（水利工程专业论文）三峡永久船闸地面工程混凝土质量控制与研究.pdf

独创性申明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明 本人所呈交的学 位论文是我个人在导师指导f 进行的研究t 作及取得的成果 尽我所知 除特别加以标注和致谢的地方外 论文巾不包含其他人的研究成果 与我 一同工作的同志对本文所论述的工作的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并已致谢 本论文及其相关资料若有不实之处 由本人承担一切相关责任 论文作者签名 j 目啦 降 铲月乡日 保护知识产权申明 本人完全了解西安理工大学有关保护知识产权的规定 即 研究生在 校攻读学位期闻所取得的所有研究成果的知识产权属西安理工大学所有 本人保证 发表或使用与本论文相关的成果时署名单位仍然为西安理工大 学 无论何时何地 未经学校许可 决不转移或扩散与之相关的任何技术 或成果 学校有权保留本人所提交论文的原件或复印件 允许论文被查阅 或借阅 学校可以公布本论文的全部或部分内容 可以采用影印 缩印或 其他手段复制保存本论文 加密学位论文解密之前后 以上申明同样适用 论文作者签名 埤导师签名 乌盛 口叶年华月于日 摘要 三峡永久船闸地面工程 混凝土质量控制与研究 作者姓名 彰 驴 导师姓名 答辩日期 2 0 0 4 年3 月 学科名称 职称 水利工程 教授 高级工程师 摘要 三峡工程质量是 千年大计 国运所系 国内外知名的水利专 家对三峡工程施工质量进行了大量的科学研究工作 取得了一批对水利水 电建设具有重大价值的科技成果 同时业主 设计 监理 施工单位在实 践中不断总结摸索 制定实行了三峡工程质量标准 以精益求精的科学精 神 追求实现一流的工程质量 双线五级船闸是三峡水利枢纽三大建筑物之一 是主体工程进度和 2 0 0 3 年第一批机组发电的控制性项目 其工程质量一直受到国内外水电 界的关注 在从开挖 锚固 混凝土施i n 闸门安装的过程中也遇到了很 多工程技术难题 著名水电专家张光斗院士说 永久船闸的问题解决了 三峡工程的问题就解决了一半 船闸施工具有工程量大 施工战线长 作业场地狭窄 质量控制标准高等特点 这也就造成了施工布置困难 大 型旌工设备进场困难 工序交叉施工干扰大 一些普通施工方法不能满足 进度和质量要求 经过大量的理论研究和工艺实验 在永久船闸地面混凝 土施工过程中 采用了一些新工艺 新设备 新材料 本文研究着重从旌工的角度对三峡永久船闸地面混凝土工程质量控 制作以阐述探讨 主要论述质量管理体系 原材料质量控制 工序质量控 制等 重点研究混凝土质量控制中的难点与解决办法及三峡混凝土施工所 特有的旌工工艺 先进的单侧滑模施工技术 温控形势非常严峻的情况下 西安理工大学工程硕士专业学位论文 采取的综合温度控制措旌及混凝土外观和质量要求非常严格情况下缺陷 处理工艺等 这些措施和施工工艺对指导其它水利工程旌工具有重要现实 意义 取得的主要研究成果有 船闸年浇筑量大 混凝土高温季节施工 温度回升快 施工高峰期 制冷混凝土供应紧张 尤其是闸室薄边墙因其特殊的结构 模拟计算温度 拉应力非常大 这给混凝土施工带来了挑战性的难题 温控形势严峻 永 久船闸混凝土旌工过程中采用了多种温控措旖 本文着重研究了各种综合 温控措施和其效果 船闸工作总水头和分级水头均为世界之最 工程规模大 建筑物等 级高 由于永久船闸运行时 水位落差大 变化频繁 输水廊道水流流速 大 对混凝土外观质量要求非常高 在永久船闸混凝土表面缺陷处理的过 程中 总结形成了先进的处理程序和方法 经过处理缺陷的混凝土质量满 足设计要求 在船闸运行期间证明效果良好 本文对缺陷处理工艺 缺陷 处理材料和缺陷处理效果作出了研究 关键词 永久船闸 混凝土工程 温度控制 缺陷处理 单侧滑模 英文摘要 s t u d yo nc o n c r e t eq u a l i t yc o n t r o li nt h ef l o o rs t r u c t ur eo ft h e t h r e eg o r g e sp r o j e c t sp e r m a n e n ts h i p l o c k s s u b j e c t h y d r a u l i ce n g i n e e r i n g a d v i s o r a u t h o r d e b a t ed a t e a b s t r a c t t h eq u a i l t yo ft h et h r e eg o r g e sp r o j e c ts h o u l db eg o o de n o u g ht op a s st h e t e s to fh i s t o r y m a n yd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ls p e c i a l i s t sh a v ec a r r i e do u tas e r i e s o fr e s e a r c ha n dm a d eg r e a tp r o g r e s si nh y d r o e l e c t r i cc o n s t