碾壓混凝土在拱壩中的應(yīng)用

郭 鍵

(安徽省佛子嶺水庫(kù)管理處，安徽 霍山 237200)

·水利工程·

碾壓混凝土在拱壩中的應(yīng)用

郭 鍵

(安徽省佛子嶺水庫(kù)管理處，安徽 霍山 237200)

以我國(guó)安徽省六安市霍山縣的白蓮崖水庫(kù)作為研究對(duì)象，簡(jiǎn)單介紹了白蓮崖水庫(kù)攔河壩的概況，闡述了該大壩中建筑材料的選用，介紹了該碾壓混凝土壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和混凝土分區(qū)，提出了碾壓混凝土壩中溫度控制的必要性和具體措施，從而幫助施工人員更好地使用碾壓混凝土來(lái)進(jìn)行拱壩的施工。

碾壓混凝土，拱壩，溫度控制

0 引言

碾壓混凝土是指通過(guò)碾壓機(jī)械碾壓干硬性混凝土來(lái)進(jìn)行澆筑的混凝土。目前我國(guó)碾壓混凝土技術(shù)的施工水平和機(jī)械化程度都在不斷提高，而且原材料和外加劑的性能也在不斷上升，碾壓混凝土在筑壩上的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，但是拱壩的壩體比較單薄，而且拱壩對(duì)于裂縫和溫度場(chǎng)的控制要求比較高，拱壩壩體施工的分縫技術(shù)還不是很成熟，這對(duì)碾壓混凝土在拱壩中的應(yīng)用造成了一定的影響。因此，對(duì)于碾壓混凝土在拱壩中應(yīng)用的研究是很有必要的。

1 工程簡(jiǎn)介

白蓮崖水庫(kù)的壩址位于淮河南岸主要支流渭河的主源漫水河上，樞紐工程級(jí)別是(Ⅱ)等，由攔河壩、泄洪中孔、泄洪隧洞、發(fā)電引水隧洞、電站廠房以及變電站組成，水庫(kù)的流域面積是745 km2。該水庫(kù)的攔河壩是碾壓混凝土拋物線型變厚雙曲拱壩，拱壩的最大壩高是104.6 m，壩頂寬是8 m，拱冠處的壩底厚是30.064 m，壩頂弧長(zhǎng)是421.860 m[1]。

2 建筑材料的選擇

根據(jù)施工工藝和材料的不同，拱壩中的建筑材料主要有：碾壓混凝土壩、常態(tài)混凝土壩、外摻MgO混凝土壩以及砌石壩[2]。其中，常態(tài)混凝土壩的機(jī)械化施工程度比較高，壩體材料分區(qū)比較少，由于該工程中的壩高比較高，壩軸線也比較長(zhǎng)，所以拱壩中溫度應(yīng)力的問(wèn)題比較突出，而常態(tài)混凝土壩的溫度控制太過(guò)復(fù)雜，因此不選用這種材料；砌石壩采用的是人工砌筑的方式，人工費(fèi)用比較高，機(jī)械化程度比較低，施工的質(zhì)量不能得到保證，而且，工期比較長(zhǎng)，壩體方量比較低，不能充分體現(xiàn)這種材料低廉的優(yōu)勢(shì)，因此不選用這種材料。碾壓混凝土壩使用機(jī)械化的施工方式，施工的速度很快，而且該工程中的壩址處于河床比較窄的地方，要進(jìn)行隧洞導(dǎo)流，這樣為壩體的全斷面施工提供了方便。另外，壩址處兩岸比較緩，具有良好的施工條件，大壩底厚比較大，可以充分滿足碾壓混凝土的施工要求。和常態(tài)混凝土相比，碾壓混凝土可以減少或者省去很多溫度控制的措施。在進(jìn)行施工時(shí)，按照拱壩的應(yīng)力計(jì)算來(lái)進(jìn)行誘導(dǎo)縫的設(shè)置，不區(qū)分縱縫以及橫縫，這樣可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、通倉(cāng)和全天候的澆筑，不僅可以加快壩體施工的速度，還可以有效避免壩體出現(xiàn)裂縫[3]。近些年來(lái)，我國(guó)碾壓混凝土的筑壩施工技術(shù)得到了良好的發(fā)展，為了充分發(fā)揮碾壓混凝土筑壩技術(shù)的施工速度優(yōu)勢(shì)，保障碾壓混凝土的施工質(zhì)量，與我國(guó)當(dāng)前碾壓混凝土拱壩的施工水平以及施工經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，另外，還考慮到了該工程中壩址區(qū)的地形和地質(zhì)條件等多方面的因素，該拱壩的體型選用拋物線型變厚的雙曲碾壓混凝土拱壩。

