试论大坝碾压混凝土的施工工艺.pdf

试论大坝碾压混凝土的施工工艺 杨俊 利 ( 中国水电建设集团第十五工程局有限公司 陕西 西安7 1 0 0 1 6 ) 摘 要碾压混凝土坝是一个新兴的坝型， 它将土石坝的机械化作业用于碾压混凝土施工。本文通过对 麒麟观电站碾压混凝土施工工艺的试验、 研究和探讨， 总结出大坝碾压混凝土从基础处理、 入仓 方式 、 铺料 、 碾压 等施工工 艺的基本施工方法 ， 值得 同类型大坝施工参考和借 鉴。 关键词 碾压混凝土； 变态混凝土； 负压溜槽； 翻升模板 中图分类号 ： T V 5 4 4 + 9 2 1 文献标识码 ： B 1工 程 概 况 南 河麒 麟 观一 级水 库 位于 湖北 省宜 昌市五峰县仁和坪镇 ，坝址所处河段位 于 五 峰 六 大河 流 之 一 的 南河 流域 中游 ， 属 南河 流域 中 的梯 级调 节 电站 。麒 麟 观 一 级水 库 电站 枢纽 布置 有 大坝 、坝顶 溢 洪 道 ， 左岸 引水 压 力隧 洞 ， 发 电厂 房 和升 压站等建筑物 ，水库总库容 1 5 3 2 O 0万 m ，装 机总容 量 2 x 3 2 0 0 k W 。 大坝 为碾 压 混 凝土 双 曲拱 坝 ，建 基 面 高 程 3 8 5 O m， 坝顶 高 程 4 6 2 m， 最 大 坝 高 7 7 m， 大 坝 底 宽 1 2 m， 顶 宽 4 5 m， 坝 轴 线 长 1 3 8 1 m。 大坝 顶部 设 3 孔 溢 流表孔 ， 每 孑 L 净 宽 9 m， 大 坝及 溢 洪道 混 凝土 设 计 方量 共计 约 6万 m 。 2施 工 工 艺流 程 大坝 碾 压混 凝 土 分为 上 游二 级 配 区 ( 2 5 m宽 ) 和 下游 三级配 区 。共设 三个诱 导缝 ， 将 大 坝分 为 四个坝 块 ， 采 用通 仓 薄 层浇 筑施 工。施 工 工艺 流程 如图 1所示 。 3施工工艺 3 1基础 面处 理 大 坝为通 仓 浇筑 ， 仓 面面 积较 大 ， 采 用 人 工凿 毛劳 动强 度 大 ， 速度 慢 ， 不 能满 足 大 坝 快 速 上 升 的 需 要 。 采 用1台 5 0 MP a c m 压 力 水 冲毛 机 ，班 产 量 可达 3 0 0 m2 4 0 0 m ， 周 边辅 以人 工凿 毛 ， 可缩短 间歇 时间 ， 提高 工效 。冲毛时 间一 般在混 凝 土 终凝 后 2 4 h。 冲毛 厚 度 3 mm， 露 出砂 粒 即 可 ， 不 必 露 出石子 ， 比常 规 人_T凿 毛 可节 省混凝 土 l O倍 以上 。而且 在基 础 面 铺 筑砂 浆 时更 易 于人 工铺 筑 ，铺 筑 厚度 容 易控 制 ， 可 以大量节 省 砂浆 。 3 2模 板 翻升 翻升 模 板 外 形 尺 寸 为 3 m 1 5 m， 外 备 两个 钢 衍架 支 撑 ，上 下左 右 设有 6根 调 弧丝 杆 ，可 根 据大 坝 体 型进 行板 面 调 节 ， 单 块 重 8 0 0 k g， 配 1台 8 t吊 车协 助 作 业 。 每块 模板 有 4个 由1 6内拉 锚 ， 拉 锚 直线 长 5 0 e m， 由 2根 1 6钢筋 弯成 纺 锤 形 ， 单 根 1 6钢 筋 长 1 2 m， 两 根 纺锤 形 钢 筋 与一 根 1 6丝 杆焊 接 ， 外 加 螺 帽 紧 固。模板 翻 升每班 可完 成 l O O m 左右 ， 拉 锚 每班每 人 可焊接 4 O个 左右 。