r u c t i o n t h ef i v e s t a g es h i p l o c k si so n eo ft h em a i nc o n s t r u c t i o n si nt h et h r e eg o r g e s p r o j e c t t h eq u a i l t yo fw h i c hh a s b e e na r o u s i n gs t r o n gc o n c e r ni nt h ef i e l do f h y d r o e l e e t r i c i t yi nt h ep a s tf e wy e a r s t h et h e s i sf i r s tp r e s e n t sac o m p r e h e n s i v ed i s c u s s i o na b o u tt h eq u a i l t yc o n t r o lo f t h et h r e eg o r g e sp r o j e c t sp e r m a n e n ts h i p l o c k si nt h ev i e wo fc o n s t r u c t i o n t h e n m a i n l yd e a lw i t ht h eq u a i l t ym a n a g e m e n ts y s t e m t h em a t e r i a l sq u a i l t yc o n t r o la nt h e c o n s t r u c t i o np r o c e s sq u a i l t yc o n t r o le t c o nt h eb a s i so ft h ea b o v ew o r k i to b j e c t i v e l y a n a l y s e st h ed i f f i c u l t yi nt h ec o n c r e t eq u a i l t yc o n t r o la n dt h ec o r r e s p o n d i n gs p e c i a l m e a s u r e st ot a k ei nc o n c r e t ec o n s t r u c t i o n s u c ha st h ec o n s t r u c t i o nm e t h o do f s i n g l e s i d es l i d i n gf o r m t h ec o m p r e h e n s i v et e m p e r a t u r ec o n t r o lm e a s u r e sa n dt h e d e f e c tt r e a t m e n ta n ds oo n a l lo f w h i c hw i l lp l a ya ni m p o r t a n tp a r ti ns u p e r v i s i n gt h e c o n s t r u c t i o no fo t h e rh y d r o e l e c t r i cp r o j e e t s t h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o i l o w s 1 t h e r ea r em a n yf a c t o r sw h i c hb r i n gu sc h a l l e n g e si nc o n c r e t ec o n s t r u c t i o n a n do r d e a lo ft e m p e r a t u r ec o n t r o l f o re x a m p l e t h e g r e a t a m o u n to fc o n c r e t e p l a c e m e n tp e ry e a ro ft h el o c k s t h ed r a s t i ct e m p e r a t u r ec h a n g e so fc o n c r e t ew h e ni t i sp l a c e di nb o tw e a t h e r t h es h o r ts u p p l yo fp r e c o l dc o n c r e t ed u r i n gt h ec o n s t r u c t i o n 西安理工大学工程硕士专业学位论文 r u s hp e r i o d e s p e c i a l l yt h el a r g et e m p e r a t u r et e n s i o ns t r e s sb e c a u s eo ft h es p e c i a l s t r u c t u r eo ft h el o c k s t h i ns i d e w a l l s m a n yt e m p e r a t u r ec o n t r o lm e a s u r e sa r et a k e n d