龍灘碾壓混凝土重力壩快速施工技術(shù)

1、文章編號(hào):0559-9342(200609-0054-03龍灘碾壓混凝土重力壩快速施工技術(shù)吳旭(中國(guó)水利水電第七工程局,四川郫縣611730關(guān)鍵詞:碾壓混凝土壩;筑壩技術(shù);龍灘水電站摘要:連續(xù)、高強(qiáng)度、快速施工既是碾壓混凝土壩的施工特點(diǎn),也是層間結(jié)合質(zhì)量的根本保證。龍灘水電站碾壓混凝土壩澆筑采用了合理的入倉(cāng)手段和機(jī)械設(shè)備配置,通過(guò)配套的碾壓混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用和健全的管理體系,有效地提高了碾壓混凝土施工強(qiáng)度,保證了施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。Fast Construction Technique of RCC Gravity Dam for Longtan Hydropower StationWu X

2、u(The Seventh Water Conservancy and Hydropower Engineering Bureau of China,Pixian Sichuan 611730Key Words:RCC dam;dam construction technique;Longtan Hydropower StationAbstract:The continuous,high strength and fast construction is the construction characteristics of RCC dam and also is the fundamenta

3、l guarantee of interface bond quality.Through the proper way of RCC transport and placing,the necessary RCC construction method and the perfect management system,the construction intensity of RCC is improved effectively,which guarantees the construction progress and construction quality .中圖分類號(hào):TV544

4、.921(267文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B收稿日期:2006-08-21作者簡(jiǎn)介:吳旭(1963,男,四川遂寧人,教授級(jí)高工,中國(guó)水利水電第七工程局副總工程師,廣西龍灘水電站七局八局葛洲壩聯(lián)營(yíng)體副總經(jīng)理兼總工程師,從事水利水電施工技術(shù)與管理工作.1大壩工程概述龍灘水電站大壩壩頂高程406.5m ,壩頂長(zhǎng)849.44m ,最大壩高216.5m ,是目前世界上最高的碾壓混凝土重力壩。大壩由35個(gè)壩段組成,包括6個(gè)溢流壩段,2個(gè)底孔壩段,1個(gè)電梯井壩段,1個(gè)轉(zhuǎn)彎壩段,9個(gè)進(jìn)水口壩段,1個(gè)通航壩段,6個(gè)河床擋水壩段和9個(gè)岸邊擋水壩段。壩體除結(jié)構(gòu)和布置上要求采用常態(tài)混凝土的部位外,凡具備碾壓混凝土施工條件的部位均采

5、用碾壓混凝土。大壩混凝土總量750萬(wàn)m 3,其中碾壓混凝土495萬(wàn)m 3,約占?jí)误w混凝土總量的66%。大壩工程優(yōu)化后的建設(shè)工期為5.7a ,要求大壩碾壓混凝土快速施工;為縮短層間間隔時(shí)間,提高層面結(jié)合質(zhì)量,也需要加快碾壓混凝土施工速度,提高施工強(qiáng)度。僅2005年,大壩混凝土澆筑量就達(dá)316萬(wàn)m 3,其中碾壓混凝土為240萬(wàn)m 3。為了達(dá)到碾壓混凝土連續(xù)、高強(qiáng)度、快速施工的目的,要處理好以下問(wèn)題:選擇合理的混凝土澆筑入倉(cāng)手段;混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸系統(tǒng)配套設(shè)施及管理體系的建立;科學(xué)規(guī)劃倉(cāng)號(hào),保證混凝土澆筑連續(xù)、高效、均衡施工。2施工布置2.1混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)(1砂石料生產(chǎn)、運(yùn)輸系統(tǒng)。成品砂石料由大法坪人

