内容摘要:碾压混凝土坝(RCCD)凭借其施工速度快、造价低等方面的优势得到快速发展,目前我国碾压混凝土筑坝技术已居世界领先水平。本文主要介绍从碾压混凝土施工前的准备工作、碾压混凝土的拌和运输与入仓、碾压混凝土的铺筑和碾压、层面处理、变态混凝土的施工、养护等几方面。

关键词:碾压混凝土坝;铺筑;施工技术

1 碾压混凝土技术

碾压混凝土技术是采用类似土石方填筑施工工艺,将干硬性混凝土用振动碾压实的一种新的混凝土施工技术。在混凝土大坝施工中采用这种技术,突破了传统的混凝土大坝柱状法浇筑对大坝浇筑速度的限制,具有施工程序简化、机械化程度高、缩短工期、节省投资等优点。

1.1 碾压混凝土是一种干硬性混凝土,单位用水量和水泥用量较少,粉煤灰掺量可达114kg/m3,无流动性。

1.2 振动碾代替振动器对混凝土进行密实振动,振动碾在仓面上行走碾压密实,水平运输采用自卸汽车,平仓采用推土机或挖掘机,实现施工机械化,充分提高混凝土的施工强度。

1.3 坝体上游面、廊道周围、止水周围以及岸坡岩基接触带等部位采用变态混凝土施工技术。

1.4 坝体下游面采用预制混凝土挡块,即充当模板,又可作为坝体的一部分。

1.5 只设横缝,上游侧设置铜止水和橡胶止水两道止水,下游设一道铜止水。

1.6 碾压混凝土掺入大量粉煤灰,减少水泥用量,因此产生水化热少,施工过程中又常采用大仓面薄层浇筑,自然散热条件好,但气温对碾压混凝土的施工影响大。

2 工程概况

某水电站主要为发电目的兴建,同时还有一定的防洪、蓄水等作用。工程主要建筑物有:拦河坝、坝顶溢洪道、发电引水隧洞、导流洞(兼水库放空洞)、发电厂房及110KV变电站各一座。碾压混凝土拱坝工程坝高70.1米,主要工程量为土石方开挖54227m3,RCC法坝体碾压混凝土(R90#200)132455m3,三级配变态混凝土(R90#200)12462m3,固结灌浆5552.3m2,帷幕灌浆2982m2,接触灌浆5233.5m2。

3 碾压混凝土拱坝的施工

碾压混凝土的施工工艺流程如下:原材料准备、拌和站或拌和楼拌和混凝土、VC值测定、汽车运输至浇筑仓面(真空溜槽料斗口)、15T汽车仓面卸料、推土机分层条带摊铺、振动碾碾压、核子密度仪测定、上一层混凝土铺筑、收仓层混凝土摊铺、初凝后冲毛、新一仓碾压砼开始。

3.1 施工前的准备工作

3.1.1 原材料的检测与控制。本工程使用的原材料有水泥、中砂和天然卵石、粉煤灰、高效缓凝减水剂(HNF-3)、石粉。生产混凝土前,使用于该工程的各批次的原材料必须具有出厂合格证,并由试验人员随机进行检测,确保合格的原材料方能使用。试验人员并根据现场检测结果对施工配合比进行调整。

3.1.2 碾压混凝土配合比的确定。碾压混凝土配合比设计首先要满足混凝土的物理力学性质指标的要求,还要满足施工工艺的要求,并做到经济上最节省模板工程本工程采用可调试翻升钢模板,单块模板规格长、宽分别3米、1.8米,由弧形钢板面、竖围令、轴杆、连接模件、支架、上下工作平台、纵横钢管组成。可进行正、反拱调弧和调坡。使用方式为三层联合使用,最底一块模板作为支撑体承受上层模板的重量和混凝土的侧压力。模板安装采用人工配合8T、12T汽车吊进行。用全转仪进行施工放样施工。

3.2 碾压混凝土的拌和、运输与入仓。碾压混凝土是干硬性混凝土,采用强制式拌和设备拌和效果较好。本工程拌和系统采用HZS90型强制式自动化拌和站及HL150-2S2000型强制式自动化拌和楼。拌和站设计生产能力70m3/h,拌和楼设计生产能力180m3/h,基本满足本工程碾压混凝土104m3/h最大入仓强度。拌和系统安装完成后对称量系统进行了检查、校正。拌和过程中严格按照试验室现场调整后的配合比进行施工,并按照粗骨料、水、外加剂、砂、水泥、粉煤灰、石粉的投料顺序进行拌和。拌和站、楼分别按60~120s及45~60s的拌和时间进行控制。机口的VC值控制在5~12s之间。混凝土拌和物检测的项目及频率。