3 拱壩的結(jié)構(gòu)和混凝土分區(qū)

該大壩選用的是拋物線型變厚雙曲拱壩，最大壩高是104.6 m，兩岸的地形是不對(duì)稱的“U”形，壩軸線和河道呈斜交的形式，拱壩的中線線走向是N5°5′29.9″E，頂拱中心角是86.685°。壩頂弧長(zhǎng)是421.86 m，弦長(zhǎng)是369.576 m，弦高比是3.533，壩頂寬是8 m，供冠處壩底厚是30.064 m，厚高比是0.287。在壩體設(shè)置三個(gè)泄洪中孔，其中左岸有一個(gè)孔，右岸有兩個(gè)孔。這三個(gè)孔的進(jìn)口底檻高程都是185 m[4]。該壩體的碾壓混凝土分區(qū)如下：拱壩上游面的防滲體使用的是二級(jí)配碾壓混凝土，高程131 m的厚度是9.5 m，高程234.6 m處的厚度是2.5 m；拱壩下游壩體使用的是90 d齡期的C20三級(jí)配碾壓混凝土；河床段建筑使用的是1 m厚的90 d齡期的C20三級(jí)配常態(tài)混凝土墊層。

4 碾壓混凝土的應(yīng)用

4.1要進(jìn)行碾壓混凝土的溫度控制

拱壩通常都比較單薄，對(duì)外界水溫以及氣溫的變化都比較敏感，所以在進(jìn)行拱壩施工時(shí)，溫度荷載也在拱壩的重要設(shè)計(jì)荷載之中。碾壓混凝土是一種新材料壩型，它的絕熱溫升比要小于常態(tài)混凝土，但是因?yàn)槟雺夯炷凛^快的施工速度，使得碾壓混凝土的施工經(jīng)常使用通倉(cāng)澆筑的方式，這種方式和以往常規(guī)混凝土的澆筑方式有很大的不同。常規(guī)混凝土要在分塊澆筑之后，確保溫度達(dá)到了封拱溫度后再進(jìn)行封拱灌漿。而碾壓混凝土壩使用的是通倉(cāng)澆筑的方式，所以可以將封拱灌漿這一工序省略掉。但是，在進(jìn)行碾壓混凝土的施工時(shí)，層面間歇的時(shí)間比較短，使得水泥的水化熱不能完全散發(fā)，這樣會(huì)積累過(guò)多的水化熱，很容易造成內(nèi)外較大的溫度差。碾壓混凝土拱壩中的每一層只要碾壓結(jié)束就會(huì)形成整體，如果出現(xiàn)溫度變化就有比較大的溫度應(yīng)力產(chǎn)生，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)危害性很大的溫度裂縫，從而使得大壩應(yīng)力的生分布，這在很大程度上影響了大壩的安全性。因此，要對(duì)碾壓混凝土壩進(jìn)行一定的溫度控制。

