淺析上石盤一期閘壩混凝土拌合系統(tǒng)設計

譚 翔， 邵 芳

(中國水利水電第十工程局有限公司二分局，四川 都江堰 611830)

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淺析上石盤一期閘壩混凝土拌合系統(tǒng)設計

譚 翔， 邵 芳

(中國水利水電第十工程局有限公司二分局，四川 都江堰 611830)

混凝土施工是一項系統(tǒng)工程，砂石拌合系統(tǒng)的規(guī)劃設計是關鍵，兩大系統(tǒng)規(guī)劃不合理、設計欠缺都將影響進度目標的實現(xiàn)。嘉陵江上石盤電航綜合樞紐工程自開工至完工，通過精心規(guī)劃，合理設計砂石拌合系統(tǒng)，高效組織施工，加強過程管控，并采取相應的保證措施，施工期間混凝土兩大系統(tǒng)滿足施工強度及進度要求，確保節(jié)點工期和總體目標的實現(xiàn)。

上石盤電航；混凝土施工；拌合系統(tǒng)設計；溫控措施

1 工程概況

嘉陵江上石盤電航綜合樞紐工程屬三等工程，工程主要建筑物及防洪堤為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。電航樞紐建筑物垂直河流呈“一”字型排列，沿壩軸線自左至右依次為左岸連接壩段、船閘、泄洪閘、沖砂閘及右岸廠房。本工程混凝土總量為322 509 m3，其中常態(tài)混凝土318 374 m3，預制混凝土約4 135 m3。根據(jù)施工進度計劃安排，一期施工右岸9#～13#泄洪沖沙閘及廠房工程，一期混凝土總量約14.9萬m3；二期施工左岸1#～8#泄洪閘及船閘一期工程，二期混凝土總量約17.35萬m3。一期混凝土施工高峰月出現(xiàn)在2014年5月份，施工高峰強度約5.37萬m3，2014年4月～9月混凝土均衡施工。

2 一期進度與施工強度

根據(jù)施工進度計劃分析，2014年完成混凝土澆筑164 330 m3，混凝土施工高峰月出現(xiàn)在2014年5月份，施工高峰強度約5.37萬m3，2014年4月～9月混凝土均衡施工。

3 一期進度計劃關鍵線路

一期圍堰高噴加強處理→恢復一期基坑抽水→一期基坑抽水完成→一期閘壩基坑水下開挖→閘底板混凝土施工→閘墩混凝土施工→閘門槽安裝→閘門槽二期混凝土澆筑→閘門安裝。

4 一期閘壩混凝土施工

4.1 混凝土施工的特點

(1)本工程分兩期施工，施工范圍大，設備布置相對較多。根據(jù)施工進度計劃的安排，一期施工右岸9#～13#泄洪沖沙閘及廠房工程，一期混凝土總量約14.9萬m3；二期施工左岸1#～8#泄洪閘及船閘一期工程，二期混凝土總量約17.35萬m3。一期混凝土施工高峰月出現(xiàn)在2014年5月份，施工高峰強度約5.37萬m3，2014年4月～9月混凝土均衡施工。

(2)一期采用全年圍堰，二期采用枯期圍堰，混凝土施工進度緊，月澆筑強度集中，一期混凝土施工高峰強度約5.37萬m3。

4.2 一期混凝土施工方法

由于一期混凝土澆筑強度很高，從施工場地、資源投入和均衡施工方面綜合考慮，主汛期前，主要以覆蓋底板混凝土為主。根據(jù)設計要求，閘室基坑開挖深度達到25 m，主汛期基坑水頭達到33 m，為保證圍堰安全，閘壩上游和左側(cè)基坑采取邊澆筑邊回填的方法施工，這樣既可起到降低滲水壓力，減小滲水流量的作用，又能起到保護圍堰安全的作用。閘壩基礎采用邊開挖邊澆筑的方案施工，即：開挖一個澆筑一個，從左至右的順序施工。

素混凝土底板澆筑采用25噸自卸汽車直接入倉，并配合16m長臂挖機入倉，鋼筋混凝土底板采用鋼棧橋配合16 m長臂挖機入倉。倉外采用高壓水槍沖洗汽車輪胎，避免泥漿或渣料帶進倉內(nèi)。閘墩混凝土可采用16 m長臂挖機澆筑兩層，澆筑高程為457 m～465 m，465 m以上原計劃采用M900塔機(臂長70 m時，吊重為12 t)垂直入倉，由于465 m～476 m混凝土澆筑工程量較小，施工期間采用泵車入倉，其入倉速度快于M900塔機入倉速度。