6、工砂石系統(tǒng)采用濕法生產(chǎn),可滿足月澆筑強(qiáng)度32.5萬(wàn)m 3的需要,另有麻村人工砂石系統(tǒng)補(bǔ)充。成品砂石料采用單洞單機(jī)皮帶運(yùn)輸至右岸混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)骨料罐儲(chǔ)存,膠帶機(jī)長(zhǎng)4km ,帶寬1.2m ,帶速4.0m/s ,設(shè)計(jì)運(yùn)輸能力3000t/h ?；炷涟韬拖到y(tǒng)設(shè)成品砂石料汽車運(yùn)輸受料坑作為備用。(2混凝土拌和系統(tǒng)?；炷涟韬拖到y(tǒng)主要由混凝土攪拌樓、骨料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、水泥和粉煤灰儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、二次篩分系統(tǒng)、混凝土預(yù)冷系統(tǒng)、廢水處理設(shè)施以及其他輔助設(shè)施組成?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)配備3座2×6.0m 3雙臥軸強(qiáng)制式攪拌樓和1座4×3.0m 3自落式攪拌樓?；炷涟韬拖到y(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3×300

7、m 3/h+180m 3/h=1080m 3/h 。根據(jù)溫控要求,高溫季節(jié)碾壓混凝土的出機(jī)口溫度為12,采用二次風(fēng)冷粗骨料、加冰及低溫水?dāng)嚢璧姆绞綄?duì)混凝土進(jìn)行預(yù)冷。2.2混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)大壩碾壓混凝土運(yùn)輸采用2臺(tái)塔(頂帶機(jī)、3條高速皮帶機(jī)供料線、2臺(tái)20/25t-915m 平移式纜機(jī)、1條真空溜槽及自卸汽車等運(yùn)輸設(shè)備。(1塔(頂帶機(jī)及高速供料線。2臺(tái)塔(頂帶機(jī)分別布置于左右底孔壩段,直接布料。塔(頂帶機(jī)布置有以下優(yōu)點(diǎn):龍灘水電站工程建設(shè)第32卷第9期2006年9月水力發(fā)電54注:局部可用高壓水沖毛機(jī)進(jìn)行倉(cāng)面噴霧作補(bǔ)充。表1倉(cāng)面主要配套設(shè)備設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量單臺(tái)生產(chǎn)效率振動(dòng)碾BW202AD-21

8、3臺(tái)7080m 3/h小型振動(dòng)碾BW75S-23臺(tái)小型振動(dòng)碾SW2003臺(tái)平倉(cāng)機(jī)CATD3GLGP 3臺(tái)130150m 3/h 平倉(cāng)機(jī)SD16L 5臺(tái)100120m 3/h履帶式切縫機(jī)R130LC-52臺(tái)振搗機(jī)EX602臺(tái)高壓水沖毛機(jī)GCHJ50B 15臺(tái)50m 2/h 車載高壓水沖毛機(jī)WLQ90/501輛50m 2/h噴霧機(jī)HW3530臺(tái)風(fēng)動(dòng)攪拌儲(chǔ)漿車1輛油動(dòng)攪拌儲(chǔ)漿車1輛倉(cāng)面吊8t 、16t 、25t 10輛核子密度儀MC-34臺(tái)2臺(tái)機(jī)可覆蓋1021號(hào)壩段;遇超標(biāo)洪水預(yù)留溢流壩段缺口過(guò)流時(shí),塔身支承柱不受洪水沖擊;在頂帶機(jī)的右側(cè)區(qū)域布置第三條高速皮帶機(jī)供料線結(jié)合真空溜槽供料,位置均勻合理,

9、可保證混凝土的澆筑強(qiáng)度及混凝土供料的均勻合理分配。(2纜機(jī)。根據(jù)地形條件與纜機(jī)所承擔(dān)的混凝土澆筑范圍,選用的2臺(tái)20t 平移式中速纜機(jī)布置在同一平臺(tái)上,主索控制范圍為壩軸線0-0130+110;為避免與塔帶機(jī)干擾,主塔布置在右岸450m 高程平臺(tái),副塔布置在左岸480m 高程平臺(tái)上。主塔塔高45m ,塔頂高程495m ;副塔塔高10m ,塔頂高程490m ;跨度915m ,纜機(jī)吊鉤底控制高程為190442m 。纜機(jī)對(duì)大壩從平面到立面的有效控制,為大壩施工提供了一個(gè)空中走廊。(3自卸汽車。自卸汽車從右岸混凝土拌和系統(tǒng)接料,通過(guò)4號(hào)公路和布置在基坑內(nèi)的道路直接入倉(cāng)卸料。采用自卸汽車直接入倉(cāng),河床部

