6光照200m级高坝快速经济施工技术(陈祖荣).ppt

光照200m级高坝快速经济施工技术 闽江 黄河水电工程联营体2008年10月 中国 贵州 晴隆 光照碾压重力坝 主要汇报内容如下 1 工程概况 2 全面采用斜层碾压新工艺 7 结语 6 混凝土质量检测情况 3 混凝土入仓方式 4 异种混凝土同构 5 经济性比较 1 工程概况 光照水电站位于贵州省关岭县和晴隆县交界的北盘江中游 是北盘江干流的龙头梯级电站 工程以发电为主 其次航运 兼顾灌溉 供水等任务 工程枢纽由碾压混凝土重力坝 坝身泄洪表孔 放空底孔 右岸引水系统及地面厂房等组成 电站装机容量1040MW 4 260MW 保证出力180 2MW 多年平均发电量27 54亿kWh 水库正常蓄水位745m 死水位691m 总库容32 45亿m3 死库容10 98亿m3 为不完全多年调节水库 主坝为全断面碾压混凝土重力坝 坝顶全长410m 坝顶高程750 50m 最大坝高200 5m 是目前世界上在建 已建中最高的碾压混凝土重力坝 共分为20个坝段 即4个溢流坝段及底孔坝段 1个电梯井坝段和15个岸坡挡水坝段 大坝混凝土总量约280万m3 其中碾压混凝土约240万m3 常态混凝土约40万m3 光照电站坝址原地貌 光照电站08年6月份形象 下游面 H 200 5m L 410 0m 光照电站08年6月份形象 左岸观礼台 溢流坝段剖面底孔坝段剖面 左岸砼拌和系统 左岸下游砼拌和系统 鸟瞰图 2 1 斜层碾压的优点碾压混凝土宜采用大仓面薄层连续铺筑或间歇铺筑 铺筑方法宜采用平层通仓法 也可采用斜层平推法 台阶法 光照水电站RCC大坝工程碾压砼全面采用斜层碾压的施工工艺 具有以下六个方面的优点 1 温控方面 针对光照工地所处位置气温高的特点 采取斜层碾压工艺相对平层碾压的施工工艺来讲 仓面面积小 每层砼的覆盖时间短 大大减少了碾压砼在仓面的温度回升 从前期温控最先保证了碾压砼质量 2 进度方面 采用斜层碾压工艺施工工序之间可形成流水作业 在进行碾压的同时可进行已收仓面允许冲毛部位的冲毛处理 同时还可以进行下一层立模 止水焊接及固结灌浆等施工 因此 采取斜层碾压工艺比采取平层碾压工艺大大节省了施工时间 2 全面采用斜层碾压新工艺 3 特殊环境方面 贵州人用 天无三日晴 来形容贵州多雨的天气状况 而碾压砼最忌的就是雨水 碾压砼遇雨水后变成松散烂泥状 砼根本碾压不密实且无强度 这对碾压砼质量构成致命危害的因素 在平层碾压施工过程中难已克服 因采取平层碾压施工 周边均被模板围得密密实实 无从排水 而采用斜层碾压后 碾压施工面的雨水将沿坡面排出 保证了施工质量 4 破坏程度 采取平层碾压施工时 不可避免遭受重载汽车转弯时对已碾压好仓面的严重破坏 但是采取斜层碾压施工时 重载汽车可以在下一层收仓的层面上先调头 然后倒退至碾压层面 对已碾压好的层面的破坏程度降至最小限度 5 层间覆盖时间 光照电站平层碾压最大的仓面面积为20000m2 按每层30cm来计算需砼60000m3 因连续上升铺筑的碾压混凝土层间允许间隔时间 系指下层混凝土拌和物拌和加水起到上层碾压混凝土碾压完毕为止 需在6h以内 高温季节应在3 4h以内 按现在拌和系统小时设计强度 再加上运输 平仓及碾压的时间 层间覆盖时间上就有问题 质量难以保证 如果将平层碾压的仓面面积控制在能满足层间间隔时间的面积内 又会形成混凝土的分坝段柱状浇筑 对施工进度和施工成本都极为不利 而采用斜层碾压施工后 仓面面积最大为6480m2 按每层30cm需砼1944m3 从而缩短了层面间隔时间 保证了混凝土的施工质量 6 与坝基固结灌浆同时作业 两岸坝基固结灌浆需在有4m盖重的情况下进行 