【推荐】斜层平推法在居甫渡电站碾压混凝土坝中的运用

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斜层平推法在居甫渡电站碾压混凝土坝中的运用Ξ
李志斌1,邓清树2,李文斌2
(11中国葛洲坝集团第五工程有限公司,湖北宜昌市　443000;　21云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司,云南昆明　650011)
摘　要∶居甫渡水电站为了确保在低强度施工条件下的碾压混凝土施工质量,根据自身特点和借鉴了相关工程的成功经验,采用斜层平推铺筑法碾压混凝土施工新技术,取得了较好的施工效果。

关键词∶斜层平推铺筑;施工工艺;碾压参数;质量检测
中图分类号∶T V544+1921 文献标识码∶A 文章编号∶1006-3951(2009)04-0072-04
The U se of the I nclined Layer H orizontal Pushing Method of
Concrete Placement for Construction of the
R oller Compacted Concrete Dam of Ju fudu H ydropow er Project
LI Zhi-bin,DE NG Qing-shu,LI Wen-bin
(China G ezhouba G roup No.5Engineering C o.,Ltd.Y ichang443000,Hubei,China)
Abstract:In order to ensure the roller com pacted concrete dam construction quality of Ju fudu Hydropower Project under the condition of construction with low intensity the inclined layer horizontal pushing method of concrete placement was used for construction of the roller com pacted concrete dam of Fu fudu Hydropower Project according to both the character2 istics of its own and the success ful experience obtained from other com pleted dams of this kind.It is a new technology and has proved success ful.
K ey w ords:concrete placement by horizontal pushing in inclined layers;construction technology;roller com paction pa2 rameters;quality test
1　工程概况
居甫渡水电站大坝为碾压混凝土重力坝,坝轴线全长320m,坝顶高程525.00m,最大坝高95m,最大坝宽为83m,共分为13个坝段,即4个溢流坝段,1个楔形体坝段,3个电站进水口坝段,5个非溢流坝段。

上游坝面470.00m高程以上为垂直坡,以下为倾向上游坡度为1∶0.2的斜坡,下游坝坡为1∶0.8,河床从左至右分设1号～5号五个溢流表孔,采用宽尾墩和消力池联合消能。

4个溢流坝段及右岸3个非溢流坝段为碾压混凝土施工坝段。

共计碾压混凝土工程量为54.6万m3。

李仙江流域由于地形垂直高差悬殊以及南北跨距大,形成了南温带、北、中、南亚热带、北热带等5个气候带的特殊气候环境。

流域多年平均降水在1100mm～3000mm之间,且由北向南降水量逐渐增加。

夏季气温较高,可达39℃左右。

2　斜层平推法的选择
居甫渡电站碾压混凝土施工,最初按照预先制定的施工方案,采取了传统的分仓分坝块的平层摊铺碾压的施工方法。

由于分仓分坝块施工,无形地加大了缝面、入仓道路等的反复施工工程量,且施工仓面狭小,放慢了施工速度。

为了加快施工进度,确保汛期度汛目标的实现,经参建四方共同协商确定,将其改为多坝段通仓平层铺筑,坝段间横缝利用人工采用小型切缝机械切割成缝。

通过一段时间的实践,多坝段通仓平层铺筑与原来相比,虽减少了施工工序,扩大了仓面施工面积,加快了施工进度,但由于受居甫渡电站自身固有的内外交通条件差,原材料供应不到位和混凝土运输强度低、且夏季雨量大、温度高等不利因素的影响,在碾压混凝土施工中不断暴露出由于仓面摊铺面积大而供料强度较弱,难以及时进行覆盖,造成仓
面变态混凝土和常态混凝土区域多处初凝,碾压混凝土层间间歇时间过长等缺点,大大地降低了混凝土间的层间结合质量、切缝质量和仓面混凝土温控质量。

“百年大计,质量为本”,为了在加快施工进度的同时确保碾压混凝土的施工质量,居甫渡电站参建各方集思广益,结合电站自身的固有特性和目前的
施工实际状况,大胆地采用了斜层平推铺筑法碾压混凝土筑坝新技术。