4.2溫度控制的具體措施

參考以前大壩施工的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合大壩應(yīng)力的分析結(jié)果，進(jìn)行碾壓混凝土壩溫度控制的具體措施如下：1)為了避免碾壓混凝土壩出現(xiàn)深層或者貫穿性的裂縫，要提高混凝土的抗裂性能，在進(jìn)行施工時(shí)，可以先進(jìn)行混凝土配比的實(shí)驗(yàn)，確定最佳的混凝土水灰以及外摻劑的使用量，建造混凝土的水泥選用了低發(fā)熱量的水泥，這樣可以有效地降低混凝土水泥的水化熱，另外，還要計(jì)算不同季節(jié)所澆筑的各層混凝土可以達(dá)到的最高溫度以及最終穩(wěn)定溫度，這樣可以為控制混凝土的施工溫度提供方便；2)在進(jìn)行澆筑進(jìn)度的安排時(shí)，選用最佳的上升速度保證均勻上升，參考其他工程的經(jīng)驗(yàn)，該大壩選取0.9 m/d的速度進(jìn)行澆筑[5]；3)要選擇最佳的開(kāi)工時(shí)期，保證壩體最厚的部位是在低溫季節(jié)進(jìn)行施工，該大壩的開(kāi)工時(shí)期選在十月；4)要進(jìn)行合理的分縫措施，該大壩設(shè)置了六條橫向縫，縫間距設(shè)定在20 m～25 m之間；5)盡量在低溫季節(jié)的自然狀態(tài)下進(jìn)行混凝土的鋪筑工作，該大壩的基礎(chǔ)允許溫差是19 ℃～22 ℃，內(nèi)外溫差要控制在15 ℃～21 ℃，上下層的溫差要控制在15 ℃～20 ℃；6)在該大壩內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管，在水管里通天然河水進(jìn)行碾壓混凝土壩的冷卻。

5 結(jié)語(yǔ)

碾壓混凝土筑壩技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。分析可得，通過(guò)對(duì)碾壓混凝土在拱壩中應(yīng)用的研究可知，施工人員在進(jìn)行碾壓混凝土壩的施工時(shí)，要設(shè)置好拱壩的結(jié)構(gòu)，尤其是誘導(dǎo)縫，還要做好大壩的溫度控制措施，這樣可以有效減少施工的工期，降低施工的成本，提高施工的質(zhì)量，從而促進(jìn)我國(guó)碾壓混凝土筑壩技術(shù)的發(fā)展。希望本文的研究可以為相關(guān)人員研究碾壓混凝土在拱壩中的應(yīng)用提供參考。

[1] 張 濤.碾壓混凝土拱壩的新型施工技術(shù)[J].商品與質(zhì)量，2016，29(13)：645.

[2] 張國(guó)新，楊會(huì)臣.碾壓混凝土拱壩施工新技術(shù)[J].水利水電快報(bào)，2016，22(6)：73-74.

[3] 蔡兆平.碾壓混凝土雙曲拱壩碾壓混凝土雙曲拱壩應(yīng)用探析[J].工程技術(shù)(引文版)，2016，14(4)：164.

[4] 陸宏斌，龔守學(xué).水利工程中碾壓混凝土大壩施工技術(shù)的運(yùn)用[J].工業(yè)，2015，19(1)：42.

[5] 袁開(kāi)強(qiáng).碾壓混凝土在拱壩中的應(yīng)用[J].低碳世界，2017，18(8)：98-99.

Applicationofrollercompactedconcreteinarchdam

GuoJian

(AnhuiProvinceFozilingReservoirManagementOffice,Huoshan237200,China)

In this paper, the Bailianya Reservoir in Mount Holyoke County in Anhui Province of Lu’an City as the research object, first introduced the Bailianya Reservoir Dam, and then describes the selection of building materials of the dam, then introduces the structure design and the concrete RCC dam area, finally puts forward the necessity and concrete measures the temperature control of RCC dam in. The purpose is to help the construction workers better use RCC for arch dam construction.

RCC, arch dam, temperature control

1009-6825(2017)28-0220-02

2017-07-23

郭 鍵(1972- )，男，工程師

TV642.2

A