某电站大坝混凝土快速施工技术

1 某电站大坝混凝土快速施工技术某电站大坝混凝土快速施工技术 摘要 摘要 某水电站混凝土双曲拱坝坝高 305m 大坝混凝土总方量 560 万 m3 单月浇筑 强度超过 15 万 m3 月有 21 个月 最高的 19 4 万 m3 月 平均月强度高达 15 8 万 m3 月 由 于地质条件等原因 开挖工期滞后 9 个月 为了尽快发挥某工程发电效益 某管理局要求 参建各方结合工程目前的实际情况 加大资源投入 采取一切必要的措施 加快大坝混凝 土施工速度 实现原合同 20 年 月发电目标 本文阐述大坝混凝土主要快速施工措施 以供大家参考 关键词 关键词 双曲拱坝 混凝土 快速施工 1工程概况工程概况 某水电站位于四川省凉山州盐源县和木里县交界的雅砻江干流上 是雅砻 江水能资源最富集的中 下游河段五级水电开发中的第一级水电站 某水电站混凝土双曲拱坝坝顶高程 m 建基面高程 m 最大坝高 m 正常蓄水位 m 死水位 m 拱冠梁顶厚 m 拱冠梁底厚 m 最大 中心角 93 12 顶拱中心线弧长 m 厚高比 0 207 弧高比 1 811 设置 25 条横缝 将大坝分为 26 个坝段 横缝间距在 20m 25m 平均坝段宽度为 22 6m 施工不设纵缝 在 12 16 坝段的 1700m 高程上布置 5 孔导流底孔 孔口尺寸 5m 11m 宽 高 进口闸门封堵平台高程位于 1810m 在 11 和 17 坝段的 1750m 高程上布置 2 孔放空底孔 孔口尺寸 5m 6m 宽 高 在 12 16 坝段 1789m 1790m 高程上设 5 个泄洪深孔 孔口尺寸 5m 6m 宽 高 在 12 16 坝段布置 4 孔表孔溢洪道 采用骑缝布置 堰顶 高程 1868m 孔口尺寸 11m 12m 金属结构工程包括大坝表孔溢洪道工作闸门 4 孔 深孔工作闸门及事 故检修闸门 5 孔 导流底孔工作闸门及事故闸门 5 孔 放空底孔工作闸 门及事故闸门 2 孔 左右岸导流洞封堵闸门 启闭机及其附属设备 大坝右岸标主要承担 14 26 坝段混凝土施工 混凝土总量约为 254 万 m 钢筋制安 2 1262 万 t 固结灌浆 22 3 万 m 帷幕灌浆 38 万 m 接缝灌浆 12 5 万 m2 金结安装 7080t 钢衬安装 1450t 2 2 大坝施工形象大坝施工形象 某水电站大坝右岸混凝土工程合同开工日期为 20 年 月 日 由于地质 条件等原因 开挖工期滞后 9 个月 混凝土实际开工日期为 20 年 月 日 为了尽快发挥 工程发电效益 20 年 月 日和 月 日 管理局主持召开 了大坝赶工专题会 要求参建各方结合工程目前的实际情况 加大资源投入 采取一切必要的措施 科学组织 精心施工 实现原合同 20 年 月发电目标 为此 项目部组织相关人员于 20 年 月编制上报了 水电站右岸大坝工程 20 年发电赶工计划及措施 并通过批复进行实施 通过近一年的赶工施工 截止目前为止 20 年 月 日 水电站大坝右 岸混凝土工程已开始浇筑的有 14 19 共 6 个坝段 总计浇筑 126 仓 浇筑混 凝土总量 50 万 m3 大坝进度形象见图 1 1 受多种因素影响施工进度较赶工 计划滞后 1 个月 图 1 1 右岸大坝进度形象 3 3 大坝混凝土快速施工技术大坝混凝土快速施工技术 3 1 河床坝段坝基固结灌浆施工河床坝段坝基固结灌浆施工 3 1 1 坝基固结灌浆方案优化 坝基固结灌浆按原设计方案 河床 坝段采用有盖重灌浆 先浇筑 6m 14 17 厚的混凝土 并在其强度达到 50 设计强度后再钻孔灌浆 岸坡 采用无 18 26 盖重加引管有盖重固结灌浆 即在混凝土浇筑之前 先进行基岩 5m 以下段的灌 浆施工 5m 以上段采用引管至上下游贴角 待其上混凝土浇筑一定厚度并达到 设计强度 同时坝体混凝土温度冷却到封拱温度后 再进行引管有盖重固结灌 浆施工 根据固结灌浆生产性试验成果 同时参考在建类似工程施工经验 河 床坝段固结灌浆调整为无盖重灌浆加浅层有盖重加强灌浆 即在大坝混凝土浇 筑前 对坝基范围内的固结灌浆采用无盖重灌浆 力争在坝体混凝土浇筑之前 完成 在混凝土满足盖重厚度 7 5m 相邻坝段浇筑高度 6 0m 要求 且混凝 土龄期达到 7 天 设计强度值达到 15MPa 以上 后 再在混凝土仓面上钻孔对 基岩浅表 5m 进行有盖重加强灌浆 右岸河床各坝段优化后的无盖重加有盖重灌浆方案实际工期 108 天 与原 方案 150 天相比 节省工期 42 天 见表 1 1 方案优化前后所需工期对比 表 1 1 方案优化前后所需工期对比 优化方案 项目原方案坝 14 段 坝 15 段 16 坝段 