乐昌峡拦河坝碾压混凝土施工.pdf

第 4 6卷第 4期 2 0 1 0年 4月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 Ga n s u Wat e r Co n s e r v a nc y a n d Hyd r op o we r Te c h n o l o g y V o 1 4 6 No 4 Apr ， 2 01 0 施工技术 乐昌峡拦河坝碾压混凝土施工 蔡永 丽 ( 广东水电二局股份有限公司， 广州 增城5 1 1 3 4 0 ) 摘要 ： 碾压混凝土筑坝技 术是 2 0 世 纪 7 0年代末至 8 0年代 初 国际上发展 起来 的一种新 的筑坝技 术 ， 至今 已有 3 0多 年历 史。碾压混凝 土筑坝技术具有 工艺简单 、 上坝 强度 高、 工期短 、 造价低 、 适应性 强等特点 ， 产生 了巨大的经济效 益 ， 因此在世界 大坝 建设 中得到 了大力发展和广泛应用。乐昌峡拦 河碾压混凝 土坝浇筑采 用了合理的入仓手段和机 械设备配置， 通过配套的碾压混凝土施工技术的应用和健全的管理体 系， 有效地提高了碾压混凝土施工强度。 保证 了施 工 进 度 和 施 工 质 量 。 关键 词 ： 拦 河坝 ； 碾 压混凝土； 试验 ； 施 工质量控制 中图分类 号 ： T v 5 5 4 9 2 1 文献标识码 ： B 1 工程概况 1 1 地理位置 乐 昌峡水 利枢纽工程位 于广东省韶 关市乐 昌市境 内北 江支流武水乐 昌峡河 段 内 ， 下距 乐 昌市 区约 1 4 k m、 韶关市 区约 8 1 4 k m。乐 昌峡水 利枢纽工程是 以防洪为 主 ， 结合 发 电， 兼顾航运和灌溉等综合利用的枢纽工程。工程等别为 等大( 2 ) 型 ， 其主要建筑物拦河的坝级别为 2 级 ， 次要建筑物 的级别为 3级。拦河坝 为碾压混凝 土重力 坝 ， 河床 中央布置 5孔溢流坝 ， 每孔 净宽 1 2 m， 堰顶 高程 1 3 4 8 m， 闸孑 L 孔 口尺 寸为 1 2 0 m x l 0 7 m。坝 顶高程 1 6 4 6 m， 最大坝高 8 4 6 m， 坝顶 长 2 5 6 0 m， 其 中溢 流坝段长 7 8 0 m， 左岸 非溢 流坝段 长 9 6 0 m， 右岸非溢流坝段长 8 2 0 m。 1 2 主要 工程量 本工程 主要项 目包含 ： 碾 压混凝 土重力坝 、 下游护岸 、 鹅 公带滑坡体治理和相应的水土保持、 环境保护措施等。主要 工程量包 括土石方开挖约 1 0 0万 m ， ，混凝土浇筑 4 3 2万 m， ( 其 中碾压 混凝 土 2 7 6万 m 、 变态混凝土 1 8 6万 m 。 、 常态混 凝土 1 3 6 万 m 3 预 制混凝 土 1 O 6 万 m 3 ) 。 2 混凝土拌和系统 根据施工及地形条件， 混凝土拌和系统布置在大坝下游 右岸约 1 k m处的滑石排工区， 包括砂石料堆场、 砂石料仓 及拌 和楼 。 根据施工进度计划安排月混凝土浇筑高峰强度约 为3 0 0 0 m ， 但是根据混凝土分层浇筑方案( 每层高 3 m) ， 1 ： 1 0斜层铺料方法，最大块浇 3 0 c m斜层混凝土约需5 0 0 m ， ，施工规范要求需在 2 h内铺碾完成 ， 因此， 混凝土浇筑能 力应达到 2 5 0 m 。