高摩赞碾压混凝土斜层铺筑敷设冷却水管施工技术.pdf

2 0 1 2年 第 3 1 卷 第 4期 D WR HE 水 利水 电工 程设 计 高摩赞碾压混凝土斜层铺筑敷设 冷却水管施工技术 程 勇 清 摘要碾压混凝土中敷设冷却水管技术， 在平层碾压施工中的使用已相当成熟， 但在斜层碾压施工中尚处于摸索阶 段。高摩赞大坝施工中很好地解决 了斜层碾压混凝土中冷却水管应用的问题， 实现了在快速的碾压混凝土施工中无障 碍实施温度控制措施的目标。 关键词碾压混凝土斜层碾压冷却水管 高摩赞 中图分类号T V 5 2 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 0 3 0 4 高摩赞大坝枢纽工程位于 巴基斯坦 西北边境 省境内的印度河支流高摩河上，是以灌溉为主兼 顾防洪和发 电的综合利用工程。该地区降雨少 ， 昼夜温差较大，多年日平均气温 2 5 5 。 。高摩赞大 坝坝址呈 V形河谷，河道狭窄，岸坡陡峭，坝体 为碾压混凝 土曲线形重力坝 ，坝顶高程 7 6 3 0 m， 最大坝高 1 3 3 m，坝顶全长 2 3 1 IT I ，坝基最大长度 4 2 i n ，坝基处最大厚度 7 8 I Y I 。 1 大坝碾压 混凝 土施工特 点 ( 1 )除了在两坝肩的上部主坝体和推力墩之间 设有永久缝之外 ，大坝基本上是个整体结构 。坝 基 设 1 m厚 常 态 混 凝 土 找 平 垫 层 ，其 上 高 程 6 3 0 5 6 8 0 0 11 1 ，为不 分缝 的整 体 结构 。高 程 6 8 0 0 7 3 6 0 IT I 。有 2 条临时横缝，将坝体分为三 部分 ，根据现场条件 、施工布置、人仓手段及工 期要求等情况采用了预制分缝块分缝 ，坝体整体 上升 ；因此 。高摩赞大坝碾压混凝土浇筑仓面积 较大 ，最大仓面面积 4 8 4 3 I T I 。 ( 2 )拌合系统选用的是 2 x 3 m 强制式拌和楼， 碾压混凝土设计生产能力 1 8 0 m3 h 预冷混凝土设 计生产能力 1 5 0 m3 h 。对于常规 的平层碾压方式施 工，只有当混凝土初凝时间为 1 0 h ，拌和系统满 负荷生产 方能满足碾压 混凝土 的连 续铺筑要求 。 但夏季混凝土初凝时问为 5 h 采用大仓面平层连 续铺筑，混凝土拌合能力不能满足要求。为了改 善层间结合 ，保证混凝土浇筑质量 ，从 6 4 8 1 1 3 开 始需要采用斜层平推法施工 ，坡度 1 ： 1 0 1 ： 2 0 ，层 厚 3 0 c m ( 3 )根据温控要求 ，除了对混凝土进行预冷 以控制 出机 口温度之外 ，还需要对浇筑后 的坝体 进行冷却以限制坝体的最高温度。坝体设计为曲 线形重力坝 ， 6 8 0 m高程 以上 2条 临时横缝蓄水 前需要进行接缝灌浆 ，另外两岸坝肩也陡于 4 5 。 ， 坝体与坝肩岩体之间也需要进行接触灌浆 ：因此 ， 为使后期 昆 凝土的温度降低到要求 的封拱温度 也必须利用冷却水管网进行坝体降温。大坝通水 冷却分为两期，一期通水可有效控制混凝土最高 温升，二期通水可把坝体温度降低到设计的封拱 温度 。为此 ，在整个碾压混凝土坝 内系统布置了 冷却水管 2 斜层碾压中冷却水管施工的主要问题 在常规 的平层碾压混凝土浇筑过程 中铺设冷 却水管的工艺已经比较成熟，但是在采用斜层法 的碾压混凝土浇筑中铺设冷却水管仍处于摸索中， 存在如下 四方面的问题 ： ( 1 )因缺乏斜层碾压 中冷却水管敷设 的实践 ， 没有成熟 的工艺可供选择。 ( 2 ) 冷却水管可能对碾压混凝土大面积快速地 卸料 、摊铺及碾压施工造成过大干扰。 ( 3 )碾压混凝土施工时，如何对安装好 的冷却 水管进行有效保护 。 ( 4 )主管集 中预埋可能严重削弱周边混凝土 ， 局部温降太大是否会对坝体混凝土产生影响。 