（水利工程专业论文）三峡三期碾压混凝土围堰若干施工关键技术研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 三峡工程举世瞩目，规模宏大，工程建设任务艰巨，责任重大，党和国家领导历 来十分重视三峡工程，将三峡工程建设提升到“千年大计，国运所系”的高度，其设计 要求之严，质量标准之高，超过了部颁水利水电施工规范和质量标准，只有依靠一流 的施工技术，才能创造一流的三峡工程。三峡三期碾压混凝土围堰工程是影响三峡工 程2 0 0 3 年蓄水、通航、发电三大目标能否实现的关键项目，其强度之高在世界水电 建设史上是没有先例的，同时还必须按照创精品的要求来确保工程施工质量。 本文根据三峡碾压混凝土施工特点，通过对三峡三期碾压混凝土围堰工程拌和 工艺、碾压工艺、结合面处理工艺、薄层铺筑工艺以及加浆改性混凝土施工工艺参 数的选择及试验研究，提出了合理的施工参数，并应用于实际施工。 对翻转模板开展研究，并成功地应用三峡三期碾压混凝土围堰施工中，说明该 模板在碾压混凝土大坝的施工中具有较高的使用价值和广泛的推广前景。 通过对三期碾压混凝土围堰施工过程中塔( 顶) 带机的研究与实践，解决了浇 筑过程中骨料分离、集中、层间结合等问题，确保了工程施工质量。 上述关键技术的研究与使用解决了诸多施工难题，确保了工程质量，值得其他类 似工程参考和借鉴。 关键词： 三期碾压混凝土工艺参数 翻转模板塔( 顶) 带机使用 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h et h r e eg o r g e sp r o j e c ti si nt h ef a m o u sw o r l da n dl a r g es c a l e i ti sd i f f i c u l tt ob u l i d hi sv a l u e db yt h ep a r t ya n dt h en a t i o nl e a d e r si nt i m e sg o n eb y i ti sc o n s i d e r e da s ”t h o u s a n dy e a r sa c c o u n tg r e a t l y , n a t i o n a lf o r t u n ef a s t e n ”t 1 1 ed e s i g nr e q u s ta r es t r i c ta n d t h eq u a l i t ys t a n d a r di sh j 【g h i th a se x c e e d e dt h ew a t e rc o n s e r v a n c ya n dw a t e re l e c t r i c i t y c o n s t r u c t i o nn o r ma n dq u a l i t ys t a n d a r d w eh a v et od e p e n do nt h et o p g r a d ec o n s t r u c t i o n t e c h n i q u et oa c c o m p l i s ht h ep r u j e c t t h et h i r ds t a g er o l l e dc o m p a c t e dc o n c r e t ec o f f e r d a m p r o j e c ti st h ek e yi t e m ，i td e c i d e sw h e t h e rt h eo b j e c t i v e so fr e s e r v o i ri m p o u n d m e n t ， n a v i g a t i o na n dp o w e rg e n e r a t i o ni n2 0 0 3c o u l db ea c h i e v e d i t ss t r e n g t hi sv e r yh i g l la n d u n p r e c e d e n t e di nh y d r op o w e rc o n s t r u c t i o nh i s t o r yo ft h ew o r l d a tt h es a m et i m ew em u s t i n s u r et h ep r o j e c tc o n s t r u c t i o nq u a l i t ya c c o r d i n gt ot h er e q u e s to fc r e a t i n ge x q u i s i t ea r t i c l e b a s e do np a r a m e t e rs e l e c t i o no fm i x i n gp r o c e s sr o l l e dp r o c e s s ，t r e a t m e n to fb o n d i n g i n t e r f a c e ，t h i nl i f tp l a c i n ga n dm o d i f i e dc o n c r e t ec o n s t r u c t i o np r o c e s so ft h et h i r ds t a g e r o l l e dc o m p a c t e dc o n c r e t ec o f f e r d a mp r o j e c ta n dt e s t i n gr e s u l t s ，t h i s p a p e rs u g g e s t s r e a s o n a b l ec o n s t r u c t i o n p a r a m e t e r s a n dt h e p a r a m e t e r s a r e a p p l i e d i na c t u a l c o n s t r u c t i o n r e s e a r c ho nr e v e r s e df o r m w o r kh a sb e e nd o n e t h i sf o r m w o r kh a sb e e n s u c c e s s f u l l ya p p l i e di nt h et h i r ds t a g er o l l e dc o m p a c t e dc o n c r e t ec o f f e r d a mp r o j e c t i t s h o w st h a tt h ef o r m w o r kh a sh i g hu s ev a l u ea n de x t e n s i v ee x p a n s i o nf o r e g r o u n d si n c o n s t r u c t i o no fr o l l e dc o m p a c t e dc o n c r e t ed a m s b a s e do nt h er e s e a r c ha n dp r a c t i c eo f t o w e rb e l ts y s t e m ，s e p a r a t i o n ，c o n c e n t r a t i o na n dc o m b i n a t i o nb e t w e e nl a y e r so fa g g r e g a t e s i nc o n c r e t ep l a c i n gh a v eb e e ns u c c e s s f u l l ys o l v e d t h cp r o j e c tq u a l i t yh a sb e e ni n s u r e d m a n yc o n s t r u c t i o np r o b l e m sh a v eb e e ns o l v e d ，b yt h er e s e a r c ha n du s i n go ft h ek e y t e c h n i q u e sm e n t i o n e da b o v e ，t h ep r o j e c t sq u a l i t yh a sb e e ni n s u r e d v a r i o u sc o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e st h a ti th a sa d o p t e di sw o r t ho t h e rs i m i l a rr o j e c t sr e f e r e n c ea n dd r a w i n gl e s s o n s f r o m k e y w o r d s ： t h i r ds t a g er o l l e dc o m p a c t e dc o n c r e t e ；p r o c e s s i n gp a r a m e t e r ；f o r m w o r kc o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y ；t o w e rb e l ts y s t e mu s i n g ； 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：w ( 年 觯 7 月 学位论文版权使用授权书 日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：，翔j ( ；弘指导教师签名： 日期瓣年7 月日 日期伽。年7 月台日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 引言 1 绪论 三峡工程举世瞩目，规模宏大，工程建设任务艰巨，责任重大，党和国家领导历 来十分重视三峡工程，将三峡工程建设提升到“千年大计，国运所系”的高度，其设计 要求之严，质量标准之高，超过了部颁水利水电施工规范和质量标准，只有依靠一流 的施工技术，才能创造一流的三峡工程。 