根据以上分析， 拌碾压混凝土设 3座拌 和楼 ， 总生产能力为 2 7 0 m3 h ， 其中 1 座为 4 m ， 强制式拌和 楼 ，生产能力为 1 2 0 m 3 h ； 1 座设 1 台 3 m 强制式搅拌机的 拌和楼， 生产能力为 9 0 m 3 h ； 另布置 1 台 2 m ， 强制式搅拌 机的拌和楼， 生产能力为 6 0 m 3 h 。 3 碾压混凝土试验 在正式施工之前， 根据设计的技术要求 ， 对拦河坝的各 种 混凝土 标号进行 试验 设计 ， 得出施工 配合 比， 用 以开展碾 压混 凝土施工 。混凝土配合 比根据不 同混 凝土 、 不 同部 位选 择， 挑选 2 3种水泥、 1 2种粉煤灰、 2 - 3 种外加剂开展， 逐步 优化筛选 ， 最后得出优化的混凝土配合比。 3 1 混凝土配合 比试验程序 ( 图 1 ) 检验水 泥 、 粉 煤灰 、 9 1, n 剂 、 砂 石 原材 料检验 料 的基 本性 能 择优 外加剂 与水泥 同种外加剂与不同水泥的适应性试验 的适应性试 验 同种水泥与不同外加剂的适应性试验 择优 同胶材、 同水灰比、 同减水剂掺量情 不同砂率的试验 况下不 同砂率含量混凝土 的性能 择 优 不同水灰比的试验 同砂率、 同粉煤灰掺量、 同减水剂掺 量情况下不同水灰 比混凝土 的性能 择优 同砂率、 同水灰比、 同减水剂掺量情 不同粉煤灰的试验 况下不同粉煤灰掺量混凝土的性能 择优 不 同 减 水 剂 掺 量 的 试 验I 同 砂 率、 同 水 灰 比 、 同 粉 煤 灰 掺 量情 下 不 同 减 水 剂 掺 量 混 凝 土 的 性 能 择优 结果分析 ， 得 出初步混凝土配合 比 工艺试验验证 ， 局部调整 整 理 试 验 结 果 报 告 得 出 最 优 混 凝 土 配 合 比 l 图 1 混凝土 配合 比试验程序 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 3 3 0 作者简介： 蔡永丽( 1 9 8 3 - ) ， 女 ， 宁夏银川人 ， 助理工程师 ， 主要从事工程资料管理。 6 3 2 0 1 0年第 4期 甘肃水利水电技术 第 4 6卷 3 2 试验 内容( 表 1 ) 表 1 混凝土配合比试验设计主要内容 试验项目 组数 ( 1 ) 材料试验 水泥与减水剂适用性 水泥物理性能检验 水泥化学性能检验 水泥水化热检验 粉煤灰物理性能检验 粉煤灰 化学性能检验 细骨料检验( 全分析 ) 粗骨料检验( 全分析 ) 粗骨料级配密度试验 ( 2 ) 混凝土试拌 碾压混凝土砂率的选择 用水量与 v c值关系试验 粉煤灰掺量与碾压混凝土强度关系 水胶 比与强度关系 碾压混凝土水胶比试拌 变态混凝土试拌 常态混凝土砂率选择 常态混凝土用水量与坍落度关系 常态混凝土水胶 比与强度关 系 ( 3 ) 混凝土性能试验 凝结时间 抗渗 极 限拉伸 抗冻 ( 1 0 0循 环) 弹性模量 3 - 3 试验方法 ( 1 )材料试验 水泥与减水剂适应性、 水泥物理检验、 水泥化学检验、 水 泥水化热、 粉煤灰物理检验、 粉煤灰化学检验、 砂( 全分析 ) 、 石( 全分析) 、 石子级配密度试验。 ( 2 )混凝土试拌 碾压混凝土砂率的选择、 用水量与 值关系试验、 粉煤 灰掺量与碾压混凝士强度关系、 水胶比与强度关系、 碾压混 凝土水胶比试拌、 变态混凝土试拌、 常态混凝土砂率选择、 常 态混凝土用水量与坍落度关系、 常态混凝土水胶比与强度关 系。 ( 3 )混凝土性能试验 混凝土抗渗、 凝结时间、 极限拉伸、 抗冻、 弹性模量试验。 ( 4 )混凝 土碾压工艺试验 混凝土碾压试验要获取的主要参数有： 混凝土拌和的投料顺序和拌和时间； 不同混凝土 值与碾压遍数和碾压行走速度的关 系以及 c 值损失情况； 6 4 混凝土铺料间歇时间( 层间) ； 混凝土层面处理试验 ； 变态混凝土净浆配合比及施工工艺； 钻孔取芯对碾压混凝土综合评定。 ( 5 )碾压混凝土试验施工方法 工作面、 仓面划分。 碾压混凝土工作面( 2 0 m 3 0 m) 分为 6 个区域，四周留 1 m的变态混凝土和常态混凝土浇 筑区。每个区域采用不同的施工参数。 卸料。碾压混凝土采用自卸汽车直接进仓退铺法卸 料， 卸料高度分 8 0 c m、 1 0 0 c m、 1 5 0 e m进行对比。 平仓。 用平仓机平仓， ( 在实际操做中， 可以在刀片两 侧加装挡板，组成 1 2 0 。 夹角，以减少骨料从两边滚动分离) 堆料摊铺前， 人工将分离骨料( 大石) 铲至未碾压的混凝土面 上， 以保证层间结合良好。平仓厚度控制在3 2 3 5 c m。 碾压 碾压设备采用瑞典宝马振动碾， 振动碾行走速度应控制 在 1 0 1 5 k m h范围内。 混凝土摊铺达到可以碾压的适 宜面 积的条带后 ， 即开始碾压 。碾压按照“ 2 一 X 一 1 ( 或 2 ) ” 即无振 2 遍+ 有振 x遍+ 无振 1 或 2 遍收仓的不同遍数进行检测， 其 中x选 6 、 8 、 1 0 。碾压条带搭接宽度 1 O 一 2 0 c m， 端头部位的 搭接宽度为 1 0 0 e m左右。按预定的遍数碾压后采用表面核 子密度仪进行密度 检测对 比不 同压实遍数的效果 层间间歇时间 同气候条件下 ， 层 间间隔时间按 照连续铺料、 4 h 、 6 h 、 8 h 、 1 0 h 、 1 2 h来试验， 处理方法试验效果为不铺灰浆、 铺灰 浆、超过初凝时用压力水冲毛铺上砂浆后再铺筑碾压混凝 土 。 碾压混凝土性能参数测试 碾压混凝土拌和物的和易性主要通过 c 值来反应， 在 试验过程中，碾压混凝土仓面 c 值控制在 3 7 s , 5 1 0 s 、 7 1 2 S ， 波动控制在 3 s 范围以内， 且每 2 h一次， 在气候 变化较大( 大风、 雨天、 高温) 时适当增加检测次数。 在试验过 程中 ， 每种配合比的碾压混凝土均在机 口或仓面取样做凝结 时间的检测 。碾压混凝土拌和物机 口取样检测 4 碾压混凝土施工质量控 制 乐 昌峡拦 河坝碾压混凝土施工 主要从 自卸 汽车人仓 前 清洗、 下料、 摊铺和仓面 c值、 开始碾压时间及压实度 、 温 度等方面进行质量控制， 现就下料、 摊铺、 碾压及温度这几个 方面联 系实 际阐述下质量控制的方法 。 4 1 混凝土卸料与平仓 自卸汽车人仓卸料时， 采用退铺法依次卸料， 铺筑方向 与坝轴线平行。卸料采用一车一点的方式， 卸料高度控制小 于 1 5 m。严禁不合格碾压混凝土进入仓内。 碾 压混凝土采用大仓面薄层连续铺筑 ， 铺筑厚度 由混凝 土拌和及碾压能力、 温度控制要求、 坝体分块尺寸和细部结 构等因素确定 ， 铺筑厚度控制在 1 7 3 4 c m范围内。乎仓采 用串联叠压式作业， 每层起始端第一车卸料位置， 距模板边 1 5 m， 距边坡基岩 6 m。