向家坝工程碾压混凝土快速施工技术研究.doc

向家坝工程碾压混凝土快速施工技术研究【摘要】由于向家坝整体工程复杂，为了能够在工期内完成项目工程，在向家坝工程中采用了碾压混凝土快速施工技术、高升层碾压混凝土施工技术、变态混凝土加浆技术以及垂直冷却系统技术等，通过这种实际应用将理论与实践结合，旨在为我国其他项目工程提供切实可行的参考。【关键词】向家坝工程；碾压混凝土;施工技术0. 引言 由于向家坝水电站二期工程标段坝前齿槽开挖交面滞后，导致该工程的混凝土浇筑推迟到2010年1月份，考虑到如果采用常规的施工方式即齿槽混凝土浇筑、固结灌浆施工整个混凝土浇筑时间需要5个月，固结灌浆需要3个月，如此一来，完成整个齿槽混凝土浇筑最快也要在2010年9月份才能够完成，这其中还没有考虑到其他因素对混凝土浇筑的影响造成的拖延。加上9月份进入到高温多雨季节，提高了碾压混凝土施工的难度，同时给质量控制也带来一定的风险。加上向家坝地质条件复杂，固结灌浆质量以及工期风险明显增大，实现计划在2010年完成工程的可能性降低。加上向家坝工程属于混凝土重力坝结构，左岸厂房坝段上游齿槽地质条件不佳，工程必须在2010年6月份的高温多雨季节完成碾压混凝土施工，因此需要对碾压混凝土快速施工技术进行优化。1. 碾压混凝土快速施工技术应用在分析了向家坝工程左岸相关条件的基础上计划采用槽挖方式对存在的破碎岩带进行处理，但是由于整个坝基的工作量巨大，同时考虑到地质条件不佳的情况，采用了碾压混凝土快速施工技术，使用碾压混凝土代替常态混凝土，通过后期的实践利用发现碾压混凝土能够更好的加快坝基的施工速度。另外，考虑到向家坝不同位置、不同结构的特点，充分结合向家坝条件制定了针对性的施工方式1。首先在向家坝坝基地质存在缺陷的部位，使用回填碾压混凝土的方式2，主要采用了大仓面通仓碾压方式。另外针对向家坝周边的齿槽边坡，使用了高升层碾压混凝土施工。其次，针对向家坝体型结构比较简单的部位，主要包含右非坝段、左岸使用了回填碾压混凝土。针对孔口、流道，在冲沙孔、左非1坝段、泄2-7坝段均采用了碾压混凝土施工技术3。从相关理论研究而言，在孔口、流道等部位采用碾压混凝土技术并不适合，但是在工期较紧的情况可以适当采用此种方式。一般情况下，碾压混凝土施工技术尽量在低温季节进行，一般是选择11月份至次年的5月份这个阶段，这种时间上的选择是充分考虑到碾压混凝土的性能。2. 高升层碾压混凝土施工技术2.1入仓手段布置与大高差长满管溜管的应用 在向家坝左厂的1-7坝段坝前齿槽仓位底部宽38.91m，场124.35m，最大场面面积8250m2，整个仓面分为4个区、3个条带（上游边线0-11.5第一条带、0-11.5至坝下0+15.0m第二条带、坝下0+15.0m至下游岩面第三条带）进行碾压混凝土的浇筑。入仓手段的选择采用了自卸汽车直接入仓的方式，在符合入仓条件的道路上坚持汽车入仓，质量较佳4。采用组合设备浇筑方法，使用到缆机、胎带机、满管溜管、敞口溜槽、塔带机供料线等，进行连续、高强度的浇筑，有效加快了浇筑时间，提高了浇筑效率。由于最大浇筑强度达到了484.5m3/h，该阶段除了采用组合设备之外，还是用了变态混凝土制浆站将其布置在高程305.0m纵向围堰上游端头位置，利用输浆管将浆液输送到各个仓面。联合使用高强度入仓设备以及辅助浇筑设备，有效满足了碾压混凝土高强度入仓的要求，保证了浇筑工作顺利进行。 考虑到如果使用原有的浇筑手段不仅无法满足浇筑强度要求，同时还有可能拖延工期5。介于此，向家坝项目部在分析了现场实际情况之后利用两组满管溜管，将其搭设在左厂下游齿槽边坡的位置，高程为240.0m，同时为了减少施工干扰将两受料斗距离设置为2.5m。