5 砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)設計

本樞紐工程混凝土設計工程量約33萬m3。根據(jù)本工程施工總進度計劃安排，混凝土澆筑高峰時段強度約5萬m3/月，為此砂石系統(tǒng)按高峰月澆筑強度5.5萬m3規(guī)模設計，砂石系統(tǒng)毛料處理能力為：5.5×104×2.2×1.3/(22×16)=446.9 t/h(其中2.2為1方混凝土中骨料容重)，考慮一定的富裕，調(diào)整毛料處理能力取500 t/h。按高峰強度月兩班生產(chǎn)，每月工作22天，每天工作16小時，根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模高峰月毛料處理能力500 t/h和成品率可以算出高峰月成品砂石料生產(chǎn)能力為400 t/h。

根據(jù)施工進度計劃安排，混凝土澆筑月高峰強度為5萬m3左右，按混凝土澆筑月高峰強度5萬m3進行計算，則成品砂石料的月需用量為：

Qmd=QmcA×1.25=50 000×2.2×1.25=137 500 t/月

設計作業(yè)時間：加工系統(tǒng)規(guī)模需滿足混凝土澆筑高峰月強度要求，按8小時，二班制生產(chǎn)。

則成品砂石料每小時的生產(chǎn)能力為：

Qh=Qmd/(MN)=137 500÷(22×16)=390 t/h

每月有效工作時間按22天計，每天有效生產(chǎn)二班，一班有效加工時間8小時。

根據(jù)《水利工程預算定額》和以往施工經(jīng)驗，常態(tài)二級配混凝土骨料設計級配擬定為：

中石∶小石=60%∶40%，砂率40%。

常態(tài)三級配混凝土骨料設計級配擬定為：

大石∶中石∶小石=35%∶35%∶30%，砂率35%。

大石∶中石∶小石=30%∶40%∶30%，砂率35%。

混凝土級配參數(shù)表見表1。

表1 混凝土級配參考值 單位：%

根據(jù)上表數(shù)據(jù)，計算出樞紐工程混凝土所需要各級成品骨料，統(tǒng)計見表2。

表2 各級成品料需要量表 單位：m3

注：以上包含采運及加工等在所有損耗在內(nèi)的成品骨料總需用量，按照相關規(guī)范砂和粗骨料的綜合損耗系數(shù)分別取1.33和1.16。

加工系統(tǒng)的小時生產(chǎn)能力為390 t/h，根據(jù)工程需要各級骨料的生產(chǎn)強度為：

砂 (〈5 mm )Q砂=390×40.89%=159.5 t/h

小石(5-20 mm)Q小=390×21.58%=84.2 t/h

中石(20-40 mm)Q中=390×28.07%=109.5 t/h

大石(40-80 mm)Q大=390×9.46%=36.9 t/h

各級配骨料生產(chǎn)強度見表3。

表3 各級配骨料生產(chǎn)強度

砂石系統(tǒng)生產(chǎn)能力完全能夠滿足5月份混凝土最高強度5.37萬m3施工需要。

6 混凝土拌合系統(tǒng)設計

本工程混凝土總量約33萬m3，其中二級配常態(tài)混凝土量為16.2萬m3，三級配常態(tài)混凝土量16.8 m3。根據(jù)實際施工總進度計劃，一期混凝土月最大澆筑強度約5.37萬m3，月有效工作時間按22天計算，日有效工作時間按18小時計算，每小時生產(chǎn)能力應達到135 m3/h(Qh=KhQm/(18×22)、Qh為小時生產(chǎn)能力m3/h、Kh為小時不均勻系數(shù)1.5、Qm為混凝土月高峰強度m3/月、22為月工作天數(shù)，18為天工作小時數(shù))。

結合混凝土澆筑強度，配置兩臺套HZS120-1Q3000型混凝土拌合系統(tǒng)。根據(jù)本單位在國內(nèi)外項目使用此類拌合系統(tǒng)的情況，一臺HZS120-1Q3000型攪拌機正常生產(chǎn)能力為60～70 m3/h，月有效工作時間按22天計算，日有效工作時間按18小時計算，兩臺套HZS120-1Q3000型拌合機能夠滿足5.37萬m3/h月高峰澆筑強度要求?？紤]到一期底板混凝土澆筑在汛期5、6月份進行，同時二期混凝土施工強度持續(xù)較高，二期高峰強度約為6.5萬m3/月。為提高混凝土施工保證率，在原有HZS120-1Q3000型混凝土拌合系統(tǒng)的基礎上增加一套HZS120-1Q3000型混凝土拌合系統(tǒng)。混凝土拌合系統(tǒng)占地面積約17 500 m2，拌合系統(tǒng)上游為砂石系統(tǒng)成品料堆，兩大系統(tǒng)共用成品骨料堆。砂石拌合系統(tǒng)平面布置圖見圖1。

圖1 砂石拌合系統(tǒng)平面布置圖

混凝土拌合系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程如下：

砂、石料輸送流程

水泥輸送流程

6.1 混凝土分層分塊

嚴格按照設計圖紙或設計要求進行建筑物的分層、分塊。如果設計圖紙未做要求，根據(jù)樞紐建筑物各項工程的施工進度安排和施工特點進行分層、分塊，報監(jiān)理人審批后實施。分層、分塊的原則是：