卸 2 3车料后， 平仓机将拌和物摊 铺成薄层斜坡面作为条带始端，然后逐层叠加至平仓厚度， 条带始端在平仓过程中保持为缓坡斜坡面。 混凝土拌和物卸 8 2 2 4 2 l 1 3 6 7 8 6 9 9 3 4 4 4 5 6 6 6 第 4期 蔡永丽 ： 乐 昌峡拦河坝碾压混凝土施工 第 4 6卷 到条带始端斜坡 面中部 ，严禁将混凝土 卸到未铺 砂浆的部 位。 卸料堆边缘与模板距 离不小于 1 I n ， 与模板接触带 、 止水 片止浆 片附近采用人工铺料 ， 集 中骨料人工分散处理 。卸料 平仓严格控制各级配混凝土分界线 ， 汽车卸料后料堆周边大 骨料由人工分散到料堆上， 未处理的料堆附近不准卸料。平 仓时出现在条带两侧集中的骨料 ， 由人工分散于条带上。 平仓 设备为 C A T D 3 P ， 平 仓做 到随卸料 随平仓 ， 平仓 时 铲刀从 料堆一侧浅插 推料 ， 依 次将 料堆摊平 ， 以减少骨料 分 离。并做到浅推少刮， 快提刀， 边缘死角辅以人工铺料， 铺料 厚度 、 压实厚度 ； 平 仓机平仓 时扰动料堆 ， 以分散底部集 中的 骨料 。平仓依 据模板上 画出的分层线进行摊铺 ， 做 到条 带平 整厚度均匀。平仓后碾压混凝土表面应平整 ， 无 凹坑。 4 2 混凝土碾压 摊铺好 的条带 ， 及 时进行碾压 ， 碾 压方 向平行于坝轴线 ， 两岸与基岩接触带 局部采用横 向碾压 。碾压设备 为 B W2 0 2 一 A D 。 碾压遍数为碾压试验确定的遍数 ， 振动碾行走速度 控制 在 1 0 1 5 k m h以内。 碾压作业条带清楚 ，走偏误差控制在 2 0 c m范围内 ， 相 邻碾压条带必须重叠 1 5 2 0 c m， 同一条带分段碾压时， 接头 部位重叠碾压 2 4 3 0 m。两 条碾压条带 问因作业形成 的高 差 ， 采用无振慢速碾压 1 - 3遍作压平处理 。每次碾压作业开 始 ， 对局部粗骨料集中的片区 ， 及时派人分散粗 骨料 ， 或采用 小型反铲分两 次摊 铺 ， 一 次碾 压 ， 以消除局部骨料集 中和架 空 。 连续上升铺筑 的混凝土 ， 层间允许 间隔时间应控制在混 凝土初凝时间 内， 夏 天控制在 6 h内， 冬天控制 在 8 h内 ， 混 凝土拌 和物从拌 和到碾压完毕历 时不 得超过 1 2 0 ra i n ， 混凝 土拌 和物从摊铺 到开始碾压 的历 时不得 超过 3 0 rai n 。不允 许人仓或平仓后 的碾压 混凝土拌 和物 长时间暴露 ，以免 c 值 的损失 。 碾压混凝土的层 问允许 间隔时间必须控制在混凝 土的初凝时间以内。 4 3 混凝土温度控 制 ( 1 )冬期施工措施 日平均气温低于 3时 ， 采取保温措施 ： 用温水拌和 ； 加 快施工进度 ， 仓 内混 凝土及时平仓碾压 ， 碾压后立 即用聚 乙 烯隔热板覆盖 ， 防止 已浇混凝土表 面受气温影响。 大雨或下雪时停止施工 ； 加强气温 、 混凝 土温监测 ， 以指 导施工 ； 调整混凝土配合 比 ， 适当减少粉煤灰掺量 。 ( 2 )高温季节温控措施 参考以往工程的施工经验 ， 结合实际， 充分发挥碾压混 凝土水 泥用量少 、 水泥水化热低 、 混凝土收缩小 、 徐变度小及 混凝土储热量少等特点， 拟定了该大坝碾压混凝土夏季高温 施 工技术措施 ， 进行高温季节不问断施工 。 优化混凝土原材料及施工配合 比， 降低原材料 的初始 温 度 ， 混凝土运输控制。 喷雾降温是夏天高温施工的重要质量保证措施之一。 