长江三峡水利枢纽采用“三期导流”方案。第一期围右岸，江水从左侧主河槽下泄， 在一期土石围堰保护下开挖明渠，修建混凝土纵向围堰；第二期围左岸，拦断大江主 河槽，填筑二期上、下游土石围堰，在围堰保护下修建河床泄洪坝段、左岸厂房坝段 及电站厂房；第三期再围右岸，拦断明渠，先施工三期上，下游土石围堰，在其保护 下浇筑三期碾压混凝土围堰至高程1 4 0 m ，在三期碾压混凝土围堰及三期下游土石围 堰保护下修建右岸厂房坝段、右岸电站厂房及右岸非溢流坝段。 三峡三期碾压混凝土围堰工程是影响三峡工程2 0 0 3 年蓄水、通航、发电三大目 标能否实现的关键项目，堰体全长3 8 0 m ，混凝土总方量约为1 1 0 5 2 万m 3 ，合同工期 不到6 个月，其强度之高在世界水电建设史上是没有先例的1 1 1 。如此高的施工强度， 加上施工场地狭窄，工序复杂，质量要求高，特别是进入三期工程以来，国务院三 峡建设委员会提出了“三峡三期工程施工质量再上一个台阶”，并最终实现三峡三期工 程“质量创精品，管理创一流”的且标。 基于此，必须确保碾压混凝土围堰施工质量。通过分析，在碾压混凝土围堰施工 中必须解决好三个方面的质量问题：一是碾压混凝土层面结合质量问题；二是堰体上 游面外观质量问题；三是由于塔( 顶) 带机的使用，施工中的骨料分离、v c 值损失 大等质量问题。本文着重通过对碾压混凝土围堰施工工艺参数、翻转模板设计与施工、 塔( 顶) 带机的使用等关键技术进行研究，并就如何解决好上述施工质量问题进行探 讨和介绍，以期对其它工程提供借鉴【甜。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 国内外施工概况 碾压混凝土筑坝技术在我国起步较晚，但发展很快。我国于1 9 7 9 年开始研究碾 压混凝土的施工方法，并在一些工地进行了试验，如1 9 8 6 年建成的高5 6 8 米的福建 坑口重力坝和高2 7 5 米的铜街子副坝。已建成和在建的坝有3 7 座，其中重力坝有3 2 座，全断面为碾压混凝土的2 9 座；拱坝有5 座，均为全断面碾压混凝土。此外，碾 压混凝土围堰有1 2 座。利用碾压混凝土做临时性工程效益更加明显，岩潍、隔河岩、 万安、水口、大朝山等工程都采用碾压混凝土围堰【“，总方量达2 8 0 万立方米。我国 已完成碾压混凝土约5 1 0 万立方米( 不包括围堰2 8 0 万立方米) 。已建坝高超过1 0 0 米 的岩滩、水口2 座坝部分坝段采用碾压混凝土，另外江垭、大朝山、棉花潍等3 座高 1 0 4 至1 2 8 米的坝均为全断面的碾压混凝土。己完成设计的6 座超1 0 0 米的高坝中， 龙滩为最高，初期坝高1 9 2 米，最终坝高2 1 6 5 米。 自从7 0 年代碾压混凝土筑坝技术出现以后，由于其具有机械化程度高、施工速 度快、投资少的特点而受到各国坝工界人士的广泛重视。四川沙牌水电站碾压混凝土 围堰混凝土施工采用低线公路汽车直接入仓和高线公路左岸真空溜管入仓方案。根据 沙牌拱坝的结构，该工程使用的施工大模板，其面板尺寸设计为上游3 m 3 1 m ，下 游3 m x 3 2 m ( 宽高) 。面板采用4 m m 厚钢板，钢板与次梁之间用螺栓连接，支撑 桁架由 1 8 、 1 2 、 1 0 槽钢组成，整块模板重1 5 t 。为了更快地提高碾压混凝土围堰 的施工速度，沙牌电站在普定工程改性混凝土应用的基础上，扩大了使用范围，将与 两岸坡基岩面接触的垫层常态混凝土、坝面上游防渗区混凝土、下游斜面混凝土均用 改性混凝土代替，整个施工仓面未浇常态混凝土，坝面上除了碾压混凝土外就是改性 混凝土。 还有周宁水电站，碾压混凝土围堰入仓方式采用自卸汽车直接入仓和汽车+ 负压 溜槽入仓两种方式。挡水坝段下游坡面混凝土预制块模板改为斜面翻转保温钢模板。 此外，从国内外已建及在建的碾压混凝土围堰坝的施工情况看，月浇筑强度3 5 0 万 m 3 及日浇筑强度1 8 9 万m 3 迄今还没有达到过。美国上静水坝最大日浇筑量约为 8 0 0 0 m 3 ，埃尔克溪坝最大日浇筑量约为9 4 7 0 m 3 。普定碾压混凝土围堰拱坝是我国采 用碾压混凝土围堰筑坝技术修建的第座拱坝，该工程在9 5 个月浇筑1 2 3 万m 3 ， 华中科技大学硕士学位论文 上升高度7 5 m ：江垭工程施工时，月最大浇筑强度为1 2 o 万m 3 ，最大日浇筑量为 7 1 8 0 m 3 ，而最大月上升高度仅为4 2 5 m ；岩滩工程碾压混凝土围堰施工时虽然日最大 浇筑量达到8 1 9 0 m 3 ，但施工均匀性较差，平均日浇筑量仅为3 5 0 0 m 3 ；三峡一期纵向 碾压混凝土围堰施工时，采用塔带机浇筑阴，月最大浇筑强度为1 5 4 万m 3 ，仅及三 期碾压混凝土围堰的一半。 目前，尽管碾压混凝土施工在我国发展较快，但与普通混凝土施工比较起来，为 确保工程质量，它对混凝士性能、连续施工的要求以及施工手段的要求、结合面的处 理、温度控制的要求等相对更为苛刻，在这方面，三峡一期右纵碾压混凝土围堰由于 上述问题解决得不够好，施工冷缝的存在以及结合面碾压不到位等问题【羽，导致混凝 土内部存在渗漏通道，经补强处理才满足设计要求。