根据 上 坝 速度 ， 可确 定模 板 数量 ， 如 每 班上 升 一层 ( 3 0 c m) 时 ， 必须 保证 有 5层 模 板 ， 即 7 5 m 高模 板 ， 才能 保证 施工 安全 。如果大 坝上 升速 度快 ， 模 板量可 按 比例增 加 。左右 坝 肩设 计 轮廓 线 与 山体 较 近 ，翻升模 板 不 能应 用 ， 采用小 模板 ， 外 侧加 固 。 3 3混凝 土运 输 3 3 1水平 运输 混 凝土 采用 1台 2 O m 拌 合 楼 ， 混凝 土搅 拌 时 间 9 0 s ， 6台 自卸 汽 车运 输 至左 岸坝 顶集料 斗 。 3 3 2垂直 运输 根 据大 坝 左 右坝 肩地 形 条件 ，无法 在坝 肩修 筑混 凝 土入 仓 道路 。左 坝 肩 开 挖 坡 度 为 4 3 。 ，满 足 负压 溜 槽 的 使用 条 件 。因此 沿左 坝肩拱 端架 设负 压溜槽 ， 在 大坝左 岸 坝顶 高程 4 6 2 m处设 有 集料 斗 ， 图 1 施工工艺流程 图 e 、 ( ) C C 自卸 车将 混 凝土 倒 入集 料 斗 中 ， 经 O 8 m宽 输 送带 运 至负压 溜槽 。 左 岸 负 压 溜 槽 架 设 在 承 重 脚 手 架 上 ， 脚 手 架沿 岸 坡方 向搭 设 5排 ，排 距 I m， 间 距 1 5 m， 步 距 1 2 m， 脚 手 架 底 部 与 岸 坡 砂 浆锚 杆 连接 。 负 压溜槽 用 5 0 0半 圆形钢 管 加 一 r 而 成 ， 壁 厚 5 ram， 单根 长 4 m， 两头 焊 接 2 0 mm厚钢 法兰 盘 。 溜槽 上铺 6 ra m厚 、 宽 1 m 的 橡 胶 盖 带 ，盖 带 铺 成 半 圆形 ，距 槽 底 8 e ra l O e m ，L口用 扁铁 压 条 与溜槽 边 缘角 钢连 接 ， 连接 采用 1 2螺杆 ， 间距 0 5 m。 溜 槽 出料 端 连接 5 0 0弯管 ， 弯管再 接铁 皮 串 简 ， 通常 溜槽 运 行 1 0万 m 混凝 土 时 ， 槽底 将 会 磨透损 坏 。根据 总体 混凝 土方 量 ， 可适 当增 加至 8 ram厚 ，或在 间 歇期 间及 时 补焊 槽 底 。 盖带 每 l万 m 时将 会磨 透 ， 根据 实际 情 况可 适 当增加 盖带 的厚度 。 5 0 0弯 管壁 厚 5 ra m， 运行 l O O m 混 凝 土时 ， 弯 管受 冲击 力 最大 的地 方将 会 被 击穿 ， 导致 漏 料 漏浆 ， 严 重影 响 浇筑 速度 ， 因此 ， 可 在管 壁 内受 冲 击 力最 大 的部 位 焊接 废 旧 弹簧 钢板 ，增加 耐磨性及抗 冲击性。串桶采用 1 5 m m厚铁 皮 焊接 制 成 ，上 口直 径 5 0 0 r n m，下 口直径 4 0 0 m m， 高 l m， 管 径 不 宜太 小 ， 否 则 将 会 出 现频 繁 的堵 料 现象 。 3 3 V C值 动态控 制 混 凝 土 出 机 口 V C值 通 常 控 制 在 5 s l O s 之 间 ， 根 据 现 场施 _ = 情 况 ， 以 不 陷碾 为 准 ， V C值 越小 越好 。气 温较 高时 可减 小 VC 值 ， 也 可 以在 仓 面 喷雾 降 温 ， 阴 雨 天 时 ， 可 增大 VC值 。 降 雨量 在 3 mn d h以下 时不 会影 响施 ： ， 超 过 3 mr r d h时 应停 止施 工 。 3 4砂浆 铺筑 通 常砂 浆 铺筑 采用 人 工 铺 撒 。