10、位可控制到250m 高程,兩岸可控制到280300m 高程,是大壩下部碾壓混凝土施工的重要入倉(cāng)手段。3大壩快速施工倉(cāng)面配套3.1倉(cāng)面規(guī)劃及倉(cāng)面工藝設(shè)計(jì)由于龍灘大壩混凝土澆筑量巨大、工期緊、技術(shù)復(fù)雜,因此必須高強(qiáng)度、快速施工。為保證混凝土施工質(zhì)量,必須針對(duì)不同的澆筑高程、氣象條件、澆筑設(shè)備能力及不同壩段的形象面貌要求等,合理地劃分澆筑倉(cāng),并在混凝土澆筑之前對(duì)澆筑倉(cāng)號(hào)進(jìn)行倉(cāng)面工藝設(shè)計(jì)。對(duì)碾壓混凝土而言,倉(cāng)面劃分得大,既有利于倉(cāng)面設(shè)備效率的發(fā)揮,又有利于減少壩段之間的模板使用數(shù)量,同時(shí),也有利于倉(cāng)面管理。但是,倉(cāng)面過(guò)大也有其不利的一面,由于層間間歇時(shí)間、溫控、大壩基礎(chǔ)固結(jié)灌漿等原因,導(dǎo)致碾壓混凝土不

11、能連續(xù)上升,間歇期澆筑設(shè)備閑置會(huì)影響設(shè)備效率的發(fā)揮,進(jìn)而影響施工進(jìn)度;另外,倉(cāng)面過(guò)大時(shí),一旦遇到特殊情況,當(dāng)層間間隔時(shí)間超過(guò)初凝時(shí)間時(shí),容易影響碾壓混凝土層間結(jié)合質(zhì)量。大壩工程高溫季節(jié)碾壓混凝土施工12個(gè)壩段為一個(gè)澆筑倉(cāng),倉(cāng)面面積40007500m 2;低溫季節(jié)碾壓混凝土施工34個(gè)壩段為一個(gè)澆筑倉(cāng),倉(cāng)面面積1000015000m 2。每一個(gè)澆筑倉(cāng)均進(jìn)行倉(cāng)面設(shè)計(jì),將該澆筑倉(cāng)的倉(cāng)面特性、技術(shù)要求、施工方法、質(zhì)量要點(diǎn)、資源配置等簡(jiǎn)潔地匯集到倉(cāng)面工藝設(shè)計(jì)之中,以指導(dǎo)作業(yè)隊(duì)嚴(yán)格按倉(cāng)面工藝設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行有序、高效施工。3.2高速供料線+塔(頂帶機(jī)碾壓混凝土施工的倉(cāng)面配套與傳統(tǒng)的門(mén)塔機(jī)、纜機(jī)澆筑手段不同,采

12、用高速供料線+塔(頂帶機(jī)澆筑混凝土,其澆筑強(qiáng)度將成倍地提高,因此,澆筑倉(cāng)面各項(xiàng)資源配置無(wú)論是質(zhì)量還是數(shù)量都將明顯增加,對(duì)倉(cāng)面組織管理水平的要求也顯著提高。(1倉(cāng)面配套設(shè)備。倉(cāng)面設(shè)備按同時(shí)澆筑2個(gè)約10000m 2倉(cāng)號(hào)進(jìn)行配置,最高日澆筑能力可達(dá)2000025000m 3。倉(cāng)面配套設(shè)備見(jiàn)表1。(2工具及其他施工器材。為了配合倉(cāng)面施工,對(duì)倉(cāng)面骨料分離、積水、泌水、變態(tài)混凝土施工、砂漿攤鋪及機(jī)械難以施工部位均采用人工處理,故倉(cāng)內(nèi)需常備瓢、桶、抹布、拖把、鐵鍬、耙子、真空吸水器等工具。同時(shí)應(yīng)配備保溫被對(duì)碾壓混凝土面進(jìn)行保溫、保濕、防曬、防雨。3.3倉(cāng)面組織管理體系為了保證碾壓混凝土澆筑“一條龍”正常、

