碾壓混凝土在西流水混凝土面板堆石壩中的應(yīng)用

郭永軍

(中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西咸陽(yáng)712000)

1 工程概況

西流水水電站工程位于甘肅省張掖市肅南縣境內(nèi)的黑河大峽谷西流水至榆木溝河段，屬中型三等工程，由大壩、溢洪道、泄洪排砂洞、引水發(fā)電洞、發(fā)電廠房等建筑物組成。壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高146.50 m，壩頂高程1924.50 m，壩頂寬10 m，長(zhǎng)190.64 m，上游坡比1∶1.5，下游坡比1∶1.5～1∶1.4。

高趾墻位于壩體上游窄深河槽內(nèi)，基礎(chǔ)高程1778.0 m，頂高程1800.0～1825.8 m，最大高度47.8 m，其目的是改善窄深河槽內(nèi)的面板和趾板工作特性，將窄深河槽內(nèi)的趾板改為高趾墻，以人工構(gòu)造合理的趾板布置。高趾墻采用重力式混凝土擋墻結(jié)構(gòu)，上游邊坡1∶0.1，下游邊坡1∶0.5，滿足穩(wěn)定及應(yīng)力要求。

壩址區(qū)河道彎曲，成凸“S”形，河谷狹窄，兩岸地形陡峻，右岸為一凸向左岸的山梁（天生壩），河岸邊坡50°～80°；右岸為懸崖峭壁，自然邊坡70°～80°。岸坡及壩基為加里東期的輝綠斑巖、石英二長(zhǎng)巖和含長(zhǎng)蛇紋巖。

壩址區(qū)氣候干旱，干燥少雨，蒸發(fā)強(qiáng)盛。氣象資料表明，多年平均降水量175.4 mm，多年平均蒸發(fā)量1378.7 mm，多年平均氣溫8.5℃，極端最高氣溫37.2℃，絕對(duì)最低氣溫－33℃。12月、1月、2月為封冰期，11—12月平均日氣溫在0～－10℃之間，瞬時(shí)氣溫在－25℃左右。

2 高趾墻混凝土施工方案

高趾墻原設(shè)計(jì)按常態(tài)混凝土施工，且澆筑層厚度規(guī)定為：基礎(chǔ)約束部位為1.5 m，其余部位澆筑層最大高度為3 m。層間間歇最小時(shí)間為3 d。按這些要求，高趾墻混凝土至少需要澆筑21層，以6 d一層計(jì)算，需要126 d才能完工。由于工程開工時(shí)間為2002年8月5日，高趾墻基礎(chǔ)開挖成型已到9月底，如采用常態(tài)混凝土施工方案，高趾墻混凝土要到2003年2月7日左右才能完工。

為加快工程施工進(jìn)度，確保在2003年6月底壩體填筑到攔洪高程，經(jīng)和業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理協(xié)商，決定在高趾墻基礎(chǔ)以上2 m及頂部3 m范圍內(nèi)澆筑常態(tài)混凝土，兩岸坡及上、下游靠模板部位澆筑變態(tài)混凝土，其余部位按碾壓混凝土施工。按此方案，自2002年10月5日至12月28日，共澆筑碾壓混凝土9115 m3，常態(tài)混凝土5338 m3，與全部按常態(tài)混凝土施工相比，工期提前了41 d，并且節(jié)省資金57萬(wàn)元（常態(tài)混凝土直接成本為226.67元/m3，碾壓混凝土則為164.06元/m3）。

3 碾壓混凝土施工

3.1 模板制安

模板采用組合鋼模板，外側(cè)用反桁架支撐固定，內(nèi)側(cè)用拉錨筋固定。澆筑底部常態(tài)混凝土?xí)r，水平預(yù)埋10#～20#槽鋼，槽鋼上焊設(shè)錨筋。然后向上每隔60 cm伸出一根拉錨筋與反桁架相連，隨后逐層埋設(shè)錨筋，并與底部錨筋連成一體，形成一個(gè)穩(wěn)定的整體。反桁架交替上升，支撐間距60 cm，交替間距30 cm。混凝土運(yùn)輸車進(jìn)出缺口及周邊鑲補(bǔ)采用木模板[7]。