u r i n gt h ec o n c r e t ec o n s t r u c t i o no fp e r m a n e n ts h i p l o c k sa n di nt h i sa r t i c l et h e s e m e a s u r e sa n dt h e i rr e s u l t sa r em a i n l ye x p l o r e d 2 t h et o t a lw a t e rh e a da n dt h es t a g ew a t e rh e a df o rt h es h i p i o c k s o p e r a t i o n t h ep r o j e e ts i z ea n dt h es t r u c t u r e s g r a d ea l lc a ns h a r et h ef a m eo f t h el a r g e s t i n t h ew o r l d b e c a u s eo ft h ef r e q u e n tw a t e rl e v e lf l u c t u a t i o n sa n dt h eh i g hv e l o c i t yo f w a t e ri nt h ec o r r i d o rf o rw a t e r t h ec o n c r e t es u r f a c em u s tb ew i t h h i g hq u a i l t y d u r i n gt h ec o u r s eo fc o n c r e t es u r f a c ed e f e c tt r e a t m e n ti np e r m a n e n ts h i p l o c k s a d v a n c e dt r e a t m e n tp r o c e s sa n dm e t h o dc o m et ol i g h t a f t e rn e c e s s a r yt r e a t m e n t t h e q u a i l t yo fc o n c r e t ea g r e e sw i t ht h ed e s i g ns p e c i f i c a t i o n s w h i c hh a sb e e nt e s t e dd u r i n g t h er e a lo p e r a t i o n t h et h e s i sr e s e a r c h e sw o r k m a n s h i p t h em a t e r i a l sa n dt h er e s u l t s o f t h ed e 括c tt r e a t m e n t k e yw o r d s p e r m a n e n ts h i p l o c k s c o n c r e t ep r o j e c t t e m p e r a t u r ec o n t r o l d e f e c tt r e a t m e n t s i n g l e s i d es l i d i n gf o r m 2 1 综述 1 综述 1 1 国内外大体积混凝土施工发展概况 2 0 世纪3 0 年代美国的胡佛坝和大古力坝的建设初步形成了现代混 凝土坝和大体积混凝土的成套施工技术 胡佛重力拱坝最大坝高2 2 1 m 大坝混凝土2 4 8 5 万m 3 总混凝土量3 3 6m 1 9 3 1 年4 月动工 1 9 3 6 年 3 月建成大坝 大坝最大底宽2 0 2 m 为控制混凝土温度防止大坝裂缝 采用小柱状块浇筑 每层厚1 5 m 并首次在坝内埋设水管 通水冷却以 降低柱状块最高温度 最后再通水冷却使柱状块收缩后用接缝灌浆办法 将柱状块连成整体 混凝土拌和首次采用大型拌和工厂6 3m 3 和4 x3m 各一座 用5 台2 3 t 平移缆机和6 酊吊罐吊运混凝土上坝 这些大型机 械使混凝土浇筑强度达到空前的水平 2 1 个月浇了3 3 6 万m 1 混凝土 最 大月强度1 9 8 万m 3 这些技术和速度指标都创造了当时的世界最高纪录 大古力坝1 9 3 3 年开工 1 9 4 1 年发电 1 9 4 2 年建成 它使用并进 步发 展了胡佛坝这套施工方法 胡佛坝和大古力坝可以代表2 0 世纪3 0 年代 世界混凝土坝施工的最高技术水平 5 0 年代施工设备和技术又有较大的进步 5 0 年代中期大狄克逊坝首 先使用大型平仓振捣机 5 0 年代初美国发展了骨料预冷技术 6 0 年代美 国德沃夏克坝在温控 通仓浇筑 快速缆机 模板等方面又有发展嘲 德沃夏克重力坝最大坝高2 1 9 m 混凝土4 9 3 万m 3 采用了混凝土预冷技 术 先用水冷 再用风冷使混凝土骨料降至2 0 c 再加碎冰拌和 使出 机1 3 温度降至7 2 因而可以变柱状浇筑为通仓长块浇筑 最大浇筑块 长1 5 7 m 宽1 9 8 m 面积3 1 0 0 m 2 为防止混凝土因温度骤降而产生裂缝 采用隔热材料对新浇筑混凝土表面进行保温 为减少混凝土中水泥水化 热造成的温升 采用低流态混凝土和外加剂降低水泥用量 