13、連續(xù)、快速進(jìn)行,建立了一個(gè)組織嚴(yán)密、運(yùn)行高效、信息反饋及時(shí)的倉(cāng)面組織管理體系,同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)指揮中心設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視系統(tǒng),以便及時(shí)了解、掌握、處理現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。4倉(cāng)面施工工藝4.1模板模板安裝是碾壓混凝土快速施工的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)碾壓混凝土壩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及薄層連續(xù)施工的需要,上下游面采用3m ×3.1m 連續(xù)翻升鋼模板;橫縫面采用3m ×1.82m 連續(xù)翻升鋼模板;閘墩、中墩及邊墻高流速區(qū)采用懸臂大模板(WISA 面板;壩體中部廊道采用全斷面混凝土預(yù)制模板,上下游側(cè)廊道采用組合鋼模板,頂拱采用特制圓弧鋼模板,尺寸均為0.6m ×1.5m ;豎井采用整體提升專用筒模施工。通過(guò)使用上

14、述模板,施工效率大大提高,拆模、立模速度快,保證了碾壓混凝土快速施工和外觀質(zhì)量的需要。4.2布料碾壓混凝土運(yùn)輸主要采用自卸汽車直接入倉(cāng)和“高速供料線+塔(頂帶機(jī)”兩種方式。布料要求做到:混凝土均勻連續(xù)卸在將要攤鋪的部位;保持合理的堆料及卸料高度,一般控制在11.5m 以內(nèi);料應(yīng)卸在碾壓混凝土已攤鋪但未碾壓的斜面上,即“軟著陸”;卸料分條帶進(jìn)行,且與鋪筑方向垂直;料堆旁出現(xiàn)分離的粗骨料時(shí),應(yīng)由人工將其均勻攤鋪到未碾壓的混凝土面上。4.3平倉(cāng)布料后及時(shí)平倉(cāng)、碾壓。平倉(cāng)應(yīng)控制推料厚度,逐層降低,直至達(dá)到要求的鋪料厚度。平倉(cāng)要求做到:鋪料厚度控龍灘水電站工程建設(shè)第32卷第9期吳旭:龍灘碾壓混凝土重力壩

15、快速施工技術(shù)55水力發(fā)電2006年9月制在允許偏差范圍內(nèi),一般控制在±3cm 以內(nèi);鋪料方向盡可能垂直于水流方向;平倉(cāng)機(jī)兩側(cè)加擋板,以減少粗骨料向兩側(cè)分散,對(duì)粗骨料集中部位采用人工處理;平倉(cāng)過(guò)程中卸料口應(yīng)推成斜面。4.4碾壓每個(gè)鋪筑層攤平后,按要求的碾壓遍數(shù)及時(shí)進(jìn)行碾壓。碾壓要求做到以下幾點(diǎn):大壩上下游二級(jí)配碾壓混凝土防滲區(qū)碾壓方向應(yīng)垂直于水流方向,其余部位也宜垂直于水流方向。平倉(cāng)后由一臺(tái)振動(dòng)碾及時(shí)跟進(jìn)無(wú)振碾壓2遍,其后數(shù)臺(tái)振動(dòng)碾按要求的有振碾壓遍數(shù)平行錯(cuò)距碾壓,碾壓條帶間的搭接寬度應(yīng)不小于20cm ,接頭部位重疊碾壓2.43m ,最后由一臺(tái)振動(dòng)碾無(wú)振碾壓12遍,建筑物周邊應(yīng)采用小型

16、振動(dòng)碾壓實(shí)。碾壓混凝土壓實(shí)度的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)為相對(duì)壓實(shí)度不得小于98.5%。倉(cāng)面安排專人用核子密度儀進(jìn)行密度檢測(cè),對(duì)密度值達(dá)不到要求的部位應(yīng)及時(shí)補(bǔ)碾直至合格。振動(dòng)碾的行走速度控制在11.5km/h 。連續(xù)上升鋪筑的混凝土,碾壓混凝土允許層間間隔時(shí)間應(yīng)小于混凝土初凝時(shí)間12h ,碾壓混凝土從出機(jī)至碾壓完畢應(yīng)控制在1.5h 以內(nèi)。對(duì)倉(cāng)面VC 值應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的氣溫、晝夜、陰晴、濕度等氣候條件,適當(dāng)調(diào)整出機(jī)口VC 值,倉(cāng)面VC 值一般控制在35s ,以碾壓完畢時(shí)混凝土層面達(dá)到全面泛漿、人在上面行走微有彈性、倉(cāng)面沒(méi)有骨料集中等作為標(biāo)準(zhǔn)。4.5檢測(cè)碾壓混凝土倉(cāng)內(nèi)質(zhì)量控制直接關(guān)系到大壩質(zhì)量的好壞,