3 斜层 碾压 中冷却水管的应用 ( 1 ) 参照平层碾压冷却水管布置，斜层法中冷 水 利 水 电 _3 2 程 设 计D WR HE 2 0 1 2年 第 3 1卷 第 4期 却水管依然铺设在结合层面上 ，若铺设在 同一水 平面上 ，水管将穿过 多个碾压层 ，保护 困难 ，对 碾压施工干扰大 。 冷却水管采用高密度聚 乙烯管 。其 中主管 内 径 4 0 m m，外 径 4 6 mm，支管外径 3 2 m r n ，内径 2 8 mm，导热系数 10 4 5 W ( m K) 。单根支管长 度控制在 2 4 0 m 以内，如果 超过即则新增 1 组支 管 。1 组主管最多接 2组支管 每组支管长度尽量 相当。每 5 个碾压混凝土铺筑层安装 1 层冷却水 管 ，斜层面相对 间距离依然是 1 5 1 13 ，这样在空间 上水管间距满足温控设计的 1 5 m 1 5 m且均匀分 布 ；冷却水管布置时 ，距左右坝肩边坡基岩 0 7 5 m，距坝体上游面 2 0 m，距下游面 1 5 m，距坝体 内部孔洞如楼梯井及倒垂室边墙等 0 7 5 m，且冷 却水管铺设在变态混凝土之外，以利于保护。实 践证明，直接在上一仓水平施工缝上铺设冷却水 管 不仅水管 固定 困难 ，且老混凝土面坚硬容易 挤破水管 ，成功率较低 。斜层上冷却水管距收仓 面 0 4 m距施工缝面 0 4 m且距料头至少 1 5 m 进行铺设 ，水管不但得到最大面积 的安装 ，亦得 到有效地保护。 典型斜层平推法 P V C冷却水管铺设剖面图如 图 1 。 ( 2 )冷却水管全仓同时同层敷设 ，若避免施工 设备直接碾压未覆盖的水管 ，汽车仅能在料头或 入仓 口卸料 ，其它施工设备或 置于已收仓 的混凝 土面上或仓外。这样不 可避免会产生严重 的二次 污染 ，而且极大地降低卸料 、平仓及碾压 的施工 速度。采用错层半仓铺设冷却水管 ，即当从下游 向上游斜层碾压时( 汽车直接入仓 ，人仓 口在左岸 上游侧) ，水管网分左右两部分 ，错开 2 3 层交替 铺设 。首先用 白灰在碾压层上标定好错层水管分 隔线 ，在距分隔线一侧 0 7 5 m起开始安装水管 ， 另一侧继续进 行碾压混凝 土卸料 、平仓 与碾压 。 当下游部分水管安装完时 ，汽车即可卸料 至分 隔 线上 ，推土机平仓覆盖该部分 ，并及 时碾压 ，以 增加设备活动 区域 。完成水管安装并跟进碾压施 工 ，经过 2 3 个碾压层后，另一侧开始用同样的 方法开始安装水管 网，同侧水管保持 5层间隔。当 从右岸向左岸斜层碾压铺筑时( 真空溜槽人仓，下 料点在左岸上游 ) ，分层上下游两部分交替安装 ， 如此有效地减少施工干扰，降低二次污染 ，提高 了施工效率 ，据此结合仓面设计，进行冷却水管 仓面设计。 ( 3 )斜层碾压中 ，在先开始 的平层段 已收仓 ， 但斜层段及后开始 的平层段依 然在施 工时 倘后 期埋设 的水管径直从收仓面顶直接甩头 ，极容易 造成备仓期 已安装 的冷却水管破坏 。高摩赞工程 采用两次预埋法实现 了碾压混凝土浇筑完成后备 仓与冷却水管通水无干扰 ，有效地保护了水管。 依据坝体结构特点 ，坝体右岸下游侧布置有 台阶通道，部分通水冷却设备可布置在该台阶上。 开仓前 ，在台阶部位仓 内预埋仓面设计组数对应 的冷 却水管引 出管 。通常预埋 的水管 皆为主管 ， 水管从底部预留的孔 口甩出仓外 2 3 m仓 内预埋 水管高程与仓 面设计水 管所在 高程相 匹配 ，通常 一 仓预埋两仓所需 的水管 ，仓 内外用胶 布做 好标 记 ，组组对应 。预埋水 管固定 在用 钢筋焊 接的井 字架上 施工中安装水管时。直接连接在预埋的 引出水管头上。 当从下游 向上游斜层碾压 时 ，在下游平层段 收仓前 按仓 面设计分组从 一次预埋 的接头 沿左 右坝肩 向上游延伸甩头 做好 标记 ，完成二次预 埋 ，其中左坝肩上游甩头的水管为沿大坝下游从 一 次预埋处牵引至左岸，再沿坝肩引向上游。