3.2 混凝土的拌制、運(yùn)輸及入倉(cāng)

3.2.1 混凝土拌制

1）配合比。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)[8-10]，確定碾壓混凝土配合比的有關(guān)參數(shù)及單位材料用量如下：

水膠比1：0.48，用水量82 kg/m3，粉煤灰摻量60%，砂率32%，NF-A摻量0.8%，NF-C摻量0.1%，氧化鎂4.3%，三級(jí)配混凝土石子質(zhì)量比例為：大石∶中石∶小石＝35∶35∶30，具體見表1。

2）混凝土拌制。碾壓混凝土[1-5]在HZ40-1F1500拌和樓拌制。拌制投料順序?yàn)椋汗橇稀z凝材料→液體（水、外加劑）在投料過(guò)程中，攪拌機(jī)一直處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。拌制時(shí)間為90 s。攪拌機(jī)卸料時(shí)，為了防止混凝土骨料在卸料過(guò)程中產(chǎn)生離析，在機(jī)口設(shè)緩降料斗，保證其卸料高度小于1.5 m。3.2.2 運(yùn)輸及入倉(cāng)

表1 混凝土單位材料用量表（飽和面干水膠比） kg/m3

20 t自卸汽車自高趾墻下游面預(yù)留缺口處直接運(yùn)輸入倉(cāng)；缺口部分混凝土，采用人工翻倒入倉(cāng)。在拌和樓下接料時(shí)，自卸汽車分兩次進(jìn)行接料。第1次接拉運(yùn)混凝土量的1/2后（大約3 m3混凝土），駕駛員發(fā)動(dòng)自卸汽車，讓其做適量的前后晃動(dòng)，保證骨料不至于在車廂內(nèi)堆積過(guò)高，第2次再接完其余的混凝土料，這樣可以避免造成骨料的嚴(yán)重分離現(xiàn)象發(fā)生；自卸汽車在運(yùn)輸碾壓混凝土過(guò)程中不能急剎車、急啟動(dòng)，以免造成混凝土料在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生骨料分離，整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程不能超過(guò)30 min；混凝土運(yùn)輸車輛在進(jìn)入倉(cāng)面前用高壓水槍進(jìn)行輪胎沖洗，嚴(yán)禁雜土及污物進(jìn)入倉(cāng)面。

3.3 混凝土攤鋪、碾壓

碾壓混凝土入倉(cāng)后，倉(cāng)內(nèi)用T120推土機(jī)平倉(cāng)，平倉(cāng)厚度34 cm左右，18 t自行式震動(dòng)碾分條帶碾壓。在大倉(cāng)面鋪料施工時(shí)，碾壓采用“平移錯(cuò)轍法”[6]；對(duì)小寬度倉(cāng)面，采用“往返錯(cuò)轍法”，錯(cuò)轍寬度10～20 cm，各相鄰碾壓帶的結(jié)合部位，重疊碾壓20 cm左右。碾壓程序?yàn)橄褥o碾2遍，然后振碾8遍，最后再靜碾2遍。

在碾壓過(guò)程中，若因故中斷或按規(guī)定間歇，則將層面用高壓水槍沖毛，并攤鋪水泥砂漿，以利層間結(jié)合。

3.4 養(yǎng)護(hù)

在施工過(guò)程中，碾壓混凝土倉(cāng)面始終保持濕潤(rùn)，必要時(shí)用高壓水槍進(jìn)行噴霧[11]。對(duì)水平施工層面，養(yǎng)護(hù)工作持續(xù)至上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止。所有高趾墻碾壓混凝土澆筑完后，根據(jù)氣溫情況及時(shí)用塑料布等覆蓋保濕保溫。