碾压混凝土的运输与入仓:?荦148~168.8m高程的碾压混凝土采用15T自卸汽车直接入仓,?荦168.8m高程以上的碾压混凝土采用负压真空溜槽入仓。

3.3 碾压混凝土的铺筑与碾压。为避免骨料分离并使碾压混凝土层面平整、厚度均匀,以保证获得最佳压实效果,采用大面积薄层连续铺筑,卸料后及时用D31P-20推土机平仓。整个仓面根据坝厚分两至三个条带(每个条带宽约6~9米)进行施工,条带顺序从上游至下游垂直水流方向布置。

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3.4 层面处理。试验和工程实践表明,在下层混凝土初凝前即浇筑上层碾压凝土可获得良好的层间结合强度。因此在实际施工中均将层间结合的时间控制在初凝时间1~2小时以内,以确保工程施工的质量。对于混凝土施工缝可采用层面铺1.0~1.5cm厚的砂浆(比混凝土标号高一级)和铺水泥粉煤灰浆来处理。

3.5 变态混凝土的施工。在拱坝迎水面部位设计为1.5米宽的变态混凝土以增加防渗效果,另外两岸坡垫层混凝土与碾压混凝土交结处及下游侧(边坡为1:0.21)0.8~1.0米范围内碾压不到的部位均采用变态混凝土进行处理。变态混凝土随碾压混凝土逐层施工,铺筑厚度与平仓厚度相同。变态混凝土范围内的碾压混凝土摊铺后,在其表面采用人工掏槽(10~15cm)的方式注浆,单位用浆量为40升,浸泡12~15分钟后用Ф100的插入式振动棒进行振捣。振捣从变态混凝土的边缘附近向碾压混凝土进行,斜插并深入20~30cm,密实后用振动碾骑缝碾压5~6遍,保证结合部位不形成薄弱带和渗水的通道。因碾压混凝土的干硬性,随着时间和气候的变化,VC值损失明显,因此 ,应尽量缩短层间覆盖时间,以提高变态混凝土质量。另外,加浆量也应随着时间和气候的变化动态控制。
3.6 碾压混凝土的养护。碾压混凝土因单位水泥用量少,早期强度较低,为防止裂缝的发生,必须加强施工过程中及终凝后的养护工作。施工过程中,要采取喷雾的方式使仓面保持湿润。碾压混凝土浇筑完成终凝后必须进行养护。对于水平施工层面,养护应持续至上一层碾压混凝土开始铺筑为止,对于永久暴露面,应养护28天以上。

3.7 研究展望

随着我国各项科研工作的深入、设计理论的完善、施工方法的改进,碾压混凝土筑坝技术取得了飞快的发展。就当前国内已建和在建工程而言,结合我国气候特征及当前研究成果,仍有一些问题需要深入研究探索,部分工程技术问题需要解决。

3.7.1 碾压混凝土裂缝是一个普遍性问题。在确定气温、大气相对湿度、风速及太阳辐射等条件下,研究裂缝开展机理、发展规律及相应的解决方法将是未来的研究内容;此外由于碾压混凝土坝的独特施工方法,层间接触面是坝体的薄弱环节,层间裂缝及渗水是关键问题,应从材料研究入手,解决新型材料、新老材料层面的粘结性、防渗性问题。

3.7.2 针对严寒干旱地区的气候条件及寒冷干旱地区碾压混凝土坝特殊的施工方法,研究其温度场及温度应力的时空分布变化规律,就干旱条件下水分散失理论进行深入研究,以确定现场碾压混凝土的各项指标(VC值、水胶比及单位用浆量等)满足实验室的设计要求。

3.7.3 目前对碾压混凝土坝施工期及运行期的温度、徐变应力仿真计算研究的框架己基本建立,但仿真计算参数的选取存在不稳定性,尚待深入研究。

解决上述问题能为我国已建、在建碾压混凝土工程提供可靠的理论支持和技术保障,是推动碾压混凝土筑坝技术发展的重要内容。

4 结束语

4.1 碾压混凝土必须保证混凝土施工作业强度且行成流水作业才能保证其施工质量,如混凝土生产或填筑达不到施工强度,而又处理不当,容易造成混凝土初凝以及后来的多次处理,影响施工质量。

4.2 因地制宜选用经济合理的运输入仓方式,提高混凝土的入仓效率,是施工质量的基本保证。层间结合面、止水、变态混凝土施工是大坝碾压混凝土施工质量控制的重点。

4.3 有效的温控措施是大坝碾压混凝土施工质量控制的关键。

参考文献

[1]李春敏.碾压混凝土坝筑坝技术综述[J].中国水利,2004.

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