混凝土施工技術(shù)在拱壩工程中的應(yīng)用

陳岳明

(寧?？h胡陳鄉(xiāng)人民政府,浙江 寧海 315600)

1 工程概況

某拱壩體形為單圓心等厚雙曲拱壩,最大壩高123m,壩頂厚7.00 m,壩底厚 23～25.0 m(拱冠 ～拱端),厚高比0.171。最大中心角 81.5289°,最小中心角 59.4404°,中曲面拱冠處最大曲率半徑110.50 m,最小曲率半徑50.00 m.壩頂軸線弧長(zhǎng)198.43 m。拱冠粱最大倒懸度為 1∶0.11,壩身最大倒懸度為 1∶0.139。壩體下游側(cè) 1.8～5 m為一級(jí)配碾壓混凝土,其余部位為三級(jí)碾壓混凝土。碾壓混凝上施上采用全斷面碾壓連續(xù)上升施工工藝,壩體混凝土30萬(wàn)m3,其中,碾壓混凝土22萬(wàn) m3。由于大壩壩址位于高山峽谷區(qū),壩址兩岸山壁陡峭,兩壩肩開(kāi)挖面坡度達(dá) 68.20°～70.40°,混凝土入倉(cāng)布置難度很大。

2 混凝土施工工藝

2.1 碾壓層厚及升層高度確定

根據(jù)大壩碾壓混凝土澆筑的入倉(cāng)方案、拌和運(yùn)輸能力以及倉(cāng)面面積、碾壓輥凝土的初凝時(shí)間來(lái)綜合考慮碾壓混凝土施工中的碾壓層厚度及升層高度,若倉(cāng)面面積 ＜2 000 m2,碾壓層厚度為30 c m;若倉(cāng)面面積 ＞2 000 m2,碾壓層厚度為25 c m。

2.2 鋪料與平倉(cāng)

混凝土料在倉(cāng)面上采用自卸車兩點(diǎn)疊壓式卸料串聯(lián)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)法,鋪料條帶從下游向上游平行于壩軸線方向攤鋪,每4 m寬一條帶。當(dāng)卸料、平倉(cāng)條帶表面出現(xiàn)局部骨料集中時(shí),輔以人工分散,與模板接觸的條帶采用人工鋪料,反彈回來(lái)的粗骨料及時(shí)分散開(kāi)。并在上下游大模板上刻劃出層厚線,以做到條帶平整、層厚均勻。平倉(cāng)后的整個(gè)壩面略向上游傾斜。

2.3 碾壓

采用大碾振動(dòng)碾壓時(shí),碾壓遍數(shù)為:先無(wú)振 1遍,再有振6～8遍,最后無(wú)振 1遍。碾壓機(jī)作業(yè)行走速度為 1～1.5 k m/h,平均為1.25 k m/h。小碾壓機(jī)B w 75S的碾壓遍數(shù)為:先無(wú)振 2遍,再有振 25～30遍,最后無(wú)振 1～2遍,碾壓機(jī)作業(yè)行走速度為1.6 k m/h。碾壓機(jī)沿碾壓條帶行走方向平行于壩軸線。相鄰碾壓條帶重疊 15～20c m,同一條帶分段碾壓時(shí),其接頭部位應(yīng)重疊碾壓 2～3m。在一般情況下不得順?biāo)鞣较蚰雺骸?/p>

碾壓混凝土從拌和至碾壓完畢,要求在2 h內(nèi)完成。碾壓作業(yè)完成后,用樁子密度儀檢測(cè)其壓實(shí)容重,以壓實(shí)容重達(dá)到規(guī)定要求為準(zhǔn),每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)控制范圍為 100～150 m2。

2.4 V C值的控制

碾壓混凝土的V C值對(duì)碾壓質(zhì)量影響極大,應(yīng)隨著氣候條件變化而作相麻的變動(dòng)。大量的工程試驗(yàn)資料表明,本工程使用的碾壓混凝土倉(cāng)面V C值 4～6s最佳,遇雨天和夏天陽(yáng)光照射,V C值分別向規(guī)定范圍的上限或下限靠近.經(jīng)過(guò)碾壓后,混凝土表面為一層薄薄的漿體(微泛漿),又略有些彈性,同時(shí)在初凝前鋪攤碾壓上一層,使上層混凝土碾壓振動(dòng)時(shí),上下層漿體、骨料能相互滲透交錯(cuò),形成整體。