其水泥用量 降到9 8 1 2 7 k g m 掺粉煤灰4 1 5 4k g m 水灰比o 5 7 坍落度仅 3 4 c m 因而采用强力的振捣设备 这一施工技术节约了水泥 减少了 西安理工尢学工程硕士专业学位论丈 振捣 模板及接缝灌浆费用 降低了工程造价 也加快了旋工进度 模 板也有改进 采用自升式悬臂模板 最大面积3 m 6 m 一次提升高度3 m 可使用1 4 0 次 混凝土吊运采用6 台2 0 t 快速缆机 其水平移动速度 为6 7 0 m m i n 垂直升降速度为2 8 0 m m i n 从而加快了混凝土浇筑的速度 由于采用上述先进技术 劳动生产率大为提高 混凝土日浇筑最大强度 1 0 8 万m d 最高月强度1 8 4 万m 月 最高年强度2 2 1 万i n 而施工 高峰期人数仅1 2 0 0 人 该工程1 9 6 6 年8 月开工 1 9 7 3 年3 月全部竣工 7 0 年代开工的巴西伊泰普工程在混凝土施工方面又创了新的纪录 混凝 土预冷技术更加完善 采用水冷 风冷骨料 加片冰拌和 出机口温度 5 7 c 浇筑温度不高于i o c 制冷总容量2 万多k w 混凝土最大年浇 筑强度3 0 4 万m 创世界新纪录 最大月浇强度3 4 8 万m 晟大日浇筑 强度1 3 9 万m 3 委内瑞拉古力混凝土坝用分期加高加法 一期工程最大 坝高1 l o m 二期将大坝加高5 2 m 达1 6 2 m 装机由2 6 6 万k w 增至1 0 3 0 5 万k w 这一工程对混凝土坝分期加高提供了新的经验 大狄克逊 德沃 夏克 伊泰普 大古力几个工程代表了5 0 8 0 年代常态混凝土坝施工的 最高技术水平 8 0 年代混凝土坝施工技术又有了较大革新 这就是碾压混凝土筑坝 技术 由于水泥用量的大幅降低 水泥水化热很少 对分块浇筑散热要 求可以放宽 可用大仓面浇筑 一次几千平方米或更多 因而除节约水 泥外 还可以节约模板费 压实费 冷却 保温费及接缝灌浆费用 提 高劳动生产率 加快进度 大幅度降低了工程造价 1 我国9 0 年代建成或在建的高1 0 0 m 以上的常规混凝土高坝有二滩 三峡 李家峡 宝珠寺 万家寨等 二滩为双曲拱坝 最大坝高2 4 0 m 混凝土5 9 8 万m 3 其中大坝4 0 0 万m 最大年混凝土浇筑强度为2 1 1 7 万m 1 最大月高峰强度2 4 5 万 最大日强度1 3 7 万m 大坝工程由 中外施工企业共同施工 以外方为主 主要技术是外国的 混凝土拌和 使用意大利c i f a 公司生产的4 4 5m 1 拌和楼二座 每座生产能力3 6 0 综述 m 1 h 大坝浇筑经预冷后入仓温度不超过10 制冷容量为9 6 5 0 k w 8 3 0 万k c a l h 主要浇筑设备是3 台3 0 t 辐射式缆机 跨距1 2 6 5 水平行 走速度7 5 s 垂直提升速度3 m s 可吊9m 1 混凝土 缆机移动轨道最 大坡度为1 9 三峡工程为混凝土重力坝 最大坝高1 8 1 m 总混凝土量近2 8 0 0 万 3 二期工程1 9 9 9 年浇混凝土4 5 8 5 万m 3 最大月强度5 5 4 万m 4 2 0 0 0 年浇混凝土5 4 2 8 万i 玎1 最大月强度5 5 1 万m 3 超过了世界已有记录 混凝土运输主要设备是用皮带机运送混凝土的 塔带机 和 胎带 机 由美国罗泰克 r o t e c 公司供应的t c 2 4 0 0 型塔带机4 台 最大 工作幅度8 0 m 时可吊重2 5 t 吊皮带机布料 最大布料幅度1 0 0 法国 波坦 p o t a j n 公司生产的m d 2 2 0 0 型塔带机2 台 最大工作幅度可吊 2 2 t 重的布料机 工作半径1 0 5 m 安装金属结构时可吊重6 0 t 混凝土 运输设备还有吉林水工厂和上海港机厂生产的高架门机 1 2 混凝土施工技术的改进与发展 7 0 多年来 自胡佛坝施工而发展起来的一套传统施工方法 直延续 到今天 仍被各国广泛使用 2 0 世纪9 0 年代又有一些新的发展 这套 传统方法及近年来的发展可归纳如下 1 分缝 分块 分层浇筑 为了保证大坝的整体性 防止混凝土 坝因温度变化而发生裂缝和浇筑能力的限制 通常在垂直坝轴线方向 即 顺流向 设置横缝 按1 5 2 4 m 左右的间距将坝体分成若干坝段 每个 坝段根据其长度又沿坝轴线方向设纵缝分成几块坝块 纵缝和横缝设键 槽 重力坝横缝一般不设键槽亦不灌浆 以利于传递应力 分缝分块后 每个坝块按一次浇筑高度0 7 5 3 o m 各坝段和坝块交替上升 最后再 对纵缝进行灌浆 将其连成整体 有结构整体性要求的混凝土坝 拱坝 重力拱坝等 对横缝也进行灌浆 近年来 由于混凝土预冷水平和旌工 机械生产率的提高 有些大坝只设横缝 不分纵缝采用通仓长块浇筑以 西安理工大学工程硕士专业学位论文 提高浇筑速度 降低费用 1 2 混凝土采取温度控制措施 根据坝址气候条件 混凝土原材料 特性和建筑物结构特点 在混凝土施工中采取温度控制措施 例如采用 水化热较低的水泥 掺加混合材及采用低流态混凝土降低水泥用量等降 低混凝土水化热温升 骨料预冷 加冰拌和并控制运输浇筑过程中预冷 混凝土温度回升等降低浇筑温度 预埋冷却水管通水降温 控制浇筑层 间歇时间以利于层面散热 加强混凝土表面保护与养护防止因气温骤降 