若采取平层碾压必须在收仓2天后才进行造孔灌浆 灌浆完成后才能进行下一仓碾压砼施工 将严重影响工程进度 采取斜层碾压工艺施工很好地解决了碾压砼上升与固结灌浆之间的矛盾 平均每上升3m 平层碾压比斜层碾压多用3天时间 井然有序的斜层碾压仓面 2 2 斜层碾压需注意的工艺细节问题斜层碾压施工中存在仓面污染 坡角处理等问题 怎样合理解决这些问题 成为保证斜层碾压施工质量的重要因素 针对这些问题 在光照大坝斜层碾压施工中进行了细节化研究 对一些施工工艺进行了完善 1 坡角处理 采用斜层碾压时坡角会出现薄层尖角现象 振动碾行驶到坡角位置时 骨料将直接受到振动轮压力作用而被压碎 为防止坡角处骨料被压碎而形成质量缺陷 光照大坝RCC施工中采取预铺水平垫层的办法 并控制振动碾不能行使到老混凝土面上 水平垫层超出坡角前沿30cm 50cm 第一次不予碾压 而与下一层的水平垫层一起碾压 这些部位的最终完成碾压的时间必须控制在直接铺筑允许范围时间内 水平垫层的宽度b由坡比及升层高度确定 每一30cm碾压层碾压后 对斜层碾压的斜坡三角区水平段长度不小于50cm范围的碾压混凝土采用专人负责清除 水流方向 增设水平垫层 2 卸料位置 混凝土采用自卸车直接进仓卸料 卸料时自由下落高差不得大于1 5m 卸料由仓面诱导员指挥 采用退铺法进行多点式卸料 先卸1 3 移动1m左右位置后卸2 3 堆料高度要求小于80cm 以减少骨料分离 卸料汽车应按碾压条带进行卸料 尽量避免将料卸在已碾压好的相邻条带层面上 卸下的碾压混凝土料及时摊铺 采用边卸料边摊铺的方式进行 自卸汽车将混凝土料卸于铺筑层摊铺前沿的水平垫层上 再由平仓机将混凝土从台阶上推到台阶下进行移位式平仓 卸料尽可能均匀 料堆坡脚如出现的小部分已分离的骨料 由人工将其均匀地摊铺到未碾压的混凝土面上 坡脚处水平垫层的混凝土应卸在斜坡面上 由平仓机摊铺到老混凝土面 3 坡度控制 采用斜层平推铺筑法施工 首先应确定坡度即铺筑层层面与水平面的夹角 斜层层面确定的坡度原则是 便于施工机械在斜坡上便于摊铺 碾压作业 同时浇筑层的混凝土量与混凝土生产 运输的机械设备的配置能力相适应 根据光照大坝仓面面积 拌和楼的生产能力 入仓手段 摊铺碾压设备等进行综合分析 将斜层碾压坡度控制在1 12 1 15之间 根据每仓的实际碾压断面宽度 计算最低入仓强度 以确定每仓的实际碾压坡度 4 平仓方式 先摊铺水平垫层 后摊铺斜层面混凝土 平仓方向由坡顶向坡底进行 斜层面混凝土摊铺时下坡脚不得超出水平垫层外边缘 斜层碾压时同平层外边缘部位一起碾压 但碾压机不得超出水平垫层外边缘线 平仓过程出现在两侧集中的骨料由人工均匀分散于条带上 每层摊铺厚度为34cm 超出规定值的部位必须重新平仓 局部不平的部位用人工辅助铺平 在平仓过程中出现在两侧集中的骨料由人工均匀分散于未碾压的条带上 平仓后层面若发现有局部骨料集中 可用人工铺洒予以处理 5 防扰动的处理 光照大坝自卸车入仓道路布置在坝体下游 当采用从下游往上游斜层碾压施工时 运输车辆将在收仓的混凝土面行走 这将对已碾压好的混凝土产生扰动 影响混凝土的初凝 降低混凝土的强度 为解决这一问题 要求在每30cm一层的斜层碾压完后 在斜坡上缘及时铺筑入仓道路钢板 运输车辆不得在未铺设钢板的部位走动 插仓面铺设钢板照片 已碾压好且收仓的层面覆盖2cm钢板加以保护已收仓的砼面 2 3 斜层碾压方向大坝EL660以下斜层碾压方向为从下游往上游 大坝EL660以上斜层碾压方向为从右岸向左岸 由于主拌和楼群和输送混凝土的皮带布置在左岸 为避免自卸车在已收仓的混凝土面上行走 斜层碾压采用由右向左进行施工 2 4 