在三峡三期碾压混凝土围堰施工 中，我们总结三峡一期右纵碾压混凝土围堰施工经验，把重点放在工艺参数、翻转模 板以及塔带机的运用与研究上，取得了较好的效果。 1 3 碾压混凝土施工工序及研究方向 1 3 1 施工工序 施工工序主要包括基岩面( 老混凝土面) 清理、基岩面( 老混凝土面) 缺陷处理、 砂浆摊铺、拌和、运输、卸料、平仓、碾压、检测等【引。 1 、基岩面、缝面处理 ( 1 ) 基岩面处理 堰体6 号堰段一阶段施工时右侧4 m 范围基岩面未覆盖，在混凝土浇筑前用高压 水冲毛枪将基岩上的淤积物冲洗干净，表面松散块石人工撬挖清除。 ( 2 ) 老混凝土面处理 采用高压水冲毛枪将基础面上的淤积物冲洗干净，表面松散的块石由人工撬挖清 除。基础面清理完后，混凝土开仓浇筑时先在基础面上铺一层2 c m 3 c m 厚的比所浇 混凝土高一级标号的高流态砂浆，砂浆按照随用随铺的原则铺设【4 1 。 由于导流明渠过水期间的流水冲刷，1 5 号堰块高程5 0 m 老混凝土面出现一条长 华中科技大学硕士学位论文 约4 0 m 、宽0 5 m 1 1 m 、深o 3 m 0 6 5 m 的顺流向冲坑，采用将冲槽周边凿成毛面， 然后浇筑二级配常态混凝土将冲槽填平的方式进行了处理。 ( 3 ) 层间缝处理 根据施工安排，6 号8 号堰块施工至高程6 9 8 m 、6 号堰块施工至高程8 1 5 m 、6 号堰块高程8 2 m 廊道上游高程8 5 1 m 及6 号1 5 号堰块高程1 0 7 6 m 施工层面须间歇， 这些层面在混凝土收仓4 8 h 7 2 h 间内用高压水冲洗，以露出粗砂和小石为准 2 、混凝土拌和 混凝土采用高程8 4 m 和1 5 0 m 两个拌和系统拌和。水泥砂浆及素水泥浆采用自设 在高程1 4 0 m 的搅拌站拌制。 3 、混凝土运输入仓 高程9 0 o m 以下采用汽车运输入仓为主。施工道路随堰体浇筑上升而升高。高程 9 0 o m 以上主要采用供料线运输，塔带机直接入仓，混凝土入仓强度不足时，辅以胎 带机入仓。 4 、混凝土卸料 ( 1 ) 汽车卸料 卸料采用两点叠压式卸料，即汽车将料分两次卸在已摊铺好的混凝土料上，第一 次卸料1 3 1 2 后汽车行驶l m 左右后再进行第二次卸料，以减小堆料高度，减轻骨 料分离现象。料堆在仓面上成梅花形布置，料堆中心间距8 m ，排距5 m 。料堆周边集中 的骨料用耙子分散到摊铺好的混凝土面上或在平仓时推土机沿料堆边缘推料使其分 散到摊铺好的混凝土面上。汽车卸料时与模板距离不小于3 m ，避免混凝土料直接冲 击模板f 5 l o 仓内的汽车必须在仓面指挥规定的车道内行驶，转弯半径不小于1 5 m ，车 速控制在5 k m h 以内。 ( 2 ) 塔带机布料 布料前先在模板上画出分层线，布料厚度控制在4 5 5 0 c m 左右，按仓面组织要 求布料。布料方向为顺围堰轴线方向进行摆动布料，皮筒距仓面高度不大于1 5 m ，下 料导管应顺铺料方向缓慢均匀移动，用鱼鳞式布料法形成坯层，以减少骨料分离。一 块布料完毕后即进行另一块的布料，如此依次进行。分散的骨料用人工或推土机均匀 华中科技大学硕士学位论文 分散到摊铺好的混凝土面上。高程8 9 6 9 3 m 、1 0 7 1 1 1 0 5 m 廊道上下游对称布料， 防止廊道走样。 5 、平仓 混凝土采用汽车运料式，每车料卸完后就开始平仓，平仓机刀片先从料堆边缘切 入后推动平仓，按“少刮、浅推、快提、快下”的操作要领操作。刀片推料时宽度方向 上搭接5 0 c m ，以便将从刀片边缘散落的骨料重新拌和一次。平仓后的摊铺厚度按3 4 3 6 c m 控制。仓面中间平仓采用大型推土机完成，模板边缘，排水管、分缝板等细部 结构附近派人指挥推土机平仓，混凝土料推到离模板等细部结构3 0 c m 左右时推土机 即停止前进，此3 0 c m 范围的混凝土料派人工采用耙子扒料平仓。高程9 0 m 、高程 1 0 7 5 m 廊道上游窄小仓面人工平仓。为便于仓面排水，平仓后混凝土表面形成从下游 向上游倾斜的斜面，斜面坡度按1 ：5 0 1 ：1 0 0 控制。仓面高程和坯层厚度通过架在仓 内的水准仪和仓内人员跑标尺控制。 采用塔带机运料入仓时，为避免平仓机平仓时影响塔带机布料，布料长度达1 5 m 2 0 m 后才可进行平仓，平仓机将局部不平的地方赶料找平，并将集中的骨料均匀推散 到混凝土料中，边角部位辅以人工散料平仓。 三期碾压混凝土围堰采用分层施工，每层厚度为3 0 c m ，由施工人员用红油漆将施 工分层线划在周边模板或混凝土壁面上，混凝土摊铺按照标识的分层线进行控制。混 凝土摊铺主要采用平仓机平仓，止水、模板等周边由人工摊铺。摊铺厚度按3 3 c m 3 5 c m 控制，以保证压实厚度为3 0 e m 。 6 、混凝土碾压 混凝土碾压由德国产b w - 2 0 2 a d 型振动碾为主要碾压设备，靠近模板边角部位则 用b w - 8 0 a d 型振动碾，振动碾压次序按“无振2 遍+ 有振6 8 遍”控制，具体碾压遍 数须通过生产性试验确定。