2.5 層間結(jié)合及縫面處理

大壩采用通倉(cāng)連續(xù)碾壓施工工藝。大壩的防滲主要是以壩體自身二級(jí)配碾壓混凝土作為大壩防滲材料,在拱壩的上游面從壩底到壩頂有 3～7 m厚的二級(jí)配富膠凝材料的碾壓混凝土作為大壩防滲主體。

施工時(shí),對(duì)于連續(xù)上升的層問(wèn)縫,層間間隔不超過(guò)初凝時(shí)間的不做處理;同時(shí)對(duì)迎水面二級(jí)配防滲區(qū),在每一條帶攤鋪碾壓混凝土前,先噴灑 2～3 m m厚的水泥煤灰凈漿,以增強(qiáng)層問(wèn)結(jié)合的效果。所需的水泥粉煤灰凈漿嚴(yán)格按照試驗(yàn)室提供的配料單配料,灑鋪的水泥灰漿在條帶卸料之前分段進(jìn)行,不得長(zhǎng)時(shí)間地暴露。

在每一大升層停碾的施工縫面上,均充分打毛,并用壓力水沖洗干凈;在上升時(shí),全倉(cāng)面鋪一層 2～3 c m厚的水泥砂漿,以增強(qiáng)新老碾壓混凝土的結(jié)合。

2.6 誘導(dǎo)縫、橫縫的施工

碾壓混凝土拱壩設(shè)置 4條縫,其中兩條誘導(dǎo)縫,兩條周邊縫。

誘導(dǎo)縫采用重力式混凝土板結(jié)構(gòu),重力式誘導(dǎo)板構(gòu)件尺寸為上部寬度10c m,下口寬度20 c m,高度30c m或25 c m,長(zhǎng)度100c m,重量50 k g左右,可滿足人工安裝的要求。根據(jù)碾壓層的厚度,每碾壓 2層埋一層誘導(dǎo)板,誘導(dǎo)板內(nèi)設(shè)置自制的重復(fù)灌漿系統(tǒng)的進(jìn)出漿管,并將管頭引至壩的下游。

當(dāng)埋設(shè)層的下一層碾壓結(jié)束后,按誘導(dǎo)縫的準(zhǔn)確位置放樣,再按設(shè)計(jì)將準(zhǔn)備好的成對(duì)重力式預(yù)制板安裝在已碾壓好的誘導(dǎo)縫上,誘導(dǎo)板的安設(shè)工作先于 1～2個(gè)碾壓條帶進(jìn)行,并將重復(fù)灌漿逐步向下游延伸;當(dāng)鋪料條帶在距誘導(dǎo)縫 5～7 m時(shí)卸兩車料后,用平倉(cāng)機(jī)將碾壓混凝土料小心緩慢推至誘導(dǎo)縫位置,將預(yù)制混凝土誘導(dǎo)縫覆蓋,并保證預(yù)制板的頂部有5 c m左右的混凝土料,以不至于在碾壓時(shí)直接壓在預(yù)制的誘導(dǎo)板上,損傷誘導(dǎo)板。對(duì)誘導(dǎo)縫的止?jié){片和誘導(dǎo)腔部位,采用改性混凝土澆筑。該重力式的誘導(dǎo)板設(shè)計(jì)成對(duì),定位容易,安裝方便。

碾壓混凝土拱壩設(shè)置兩條周邊縫。周邊縫以鍍鋅波紋鐵皮形成,周邊短縫每15 m高設(shè)立一灌區(qū)。灌漿系統(tǒng)的進(jìn)出漿管采用鍍鋅鋼管,并將管頭引至壩的下游。升漿管采用拔管法形成。為保證施工質(zhì)量,周邊短縫位置采用改性混凝土澆筑。

3 模板技術(shù)研究

3.1 模板設(shè)計(jì)

本工程大壩模板外形尺寸按拱壩最小曲率半徑確定模板的寬度,按拱壩最大倒懸度確定模板的高度:模板結(jié)構(gòu)按混凝土的澆筑速度和模板的安裝、撤除要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