(1)控制混凝土的分層分塊，減少混凝土溫度應力，避免溫度裂縫。

(2)根據(jù)入倉機械布置情況及入倉強度，確定單個倉位混凝土的最大澆筑面積或澆筑段。

(3)根據(jù)建筑物的體型，在分層、分塊時結合建筑物結構，盡量避免造成“尖角”。一期閘壩分層分塊施工圖見圖2。

圖2 一期閘壩分層分塊施工圖

6.2 混凝土配合比設計

6.2.1 混凝土配合比設計

混凝土配合比設計試驗按現(xiàn)行《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5330-2005和《水工混凝土試驗規(guī)程》SD105-82的有關規(guī)定執(zhí)行。對混凝土配合比試驗成果進行經(jīng)濟技術分析后，得出的施工配合比并報監(jiān)理人審批后才能具體實施。梁、板、柱部位的混凝土配合比各項性能指標均滿足招標文件和施工圖紙的要求。

6.2.2 混凝土配合比設計原則

本工程為全年性施工，需要作好混凝土配合比設計的優(yōu)選和對比工作，達到經(jīng)濟適用、技術合理的目的。在配合比設計中既要滿足現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范的要求，改善混凝土骨料級配，又要添加外加劑以減少單位水泥用量。

6.2.3 混凝土配合比調(diào)整和取樣試驗

在施工過程中，要加強施工現(xiàn)場管理，提高現(xiàn)場混凝土生產(chǎn)控制水平，當生產(chǎn)條件確有變化需要改變經(jīng)監(jiān)理人批準的混凝土配合比時，必須重新得到監(jiān)理人批準。另在出機口和澆筑現(xiàn)場進行混凝土取樣試驗，并向監(jiān)理人提交招標文件和有關驗收標準規(guī)定的資料。

7 施工期混凝土溫控措施

根據(jù)氣象資料，廣元市4～12月份最低氣溫為6.7 ℃、最高氣溫為26.1 ℃，多年平均氣溫16.1 ℃。因此，在施工中采用常規(guī)的溫控措施能夠滿足施工的要求，具體措施如下：

(1)合理進行分層分塊。

(2)做好混凝土施工配合比的設計工作。在施工進場后立即進行混凝土配合比的試驗論證工作，嚴格按《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5330-2005和《水工混凝土試驗規(guī)程》SD105-82的有關規(guī)定執(zhí)行。對混凝土配合比的試驗成果進行技術經(jīng)濟分析后，報監(jiān)理人審批后實施。

(3)夏季，對于較大的倉位盡量安排在氣溫較低的時段(中、夜班)進行澆筑；夏季混凝土運輸設備要配置遮陽防風措施，以減少混凝土在運輸過程中坍落度的經(jīng)時損失和混凝土溫升(降)。冬季混凝土入倉溫度控制在5 ℃以上，必要時在混凝土配合比中摻入防凍劑。在混凝土澆筑過程中，在出機口和澆筑現(xiàn)場進行混凝土取樣試驗和溫度檢測工作，結合現(xiàn)場計算分析和氣象預報采用必要的降溫和保溫措施。

(4)適當延長拆模與養(yǎng)護時間。在混凝土澆筑完成后，模板的拆除應在達到有關規(guī)范規(guī)定的強度后才能拆模，在不影響下一道工序施工時，盡量延遲拆模時間；避免在夜間或氣溫驟降期間拆模?；炷翝仓旰?2h內(nèi)進行養(yǎng)護，一般采用灑水養(yǎng)護即可滿足要求。當遇氣溫驟降時，須提前采取混凝土保溫措施，即在混凝土表面鋪設塑料薄膜、舊麻袋或保溫被等進行表面保溫。在干燥或大風季節(jié)采用塑料薄膜覆蓋灌水養(yǎng)護，并保持薄膜內(nèi)水汽充足。

8 結 語

混凝土施工是一項系統(tǒng)工程，砂石拌合系統(tǒng)的規(guī)劃設計是關鍵，兩大系統(tǒng)規(guī)劃不合理、設計欠缺都將影響進度目標的實現(xiàn)。嘉陵江上石盤電航綜合樞紐工程自開工至完工，通過精心規(guī)劃，合理設計砂石拌合系統(tǒng)，高效組織施工，加強過程管控，并采取相應的保證措施，施工期間混凝土兩大系統(tǒng)滿足施工強度及進度要求，確保節(jié)點工期和總體目標的實現(xiàn)。本文通過對混凝土兩大系統(tǒng)施工規(guī)劃設計以及采取各種措施總結和歸納，對類似工程有一定借鑒作用。

(責任編輯：卓政昌)

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2016-09-12

TV663；TV42+1.1；TU642+.2

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1001-2184(2016)05-0112-04

譚 翔(1975-)，男，重慶大足人，工程師，本科，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

邵 芳(1984-)，女，寧夏中寧人，工程師，本科，從事水利水電工程施工技術與管理工作.