碾压作业采用条带搭接法，条带长3 0 m 4 0 m ，碾压条带间 搭接宽度1 5 2 0 c m ，条带端都搭接长度1 0 0 e m 左右。碾压后仓面应平整，并有从下 游倾向上游的坡度1 ：5 0 1 ：1 0 0 。振动碾在仓内行驶速度控制在1 5 k m h ，行驶方向偏 差控制在2 0 c m 以内。混凝土料从拌和到碾压完毕，控制在2 小时以内。碾压时若混 凝土表面失水过多而发白，则用振动碾自带水箱喷水润湿后碾压，条带间搭接处的混 华中科技大学硕士学位论文 凝土埂须在碾压遍数达到后再无振碾压一道压平。碾压混凝土允许层问间歇时间参见 下表( 具体间歇时间以试验室提供的数据为准) ，若层间间歇时间超过下表规定时间， 则须对层面按冷缝或施工缝处理要求进行处理。对碾压前摊放过久或气温较高而造成 表面大面积发白的混凝土应做废料处理。 7 、混凝土检测 混凝土入仓后，由专设实验人员负责对混凝土v c 值进行抽样检测，合格后再摊 铺，经检测v c 值大于l o s 的作废料处理。 混凝土碾压完毕后，对混凝土湿容重进行取样检测，每层混凝土取样合格并经质 检员确认后才能填下一层。取样密度在高程1 1 5 m 以下上游4 m 防渗层按l o o m 2 2 0 0 m 2 取一个样控制，其余部位按2 0 0 m 2 5 0 0 m 2 取一个样控制；高程1 1 5 m 以上全部 按l o o m 2 2 0 0 m 2 取一个样控制。压实度控制标准为：上游4 m 防渗层不小于9 8 ， 其余部位不小于9 7 。 1 2 3 月自然入仓，4 月入仓温度1 6 。c ，5 6 月入仓温度1 8 c ，每2 小时用温度 计检测一次碾压混凝土入仓温度，如超标则通知拌和楼降低混凝土出机口温度或增加 仓面喷雾力度。 1 3 2 施工研究方向 ( 1 ) 对碾压混凝土围堰施工工艺参数进行研究，根据试验研究成果，提出合 理的施工参数，并应用和指导实际施工。 ( 2 ) 对翻转模板的使用、推广进行设计和研究，并就解决堰体上游面错台、 漏浆、挂帘等外观质量问题进行探讨。 ( 3 ) 对塔( 顶) 带机的使用进行研究，采取相应措施成功地解决施工中骨料 分离、v c 值损失等质量问题。 华中科技大学硕士学位论文 1 4 本课题内容安排 本文是根据三峡碾压混凝土围堰施工特点，通过对碾压混凝土围堰混凝土施工中 工艺参数、模板工艺、塔( 顶) 带机使用等关键施工工序、手段和技术，以及对碾压 混凝土围堰施工中的一些主要质量问题的有效解决进行研究和探讨。论文共分五章： 第一章介绍课题背景、意义以及国内外的研究近况： 第二章工艺参数研究 第三章翻转模板施工技术研究 第四章塔( 顶) 带机使用技术研究 第五章论文总结 华中科技大学硕士学位论文 2 工艺参数研究 2 1 问题的引出 三峡三期碾压混凝土围堰浇筑工期紧、强度高、工序复杂、质量要求高，围堰 没有采取传统的“金包银”形式，而是在上游5 0 c m 设计为与混凝土同标号的改性混 凝土【9 i ，由于其具有上述特点，与传统碾压混凝土工艺存在一定的区别，有必要对 施工工艺参数进行研究，以确保工程施工质量。在三期碾压混凝土围堰施工中，我 们着重对拌和工艺、碾压工艺、结合面处理工艺、薄层铺筑工艺以及加浆改性混凝 土施工工艺参数进行了研究，从而提出了合理的施工参数，并应用于实际施工1 1 0 1 。 2 2 拌和工艺参数研究 一般而言，采用强制式拌和机来拌制混凝土，其拌和时问远低于采用自落式的 拌和机，一般为6 0 9 0 s ，而自落式拌和机的拌和时间一般为1 5 0 s 1 8 0 s ，另外不 同骨料下料顺序对拌和物均匀性的影响也低于自落式的拌和机【1 1 l 。 三峡三期碾压混凝土围堰工程拌和系统采用自落式拌和机，浇筑采取薄层、连 续上升的方式，混凝土生产强度高，因此选择合理的拌和工艺至关重要。基于三峡 采用的拌和手段考虑，混凝土拌和工艺参数研究主要针对骨料下料顺序和拌和时间 两个方面。 2 2 1 骨料下料顺序研究 骨料下料顺序研究总的思路为：先骨料与胶凝材料拌和均匀，然后下水剂，为 防止材料特别是胶凝材料遇水结团堵塞下料管道1 1 2 】，安排一种骨料最后下料，利用 其自重将粘附在下料管道中的材料带入搅拌罐中。结合三峡一、二期工程拌和工艺 实施经验，结合试验成果，我们最终选定采用如下两种投料顺序进行试验： ( 1 ) 中、小石啼水泥+ 粉煤灰+ 外加剂+ 水+ 砂+ 大石 但) 大、中、小石+ 水泥+ 粉煤灰斗外加剂+ 水、砂 华中科技大学硕士学位论文 2 2 2 拌和时间研究 混凝土拌和均匀所需时间受混凝土配合比、搅拌设备类型、投料顺序及拌和楼 的影响。根据经验，碾压混凝土的拌和时间一般为1 5 0 s 一1 8 0 s 。为寻求更短拌和时 间的可能性，加快混凝土拌和速度，对拌和时间为1 2 0 s 的混凝土拌和物均匀性也 进行了试验。试验中拌和时间采用1 2 0 s 、1 5 0 s 和1 8 0 s ，对罐前、罐后拌和物的v c 值、含气量、砂浆含量和抗压强度进行检测，试验结果见表2 - 1 。 