灌浆方式有盖重无盖重加有盖重 实际进出 二进 二出 三进 三出 二进二出 无盖重工期0d11d21d12d 有盖重工期150d24d27d13d 小计150d35d48d25d 合计150d108d 3 1 2 坝基固结灌浆施工 河床坝段首仓混凝土浇筑前 于 20 年 月 日至 日完成了河床坝段 14 溶蚀裂隙及小断层灌浆 20 年 月 日正式开始坝基固结灌浆施工 截止 20 年 月 日完成河床 坝段固结灌浆施工 14 16 灌浆孔采用 TYQZJ100D KSZ100 型潜孔钻或 CM351 高风压潜孔钻 XY 2 型岩芯钻钻孔 孔径 76 91mm 钻孔测斜采用 Kxp 1 型测斜仪 终孔孔斜率 按不大于 2 5 控制 4 坝基固结灌浆按方格形式布孔 间排距均为 3 0m 0 6m 加强灌浆孔布置 在无盖重灌浆矩形布孔中间 在有明显地质缺陷部位 如河床 15 坝段 16 坝 段溶蚀裂隙部位 按间排距 2 0m 布孔 灌浆压力 见表 1 2 无盖重固结灌浆分段及压力使用表 表 1 2 无盖重固结灌浆分段及压力使用表 方案孔深 m 0 22 5 6 5 1010 1515 2020 25 序0 3 0 50 5 0 70 7 1 01 0 1 51 51 5 序0 3 0 50 5 0 71 0 1 51 5 2 02 02 0无盖重 序0 5 0 70 7 1 01 0 1 51 5 2 02 52 5 序0 8 1 01 0 1 21 2 1 51 5 2 02 0 2 52 0 2 5 序1 0 1 21 2 1 51 5 2 02 0 2 52 5 3 02 5 3 0有盖重 序1 2 1 51 5 2 02 0 2 52 5 3 03 0 3 53 0 3 5 序1 0 1 2 序1 2 1 5说明 压力单位 MPa有盖重加强 序1 5 2 0 3 1 3 固结灌浆成果及分析 3 1 3 1 平均透水率和单位注灰量分析 根据表 1 3 可以看出 无盖重条件下 岩体内裂隙松弛 张开 透水率较 大 可灌性好 有盖重条件下 坝基透水率较无盖重时小 岩体透水性 可灌 性较好 浅层基岩经过无盖重低压灌浆处理后 透水率大幅减小 通过加强灌 浆 细小裂隙进一步得到有效填充 灌浆随着灌浆次序 透水率及单位注灰量 均有较强的规律性 符合分序加密灌浆规律 3 1 3 2 抬动观测成果 右岸河床坝段分别在坝段上游侧和下游侧各布置了 1 个抬动变形观测孔 采用抬动自动报警装置进行冲洗 压水 灌浆等带压作业工序全过程监测 累 计监测压水 2502 段次 灌浆 7696 段次 最大抬动变形情况如下 坝段发生 14 在无盖重 G1414 5 孔段 52 m 灌浆压力 3 0MPa 坝段发生在有盖重 15 J1517 II 9 孔段 39 m 灌浆压力 2 5MPa 坝段发生在无盖重 G1618 3 16 孔段 59 m 灌浆压力 3 0MPa 根据成果显示 未发生超标抬动变形 3 1 3 3 灌后检查孔压水情况 从表 1 4 可知 在防渗帷幕中心线上下游 5m 范围内共布设 9 孔 共压水 49 段次 透水率全部小于 1Lu 在 5m 范围外共布设 46 孔 共压水 244 段次 其中 241 段次透水率小于 3Lu 只有坝段 3 个孔口段压水不合格 不合格孔 16 段不超过规定的 150 故满足要求 5 3 1 3 4 灌后检查孔取芯情况 根据钻孔地质柱状图并结合孔内全境图像知 坝段灌后取芯率 80 1 较灌 14 前的 64 3 提高 15 8 坝段灌后取芯率 80 较灌前的 71 2 提高 8 8 15 坝段灌后取芯率 87 4 较灌前的 68 1 提高 19 3 绝大部分检查孔钻孔裂隙 16 中发现水泥结石充填 且胶结较好 3 1 3 5 灌后检查孔声波波速检查 从表 1 5 中可知 除坝段在无盖重灌浆结束后进行声波检测不合格 然 15 后进行全面补强灌浆后检测合格 其它坝段声波检测总体合格 对于局部不合 格部位已进行了补强灌浆处理并重新进行检查 结果合格 3 1 4 固结灌浆小结 水电站右岸河床坝段坝基固结灌浆施工灌浆成果数据真实 可靠 灌浆 成果具有较好的规律性 灌后检查孔压水试验成果 声波测试成果 变模测试 成果均满足设计技术要求 由单一有盖重灌浆方式优化为无盖重加有盖重方式 灌浆 减少混凝土内打断钢筋 设备搬迁 仓面污染等 降低了打断冷却水管 机率 同时根据岩体质量分级 尽可能采用自下而上灌浆 提高钻灌效率 加 快施工速度 缩短直线工期 保证了大坝混凝土浇筑按进度计划实施 6 表 1 3 水电站右岸河床坝段固结灌浆成果 透水率 Lu 单位注入量 kg m 坝段 灌浆 方式 孔数 个 混凝土深 m 基岩深 m 