17、主要控制內(nèi)容包括:VC 值,卸料、平倉(cāng)、碾壓,壓實(shí)度,澆筑溫度。4.6成縫碾壓混凝土成縫工藝直接影響到碾壓混凝土的施工速度。在大壩碾壓混凝土施工中采用液壓振動(dòng)切縫機(jī)(液壓反鏟加裝一個(gè)振動(dòng)切縫刀片,在振動(dòng)力作用下使混凝土產(chǎn)生塑性變形,刀片嵌入混凝土而成縫,填縫材料為4層彩條布,隨刀片一次嵌入縫中。該方法的優(yōu)點(diǎn)是:成縫整齊;在混凝土振動(dòng)液化下切嵌入填縫材料,松動(dòng)范圍小;切縫機(jī)行走方便,成縫速度是手持式振動(dòng)切縫機(jī)的810倍,1臺(tái)切縫機(jī)即可滿足1000015000m 2大倉(cāng)面的施工需要;施工干擾小。切縫要求做到以下幾點(diǎn):碾壓混凝土橫縫縫面位置由測(cè)量放樣定位,確保縫面位置準(zhǔn)確;振動(dòng)切縫一般采用先碾后切,

18、切縫機(jī)切出寬度為12mm 的連續(xù)縫隙,嵌入4層彩條布,填充物距壓實(shí)面12cm ;切縫完畢后用振動(dòng)碾碾壓切縫部位12遍。4.7變態(tài)混凝土施工變態(tài)混凝土施工工藝為:鋪料。采用平倉(cāng)機(jī)輔以人工分2次攤鋪平整,頂面低于碾壓混凝土面35cm 。漿液生產(chǎn)、輸送。漿液采取集中拌制,按配合比拌制水泥粉煤灰凈漿,通過(guò)輸漿泵、管道從制漿站輸送至倉(cāng)面攪拌儲(chǔ)漿車。加漿。變態(tài)混凝土加漿是一道極其關(guān)鍵的施工工藝,直接關(guān)系到變態(tài)混凝土質(zhì)量。加漿方式主要采用平鋪法和抽槽法兩種,應(yīng)保證加漿的均勻性,使平面灑漿和立面漿液滲透均勻;采用“容器法”人工定量加漿。振搗。水泥粉煤灰凈漿摻入碾壓混凝土1015min 后,開(kāi)始用大功率振搗器進(jìn)

19、行振搗,加漿到振搗完畢控制在40min 以內(nèi)。4.8汽車入倉(cāng)口施工大壩碾壓混凝土施工主要采用塔(頂帶機(jī)入倉(cāng),但在大壩下部自卸汽車直接入倉(cāng)仍是重要的入倉(cāng)手段。入倉(cāng)口處理直接影響到施工強(qiáng)度、速度和質(zhì)量。前期采用壩外預(yù)制塊封倉(cāng),每上升60cm 安裝一次,并填筑施工道路,但入倉(cāng)口外觀質(zhì)量差,需做表面處理;其后改為“門(mén)”形鋼棧橋跨1.5m ×0.6m 連續(xù)翻升鋼模板,很好地解決了上述問(wèn)題,同時(shí)簡(jiǎn)化了道路填筑,可開(kāi)倉(cāng)前一次填筑到位,節(jié)省了時(shí)間,有效減少了入倉(cāng)口施工對(duì)倉(cāng)內(nèi)碾壓混凝土施工的干擾。4.9施工縫面處理施工縫面處理可用沖毛等方法清除混凝土表面的乳皮及松動(dòng)骨料?？p面處理完成、清洗干凈并經(jīng)驗(yàn)收合格后,均勻攤鋪1.52cm 厚的砂漿,然后攤鋪碾壓混凝土。4.10上游防滲層施工壩體上游面8m 范圍為防滲層混凝土,是壩體防滲的關(guān)鍵防線。防滲層采用二級(jí)配碾壓混凝土、上游面1m 厚變態(tài)混凝土和壩面噴涂水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的綜合防滲方式。該部位碾壓