从表2 - 1 试验成果中可以看出，拌和时间1 2 0 s 时混凝土拌和物v c 值较大，罐 前罐后混凝土含气量和砂浆含量相差均较大，表明混凝土拌和不充分，混凝土拌和 物均匀性较差。拌和时间为1 5 0 s 时v c 值要小于1 2 0 s 和1 8 0 s 拌和时间的v c 值， 而且罐前、罐后砂浆含量均匀性好于1 2 0 s 和1 8 0 s ，混凝土含气量较高，有利于提 高混凝土的抗冻性能。虽然第二投料顺序1 8 0 s 拌和时间的7 d 、2 8 d 抗压强度偏差 率最小，但是v c 值较大且含气量较小。从下料顺序看，拌和时间为1 5 0 s 时两种 顺序罐前罐后混凝土v c 值、含气量和砂浆含量均差不多，但第二投料顺序的7 d 、 2 8 d 抗压强度偏差率低于第一投料顺序。 经试验研究，最后确定生产碾压混凝土采用第二种拌和程序( 大、中、小石二呻 水泥+ 粉煤灰外加剂+ 水、砂) ，拌和时间为1 5 0 s 。 华中科技大学硕士学位论文 表2 1碾压混凝_ 十投料顺序试验成果表 投料 拌和 取样部试验 v c 含气量 砂浆抗压强度( m p a ) 时间 含量 偏差率偏筹率 顺序 位编号 ( s ) ( ) 7 d 2 8 d ( s ) ( ) ( )( ) 罐前 t 1 2 0 19 70 92 9 29 1 1 5 0 1 2 0 1 1 79 1 罐后 t 1 2 0 29 42 63 3 o1 0 31 6 5 第一 1 5 0 罐前 t 1 5 0 - 16 82 83 8 9 1 1 6 1 5 5 1 9 6 1 4 3 顺序罐后t 1 5 0 2 6 53 23 6 89 81 6 ，8 罐前t 1 8 0 - 18 9 2 43 3 89 | 4 1 6 5 1 8 01 3 86 2 罐后 t 1 8 0 28 52 83 8 61 0 91 7 6 罐前l 1 5 0 16 9 3 73 5 o1 0 82 0 o 第二 1 5 0 2 76 1 罐后 l 1 5 0 - 26 62 83 6 71 1 12 1 3 顺序 罐前 l 1 8 0 18 21 5 3 7 49 71 6 3 1 8 0 1 04 7 罐后 l 1 8 0 28 01 94 1 69 61 7 1 2 3 碾压工艺参数研究 首先我们要了v c 值的涵义，v c 值是碾压混凝土拌和物的一个重要特征值，在 一定上反映了混凝土的可碾压密实性。碾压混凝土刚在国内使用时，认为现场v c 值 控制在1 0 2 0 s 比较合适，但随着碾压混凝土筑坝技术的不断发展，大量的施工实践 表明，适当降低v c 值既能使混凝土有一定的粘聚性，又能提高混凝土抗分离性能和 可碾压性能，加快混凝土浇筑速度，改善层面结合状态。但v c 值也不能过低，过低 一是会增加混凝土用水量，碾压后混凝土容易产生集中泌水现象，二是也容易陷碾， 同时混凝土也不容易碾压密掣”】。 在三峡三期碾压混凝土浇筑中，我们主要根据碾压机具的性能和碾压混凝土拌和 物特性来研究选择合理的v c 值和碾压遍数【1 4 】。通过对不同v c 值、不同碾压遍数与 碾压混凝土压实容重关系试验研究，不同v c 值、不同碾压遍数与容重的关系曲线见 图2 1 。 华中科技大学硕士学位论文 2 4 2 0 2 4 0 0 2 3 舳 2 3 6 0 2 m 0 2 3 2 0 2 3 0 0 2 碾压遍数( 遍) 图2 - 1 不同v c 值、碾压遍数与容重的关系曲线图 从图2 - 1 可以看出，当v c 值控制较大时，达到最大压实容重所需的碾压遍数较 多，当碾压遍数在无振2 遍+ 有振8 遍范围内，随着碾压遍数的增加，混凝土容重值 也随着增大；当v c 值控制较小时，达到最大压实容重所需的碾压遍数相对较少，当 压实容重达到最大后，碾压遍数再增加时，混凝土容重值幅度降低较大。另外也可看 出，当v c 值控制较小时，其最大压实容重也低于v c 值控制较大的混凝土，这也说 明现场v c 不能控制太低，太低混凝土密实性反而差，而且当压实容重达到最大后再 碾压时容重降低幅度较大，施工中也较难控制l ”】。 综合上述研究成果，三峡三期碾压混凝土施工v c 值控制在5 1 0 s ，碾压遍数按 无振2 遍+ 有振6 8 遍进行控制。 2 4 结合面处理工艺研究 碾压混凝土层间结合质量一直是人们关注的焦点。对层间冷缝的处理对结合面质 量至关重要【1 6 】。美国a c i - 2 0 7 委员会认为，当一个铺筑层已初凝时，继续在其上填筑 混凝土，则构成一条冷缝。日本为防止出现冷缝，采取每填筑一层( 5 0 1 0 0 c m ) 停 歇3 5 天，让其散热，在继续填筑上层混凝土。我国水工碾压混凝土施工规范 d u t 5 1 1 2 2 0 0 0 规定，层间间歇时间超过了加垫层铺筑允许时问的层面即为冷缝。碾 压混凝土层间结合质量，不可能如常态混凝土那样，在振动作用下，上层混凝土的骨 料陷于下层，下层的砂浆渗于上层，从而在层间形成犬牙交错的状态。 三峡三期碾压混凝土围堰工程设计技术要求规定，当层间间歇时间达到6 1 2 h 华中科技大学硕士学位论文 为i 型冷缝，超过1 2 h 为i i 型冷缝。因此，在三峡三期碾压混凝土施工中，我们分别 进行了i 型冷缝及1 1 型冷缝层面处理试验研究1 1 7 1 。