3　碾压工艺参数的确定
为了进一步探析、考证斜层平推铺筑法施工的实际效果,居甫渡借鉴了重庆梯子洞工程、湖南江垭水电站、福建棉花滩水电站和蒙古泰西尔坝等工程采用斜层平推法筑坝的成功经验,制定出了与自身特点相适应的一套系统的试验方案。

通过斜层平推铺筑法试验方案的实施,确定出了碾压混凝土松铺厚度为35cm,压实厚度为30cm,Vc值为1～7s,碾压遍数为2遍静碾+8遍振动碾+2遍静碾,变态混凝土灌注浆液比重为1.6,人工切缝深度为25cm等碾压施工工艺参数。

4　设备的配备
居甫渡电站混凝土系统布置一座H L240-4F3000LB型(自落式)和一座H L240-2Q3000型(强制式)由微机自动化控制的搅拌楼,铭牌生产率为480m3Πh,RCC混凝土生产率为360m3Πh。

结合本工程施工强度,设计10℃常态混凝土生产率或12℃碾压混凝土生产率为260m3Πh。

拌和系统距大坝运距为1.5km左右,仓内配备了BW220双钢轮振动碾3台,其中两台正常使用,一台为备用,C AT推土机2台,C AT320反产挖掘机一台
,20t自卸汽车20辆,搅拌车1台,喷雾机2台,手持式变频振动器6台,软轴振动器3台,小型手持式切缝机1台。

5　斜层平推铺筑法施工工艺
5.1　砂浆铺设
开仓前,首先在基础面均匀摊铺2～3cm厚和流动度为18～22cm且比混凝土强度高一等级的水泥砂浆,随铺随卸料,以利层面结合,摊铺面积以30 min能够覆盖为准。

5.2　开仓段施工
碾压混凝土拌和后运输到仓面,按规定的尺寸不需一次形成,通过铺筑几层混凝土逐步形成斜层面,即减少每个铺筑层在斜层前进方向上的厚度,并要求上一层全部包容下一层,逐渐形成倾斜面(见图1)。

沿斜层前进方向每增加一个升程,都要对老混凝土面清洗并铺砂浆,碾压时控制振动碾不能到老混凝土面上,以避免压碎坡角处的骨料而影响该处碾压混凝土的施工质量。

图1　
开仓段斜面形成及斜层铺筑顺序图
5.3　碾压混凝土的斜层铺筑
斜层铺筑是该法施工的核心部分,该部分工程量最大,其基本方法与平层铺筑法相同。

为保证新老混凝土面的结合质量,防止坡角处的碾压混凝土骨料被压碎而形成质量缺陷,施工中应采取预铺水平垫层(图1中的④⑥⑧均为水平垫层)的方法,加大新老混凝土的一次性结合面积,并控制振动碾不得行驶到老混凝土面上去,水平垫层与斜层铺筑的顺序见图1,施工中按图中的序号施工。

首先清扫、清洗①部位的老混凝土面(水平施工缝面),摊铺砂浆,然后沿碾压混凝土宽度方向摊铺并碾压混凝土拌和物形成水平垫层。

水平垫层超出坡脚前缘30～50cm,超出的部分第一次不予碾压而与下一层的水平垫层一起碾压,以避免坡脚处骨料压碎。

对于升程为2.0m的仓位,水平垫层的宽度为4.0m(斜坡度为1∶20);接下来进行②部位的斜层铺筑,按图中的序号顺序如此反复至收仓段施工。

5.4　收仓段施工
收仓段碾压混凝土相对于开仓段较简单,首先进行老混凝土面清理、清洗,摊铺砂浆,然后采用图2所示的折线形状施工,其中折线的水平段长为8～10m,当浇筑的面积越来越小时,水平层和折线层交替铺筑,可满足层间间歇的时间要求。