当 从右岸 向左岸斜层碾压时 所有水管 均预埋 在下 游侧 ，向左岸牵引甩头 ，根据仓面设计 的需要确 定牵引长度。对主体与溢流面同时升层 的浇筑 。 程勇清 高摩赞 碾压 混凝 土斜 层铺 筑敷 设冷 却水 管施 工技 术 5 预埋水管直接固定在溢流面样架筋上。 ( 4 )考虑集中预埋对混凝土的削弱 ，采取了如 下措施 ：一次预埋时最外一排距混凝土外表面 1 0 m以后各排问隔 0 5 n l 。一排中冷却水管紧挨着 ， 可采用钢筋网加强 。二次预埋 时 ，在碾压混凝土 面延伸 ，各预埋管问隔 2 0 c m，当脱离碾压混凝土 面固定在坝肩岩石上牵引时，也不允许成束大 捆出现保持至少 5 e m空隙。经过验证 ， 水管在 右岸坝下游集 中预埋 和集 中延伸 没有造成混凝土 超冷 坝下游外 表面及 坝内施工缝 面均未 因此发 现裂缝 亦未发现渗水现象。 ( 5 ) 斜层碾压中冷却水管安装流程如 图 2 。 4 注 意事 项 图 2 斜层碾压 中冷却水管安装流程图 施工实践表 明斜层碾压中埋设 水管较平层碾 压更易失败。碾压施工中通风检查时发现通风管 不通风最常见为集中预埋管靠坝肩或钢筋部位 被挤弯 ，其 次为斜层上被 陷碾挤扁 ；水管第 1次 通水 时 ，安装失败最 为常见 的现 象是 回水 量小 ， 且浑浊有砂或细骨料 甚至施工仓面 冒水 ，表 明 安装水管时对大 骨料集 中现象 的处理不力 ，导致 水管被骨料刺破 或接头漏水 ，最终该管不通或微 通 丧失功能 斜层碾压施工 中铺设冷却水管需 注意如下事项 ： ( 1 ) 水管连接是冷却水管施工中非常关键的环 节 该工程水管连接时没有采用厂家的定型 P V C 接头，现场试验表明其可靠性极差。实际施工中 采用镀锌钢管加工 的接头 ，包括直通 、变径 、三 通及 9 0 。 弯头连接时用喷灯对准管口烤软水管 ， 插入钢管 。迅速用铅丝绑扎牢 固，至少 2次绑扎。 另一端采用相 同操作 再 以防水胶带缠紧两水管 相接处 ，最后用 1 根铅丝对拉两侧绑扎处 ，防止 拔出脱落。检查 时双手各拿一端 ，用力扭动与拉 动水管，当无松动时，表明已连接牢固。用 u形 卡把连接好 的接 头固定在碾压混凝土层面上 ，最 好用常态混凝土覆盖接头，实践表明按此种方法 绑扎的接头未出现漏水情况。施工中发现水管直 径各批次略不相同，需采用措施使其相匹配。管 径过小时 ，钢管接头需用车床刨铣 ；管径过大时 ， 钢管接头需要加缠防水胶带 。 ( 2 )对水 管的保 护应 贯穿斜层碾压施 工全过 程 。相 比较而言 ，斜层碾压下 的水管保护 比采用 平层碾压时更困难。第 1 ，应需要特别注意在斜面 上摊铺混凝土料 覆盖水管 时 ，粗骨料易集 中在水 管高 的一侧 ，需 安排专人处理 。若发现有大骨料 聚集水管处，必须人工使其分散。第 2 ，因斜层碾 压混凝土预埋管较 多 ，设备人员密度大 ，碾压仓 面复杂 ，更易破 坏外露水管 ，因此 ，对于一 、二 次预埋管在未覆盖前均派专人看护，尤其是在水 管处卸 料 、平仓 、碾 压及振捣 时 ，若发 现损坏 ， 应挖开更换 。第 3 ，斜层碾压时 ，振动碾在斜面上 向下碾压 ，本 身就易使下层水管 向下位移 ，拉松 接头 。倘斜面铺的料 V C值偏大 ，振动碾易打滑 ， 出现碾成大坑或陷碾情况。极易损坏下面的冷却 水管 ，因此 ，遇到此情况需及 时通风检查 ，若不 通立即挖开更换 。第 4 ，特别注意在用 9 0 。 弯头连 接仓 内一次预埋 管时 ，应尽量 降低连接高度 ，防 止推料时挤弯接头处水管。 ( 3 )通风、通水检查十分必要。冷却水管被覆 盖碾压完成后 必须立 即通风 、通水检查 。该工 程采用 1 5 m 。 电动空压机进行 通风检查 。