冷缝处理方式分为：冲毛铺砂浆， 冲毛不铺砂浆，未冲毛铺砂浆，未冲毛不铺砂浆四种。检测结合面情况的方式为钻孔 检查和压水检查。试验结果见表2 2 。 表2 - 2 不同冷缝处理方式检测成果表 、检查方式 芯样层面获得率( )压水试验透水率( l u ) 处理方式、 i 型冷缝壁冷缝 i 型冷缝 1 1 型冷缝 铺砂浆 ，6 6 7，o 1 4 冲毛 不铺砂浆 3 3 3，1 4 7 8 铺砂浆 1 0 03 3 32 4 50 1 2 8 不冲毛 不铺砂浆 3 3 33 3 3 2 9 11 9 6 从表2 。2 统计成果可以看出，四种处理方式对于i 、i i 型冷缝的处理效果是不同的。 对于i 型冷缝，从芯样获得率的情况看，未冲毛铺砂浆最好，而未冲毛不铺砂浆效果 最差；从压水试验透水率的角度分析，未冲毛铺砂浆效果好。对于型冷缝，从芯样 获得率的情况看，冲毛铺砂浆芯样获得率最好；从压水试验透水率情况的角度分析， 冲毛铺砂浆与未冲毛铺砂浆的效果最好。 因此，上述研究成果表明，对三期碾压混凝土围堰工程i 型冷缝合适的处理方式 为铺砂浆方案，i i 型冷缝合适的处理方式为冲毛铺砂浆方案。 2 5 薄层铺筑研究 在三峡三期碾压混凝土围堰施工中，我们进行了薄层碾压试验研究，研究结果见 表2 3 。 华中科技大学硕士学位论文 表2 3 仓面v c 值及不同碾压遍数与容重，骨料级配检测结果表 级配及铺 仓面v c 值 碾压遍数容重 骨料级配 筑厚度 ( s )( 遍) ( k g m 3 ) 碾压前碾压后 8 5 2 + 4 2 3 0 4 2 6 ：3 9 ：3 5 1 5 22 3 3 9 三级配1 4 5 2 + 4 + 2 2 3 5 3 2 8 ：3 6 ：3 6 2 5 c m 厚 2 0 42 3 7 4 1 2 6 2 + 6 + 2 2 3 6 2 2 6 ：3 6 ：3 8 1 9 12 4 1 0 3 2 ：3 9 ：2 9 5 0 2 + 4 2 3 4 8 4 0 ：4 8 ：1 2 7 02 3 4 6 三级配 7 2 2 + 4 + 2 2 3 8 2 4 6 ：4 5 ：9 2 0 c l n 厚 7 52 3 7 1 7 8 2 + 6 + 2 2 3 8 6 3 2 ：3 6 ：3 2 8 02 3 9 6 6 4 2 + 4 2 3 5 5 5 2 ：4 8 7 o2 3 1 0 二级配5 3 2 + 4 + 2 2 3 5 8 5 3 ：4 74 9 ：5 1 2 0 c m 厚 5 52 3 6 4 5 2 “6 + 2 2 3 8 0 5 2 ：4 8 5 22 3 1 6 从表2 3 结果看，三级配混凝土随着碾压遍数增加，容重不断增加，在碾压遍数 为无振2 遍+ 有振8 遍时容重最大；而二级配混凝土在碾压遍数为无振2 遍+ 有振6 遍 时容重最大。从骨料筛分试验结果看，三级配混凝土在碾压层厚控制在2 5 c m 时，骨 料破碎不明显，碾压层厚控制在2 0 c m 时，大石有一定的破碎，但对混凝土容重没有 影响；二级配混凝土在碾压层厚控制在2 0 c m 时，骨料基本没有破碎。 根据上述研究成果，在实际施工中，三级配混凝土采用2 5 c m 进行薄层碾压，二 级配混凝土碾压层厚采用2 0 c m 进行薄层碾压。 2 6 加浆改性混凝土工艺研究 三峡三期碾压混凝土围堰采用全断面碾压混凝土设计，其防渗主要依靠上游5 0 c m 的改性混凝土，改性混凝土的施工质量好坏直接影响到整个围堰的防渗效果。因此有 必要对改性混凝土施工工艺进行研究，以确保施工质量1 1 8 j 1 9 】。 改性混凝土施工工艺研究主要涉及两个方面：一是注浆方式，二是注浆量。注浆 方式目前较常采用的有三种：插孔注浆，表面洒浆以及挖槽注浆。注浆量主要通过注 华中科技大学硕士学位论文 浆后混凝土性能来决定，必须通过现场试验确定。为测试改性混凝土的水泥粉煤灰浆 掺入量和掺浆后的混凝土性能，我们对加浆改性混凝土加浆方式和掺入量进行了试验 研究。注浆后混凝土性能试验结果见表2 - 4 。 注浆 注浆后混凝土性能检测 蝴t ( 1 m 3 ) 坍落度抗压强度( m p a ) 方式 ( m m ) 1 d 2 d 3 d2 8 d 4 5挖槽 2 6 1 a 4 1 4 91 3 1 4 5 表面洒浆 1 61 33 75 31 2 1 4 5 插孔 1 1 1 34 55 11 3 2 3 0 挖槽 2 01 54 35 o1 3 o 从表2 - 4 结果及现场注浆情况看，现场所采用的三种注浆方式注浆效果不一样， 采用挖槽方式坍落度最大。净浆损失最少，注入量相对最多；从所取芯样及压水情况 看，采用挖槽方式注浆的混凝土芯样获得率较高，在8 6 3 1 0 0 之间，平均为9 4 0 ，其透水率最低，混凝土内部较密实，采用插孔方式注浆的混凝土芯样获得率较低， 在6 6 0 9 2 o 之间，平均为7 7 7 ，其透水率最高，三种方式注浆后的混凝土强度 相差不大。 因此，从表2 4 结果看，挖槽注浆效果要好一些，结合芯样情况及现场注浆情况 看，最终确定采用挖槽注浆，注浆量按以3 0 1 m 3 左右控制。 