通過(guò)拱壩最小曲率半徑和最大倒懸度計(jì)算,得知單塊模板的外形尺寸為2.2m×1.8 m(寬×高)時(shí),模板的堤計(jì)誤差≤2 m m,滿足規(guī)范要求?？紤]到碾壓混凝土快速施工的特性和模板的安裝和撤除工程量,確定單塊模板的外形尺寸為3.0m×1.8 m(寬×高)。拱壩模板設(shè)計(jì)除考慮模板的剛度、操作性能外,還考慮了調(diào)整曲率來(lái)滿足大壩體形。模板的結(jié)構(gòu)主要包括面板、支撐桁架、側(cè)向伸縮裝置、豎向調(diào)節(jié)桿、工作平臺(tái)共 5部分。

3.2 模板結(jié)構(gòu)

根據(jù)雙曲拱壩體形圖計(jì)算,單塊模板的外形尺寸為3.0m×1.8 m(寬×高),模板的兩側(cè)75 c m面板部分雙向可調(diào)節(jié)曲度。模板的結(jié)構(gòu)主要包括面板、支撐桁架、可凋式松緊螺栓、錐頭螺栓、工作平臺(tái)5個(gè)部分。單套模板由 3塊模板組成。

大壩模板的設(shè)計(jì)充分考慮了大壩體形結(jié)構(gòu)和施工操作性能.保證了大壩的體形控制和連續(xù)、快速施工的要求。

4 入倉(cāng)工藝研究

目前大部分水電站的碾壓混凝土人倉(cāng)(如大水花、沙牌、龍灘、大朝山等電站)都采用真空溜管的方法。陡峭邊坡采用真空溜管輸送碾壓混凝土的方法,施工工藝是比較成熟的,但真空溜管允許的坡度一般在 42°～55°。對(duì)一些岸坡較陡的大壩,采用真空溜管輸送碾壓混凝土難度較大。水電站拱壩兩岸邊坡陡峭,兩壩肩開(kāi)挖面坡度達(dá) 68.2°～70.4°。在選擇混凝土人倉(cāng)方案時(shí),采用了多種方式。

4.1 緩降溜管的創(chuàng)新運(yùn)用

第一種采用真空溜管的方法,一般適用于坡度在 45°～55°的混凝土運(yùn)輸。在該范圍內(nèi),混凝土質(zhì)量易保證。

第二種采用緩降器的方法,適用于坡度 ＞70°高陡邊坡的混凝土運(yùn)輸,坡度越大,運(yùn)輸效果越好。根據(jù)水電站拱壩左右兩條緩降器運(yùn)輸線(右岸坡度 68°、左岸坡度 70°)的運(yùn)行情況:首先在安裝問(wèn)題上,兩條緩降器運(yùn)輸線均采用鋼絲繩固定,安裝方便,無(wú)需搭設(shè)排架或立柱。其次在混凝土運(yùn)輸上,左岸坡度 70°,垂直高差50 m,碾壓混凝土輸送至倉(cāng)面后。根據(jù)目測(cè)情況,混凝土基本無(wú)骨料分離情況,無(wú)骨料二次破碎情況。右岸坡度 68°,垂直高差70m,根據(jù)倉(cāng)面混凝士情況看,混凝土整體情況良好。

4.2 緩降溜管與真空溜槽的技術(shù)比較

為了考察緩降榴管和真空溜槽對(duì)碾壓混凝土質(zhì)量的影響,分別對(duì)其容重及密實(shí)度進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行無(wú)振2遍,再加有振進(jìn)行。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,相同碾壓遍數(shù)的條件下,采用緩降溜管的混凝土密實(shí)度平均比采用真空溜槽的混凝土高 1%～2%。主要是因?yàn)榫徑盗锕茌斔偷哪雺夯炷两?jīng)過(guò)緩降器再次拌和使其均勻性更好的原因。

5 結(jié) 語(yǔ)

該工程大壩結(jié)構(gòu)復(fù)雜,大壩高達(dá)123 m,通過(guò)采用高速膠帶機(jī)、緩降溜管、多向可調(diào)式懸臂模板的創(chuàng)新和運(yùn)用,既加快了施工速度,叉降低了工程成本,并創(chuàng)造了拱壩碾壓混凝土在一個(gè)月連續(xù)澆筑上升33.5m的新紀(jì)錄,同時(shí)解決了高陡邊坡運(yùn)輸混凝土的難題,對(duì)今后高陡邊坡、高落差輸送混凝土有廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制,使大埂碾壓混凝土施工處于受控狀態(tài),保證了大壩施工質(zhì)量。

[1] 孫庚寧.藺河口水電站雙曲拱壩碾壓混凝土施工技術(shù)[J].水力發(fā)電,2004(02):45-47.