当发现 不通时，应回顾安装碾压过程 ，综合分析 ，步步 排除。若还是未发现原因且仍然未通 ，需要在此 层上新埋设一组替代水管。 ( 4 )材料准备到位对于铺设速度 、加快碾压 层覆盖十分重要 采用错层半仓 安装水管时 ，水 6 水 利水 电工 程设计D WR HE2 0 1 2年 第 3 1卷 第4期 管安装 较频繁 。材料诸如水管 、接头 、转盘 、u 形卡及钢锯等事 先必须计算好 用量 ，准备充分 ， 并放置在恰当的位置便于使用。 ( 5 )人仓 1：3与真空溜槽下料点安装水管 时需 特别注意 ，人仓 口与下料点碾压混凝 土因车反 复 碾压而凹陷对于人仓 1：3 安装前使其平整，而对 于真空溜槽下料 点 ，冷却水管尽量绕道 ，安装该 部位时，可备好料 ，迅速铺设水管 ，集中覆盖。 5结语 高摩赞大坝斜层法施工中碾压层共计 6 8 4 层 ， 埋设水管 3 0 0组，3 4组水管不通或者达不到通水 效果 ( 水流极小) ，成功率 8 8 7 ，一期平均通水 天数 4 7 d ，二期平均通水 天数 3 2 d 。高摩赞大坝 冷却水管铺设 ，没有妨碍碾压混凝土的快速施工 ， 实现 了混凝 土的温控 目标 ，并按计 划工期 完成 了 大坝的封拱灌浆。 在高摩赞碾压混凝 土的施工 中 ，对斜 层上铺 设冷 却水管做 了些有 意义 的探索 ，取得 了成功 。 但是需要研究和总结 的方 面还很多 ，还需要在 以 后的工程实践 中认 真研究 ，以形成更加实用 、可 靠的成熟工艺。 作者简介 程勇清 男 高级工程师 中国水利水电建设集团第七工 程有限责任公司 四川成都 6 1 0 0 8 1 ( 收稿 日期2 0 1 2 0 9 2 0 ) ( 上接 第 2页) 4 4 灌浆技术 南俄 5拱坝诱导缝没有设置灌浆 系统 。结构 缝设置了重复灌浆系统，在结构缝缝面上 ，每上升 1 个碾压层埋设 1 次模板 ，每 6 0 I T I 高 度设 置 1 个灌浆区( 见图3 ) 。在灌浆区内布置重复灌浆系统 ， 采用 2 根独立的单回路灌浆管 ，灌浆管路上布置 可重复用的特制橡胶套阀，重复灌浆套阀见图 4 。 因坝 内没有布置冷 却水管 ，无法 进行二 次冷却 ， 坝体 自然降温至稳定温度场后 ，选择在低温季节 进行接缝灌浆。 图 4 重 复灌浆套 阀示意图 认为是合理可行的。 ( 2 ) 无论是普定 、还是沙牌拱坝 ，诱导缝采用 双向间断预埋预制板形成 ，肯定是可行的，但南 俄 5拱坝通过采用非贯通性诱 导短缝 ，采用 “ 藕 断丝连 ”型式的诱导缝 ，改进简化了诱导缝 的结 构 更加简化 了施工工艺 ，更适应碾压混凝 土通 仓碾压、连续上升的快速施工 。 ( 3 ) 碾压混凝土拱坝在长时间浇筑间歇期，应 该重视浇筑面的养护、保护，必要时应该在合适 的部位布置防裂钢筋 ，要对裂缝进行有效 的控制 ， 以免 间歇期形成 的温度缝 向深处延伸 ，造成后期 裂缝处理 ，影响施工。南俄 5拱坝 2 0 1 0年 6 9月 雨季期间间歇 时 ，曾出现 了裂缝 ，主要原 因就是 因为浇筑面在长时间间隙时没有采取养护措施而 形成 5 条横向裂缝，为此进行了 2 个月的裂缝探 测和灌浆处理。 作者简 介 王景涛 男 工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公 司 天 津3 0 0 2 2 2 5 结 语 彭小川 男 工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公 ( 1 ) 南 俄 5 碾 压 混 凝 土 拱 坝 横 缝 分 缝 设 计 采 用 孙 小 虎 薹 工 2 计 研 究 有 限 责 贯通性结构缝 和非 贯通性 的诱导短缝相结合 ，分 任公司天津 3 0 0 2 2 2 缝间距为 3 5 4 2 m的分缝方案经过工程实践证明 ，