及内外温差过大引起裂缝 加强混凝土施工质量控制提高混凝土的抗裂 性能等 近年来混凝土中掺用粉煤灰和采用二次风冷及掺高效减水剂技 术减少水泥用量 有利提高混凝土抗裂能力 3 坝体采用标号分区 根据坝体结构特点和运用要求 坝体混凝 土采用标号分区 一般分基础混凝土 内部混凝土 外部混凝土和结构 混凝土 外部混凝土对耐久性 抗渗性 抗裂性及强度等性能要求较高 水泥用量较大 内部混凝土对有关性能要求相对较低 水泥用量较小 4 层面施工缝处理 对分层浇筑的旋工缝进行凿毛或低压水冲刷 毛处理 已发展为采用压力较高的高压水冲毛 在上层浇筑混凝土前 先在施工缝上铺砂浆 发展为在层面上铺设细骨料富浆混凝土 5 加强平仓振捣 平仓振捣由过去的手持式为主 现发展为配置 有振捣器组的平仓振捣机为主进行平仓振捣 以提高混凝土的振捣能力 和振捣强度 6 模板 采用各种形式的大型模板 包括悬臂钢模板或自升式组 合钢模板等 7 改进混凝土浇筑技术 碾压混凝土旌工技术在近2 0 年里得到 了长足的发展 1 3 三峡永久船闸工程特点及主要施工技术应用 1 在两条长1 6 2 1 m 宽3 7 m 高4 5 6 7 8 m 的窄 长 深槽中进 综述 行开挖 锚固和混凝土施工 与地下庞大的洞井工程立体交叉 干扰矛 盾多 相互制约 给混凝土施工布置带来很大困难 混凝土运送的主要 设各无法采用 塔带机 和 胎带机 只能通过传统门塔机吊罐入 仓 大部分仓位面积小 采用振捣棒人工振捣 船闸布置见图11 2 闸室边墙为宽1 2 m 厚1 5 2 4 m 的薄衬砌混凝土 其墙后有 横竖向的排水管网 内外两排钢筋网 密集的高强结构锚杆及止水系统 准备工作量大 施工难度大 采用普通模板浇筑 不仪造成旆工缝面多 工程进度也会严重滞后 3 永久船闸的薄衬砌混凝土施工中采取了先进 的单侧滑模旌工技术 3 船闸最高年浇筑量1 3 8 万m 部分混凝土要在高温季节施工 1 因受浇筑手段限制 混凝土浇筑强度较低 温度回升快 施工高峰期制 冷混凝土供应紧张 尤其是闸室薄边墙因其特殊的结构 模拟计算温度 拉应力非常大 这给混凝土施工带来了挑战性的难题 温控形势严峻 永久船闸混凝土施工过程中采用了多种温控措施 实践证明效果良好 本文将着重研究介绍各种综合温控措施和其效果 4 船闸工作总水头和分级水头均为世界之最 工程规模大 建筑 物等级高 由于永久船闸运行时 水位落差大 变化频繁 输水廊道水 流流速大 对混凝土外观质量要求非常高 1 在永久船闸混凝土表面缺 陷处理的过程中了 总结形成了一些好的处理程序和方法 经过处理的 混凝土质量缺陷满足设计要求 在船闸运行期间证明效果良好 本文也 将对缺陷处理工艺作以研究 西安理工大学工程硕士专业学位论文 6 图1 1 建设中的三峡永久船闸 2 工程概况 2 1 结构布置 永久船闸是长江三峡枢纽工程的主要通航建筑物 为双线五级 地 面工程由上游引航道 主体段 下游引航道组成 全长6 4 4 2 m 总水头 1 1 3 m 单级闸室最大工作水头4 5 2 m 上游引航道设有靠船墩 浮式导 航堤 进水箱涵和上游辅导墙 主体段长1 6 2 l m 分南北两线 中间保 留5 7 m 宽的岩体中隔墩 两线沿中心线对称分布 见图21 下游引航 道设有墩板式导航墙 靠船墩 泄水箱涵 图2 1永久船闸闸室段典型剖面图 2 2 主要组成部分及结构形式 1 上游引航道 上游靠船墩共布置有1 8 个墩体 分左右两侧 每侧各9 个 高程 1 3 0 m 以下为墩体基础 以上为靠船墩主体 结构均为直径7 m 高4 7 5 m 的圆柱体 其中高程1 6 2 m 以上为壁厚1 5 m 内径4 m 的筒壁结构 上游 进水箱涵 过水断面为城门洞型 边墙 底板 顶板及中隔墩板混凝土 厚均为1 5 m 上游进水箱涵标准段长度1 2 m 部分渐变段长度为9 m 1 6 5 m 上游浮堤支墩共布置1 2 个 南北两侧各布置6 个 墩身是8 m l o m 方柱体结构 高程1 3 2 m 1 8 5 m 设有浮箱导槽 上游辅导墙由4 个结构块 西安理工大学工程硕士专业学位论文 结构缝间未设止水 辅导墙在高程1 3 0 o m 1 5 5 o m 为薄壁结构 厚度 2 0 m 高程1 5 5 0 m 1 7 7 5 m 为重力式挡墙 底部最大宽度1 0 2 m 顶部 宽度2 o m 2 下游引航道 下游泄水箱涵分为南 北 中支涵和主涵 结构与上游进水箱涵相 似 标准段长度1 5 m 部分渐变段长度为8 m 1 6 m 下游墩板式导航墙分 为墩柱和板结构 南北两侧各有1 0 个导航墩及1 0 块导航板 下游靠船 墩在一期施工中已完成 3 主体段主要组成部分及结构型式 船闸主体段每线船闸有五个闸室 六个闸首 闸首见图2 2 闸室 图22 永久船闸一闸首施m 图 有效尺寸为2 8 0 m 3 4 m 2 c m 焊缝连续 无沙眼等质量 缺陷 塑料止水之间的连接采用热焊连接或采用专用黏合剂粘和 塑料 止水与铜止水之间采用铆接 以上两种接头的搭接长度均大于l o c m 针 4 混凝土主要施工工序度工艺控制 对塑料止水与铜止水的材质不同 为避免接头存在缝隙 采取在结合缝 周边设膨胀止水条的方法 铜止水的 十 字接头 平面 丁 字接头 空间 l 接头和 丁 字接头均采用定制的成型接头 先浇块的止水检查槽采用l o c m xl o e m 的三角木模形成 