图2　收仓口铺筑方法
施工中同时穿插有切缝、模板周边变态混凝土施工以及混凝土质量检测等工序。

5.5　碾压混凝土的卸料和碾压要求
汽车卸料时严格控制靠近模板条带的作业,料堆边缘与模板的距离不小于2.0m;与模板接触部位辅以人工铺料。

为尽可能降低骨料分离对碾压混凝土层间结合性能的影响,汽车卸料后,料堆周边集中的大骨料及时用平仓铲并辅以人工清理和散开,不允许继续在未处理的料堆附近卸料。

为减少骨料分离,前一车卸料完毕后先进行摊平,后一车卸在前一车料上。

碾压混凝土松铺厚度35cm,压实厚度30cm,开仓前在模板上画出5cm宽的分层平仓控制线,并注意控制线的高程保持一致。

碾压方向与摊铺方向一致,振动碾碾压行走速度1.1～1.3kmΠh、根据不同层次分别采用无振2遍+有振8遍+无振2遍碾压。

碾压作业采用条带搭接法,碾压条带间的搭接宽度为20cm,端头部位的搭接宽度不小于100cm。

5.6　横缝造缝
开仓前在需成缝的两侧模板上画出分缝位置。

采用手持式振动切缝机切缝。

切缝深度25cm,成缝宽度10～12mm,缝内嵌入双层聚乙烯彩条布。

5.7　层面结合及层面处理
冷升层(碾压混凝土与垫层混凝土之间的层面)采用均匀摊铺2～3cm厚砂浆的方式处理,砂浆强度等级为M20,摊铺面积以30min能够覆盖为准。

热升层在层间间隔时间未超过允许间隔时间时,不进行处理;当超过层间允许间隔时间时,必须对层面进行处理。

当实际层间间歇时间在碾压混凝土初凝时间与终凝时间之间时,将层面的积水和松散物清理干净,在层面上铺一层1.5～2cm厚,强度等级比混凝土高一级的大流动度砂浆,然后再进行下一层碾压混凝土摊铺和碾压作业;当实际层间间隔时间大于碾压混凝土终凝时间时,则按施工缝面进行处理;因降雨或其它原因造成施工中断时,停止铺筑的混凝土面碾压成不陡于1∶4的斜坡面,并将坡脚处厚度小于15cm的部分切除,重新具备施工条件时,根据中断时间采取相应的层缝面处理措施后继续施工。

5.8　变态混凝土施工工艺
碾压混凝土铺筑施工中,在靠近模板、分缝细部结构等50cm宽范围内采用“挖坑注浆法”浇筑变态混凝土,由模板边向碾压混凝土方向振捣,振捣方法
变态混凝土所需的净浆由制浆站按配合比拌制,浆液比重为1.6,水灰比为0.45,通过专用管道输送至仓面。

每个条带边缘的变态混凝土加浆量通过计算确定,仓内由人工采用标准容器倒进需注浆的位置。

5.9　异种混凝土的结合处理
为了保证异种混凝土能够很好的胶结形成整体,异种混凝土交接位置均进行了严格的处理及控制;如常态混凝土与碾压混凝土交接处,采用了加注水泥浆液振捣的方法进行了处理,振捣时将振捣棒略插入碾压混凝土20～30cm进行振捣,直至泛浆,振捣完成后再用小型振动碾补碾3～5遍。

变态混凝土与常态混凝土交接位置进行加强振捣。

坝前富胶凝碾压混凝土与坝体C15碾压混凝土由于施工的先后而产生的高差,将交接位置修整成为不陡于1∶4的斜坡进行加强碾压。

交接位置处理完后,再由实验人员进行检测,直至达到要求。

5.10　入仓口施工
斜层平铺法浇筑仓位的入仓口布置在仓位上游左侧,入仓口模板先预留缺口,待能浇筑的混凝土部位完成后,再立模封堵、进行浇筑,此时混凝土入仓采用反铲转运。

5.11　洒水养护及通水冷却
当每一坝段冷却水管埋设完成后,即使浇筑未结束,也立即对混凝土进行通水降温,为了避免冷却水的浪费,冷却通水采用循环式通水,冷水机组安设在坝后高程476m公路上,采用加压水泵将冷却水送至大坝,冷却水进水温度为10℃。