另外为了避免自卸汽车在卸料过程中出现意外情况，在卸料平台上设置了钢管门型架，在输料过程中，避免出现堵料现象，将受料斗底部弯头设置成斜直段弯头。为了避免骨料入仓过程中出现分离，将卸料口与仓面的距离控制在5-7m之间6。通过计算得到单组满管溜管其浇筑强度可以达到120m3/h，能够良好的满足齿槽浇筑碾压混凝土强度要求，加上各种辅助设备，整个操作过程稳定性良好。2.2冷却水管快速铺设、精确定位与集中上引措施 对坝基混凝土控制其内部最高温度满足设计要求，埋设冷却水管进行初期通水冷却。冷却管路采用分坝段布置，集中垂直上引方式引入廊道。冷却水管的埋设需满足如下要求：根据坝基混凝土内部最高温度设计要求，冷却水管的铺设采用分坝段布置的方式，使用集中垂直上饮方式将其引入廊道。关于冷却水管的快速铺设，向家坝工程采用了直径为32mm的高密度聚乙烯冷却水管，在安装的过程中严格控制单根冷却水管的长度，使其保证在250m之内。冷却水管间排距设计为2.0m1.5m，使用“U”形卡固，在局部弯管段位置实现固定点加密。在混凝土下料的过程中严格禁止采用直接对塑料管下料的方式，由于在混凝土浇筑前与浇筑过程中进行了通水检查，一旦发生意外情况应该立即处理。特别是在冷却水管的上部第一层碾压混凝土铺料的过程中，冷却水管破裂的可能性更高，因此应该严格注意避免平仓或者振捣设备对水管进行直接碾压。在冷却水管铺设过程中将垂直水流方向设置为蛇形，在完成铺设之后进行再次的检测，如果存在数据偏差的情况应该重新进行测量。需要注意的是冷却水管分四束从下游垂直上引，使用红色油漆对上引管进行标注，避开固灌孔7。2.3一次性过廊道措施 具体施工过程为：在左厂的1-7坝段坝前齿槽高程为210.0m的位置设置一条帷幕灌浆廊道、一条排水廊道。通过这种设计将整个齿槽分为三个大小不等的区域。为了方便施工车辆在高程为215.0m的区域通行，在左厂6坝前齿槽廊道由原来的高程210.0m提高至高程220.0m，同时使用型钢支撑一次形成廊道底板支撑，再安装钢筋与廊道模板，最后形成一个门型通道。在进行廊道侧墙与顶拱的施工过程中，部分廊道部位预留出了一个6m宽的汽车临时通畅，在混凝土浇筑过程中使用码放预制块的形式，等到整个仓面混凝土完成浇筑之后，再利用设备将预制块吊出，将原本的廊道钢筋、侧墙、顶拱模板恢复原状。再使用常态混凝土恢复廊道成型8。在这个过程中，由于廊道顶部混凝土在比较薄的阶段混凝土初始强度低，为了避免汽车通过廊道时避免对廊道产生不良影响，在廊道的边墙以及顶拱位置使用变态混凝土，有效保证了廊道施工避免出现变形。3.变态混凝土加浆工艺研究变态混凝土施工主要应用于向家坝大坝上下游面、止水埋设处、电梯井以及振动碾压不到的区域等。变态混凝土施工技术的关键在于加浆振捣，如何高效实现定量加浆是其中十分关键的一点。向家坝工程在施工的初期采用的是定位、定人、定工具、定加浆量的方式，但是在实际的工程施工中，由于大仓面碾压混凝土施工难度大，无法保证加浆的均匀性，使用了机拌变态混凝土技术，采用直接入仓浇筑的方式，有效保证了变态混凝土的施工质量。另外，在施工过程中，采用了碾压混凝土逐层施工联合变态混凝土的方式，保证变态混凝土铺层厚度与仓号大面平仓的厚度一致。在制浆的过程中需要严格控制变态混凝土加浆浆液的质量，浆液比必须控制相关质量规定。同时要准备一定数量的储浆桶，储浆桶的容量大小需要与制浆站搅拌槽的体积基本保持一致，将输送至仓面的浆液储存在储浆桶中。在施工过程中避免出现随意加浆现象的出现，最大限度的减少浆液的浪费9。 通过向家坝变态混凝土的使用，考虑到目前碾压混凝土的中实际胶材的用量在增加，为了能够降低水化热以及保证后期强度，在胶材用量下降的过程中加入高掺粉煤灰，这种方式使得机拌变态混凝土的施工质量要明显高于常态混凝土。4.