斜层碾压浇筑量大坝碾压混凝土约240万m3 除了被廊道层分割的小仓块 底孔坝段钢衬周围 溢流坝段过流缺口回填等小部位采用平层碾压施工外 其余均采用斜层碾压 斜层碾压混凝土量占总碾压混凝土量的95 以上 采用斜层碾压 RCC日浇筑强度达13582m3 RCC月浇筑强度达到22 25万m3 碾压混凝土施工强度达到行业领先水平 综上所述 采用斜层碾压在施工进度 施工资源配置 施工质量上有着明显的优势 建议在同行业推广采用 下游至上游方向斜层碾压 水流方向 增设水平垫层 左右岸方向斜层碾压 笔直的坡角 3 混凝土入仓方式 大坝碾压混凝土水平运输主要采用汽车和深槽高速皮带机 垂直运输主要采用缆机和箱式满管 RCC入仓方式采用了自卸汽车直接入仓 皮带机 箱式满管入仓 自卸汽车 自卸汽车 箱式满管 自卸汽车 缆机入仓四种入仓方式 大坝相应部位的RCC入仓方式及工程量详见下表 RCC入仓方式及工程量表 自卸车直接入仓 深槽高速皮带 箱式满管 简易溜槽入仓 缆机入仓 反铲入仓 3 1箱式满管的提出背景根据光照大坝工程特点 除底部局部混凝土可采用汽车入仓外 大量混凝土的输送入仓须从上往下 可供选用的基本方式有塔带机和负压溜槽两种比较合适 但塔带机成本高 负压溜槽没有在一个大坝上输送近200万m3混凝土的成功历史 且从负压溜槽的结构形式及设计原理来分析 负压溜槽的底部为弧形衬板 顶部为柔性胶带 顶部柔性胶带紧贴底部衬板形成负压输送 但是受柔性胶带材料性能限制 负压溜槽已不可能朝更大断面方向发展 因此负压溜槽的最大输送能力已没有再提高的可能 要提高输送强度只能通过增加负压溜槽的数量才能达到要求 光照水电站大坝坝址河谷呈 V 字型 两岸边坡陡峭 对混凝土的入仓影响较大 前期混凝土入仓采用由下游河道填筑石碴路 自卸汽车直接入仓 该方法虽能保证混凝土的快速入仓 但是增加石碴的填筑和石碴清除工程量 影响下游护坦 护岸施工工期 增加了成本 大坝浇筑至EL622 5之后 我们放弃了自卸车直接入仓的方法 研究采用了布置在岸坡的箱式满管进行混凝土垂直运输 自卸车仓内转运的入仓方法 高陡的大坝边坡 方形满管 圆形满管 3 2箱式满管的入仓工艺入仓工艺为拌和楼 高速皮带 箱式满管 仓内汽车转运 左岸拌和楼拌制出来的混凝土分别通过EL680m和EL750 5m两条混凝土皮带运输洞至左坝肩1 2 箱式满管顶部的调节料斗 进入箱式满管 通过底部液压弧门控制出料 仓内汽车转运 右岸拌和楼拌制出来的混凝土通过自卸汽车运至右坝肩的调节料斗 卸料进入箱式满管 通过底部液压弧门控制出料 仓内汽车转运 将碾压混凝土 垂直 输送至坝面仓内 箱式满管系统主要参数见下表 箱式满管系统主要参数 3 3箱式满管布置及结构 1 箱式满管布置光照水电站大坝EL622 5 EL748 5之间的碾压混凝土采用三套箱式满管输送系统 其中1 箱式满管布置于左岸EL680 EL750 5 2 箱式满管布置于左岸EL622 5 EL680 3 箱式满管布置于右岸EL674 EL750 5 考虑到混凝土拌制主要在左岸拌和系统及检修维护的需要 左岸箱式满管输送系统由2条泄槽组成 右岸箱式满管输送系统布置1条箱式满管 每条箱式满管设计输送能力均为500m3 h 2 箱式满管结构箱式满管入仓系统结构是实现该工艺的关键所在 结构设计包括以下四部分 即调节料斗 下料控制装置 出口弧门 箱式满管槽身及系统支撑结构 关键是前三部分 应解决好槽 斗形状 截面大小 控制方式和系统密封等问题 调节料斗结构为了保证混凝土连续下料和达到满管的效果 设计采用大料斗 料斗容积约20m3 上口尺寸为3400 3400mm 下口尺寸为800 800mm 高度为3150mm 