按 常 规 配合 比拌 制 的砂 浆 ， 砂 浆 偏 干 ， 和易 性 差 ， 铺 筑厚 度及 均 匀性 较 难控 制 ， 不 易 于施 。 现 场试 验 后 发现 ，较干 的砂 浆 不 易与 层 间 接 合 ， 结合 层 的砂 浆 成蜂 窝 状 ， 对 于层 间 防 渗 来讲 ， 尤 为严 重 。 如果 采 用 和易性 好 ， 较 稀 的砂 浆 ，人工 便 于铺 撒 ，便 于用 刮 板 刮 平 ， 厚 度与 均 匀性 能得 到 有 效 的控 制 ， 而 且 施 工速度 快 。现场 试验 后发 现 ， 该方 法施 工 后层 间结 合很 好 ， 看不 出层 间结合 的痕迹 。 在混 凝 土层 间 出现 初 凝 但未 终 凝 的 情 况 下 ， 一般 采用 铺筑 砂 浆 垫层 ， 此 时砂 浆 的 和 易性尤 为重 要 ， 宜稀 不宜 干。 3 5铺 料 3 5 1坝 面运输 大 坝坝 面 配置 2台 5 t自卸 汽车 从 负压 溜槽 接 料运 输 ，交 叉作 业 ，可提 高 铺筑 速 度 ， 充分发 挥负 压溜 槽输 送能 力 。 3 5 2铺料 分 区 整个坝 面 一 般分 二级 配 区 ( 2 5 m宽 ) 和 j 级配 区 。根据 坝面 宽度 ， 上下 游分 为两 个 碾 压 条带 ，坝 面 宽 度窄 时 可逐 一减 少 铺 料 条 带 ， 沿 坝轴 线 方 向铺 料长 度 一般 以 2 h之 内 能够 碾压 为 准 ， 来 确定 铺 料长 度 ， 一 般铺 料长 度定 为 3 0 m 4 0 m 3 5 3铺 料顺 序及 方法 一 般 先铺 上 游 二级 配 区 ，二 级 配 区层 间要 求铺 撒 水泥 净浆 。铺 筑 4 0 m左 右 时换 料铺筑 下 游j级 配 区 ， 采 用倒 退法 铺料 。在 遇到 埋 设诱 导 块或 冷 却 水管 时 ，采 用进 占 法 铺料 ， 此 时 可按诱 导缝 位 置将 大坝 分 为 4 大块 铺筑 。 3 6平 仓 碾压 选 用平 仓 设 备时 ，必须 充 分考 虑 到 达 坝顶时的操作空间， 设备体积不宜过大， 否 则 在接 近坝 顶 施工 时 ， 会发 生设 备 拥堵 、 无 法施 _T的现 象 。本 工程 采用 7 O型东 方红 推 土机平料 。 推土机平料前 ， 人工必须将料堆 周 周集 中的 粗骨料 散 开 ， 平 仓 厚度 3 4 e m， 周 边止 水等 边角 部位 辅 以人工 平仓 。 碾压 机 械为 Y Z C1 2双 钢轮 振 动碾 。压 实厚 度 3 0 e m， 先 静 碾 2遍 ， 再 振碾 8遍 ， 碾 压 左 右 搭 接2 0 e m 以 上 ， 前 后 搭 接 1 5 m 3 O m 最 后 碾 压 2遍 时 可洒 水碾 压 ， 使层 面 泛 有 2 mm左 右 厚 度 的浆 液 。 如 遇气 温偏 高 ，可 用 冲 毛机 在 表 面 2 m高 喷 雾降 温后碾 压 。 碾 压 后及 时 的 测试 压 实度 ，达 不 到设 计 要求 时重 新补 碾 ， 直到 合乎 要求 为准 。 3 7变态 区施 r ： 上 下游 变态 区宽 5 0 e m，左 右坝 肩变 态 区宽 1 5 m。上 下游 模 板边缘 一 般在 铺料 前 人 工 先 在模 板 根 部 提 前 铺 筑 一 部 分 细 料 ， 然 后 推土 机 大 面积 平料 ，这样 能 防止 推 土 机平 料 时 周边 骨 料堆 积 现 象发 生 ，便 于 人 振 捣 密实 ， 能 保证 大坝 的外 观形象 质量 。 