度保持在 I C 以上 ，直到环境温度上升至 O 以上 时才能将其 取掉 。砂 石骨料不得加热至 5 O 以上 。 6 1 2 具体温控措施 ( 1 )骨料 仓尽 量在 晴天 中午 时进 料 ，避 免在 夜 间进 料，并尽量用干骨料以提高骨料温度。曾在风冷料仓大 石、中石、小石三个料仓底部风道处分别放置 3个功率 2 k W 取暖器( 共 9个 取 暖器 )来 预 热 骨 料 ，但 效 果 不 明显 。 ( 2 )拌和用水不得加热至 8 O 。 c以上，若其加热至 6 O 。 C以上 ，则在掺 入水泥前 ，应将 其与骨 料拌 和 ，以免 混凝 土假凝 。在一般情况下 ，拌和用水温度 每提高 5 C， 混凝土温度约升 高 1 。实 际上，在位 于制冷车 间的 4 m。 水箱内加设 了一定数量的电阻器加热拌和用水至 6 O 8 O 。 ( 3 )拌和楼拌料前 ，先用 热水 冲洗搅拌机 ，并将积水 或冰水排除，使拌和机体处于正温状态。搅拌时间较常 温时延 时 ，延长时 间由试验确定 ，一般延 长 2 O 2 5 0 o 。 混凝 土拌 和物的出机温 度不低 于 1 O ，入 仓温度 不低 于 5 C，搅拌时投料顺序为石一砂一水一 水泥 和掺 合料一外 加剂 。 ( 4 )2 0 m。 集料 斗封 闭及 满管 溜 管 系统 包 裹 保温 被 ， 皮带机和满管溜管系统之间的 2 0 m。 集 料斗周边 用保 温被 封闭 ，内装碘钨灯 。满 管? 留 管外部用保温被包裹 。 ( 5 )仓面安装碘钨灯 。在仓面上 、下游模板上固定支 撑 ，每隔约 3 m 安装 一盏 碘钨灯 ，以提 高模板 附近混凝 土 的温度，减缓混凝土表面温度的降低。 ( 6 )布置热风机。为减缓 RC C摊铺和碾压过程中的 散热速度，提高混凝土浇筑仓面局部小环境的温度，混 凝土浇筑时 ，布置两台功率 6 5 k W 型号 GE 6 5的热风 机向 仓面吹热风 。 ( 7 )仓面生 明火升温 。在仓面内用在油桶内烧木料生 明火来提高浇筑区域的气温。油桶架高 1 m左右，在油桶 侧壁 焊钢 筋 支 撑 ，顶 部 加 顶 盖 ，让 热 气 能 向水 平 方 向 流动 。 ( 8 )加快摊铺碾压速度，并在浇筑过程中覆盖保温 被 。为防止混凝土 在卸料 后热 量迅 速散失 ，尽量 减小 每 次的摊铺面积 ，并 在卸料 后立 即进 行摊铺 及碾 压 。每 个 坯层碾压结束 后 ，若周边气 温达 到零下 1 ，立 即覆 盖保 温被 。 ( 9 )混凝土浇筑完毕 后保 温。根据 2 0 1 4年 4月份 监 测月报提供的数据 ，达到 1 2 0 d龄期 的部分 混凝土 内部温 度仍在 2 O 以上，有的部位甚至在 2 5 以上，因此要求 保温来减少 混凝 土 的 内外 温 差。保 温从 5月 中旬 开始 ， 保温时间为 5 7月 ，对 于 8 9月偶 然 出现 的温度较 低 的天气 ，可根据外界气温情况确定是 否需要覆 盖保温 被。 保温材料要求为 3层结 构 ，由防水 、隔热 、隔水层组 成 ， 其隔热参数 C值 小 于 1 w ( m。 ) 。冬 季保 温主 要在 浇筑面侧面、顶面覆盖保温被 ，包括所有外露表面 ，如 大坝下游 台阶、廊道 出 口、上游水 位 以上 的垂直 坝 面等 ， 起混凝 土防裂 及 防冻 的作 用 ，尤 其 是 新 浇 筑 龄 期 小 于 2 1 d的碾压 混凝土 。 因而每 仓混 凝 土收 仓后 ，应 立 即对 混凝土表面进行覆盖。保温被采用铺盖法布设 ，铺盖时 保温被搭接 1 0 c m。对于垂直面，采用在保温被上压木 条的方式进行 固定 ，保证保温被平展且紧贴混凝土面， 木条排距 1 5 2 m。所有混凝土外露立面与平面相交的 拐角处用 整块保温 被折叠包 角 ，并在 拐角 上 、下 部位 用 枋木或木条压紧，保温被接头避开拐角处。保温被铺设 平整、拉直 ，不起 鼓，一个平 面基本保证铺设 方 向一 致 。保温被遇到钢筋或其他障碍物时避免采取隔断保温 被 的方法 ，尽量采取从 保温 被 中穿 孔 的方 法 。全 面保 温 后 ，尽量做到仓内保持干爽状态。对于需要进行养护的 混凝土 ( 永久外露面养护 2 l d ；对于水平施 工缝面，养 护 到下一层 混 凝 土进 行 浇筑 为 止 ) ，主要 利 用上 、下 午 气温较高时段 ，逐步揭开水平表面的保温被 ，进行洒水 养护。