随着碾压施工的不断推进,对形成的收仓面立即采用高分子聚乙烯保温被进行覆盖,并安排专人进行洒水养护,养护直至下层混凝土施工为止。

6　质量检测结果
碾压混凝土施工完成后,由湖南湘水基础工程技术开发有限公司对大坝碾压混凝土进行了钻芯检查,检查采用Ф171mm钻具钻取Ф150mm芯样,混凝土总进尺61.97m,芯样总长61.97m,柱状芯样长61.38m,混凝土芯样采取率99.90%,混凝土芯样获得率99.04%,其中龄期0～30d进尺11.95m,占总进尺19.28%,柱状长11.36m,采取率99.16%,获得率95.06%;龄期30～90d进尺18.65m,柱状长18.65m,采取率和获得率分别为100%,龄期90d 以上31.37m,柱状长31.37m,采取率和获得率分
样合格率99.04%。

根据《水工碾压混凝土施工规范》的质量评定标准,对钻孔取得的芯样进行观察分析:碾压混凝土整体质量优良,混凝土芯样表面光滑,结构密实,骨料分布均匀,胶结情况良好,实物照片见图3。

图3　碾压混凝土钻取的芯样照片
7　结语
碾压混凝土的斜层平推法施工,能有效地减小仓面面积,缩短层间覆盖时间,从而保证碾压混凝土
层间结合质量和大仓面下的续浇筑。

斜层层间结合面的力学指标和抗渗性能接近甚至达到本体水平,在国内还是一种比较新的施工方法。

在新的施工规范中对铺筑的方向和坡度有规定,规范规定宜从下游向上游铺筑,及垂直于坝轴线方向进行平推,使碾压混凝土层面向坝体上游面倾斜,有利于提高层间的抗剪能力和大坝的整体稳定;但通常大坝的横向距离均远小于大坝纵向距离,采用横向平推,一般只能分仓作业,质量效果很好,但不利于发挥碾压混凝土大仓面整体连续浇筑上升的优势。

根据居甫渡电
站的施工情况看,当仓面宽度不大而长度较大时采取从下游向上游铺筑是不适宜的,而采用从一岸向对岸进行斜层平推,形成大规模的循环流水作业,施工速度具有较大的优势。

斜层铺筑本身已很好地减小了碾压仓面面积,只要在施工中严格认真,同样能获得优良的质量。

斜层铺筑的仓面存在二次污染和其它一些问题,需增加一定的人力、物力进行仓面的二次清理和坡顶及坡脚薄弱带的处理,在仓面较小时(小于
2000m 2
)效果不如平层铺筑法,因此对碾压混凝土采用何种铺筑方式须根据实际情况确定,不能一慨而论。

变态混凝土的运用能很好解决碾压混凝土边角及结构多筋部位振动碾不能碾压的问题,变态混凝土与碾压混凝土的结合性能良好,结合部无明显的区分,对保证碾压混凝土的连续上升非常有利,值得大力推广。

同时变态混凝土还是一种比较新的工艺,国内系统的实验数据较少,存在一些问题需进一步研究克服,如浆液配比的确定,加浆量的确定和控制;在建基面、坝肩等大范围的使用,应在现场实验的基础上确定;另外由于变态混凝土物理性状介于碾压混凝土和常态混凝土之间,需采用强力振捣,人
工振捣效率较低,当在较大范围使用时,进度有可能跟不上碾压速度,效率不及常态混凝土,仓面面积一定时,混凝土的总量不变,变态混凝土需制浆、加浆、铺洒、浸泡、强力振捣等多道工序,而常态混凝土经拌和系统拌制后可采用汽车直接入仓,和易性好,比变态混凝土更易、更快振捣密实,因此个人认为在碾压混凝土施工中,如廊道、边坡、模板等周边不易进行碾压施工的位置,尽量使用常态混凝土施工,从而更好地确保混凝土施工质量。

参考文献:
[1]　顾志刚1碾压混凝土坝施工技术[M].北京:中国电力出版社,
20071
[2]　吴佳茹,林志达,李继海1斜层平推法在江垭碾压混凝土坝中
的运用[J ].吉林水电,2005(9)1
[3]　S L53-94水工碾压混凝土施工规范[S].北京:中国电力出版
社1
瑞丽江一级水电站全部机组同时发电运行
6月17日12时29分,缅甸瑞丽江一级电站3号机组并网成功,这是电站机组自全部投产以来,首次
6台机组全部带负荷运行。

(摘自《澜沧江水电》2009年7月1日)。