3.5 質(zhì)量控制

1）在拌制過(guò)程中，嚴(yán)格按配合比拌制碾壓混凝土，并控制好VC值，保證混凝土干濕度滿足要求。

2）卸料和平倉(cāng)時(shí)，要保證鋪料厚度均勻，為了減少骨料分離現(xiàn)象發(fā)生，卸料落差不大于2 m。平倉(cāng)時(shí)應(yīng)從一端向另一端前進(jìn)，這樣可以避免在推動(dòng)過(guò)程中使大中骨料滾動(dòng)產(chǎn)生離析。

3）保證鋪料厚度偏差不超過(guò)3 cm，根據(jù)碾壓混凝土施工規(guī)范進(jìn)行碾壓混凝土的施工，保證碾壓混凝土的遍數(shù)滿足規(guī)范要求。

4）尤其對(duì)變態(tài)混凝土和碾壓混凝土結(jié)合部位，應(yīng)該加強(qiáng)碾壓遍數(shù)和在碾壓設(shè)備不能到達(dá)的位置，進(jìn)行人工夯實(shí)碾壓。

5）通過(guò)采用挖坑填沙法或核子密度儀測(cè)定碾壓混凝土的壓實(shí)容重，以保證碾壓質(zhì)量。

6）施工縫的層間處理時(shí)，用高壓水槍清除混凝土表面的浮漿及松動(dòng)骨料，處理合格后，先均勻刮鋪1.0～1.5 cm厚的砂漿層（砂漿強(qiáng)度等級(jí)比混凝土高一級(jí)），然后立即在其上攤鋪混凝土，并在砂漿初凝前碾壓完畢[12-14]。

7）因降雨或其他原因造成施工中斷時(shí)，必須及時(shí)對(duì)已攤鋪的混凝土進(jìn)行碾壓。

8）變態(tài)混凝土與主體碾壓混凝土澆筑應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，而且要求在兩種混凝土初凝前振搗或碾壓完畢。

9）從11月開始，在碾壓混凝土原配合比不變的情況下，再外摻4%左右的混凝土防凍劑，并加快碾壓速度和對(duì)骨料預(yù)熱并加熱水拌和。

4 變態(tài)混凝土施工

在碾壓混凝土中注入水泥砂漿，變碾態(tài)為常態(tài)，即為變態(tài)混凝土[15]。在高趾墻上、下游模板內(nèi)側(cè)及兩岸與基巖接觸部位1.0～1.5 m范圍，均采用變態(tài)混凝土。變態(tài)混凝土用Φ100強(qiáng)力振搗。保證變態(tài)混凝土質(zhì)量主要是要振搗密實(shí)，故注漿要均勻，注漿量要足，便于振實(shí)。對(duì)變態(tài)和碾壓兩種混凝土的結(jié)合部位要細(xì)心操作，注漿時(shí)用制漿機(jī)制漿，高出工作面數(shù)米以上自流注漿。在輸漿管的出口接一閥門，以便控制出漿量。閥門后接一段長(zhǎng)30～40 cm的尖端花孔鋼管，以利插入混凝土中并四周、上下出漿。注漿量占碾壓體積的4%～7%，并以能用插入式振搗器振密實(shí)為準(zhǔn)。注漿漿液的水泥粉煤灰漿的水膠比為0.46，其單位材料用量如表2所示。

水泥 粉煤灰 水 NF-A/%4626935319.24表2 水泥粉煤灰漿的單位材料用量表 kg/m3

5 結(jié)語(yǔ)

在西流水面板堆石壩工程高趾墻中采用碾壓混凝土施工工藝，不但提高了施工進(jìn)度，為來(lái)年攔洪度汛爭(zhēng)得了較充裕的施工時(shí)間，而且碾壓混凝土比常態(tài)混凝土經(jīng)濟(jì)，節(jié)省了資金投入。碾壓混凝土在西流水面板堆石壩工程高趾墻中的成功應(yīng)用，擴(kuò)大了碾壓混凝土的應(yīng)用范圍，為碾壓混凝土在面板壩中的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。

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