2 7 施工工艺参数研究小结 结合三期碾压混凝土围堰施工特点，采用如下施工工艺参数： ( 1 ) 对拌和工艺参数进行研究，确定采用大、中、小石+ 水泥+ 粉煤灰+ 外 加剂+ 水、砂的碾压混凝土拌和顺序，拌和时间采用1 5 0 s 1 2 们。 ( 2 ) 对碾压工艺参数进行研究，确定碾压混凝土施工v c 值控制在5 1 0 s ，碾压 遍数按无振2 遍+ 有振6 8 遍进行控制【”1 。 ( 3 ) 对结合面处理工艺进行研究，确定i 型冷缝合适的处理方式为铺砂浆方案，i i 型冷缝合适的处理方式为冲毛铺砂浆方案。 ( 4 ) 对薄层铺筑进行研究，确定三级配混凝土采用2 5 c m 进行薄层碾压，二级配 华中科技大学硕士学位论文 混凝土碾压层厚采用2 0 c m 进行薄层碾压【2 2 i 。 ( 5 ) 对加浆改性混凝土进行研究，确定采用挖槽注浆方式，注浆量以3 0 1 1 m 3 进行 控制。 实践证明，在三峡碾压混凝土围堰工程施工中采用了上述工艺参数，效果较好： ( 1 ) 碾压混凝土入仓后，仓面v c 值共检测3 3 2 5 次，最大值为1 7 6 s ，最小值为 0 6 s ，平均值为4 6 s ，合格率9 9 5 ； ( 2 ) 碾压混凝土碾压完毕后，对混凝土湿容重取样检测，共检测1 2 5 4 2 次，合 格率1 0 0 ； ( 3 ) 拌和系统仓面强度共抽样检测8 1 次，碾压混凝土2 8 天龄期抗压强度平均 值为1 7 2 m p a ，7 天龄期抗压强度平均值为9 9 m p a ，9 0 天龄期抗压强度平均值为2 7 0 m v a t 2 3 l ： ( 4 ) 对碾压混凝土芯样进行检测，强度最大值为2 7 3m p a ，最小值为2 1 6m p a ， 平均值为2 4 3m p a ；抗渗标号均大于w 1 3 ：抗剪强度f ：1 7 8 2 0 8 ，c - 2 2 4 2 6 1 。 抗压强度、抗渗性能及抗剪强度检测成果均能满足设计要求。 华中科技大学硕士学位论文 3 翻转模板施工技术研究 3 1 翻转模板的研究背景 要保证三期碾压混凝土围堰施工连续不间歇上升，上游面模板除了满足结构可 靠、稳定性好、拆装方便的基本要求外1 2 4 1 ，还必须能够满足仓内各种机械施工荷载、 风荷载及紧靠模板的变态混凝土施工产生的侧压力，同时，根据堰体形式，模板的 研究还必须考虑围堰在上游面高程7 0 m 转折处不间歇连续施工的要求。结合三峡 二期工程经验，我们在上游面采用翻转模板并其进行研究和改进 2 5 1 。 在查阅了以往相关的工程技术资料后发现，国内外连续上升所使用的翻转模板 基本上是用两块模板作为一个单元交替上升。每块模板高度为3 m 左右，在垂直方 向布置2 3 排锚筋，调节模板螺杆固定在背架上。这种模板有以下不足之处：一 是需埋设锚筋的混凝土施工层层数较多，相应对混凝土施工干扰较大；二是堰体形 体出现转折时无法连续施工；三是由于上下层锚筋间距较小，锚筋开始受力时相应 锚筋埋设层混凝土的龄期较短，埋设锚筋拉拨力太小，模板易走样。混凝土连续上 升的可行性较小。 考虑上述因素，我们经过认真分析、计算，对翻转模板形式进行了优化改进， 达到了既能满足质量安全要求又能保证快速连续上升的目的。 3 2 翻转模板结构研究与受力计算 3 2 1 翻转模板结构 上游翻转模板以垂直叠放的三块模板为一个施工单元，在混凝土浇筑过程中交 替上升，每块模板长3 0 0 c m 、宽2 1 0 c m 、重约1 吨，主要构件包括面板、支撑桁架、 调节螺杆、操作平台、锚固件等，全部为钢结构，如图3 - 1 所示。 华中科技大学硕士学位论文 册 夕 响。 , t l o -1 星旧 非-i 一善l 一一 啦“ 弋 筋 作平台 锚筋布置图 侧视图 背面立视图 图3 - 1 翻转模板结构图 ( 1 ) 面板 采用三峡二期工程施工已有的多卡面板，每块宽3 0 0 e r a 、高2 1 0 c m 、厚1 2 c m 。 ( 2 ) 支撑桁架 每块面板背面用螺栓垂直固定两榀支撑桁架，两榀桁架水平间距为1 8 0 c m ，每 榀桁架由 1 0 槽钢和z 6 3 角钢焊接而成，其中内弦杆( 连接面板的弦杆) 长2 1 0 c m ， 采用2 1 0 槽钢，外弦杆和腹杆均采用2 2 6 3 角钢，内、外弦杆间距为l o o c m ，各 杆件通过节点板焊接固定。每块模板背面的两榀桁架外弦杆间用3 根1 5 英寸钢管 通过扣件相连，形成空间整体结构。 在进行上游面高度方向为直线段施工时，上、下层模板桁架内弦杆直接用插销 铰接，外弦杆则通过调节螺杆连接，在高程7 0 m 转折处，如图3 - 2 所示，根据转折 角度和桁架内、外弦杆问距通过几何计算，外弦杆长度设计为1 8 3 c m 。 华中科技大学硕士学位论文 见大样 大样图 图3 2 内、外弦杆直接用插销铰接图 桁架不仅要作为整个模板的支撑系统，而且提升吊环和操作平台也设置安装在 桁架上，其中提升吊环采用f 2 0 圆钢加工而成，焊接固定在每榀桁架内弦杆上端外 侧；操作平台布置在两榀桁架之间，两端分别连接固定在桁架中间腹杆上。 ( 3 ) 调节螺杆 调节螺