养护完成后在 白班 和晚班交接班 之前覆 盖保 温 被 ，保持混凝土表面湿润，冬季不采用流水养护。对于 其他外流水影响的坝体表面，采用堵、排等措施防止坝 面积水 。 6 2 夏季高温季节温控措施 夏季最高气温 3 3 ，短时大风暴雨频降，日照时间 长、水分蒸发快。主要可采取以下温控措施： ( 1 )成品料仓堆料高度高于 6 m并采用旋转式喷头喷 淋粗骨料 。 ( 2 )利用制冷车间预冷粗骨料 ( 小石、中石和大石) ， 将混凝土 出机 口温度 控制在 2 O 。 ( 3 )运输设 施加 遮 阳棚 ，在 仓 面 配喷雾 设 施 喷雾 降 温 ，减少水分蒸发 。 ( 4 )浇筑好的表面，覆盖彩条布或者帆布，防止太阳 直接暴 晒，终凝 后立即养 护 。 ( 5 )用自动旋转喷头喷水养护 ，边角部位采用麻布覆 盖并洒水养护，养护时间持续 2 1 d 。 7 问题 及体会 ( 1 )冬季温控措施主要是覆盖保温被和用热风机吹热 风。由于冬季昼夜温差大，白天气温相对较高，浇筑过 混凝土 工程 程中覆盖保温被主要是在早晚时分。冬季晚上浇混凝土 时，若气温特别低 ，监理要求冷缝面的接缝砂浆层在晚 上 1 0 h以后就 不得 再铺 设 。原 因是 砂浆 层太 薄 ，热 量容 易散失而结冰。夏季温控措施主要是预冷骨料 、仓面喷 雾和加强养护等。由于节省 了制冰楼、冷却水厂和冷却 管，夏季温控成本低廉 ，其成功经验对于其他类似工程 具有十分有益 的借鉴作用 。 ( 2 )对于未按设计线开挖出现了突变部位的基岩，技 术规范均要求先用常态填塘混凝土浇筑后才能施工碾压 混凝土，主要担心大坝混凝土被诱导在突变部位形成裂 缝。而且大坝内局部要浇筑与碾压混凝土等级不同的常 态混凝土时 ，该 常 态混 凝土 内需 添加 无 收缩外 加剂 ，避 免标号不同因干缩产生裂缝。与下游台阶相接处的碾压 混凝土设计要求至少要有 2 m厚的贴坡厚度 ，且台阶混凝 土要 和该贴 坡混凝 土一 次成 型 。贴坡 外边 的 护坦混 凝 土 与大坝交接时，要嵌人大坝内。 ( 3 )结构缝 止 水 处 的 2 mm 厚 的 HD P E板 由于 刚度 小，容易移位 ，曾采用在止水型钢支架内焊接钢筋将其 固定 的方法 ，有 待进 一步优化 。 ( 4 )混凝土最大限度地采用了自卸汽车直接入仓，提 高 了施工效率 ，节约 了成本 。9 号路从上游左岸通 过跨河 涵管后经右岸进入仓面时，部分路段和上游围堰相冲突， 因而局部对上游围堰进行了挖除修整。从常规角度来讲， 这种方法是忌讳的，但当时已是枯水季节，且提出了加 大 围堰 以下碾 压 混凝 土 的分 层 高度( 第一 层 快 速浇 7 m 厚，高程 1 5 9 5 。 0 1 6 0 2 0 0 m)以加快施工进度的方法， 监理工程师 最终 同意 了我们的建议 。 8 结束 语 从 2 0 1 4年 2月 1 7日下闸后 至今水库最高 蓄水深 4 7 3 m ( 高程 1 6 5 2 3 0 m) ，大坝几乎无渗漏。从 2 0 1 4年 6月在大坝下游 台阶取得 的 9 8 1 m 长 、直径 1 9 7 mm 碾压 混凝土芯样及对高程 1 6 3 4 0 0 1 6 3 7 0 0 m层施工冷缝面 进行压水试验 的效果看 ，混凝土密实且层间结合 良好， 混凝土的强度都满足设计要求，混凝土裂缝很少，证明 所采取的冬夏两季的温控和防雨措施及缝面处理都是成 功 的。本工程对 碾压 混凝 土施 工技 术 的探索 ，对高 海拔 昼夜温差大地区碾压混凝土施工具有积极意义。 ( 上接 第 3 3页) 顶后，塔机移位至深孔出口闸墩上，此时坝体刚好上升 至表孑 L 部位 ，电梯井也已开始施 工 ，塔机 此时用 于表孔 、 电梯井备仓 工作 。 4 结束 语 2 0 1 1 年 9月 中旬拱 坝混凝 土开浇 ，经过 两年 多 的施 工 、探索 、总结 ，在混凝 土施 工质 量 、温 控效果 等 方面 达到了预期 目标。但在严寒地区建设混凝土坝仍存在众 多亟待研究和解决的问题，如进一步研究解决长问歇水 平越冬层面可能产生的水平危害性裂缝、严寒地区高抗 冻混凝土 含气量稳 定和保 持方式及 相应 的耐久 性保 证 等 。 41