且随同模板 的拆除而拆除干净 后浇块则安装1 5 m m 厚的自铁皮 其形状按照设计 图纸进行加工制作 达到无破损和弯折 与混凝土面之间采用间距5 0 c m 的膨胀螺栓进行固定 白铁皮的侧面缝隙采用棉纱 沥青等填充密实 确保不漏浆 每次开仓前对止水检查槽进行通水检查 混凝土施工过程 中对检查槽上口进行封堵保护 确保检查槽通畅 4 4 排水管网工程 永久船闸排水管网分为墙后水平排水管网 墙后竖向排水管网 排 水廊道和底板排水沟 底板排水沟采用预制混凝土盖板 砂浆补缝 墙 后竖向排水管和水平预制排水管采用沿放线的位置打插筋 根据设计要 求和现场实际开挖线选用不同的混凝土预制管进行布设 施工前先进行 测量放样 如遇到与墙背高强锚杆 锚桩矛盾时 进行局部调整 然后 用卷扬机提升预制的排水管安装到位 以铁丝配合焊接中1 2 m m 的钢筋进 行固定 补缝采用钢筋网 铁丝网 油毛毡或土工格栅网 闸室边墙墙后水平排水管网采用广式透水管外包土工布 安装过程 控制如下 水平排水管网安装前检查和处理岩面松动块体及附着物 测量放 样控制水平排水管网安装的水平度 根据岩面渗水点的分布情况 调整 或增加施工过程中水平排水管网的分布 使f h 一2 0 0 型水平排水管网尽可 能穿过多处渗水点部位 以排除岩内渗水 减少岩面渗水压力 f h 2 0 0 广水软管采用外包二层土工布紧贴岩面固定 可防止混凝 土浇筑过程中混凝土砂浆渗入广水软管内部堵塞水平排水系统 岩面每 隔2 5 3 0 c m 间距设膨胀螺栓固定土工布两翼 施工过程中要保证f b 一2 0 0 西安理工大学工程硕士专业学位论文 型广水软管1 2 面积与岩面接触 以保证整体水平排水系统的排水效果 f t t 一2 0 0 型广水软管与竖向排水管网连通处采用水泥砂浆封堵 广 水软管伸入竖向排水管内5 c m 处断开 使f h 一2 0 0 型排水管内积水顺利通 过竖向排水系统排入闸室排水廊道 每次开仓前进行通畅性检查 混凝 土施工时封口保护 4 5 预制件工程 预制混凝土包括排水沟盖板 排水涵管 墙背排水管 闸室底板的 出水口预制件 闸室消能盖板以及闸面预制栏杆 为确保预制件产品的 结构尺寸精度满足设计 规范要求 专门浇筑了预制施工平台 排水管 出水口 消能盖板及预制栏杆的侧模均采用定制的钢模板 其它则采用 散拼模板 在混凝土达到设计强度的7 5 后 拆除模板 对与结构混凝 土相结合的部位进行人工打毛处理 排水管和出水口预制件 高温季节 和冬季做好预制件的养护与保温 预制件在运输和安装的过程中严禁碰 撞损坏 按照施工技术要求进行调整加固 最终安装精度满足设计要求 4 6 施工缝面处理 基础面处理 将松动岩石清撬干净 再以高压水冲洗干净 达到仓 内无积水 积渣 油污 有地表水或地下水的部位进行合理引排或封堵 混凝土施工层面缝 在混凝土初凝后和终凝前 用0 3 o 5 m p a 的 高压冲毛机进行冲毛 去除缝面乳皮 松散骨料及污染物等 以露粗砂 和小石为准 对于冲毛难以达到要求的部位辅以人工凿毛 因特殊情况 停仓的施工缝面也按照上述要求进行处理 4 7 混凝土浇筑 混凝土运输 水平运输采用8 1 5 t 混凝土自卸车自9 8 7 拌和系统 将混凝土运至施工现场门机吊幅范围内 4 混凝土主要施工工序及工艺控制 混凝土浇筑 基础约束区按照1 5 m 分层旌工 脱离约束区按照 2 0 m 一3 o m 分层 衬砌墙部分采用滑模施工 一次施工到水平结构缝 浇 筑 仓内配备足够的劳动力和机具 如振捣器 保温被 高温季节的喷 雾器 铁锹 水桶等 浇筑严格按照制定的浇筑方案拖工 前期为浇筑 通知单的形式 2 0 0 0 年1 0 月开始使用仓面设计 浇筑首层时首先在基 岩面铺筑一层3 0 c m 厚的同标号二级配富浆混凝土 对于上升的仓号 首 先铺一层2 3 c m 厚的较设计标号高一级的砂浆 对于局部钢筋密集处则 采用二级配进行浇筑 入仓方法 采用门塔机吊罐直接入仓 混凝土的下料高度不大于2 米 对超过2 米的仓号采用了搭设溜筒的方法降低下料高度 混凝土 下料过程中避免混凝土料直接冲击模板 止水和预埋件等 混凝土振捣 施工垫层混凝土时采用平板振捣器再配合以插入式振 捣器进行振捣 常规仓号则采用插入式振捣器和软轴振捣器进行振捣 振捣器按照同一方向依次插入混凝土内 插入点呈梅花型布置 间距控 制在4 0 5 0 c m 并深入下坯混凝土5 c m 左右 收仓时严格按照收仓线收 仓 5 单侧滑模及滑框倒模施工技术应用 5 单侧滑模及滑框倒模施工技术应用 滑模是水利水电施工中常见的施工工艺 等截面或变截面的竖向结 构建筑物 如闸墩 塔 井筒等施工经常使用 9 0 年代桃林口工程采用 的溢流面液压爬钳滑动模板技术先进 运行可靠 永久船闸闸室薄壁衬 砌墙浇筑仓位面积小 1 5 m 1 2 m 仓内有间距1 5 m 的高强锚杆 内外 两层钢筋网 排水管网 浮式系船柱槽等 混凝土垂直运输非常困难 闸室衬砌墙的高度一般为3 0 m 一5 0 m 晟高的达到6 0 m 旌工工期仅为2 4 个月 如果采取普通模板施工 施工进度远远满足不了形象要求 1 但 混凝土施工采用单侧滑模技术在水电施工中应用的还不多 3 经过旅工 单位工程技术人员的反复研究试验 成功地解决了滑模过程中的稳定和 精度等问题 使单侧滑模 滑框倒模 在永久船闸闸室薄壁衬砌墙浇筑 