变态 区加浆 以前 ，人 T 先挖 2 0 e ra 宽 ， 1 5 e ra 深 的沟槽 ， 或者 采用 5 0脚 踏式 打孔 器 打孑 L，然后 加 水泥 净 浆 ，加 浆 量控 制 在 5 6 。 水 泥净 浆 由集 中制浆 站 L 4 o 0型搅 拌 机 拌合 ，经 由5 0运输 管路 放 人 拉 浆 筒 中 ， 用 标 准量 具 倒 入 沟槽 中。通 常 设计 每 米 加 浆 标 准量 具 ， 防 止 浆 液 多 加 或 少 加 。振 捣 器 采 用 书1 0 0插 入 式 变 频 振 捣 器 振 捣 ， 2台 振 捣 器 f = 作 范 围 为 2 0 0 m， 一 般 先 振 捣 后 碾 压 ， 这 样 易 于 人 工 勾槽 加 浆 。碾 压 后 可 能 会 出现 与 变 态 区错 台 现 象 ， 此 时 可 用 振 捣 器 二 次 振 捣 抹 平 ， 此 方法 比小 碾 子 碾 压 质 量 更 可 靠 ， 而 且 仓 面 平 整 ， 更 易 于碾 压 区域 与 变态 区域 结 合 。如 果 先碾 压后 加 浆 振 捣 ， 人 _ 不 易 沟槽 ， 浆 液 不易 渗 透 ， 而且 难 以振 捣 密实 。 3 8诱导 缝施 T 诱 导缝 上游 设 有 铜皮 、 P VC双层 止 水 带 ， 下 游 只有 1层 P V C止 水带 ， 通 常铜 皮止 水 焊接 高 度 ( 一 般与 翻 升模 板高 度一 致 ) 取 1 5 m， 由于坝 型 的限 制铜 皮 止 水三 维 变化 较大 ， 如若太长 ， 焊接偏差大 ， 与设计线相 差 较大 ， 如 若太 短 ， 焊 接量 大 ， 不易 于施 工 。 P V C止水 带 粘 结通 常 采用 加 热 板现 场 连 接 ， 采 用 长 5 0 e mt 5 e m 的 钢板 ， 用 汽 油 喷灯 加热 ， 人 丁 割 除 P V C带 上 的凸条 后 ， 按 设 计要 求 搭接 1 5 e m长 。该 方 法速 度快 ， 粘 结 质量好 ， 而且 不 易污 染 。如 用 粘结 剂 ， 粘 结过 程 时间 太长 ， 而且 经 常被 水泥 浆 污染 ， 出现 开胶 、 脱 胶现象 。 诱 导块每 9 0 e m高 ( 3个升层 ) 一层 ， 每块 重 1 7 0 k g ， 人工 搬运 困难 。在 以后 设计 中建 议适当改小诱导块体形， 便于现场施工。 4工艺效果 通 过 在本 工 程 施 工过 程 中 的研 究 和探 讨 ，基本 总结 出了 大坝 碾压 混凝 土 的施 工 工 艺 。在施 工时 严格按 照工 艺流 程操作 ， 使 得 各工 序作 业 规范 化 、 程 序 化 ， 操作 工越 来 越 熟练 ， 效 率越来 越高 。本 次工 程的 混凝土 月最大升程达 1 3 m 。经现场取样检查， 内在 质 量 良好 ，外 观 质量 同样 取 得 了验 收专 家 的 好评 5结 语 碾 压 混凝 土 施 T关 键 在 于快 ，重 点 在 于 翻升 模 板的 翻升 速 度 ，这 是制 约工 程 进 展 的关 键 工序 。实 际 工程 中通 常 由 于前 期 资金 投入 较 大 ， 忽 略 了设备 配 置数 量 。 在 中 后 期施 lT 中则 成 为 制 约 工期 的重 要 因 素 。 结合 本 次麒 麟 观工 程 ，将 碾压 混凝 土 的 施 工 _T艺进 行 了多次 改 良优 化 ， 以使碾 压 混 凝土施 工规 范化 、 程 序化 。当然此工 艺 中仍 有一 些不 足 之处 ，这还 有 待于 在 以后 的 施 工实 践中总 结提 高 。陕西 水利 ( 责任编 辑 ： 黄灵芝 )