调节料斗罐体钢板厚度为6mm 岸坡调节料斗采用四根支撑柱通过地脚螺栓与基础连接 出口液压弧门出口弧门段总高度为1200mm 上口尺寸1000 1000mm 下口尺寸1000 1000mm 两扇弧门分别由两个34BM B10H T油泵控制 油泵由型号为YML2 4的电机带动 电机油泵就近置于仓面上 箱式满管槽身结构方形箱式满管槽身构件包括标准节长1 5m 非标准节0 55m 断面尺寸均为800mm 800mm 出口渐变扩大节长0 7m 断面尺寸为800mm 1000mm 45 弯头节 圆形箱式满管槽身构件包括3m 6m的标准节长 1 5m的非标准节 断面尺寸为 800mm 出口渐变扩大节长0 7m 断面尺寸为800mm 1000mm 45 弯头节 其中出口渐变扩大节安装在弯头节和出口弧门之间 便于混凝土下料时不发生堵管现象 箱式满管槽身每节均采用法兰螺栓连接 拆装均十分方便 箱式满管系统剖面 箱式满管系统剖面 方形满管标准断面 圆形满管标准断面 方形满管标准侧视图 3 4箱式满管垂直输送混凝土量光照大坝第一仓碾压混凝土于2006年2月11日开仓浇筑 2008年2月6日光照大坝右岸RCC浇筑到顶 2008年2月16日光照大坝左岸RCC浇筑到顶 坝体共浇筑完成混凝土280万m3 大坝混凝土在EL622 5高程以下采用自卸车直接入仓浇筑 最大月浇筑强度212677m3 最大日浇筑强度13582m3 EL622 5高程以上采用皮带机 箱式满管 仓内汽车入仓 最大月浇筑强度221831m3 最大日浇筑强度11161m3 月最大升程15m 可见箱式满管垂直输送和自卸车直接入仓输送能力相当 箱式满管累计垂直输送混凝土超过150万m3 3 5箱式满管垂直输送混凝土系统的特点及创新目前国内碾压混凝土垂直输送一般采用负压溜槽 大泄槽和小口径的钢管 都存在或多或少的问题 结合光照电站大方量碾压混凝土 月浇筑强度高的特点 我们率先在国内采用大口径箱式满管进行碾压混凝土的垂直输送 其创新点和特点有 箱式满管集储料和输送两大功能于一体 既是大口径的输送管 又是巨型储料箱 单条箱式满管的输送量 500m3 h 远远高于一般的垂直输送系统 在持续高强度混凝土浇筑工程中其优势更为明显 箱式满管不需要更换即可达到很大的输送总量 光照大坝工程用箱式满管输送总量超过150万方 远远优于一般的垂直输送系统 既可节约制安投资也避免了频繁更换而造成的工期延误 箱式满管的制安成本和维修成本低廉 满管管身只需A3钢或16Mn即可 勿需采用特殊的耐磨材料 箱式满管的管身四面相同 可翻转 满管底部较易磨穿 当管底部磨穿时只需将侧面或顶面翻转至底面即可继续送料 磨损不严重的地方只需贴块钢板焊接即可 箱式满管输送的工况是混凝土满管输送 有效减小混凝土的落料高度 满管底部的混凝土对上部混凝土也有缓冲作用 克服了碾压混凝土输送过程中骨料的分离 保证了碾压混凝土的质量 箱式满管的出口安装大口径的液压弧门 下料通畅及下料速度快 平均10s即可装满一部T20 为连续高强度施工创造了可能 箱式满管垂直输送可和深槽高速皮带机 汽车卸料等结合使用 特别是和深槽高速皮带机结合时能充分消化皮带机的高强度输送 有效避免了皮带的压料 缩短了碾压混凝土从拌和楼到碾压仓面的时间 保证了碾压混凝土的浇筑质量 箱式满管实践证明既可输送碾压混凝土 亦可输送常态混凝土 箱式满管的坡度 45 时都可运行 根据光照电站的研究可知箱式满管在90 垂直时亦能输送碾压混凝土 在陡峭的 V 字型坝肩和坝体缺口浇筑碾压混凝土时应用效果极佳 高速皮带输送混凝土的隧洞 液压弧门 4 异种混凝土同构 4 1溢流面混凝土同步上升目前国内大型碾压混凝土重力坝的溢流面混凝土施工一般采取坝体碾压混凝土先上 