施工中得以推广 5 1 单侧分离式滑模结构 滑模模具提升采用g y d 6 0 型液压千顶 支撑杆采用0 4 8 3 5 m 钢管 将液压平台与模板分开 第一排支撑杆布置在混凝土衬砌墙体内 并与 墙面高强锚杆和结构钢筋连接成整体 第二排支撑杆紧靠迎水混凝土面 墙外另外再设置三排支撑杆 共布置2 4 个千顶 在第一排支撑与第二排 支撑杆中设置钢模板 模板高度1 2 0 c m 钢模板挂在围檩上 围檩和千 斤顶均设置在门架上 液压控制台采用h y 一3 6 型 第三排支撑杆和第五 排支撑杆间布置下料和操作平台 见图5 1 整个平台与模板分离 平 台加固采用中4 8 钢管 西安理工大学工程硕士专业学位论文 5 2 施工工序 图5l滑模操作平台和下料结构 脚手架搭设 基岩面清理 基础验收 排水管网安装 内 层钢筋架设 浮式系船柱安装 拆除脚手架 模体及操作平台安 装 验仓 浇筑 人工抹面 养护或保温 5 3 滑模安装及操作要点 模具安装 模具进入现场前 对每个构件进行检查校正 现场按照 各种配件的规格 型号分门别类存放 整齐有序 严格按照测量放点进 行定位安装 模具安装完毕后进行复测 保证上口的平直和定位的准确 度 模具滑升到一定高度后安装下吊架 以满足抹面和模具测校及混凝 土养护的需求 导轨安装 模板安装测校合格后安装导轨 导轨安装以测量基点为 控制点 要求导轨安装要垂直 并保证整套模具的所有导轨的垂直面在 2 4 5 单侧滑模及滑框倒模施工技术应用 平行于模板上口直线的同一垂直而上 导轨的上部与岩面的捅筋采用法 兰螺杆连接牢固 可根据偏差随时进行校正 上f 导轨的连接采用法兰 连接 连接螺杆 k 的螺帽要拧紧 最大抗拉部位需要上两个螺帽 上部 导轨连接要依照测量基点进行垂直度校正 保证所有导轨在同一垂直面 安装上料平台 上料平台与模具同时安装 但与模具为相对独立体 滑升过程中互不影响 上料平台分为上卜 两层 底层为提升控制系统操 作层 顶层为混凝土下料及其他材料的中转层 安装时要保证支架的刚 度和稳定性 料斗安装按照下料口的位置要求固定 保证料斗四角平稳 脚点焊接牢固 上料平台至模具平台间安装活动爬梯 支撑杆安装 采用中4 8 3 5 m 焊管作为支撑杆 单节氏度不超过 4 m 以保证管件的自身垂直度 要求安装前认真检查杆件的质量 不合 格的杆件不得使用 混凝土内埋置的第一节支撑杆应按照设计位黄与钢 筋进行焊接固定 校正垂直度后 架空的第一节杆件按设计位置加设 l o m m 厚钢板作为底座焊接固定 安装支撑杆时要保证其垂直度 支撑杆 的连接采用承插接头 液压设备安装 液压控制台 千斤顶及油管阀门在安装前进行检查 调试合格后方可进行现场安装 管路布置时胶管走向应平直或人弧度 不得有扭n 打 死弯现象 接头连接牢固 不得松脱漏油 5 4 滑升过程及质量控制 混凝土上料 由专人指挥用门机吊罐将混凝土卸入下料斗 混凝土 经溜槽入仓 溜槽下料设专人管理 根据每区段每层的混凝土需求量控 制下料量 做到下料斗巾不积压混凝土 每班交班前必须清理料斗和溜 槽 在衬砌墙封顶或施工缝停歇期问 要将料斗和溜槽冲洗干净 保持 料斗和溜槽的光滑 清洁 混凝土平仓振捣 采用分段平仓及时振捣的方式进行平仓振捣 对 入仓的混凝土进行平仓时 将集中的石子摊散开 同时清理模板与钢筋 西安理工大学工程硕士专业学位论文 之间的大骨料 以便振捣密实 滑升 当模底混凝土接近初凝时 即可进行滑升 滑升速度视气温 而定 一般按照混凝土强度0 1 一o 2 m p a 左右滑出模板控制 冬季每天 滑升约2 2 5 m 夏季约3 4 m 滑升前首先检查每个调平器的定位 支 撑杆和 r 斤顶的垂直度及油管阀门的开启情况 一切正常时方可开机滑 升 丁斤顶滑升一个行程后观察脱模混凝土的凝固情况及上下平台的稳 定性等 一切正常后完成全部行程的滑升 表面抹面压光 对脱模的混凝土及时进行抹面 第一遍抹面迅速进 行 用力将混凝土内的水泥浆压出后再进行分遍收光 作到表面光滑无 气孑l 无裂纹 无石予外露 滑模施工见图52 施工后闸室边墙见图53 检测与校正 包括模具安装 液压系统安装和滑升过程中的垂直度 的检测和校正 墙面垂直度的检测采用经纬仪和吊锤相结合的方法检查 纠j f 模体偏差 每滑升2 0 一3 0 c m 高度 观测垂球对中情况 经纬仪测量 每天早晚各一次 养护与保温 养护采用在下吊架上设置水管 穿有小孔 将水喷到 混凝土面 达到流水养护的目的 冬季保温则利用下吊架作为操作平台 随着混凝土的上 升而安装保温被对浇筑的混凝土进行保温 圈5 2永久船闸闸室段滑模施工图 5 单侧滑模及滑框倒模施工技术应用 图5 3 滑模施工后的闸室衬砌墙 5 5 滑框倒模施工技术 滑框倒模在目前水利水电施工中还是一项新技术 与滑模施工的主 要区别在于在围楞与模板之间增设滑道 平台在液压千斤顶的驱动下 带动滑道上升 而模板留置原位不动 平台上升一定高度后 将底层模 板拆除 安装在上部 如此反复 虽增加了倒模工序 但在整个施工过 程中模板与混凝土没有相对摩擦运动 较理想的实现混凝土表面质量 滑框倒模系统主要由模板 滑道 提升架 导轨和操作平台等组成 模板高度为2 0 0 a m 分5 层 每层4 0 c m 滑道采用巾4 8 3 5 m 钢管制作 间距3 0 a m 提升时模板不随提升架滑动 滑框倒模系统共布置有2 8 个千 斤顶 