根 据混凝土拌 和能力 、人仓温度及仓 面处 理能力等综合 因素 ， 决定各仓面 R C C分块摊铺的面积，以保证下层混凝土在初 凝前覆盖 。 严格控 制混凝土 的停放 时间。 混凝土拌 和物从 出机 口到 现场碾压这时段 ， c 值损失在 1 2 h内影响不大 ，若在 3 h 以上 c 值 损失会成倍 地增长 。碾压混凝土 c值应控制在 5 1 5 s 之 间， 以 6 1 0 s 最佳 。 仓 面施 工控制 的其 它措施 。 在夏季高温季节进行碾压混 凝土铺筑 时 ， 仓面施工质量 控制除前面所术 的措 施外 ， 还制 定 了其它措施。如混凝土在碾压 时 ， 利用碾压机本身 自行喷 水 2 4遍 ；在可 能出现冷缝 的边界及层面及 时喷洒缓凝剂 ， 延缓层面混凝土的初 凝时间 ； 加强条带边部混凝土的质量控 制 ； 尽量避开温峰时 间开仓 ； 加强混凝土养护 。 5结 语 碾 压混凝土施工 较之常规混凝土 ， 具 有造价低 ， 施工 速 度快 、 节省水泥 、 模板 和劳 动力 等优点 ， 技术 经济效益显著等 特点。但碾压混凝土也还存在一些问题有待研究解决， 如层 面结合处容 易成为渗水 的薄弱层面 ， 混凝土运输 与摊铺过 程 易产生骨料分离等 。 如何 突破传统模式的限制 ， 大胆创新 ， 在 经 过充分试验研 究的基础上创造 性地提 出和采用 新 的施 工 技术 ， 将是水利建设 者们努力 的方 向。 参 考文献 ： 1 顾志 刚 碾 压混 凝土 坝施工 技术 M 北京 ： 中国电力 出版 社 ， 2 0 07 2 s L 5 3 9 4 ， 水工 碾压混凝土施 工规范 S 郑州 ： 郑州 大学出版 社 ， 1 9 9 8 3 徐 玉杰 碾压 混凝土坝施 工技术 与质最控 制 M 郑 州 ： 黄 河水 利 出版社， 2 0 0 8 矫 ! ； 尔 乖 ： ： 1 ； ! 锦 ： 筇 ； 筇、 二 = 矫 尔 尔 筇 乖 尔 乔 尔 尔 筇 棘 ( 上接 第 2 8页) 由于隧洞采用 的是 薄衬 砌 即减糙 衬 砌 ， 为 了充分 发挥 围岩 的承载能力 ， 应 尽可 能减少衬砌 和 围岩之 问的初始 施 工缝隙及 减少 围岩的渗透 能力 ， 以提 高衬砌 和 嘲岩的联 合 承 载效果 ， 为 此隧洞 的 回填灌 浆及 固结灌浆 是工程 的重要 环 节 。 4结语 本工程枢纽施工总工期为 3 0个月 ，发电厂房施工总工 期为 2 4个月 ， 隧洞通过优化布置后总工期为 2 7个月 ， 不影 响整个工程 的施工工期 ， 工程实践证 明是 比较合理的。 对于本工程 类较坚硬完整 的， 设计 以结构安全 、 经 济合理为原则， 隧洞采用的薄衬砌方案， 充分利用围岩的承 载能力 ， 衬砌仅起减糙和增强防渗的作用， 而由围岩本身承 担内水 压力 。隧洞衬砌完成后 ， 通过固结灌浆来 增强围岩 的 承 载能力 、 降低 围岩 的渗透 系数等措 施 ， 达 到了 由围岩来 承 担 内水压力 的 目的。 经过引水隧洞洞线及断面结 构优 化设 计 ， 选定方案 比可 研方案节省工程投资 3 2 3 4万元， 施工工期缩短 1 7个月， 其 中可 提前发 电 1 4个 月 ， 相应 发 电收入增 加约 1 2 7 4 0万元 。 小孤山水电站工程于 2 0 0 6年 3月全部完工 ， 5月首台机组 发 电， 7月 3台机组全 部投产 发电并 网运行 ，电站经 过 3 a 的运行一切正常。