溢流面常态混凝土缓后浇筑的施工方法 基于变态混凝土与常态混凝土振捣工艺相同的特点 在贵州光照大坝施工中采用溢流面常态混凝土与RCC同步浇筑上升的施工工艺 该施工工艺有着如下优点 1 常态混凝土入仓方便 可采用自卸汽车直接入仓 2 溢流面常态混凝土与碾压混凝土同步上升之后 可使常态混凝土施工工作面增大 有利于混凝土振捣密实 3 减小了污染和施工缝处理等仓面准备工作量 4 异种混凝土之间结合良好 经过光照工程的实践检验 证明了溢流面常态混凝土与碾压混凝土同步上升的施工工艺不仅有利于节约工期 而且有利于保证施工质量 溢流面常态混凝土与主坝RCC同步浇筑 4 2底孔钢衬周边多种混凝土同步浇筑光照底孔坝段宽25m 长122 5m 底孔钢衬底部高程为EL640 0 在底孔坝段EL637 5 EL640 5的部位包含有 C20三级配碾压砼 C25二级配碾压砼 C25三级配常态砼 C30二级配常态砼 C35二级配常态砼 C25二级配高流态自流密实性砼 C20三级配变态砼 C25二级配变态砼共8种混凝土 由于施工部位小 结构复杂 导致混凝土浇筑施工难度增大 为避免在重要结构受力部位产生施工分缝 联营体针对不同的混凝土同时布置了4套入仓手段 自卸车 仓面满管输送碾压及变态砼 混凝土输送泵及缆机输送常态砼 搅拌车 仓面溜槽输送自流密实性砼 有力保证了底孔周边多种混凝土同步浇筑的顺利完成 实践证明 只要浇筑之前制定准确的浇筑工序 绘制详细的浇筑要领图 浇筑过程中加强现场管理 协调力度 多种混凝土同步浇筑可以顺利实现 光照底孔钢衬周边多种混凝土的同步浇筑 减少了施工缝的布置及后期缝面处理 既节省了施工成本又加快了施工进度 搅拌车 底孔钢衬周边自流密实性混凝土入仓 底孔钢衬周边混凝土入仓 混凝土下料 5 经济性比较 5 1两种碾压方式仓面投入设备比较光照电站若碾压混凝土采用平层法进行浇筑 混凝土初凝时间按照6h计算 平层碾压混凝土覆盖强度不低于500m3 h 振动碾的生产率按照65m3 h计算 仓面自卸车的生产率按照50m3 h计算 平仓机跟振动碾的配置比例为1 2 斜层碾压的仓面主要设备投入按照实际数量计算 两者的投入比较如下表 5 2箱式满管与塔带机比较光照大坝碾压混凝土EL622 5以上混凝土采用高速皮带 箱式满管输送 最大月浇筑强度221831m3 最大日浇筑强度11161m3 月最大升程15m 箱式满管输送碾压混凝土达150万m3以上 塔带机垂直输送混凝土按照最大日11161m3浇筑强度配置 拟选TC2400塔带机与箱式满管进行成本价比较 箱式满管 满管标准节长1 5m 标准节重0 52t 考虑满管支撑按照0 9t计算 光照共布置3套满管共长360m 共240个标准节 需钢结构制安216t 按照9000元 t计算 投入194 4万元 垂直输送一方混凝土约1 3元 TC2400塔带机 ROTEC公司的TC2400型固定式塔带机最大安装高度190m 塔机最大工作幅度80m 吊25t 输送系统主要由给料皮带 转料皮带及布料皮带组成 布料皮带最大工作幅度100m 超出塔机工作范围20m 最大仰俯角度 30 带宽762mm 带速3 15 4 0m s 理论运输能力为400m3 h 顶带机除塔柱为桁架式外 其工作原理及性能结构与塔带机类似 TC2400塔带机的采购价为6341万 垂直输送一方混凝土约42 3元 经过以上数据的简单比较 足以看出箱式满管在垂直输送混凝土强度及成本上较塔带机具有极大的优势 6 混凝土施工质量检测情况 为验证光照水电站大坝碾压混凝土质量情况 对大坝混凝土进行了钻孔取芯 钻孔取芯累计进尺549 02m 其中钻取 150m