液压控制系统与单侧滑模相同 在正常滑升过程中 按照浇筑 4 0 c m 一滑升4 0 c m 一底部拆模4 0 c m 一顶部立模4 0 a m 的程序循环进行 西安理工大学工程硕士专业学位论文 在施工中应注意的几个问题 一是控制好底部拆模时间 1 二是严 格控制平台上的荷载量 三是严格检查千斤项的高差 确保操作平台均 稳滑升 四是及时搭好排架与下部墙体的连接 6温度控制 6 1 我国混凝土温控技术发展概况 5 0 年代至6 0 年代佛子岭 响洪甸温控措施采用宽缝及水管冷却等 办法 三门峡 新安江温控措施一般为加碎冰或冷水拌和 初期在坝内 埋蛇形水管通冷水降温及混凝土保温 丹江口工程初期土法上马时大坝 裂缝较多 后做了系统的温控设计 采取综合的温控措施 4 1 0 月浇筑 的混凝土 采用水冷骨料加4 冷水及碎冰拌和措施降低出机口温度 坝内埋蛇形水管 在混凝上收仓后4 6 h 通冷水冷却 通水温度6 8 月 为1 7 其余时间为1 2 内外温差控制在2 0 以内 中期通水以防 止9 1 0 月以后外界气温下降和寒潮袭击而产生过大的温差 通水温度 为1 2 后期通水使坝体迅速冷至稳定温度 以便进行接缝灌浆 骨料 初温2 2 2 7 通2 2 3 5 冷水 经过2 5 4 5 r n jn 后可使骨料温度降至 3 5 4 通水流量1 8 m m i n 骨料冷透程度8 1 9 6 实践证明 2 8 天龄期混凝土 如日平均温度在2 3 天内连续下降6 8 就容易产 生裂缝 因而采取有效的表面保温措旌 上述综合措施保证了丹江叫大 坝的质量 葛洲坝工程泄水闸 冲沙闸 电厂 船闸底板等建筑物长度很大 虽长的5 7 m 厚度又小 多在基础约束区内 对温控要求特别严格 因 而长委会做了周密的温控设计 采取综合温控措施 一期工程采用风冷 骨料及加冰拌和 在宜昌北门制冰厂做了风冷骨料试验 得出主要参数 设计了风冷骨料系统 这些措施使夏季混凝土出机口温度降至1 4 并 规定夏季接础混凝土长块停浇 最大月混凝土浇筑强度1 5 7 万m 3 二期 工程进一步发展提高 建设了 7 c 工程 即部分拌和楼夏季出机口温 度降至7 采用 三冷法 即骨料先水冷 再风冷 并加片冰拌和 长 委会对水冷做了模拟试验 设计了廊道皮带洒水冷却系统 对风冷系统 改进了冷风机 空气冷却器 采用涨管法使传热翅片贴紧冷水管提高了 西安理工赶学工程硕士专业学位论文 传热系数 将碎冰工艺改为片冰工艺 长委会自行研制设计了片冰机 冰库及输冰系统 比以前的块冰破碎工艺节约了制冷量 制冷机采用先 进的螺杆压缩机 比活塞式压缩机易损件少 重量轻 单机压缩比大 热效率高 振动少 使夏季也能浇筑基础长块混凝土 最大月强度1 2 0 万一 全年可较均衡生产 有些部位预留封闭块在冬季回填 采取这些 措旃 葛洲坝工程混凝土末产生有害裂缝 8 0 年代 东江 隔河岩 五 强溪 水口等夏季混凝土出机口温度降至9 1 40 c 预冷技术已积累了较 多经验 制冷及预冷专用设备成套能力也不断提高 9 0 年代东风 二滩 小浪底工程进口国外成套设备建立了混凝土预冷系统 对国产设备也起 到了推动作用 三峡枢纽工程混凝土预冷系统在上述工程经验的基础上进 步完善 和提高 夏季出机口温度7 c 其设备供应 施工安装全部立足国内 包 括从美陶 意大利进口的大型拌和楼的风冷骨料仑配风设计亦由国内解 决 冷却工艺由葛洲坝的 三冷法 改进为两次风冷加片冰 即取消水 冷工艺 第 一次风冷在地面骨料罐内 制冷机蒸发温度一1 0 c 冷风温度 o 一5 c 将骨料从2 8 4 c 冷至8 i o c 经脱水秤量后送至拌和楼骨料 仓内进行第二次风冷 制冷机蒸发温度一2 0 z 冷风温度1 3 一1 7 将 骨料冷至o c 左右 两次风冷比三冷法可节约制冷容量4 0 因而节约投 资和运行费 长委会再次改进了冷风工艺 研制了高效空气冷却器 为 钢基管铝翅片套钢制紧胀圈 其传热系数为2 6 3 0 w i n 2 k 比国外 的1 2 1 5 w m 2 k 高一倍 故热效率高 体积小 重量轻 在相同 的使用情况下 其散热面积减少一 半 三峡二期工程1 9 9 9 年8 月份低温 混凝土浇筑4 5 埔万i i l 为最大月强度5 5 4 万m 1 的8 0 与冬季相差很 小 三峡工程采用的高效空气冷却器专利技术及两次风冷技术 大型片 冰制冰设备 冰库及片冰运输称量等成套设施等 已经达到国际先进水 平 3 0 6 2 基本资料 根据坝址三斗坪气象站1 9 5 9 年4 月 1 9 6 8 年4 月的实测资判 坝 址区多年年平均气温为1 7 3 多年各月 旬 平均气温见表6 1 表6 一l 三斗坪多年各月 旬 平均气温单位 月 l 234567891o1 112 份 上 旬 6 1651 0 31 4 92 0 12 502 762 8 72 53r 97l4 28 2 中 旬 6 1751 3 11 6 62 1 72 6 32 9 62 7 82 3o1 8 21 3 o71 下 5 88 31 301 9 22 312 652 902 752 1 8 j679858 旬 月 平6 07 41 211 6 g2 172 6 o2 8 72 81 32 3 418 11 237 0 均 4 0 p 3 0 a 2 0 曰 牛1 0 雄0 门2 13 一d j5 s 月