垂直冷却系统4.1通水措施因塑料冷却水管的强度相对来说要低，人工骨料的尖角受到振动碾的作用容易造成冷却水管出现破裂。如果通水的时间太早，而混凝土还没有完全凝固，冷却水一旦外漏就会使得混凝土中的砂浆流失，最终影响其密室度。从其他的工程经验中可知，碾压混凝土最好能在终凝后进行初期的冷却通水。在夏季高温浇筑大仓面碾压混凝土的过程中，因为控制温度的难度较大，因此，在初期混凝土内部的温度上升也较快，如果延后到终凝时间通水，混凝土的最高温度就会有可能大幅度超标，进而增加了温度裂缝出现的风险。 对于碾压混凝土浇筑中温度控制的风险同水管破损的问题，可通过开展室内外试验加以处理，结合不同时节碾压混凝土强度的增长情况，对碾压混凝土初期的冷却通水时间进行动态调整，尽最大程度实现两者的协调。具体可采取以下措施：夏季高温时期可在初凝后进行冷却通水；冬季低温时期可在终凝后进行冷却通水；人在春秋常温季节在初凝前终凝前这个时间段进行冷却通水，也可以灵活的进行微调。4.2垂直冷却水管通水技术要加强地质缺陷处理施工的进度，还需要利用低温少雨的季节快速通过碾压混凝土填平齿槽。这样不但可以增加混凝土盖重的厚度，还能够避免在复杂地质情况固结灌浆时容易出现的抬动现象。另外，还可以规避齿槽斜坡处二次固结灌浆状况，这对施工的进度以及质量都是有利的。不过，碾压混凝土在施工的过程中，会通过埋设水平冷却水管实施初期冷却，在后期的灌浆钻孔施工中，因为盖重的厚度较大，而且钻孔精度难度不好控制，施工中就难以避免的回打断一些冷却的水管。因此，可使用固结灌浆孔来布置冷却水管，实施中期和后期的冷却通水，对于部分温度控制较高的地方可以再布置钻孔加密水管。垂直冷却主要是通过使用固结光讲孔在孔内设置进回冷却水管，使得孔内中的冷却水管串联，在通水冷却后，实现降低混凝土内部温度的效果。一般采取的通水方式有满孔通水和U型管通水两种。前者是指使用冷却水直接来接触混凝土，后者是指在孔内进行泥沙浆回填，然后在管内让冷却水进行流通，这种方式不需要直接接触混凝土。为保障垂直冷却的效果，冷却通水的流量通常要控制在20L/min以上，且冷却水管的通水压力应在0.3到0.4Mpa间。规避渗漏水的问题还应该确保孔口封口严实。向家坝工程中使用的孔内钢板加孔口水泥砂浆的方式效果较好。布置垂直冷却管之后，能够解决层间水平冷却管断后的后期冷却问题，确保碾压混凝土能够顺利的进行接缝灌浆。5.结语 向家坝水电站工程标段坝前齿槽混凝土浇筑工程从2010年6月开始进行固结灌浆施工至2010年8月份结束，有效避免了在高温多雨季节进行碾压混凝土的施工，大大降低了施工风险，从而为向家坝二期工程标段的主体混凝土浇筑工作打下了良好的基础。向家坝工程碾压混凝土快速施工技术的应用不仅在理论与实践过程中丰富了碾压混凝土的筑坝技术，同时通过深入的探索与创新在结构设计与技术上采用了更加具有针对性的措施，有效确保了碾压混凝土的施工质量，并且很好的解决了冷却水管的相关难题与问题，确保了各项施工的顺利进行，同时为我国的碾压混凝土快速施工技术的应用增添了一笔重要的实践基础，具有重大意义。【参考文献】1周建华.向家坝水电站泄洪消能建筑物混凝土快速优质施工技术J.中国水运(下半月),2013,13(05):169-170+276. 2彭冈,高鹏,王毅.向家坝水电站碾压混凝土关键施工技术探索J.人民长江,2015,11(02):10-13+18. 3陈康德,姚礼敏,周伟等.乐昌峡水利枢纽工程碾压混凝土快速筑坝与温控防裂关键技术研究及应用J.广东水利水电,2012,11(01):29-33. 4施正友,王新华,窦立刚.向家坝水电站二期工程RCC施工工艺试验研究J.水利水电施工,2012,13(01):74-76. 5窦立刚,虎永辉.向家坝水电站碾压混凝土施工工艺试验研究J.云南水力发电,2012,13(02):48-5