总注入量 t 说明 无盖重6001500396 9293 04179 2179 31352 1175 195 6 有盖重1321236 93312536 125 8317 6111 37234 8178 177 5 14 加强52568 8274 511 99 006 045 2043 552 135 4 无盖重318079501816 0174 6860 2144 37348 3211 88113 07 有盖重38291 4975 5124 18 885 934 01209 6139 7277 19 15 补强2962598 45048 5194 92 621 82 45 6735 51 无盖重184046001044 1234 8153 99 9322 97215 09121 13 16 加强1121310 598125 32 942 481 8228 8926 0618 44 合计1192600624641 54149 3 表 1 4 水电站右岸河床坝段固结灌浆灌后压水试验成果 1Lu 标准区3Lu 标准区 坝段 检查孔 数 压水段数 1Lu合格率 1 5Lu检查孔数压水段数 3Lu合格率 4 5Lu 说明 14 31818100 074242100 0 21010100 0157575100 0 15 21010100 0136565100 0补强后 166100 09545194 4 33 段 150 16 155100 0288100 0补强后 合计94949100 04624424198 8 3 表 1 5 水电站右岸河床坝段固结灌浆声波波速统计 声波速度 km s 灌后波速分布比例 km s 坝段岩级 检查 孔数 孔段 灌前灌后提高率 4000 4200 4400 4600 4900 5000 5200 5400 评价说明 0 5m4966571014 98 0 3891 53 14 1 灌前 11 灌后 10 5m 以下551258786 64 0 396 66 合格 0 5m4684521711 3 13 43 4300 62 32 1 15 1 灌前 21 灌后 17 5m 以下515254094 98 5 64 4300 71 57 无盖重检 查不合格 0 5m5217587312 6 097 8 2 15 1 灌前 17 灌后 17 5m 以下540957466 2 0 4189 8 补强灌浆 检查合格 0 5m4562564124 095 5 1 灌前 8 灌后 8 5m 以下524655957 1 2487 33 合格 0 5m4953601421 098 16 灌前 3 灌后 2 5m 以下5252577710 0 5583 52 合格 7 3 2 大坝大坝4 5m4 5m 混凝土升层混凝土升层施工施工 根据大坝混凝土目前的实际施工状况 受常规 3m 升层受转仓耗时 混凝土 间歇期 缆机效率等影响 目前已滞后 20 年赶工计划 个月 再加上后期由 于坝段增加 仓位面积减小 坝体复杂结构出现 缆机效率必将进一步受到影 响 采用 3m 升层施工进度很难实现 20 年发电目标 为此我部提出在右岸大 坝采用 4 5m 升层施工以加快施工进度 并针对 3m 4 5m 和 4 5m 4 5m 孔口 牛腿等特殊结构部位除外 两种方案的进度计划进行了对比分析 3 2 13 2 1 4 5m4 5m 升层混凝土浇筑的实施情况升层混凝土浇筑的实施情况 我部于 20 年 月 日在 15 坝段 EL 1616 0 EL 1620 5m 高程进行了 4 5m 升层实验并在 15 17 坝段分别采取了 4 5m 升层浇筑施工 通过实践得 出以下结论 1 EL 1885m 高线拌和系统运行基本正常 生产能力满足施工要求 通 过实施混凝土一条龙考核 加强各环节的衔接 能够大幅提高浇筑强度 2 大坝坝体成型体形满足技术规范 混凝土表面气泡少 外观质量符合 规范要求 上下游面 4 5m 大坝模板变形量 20mm 结构安全可靠 满足规范要 求 3 通过采取加快浇筑速度缩短坯层覆盖时间 对坯层及时覆盖保温被防 止热量倒灌 实时进行仓内喷雾等措施 能够有效控制浇筑时段的混凝土温度 回升 4 通水冷却和混凝土内部温度检测结果表明 4 5m 升层混凝土温度指 标满足设计要求 处于可控状态 未出现异常变化 冷水机组运行正常 4 5m 升层块对相邻坝块的混凝土内部温度影响小 5 在相似环境下 4 5m 升层仓比 3 0m 升层仓混凝土温升幅度大且持续 时间较长 4 5m 升层仓最高温度出现时间比 3m 升层仓晚 9 32h 需要从影响 混凝土内部温度的源头做好温控工作 主要是提高混凝土入仓强度和浇筑温度 合格率 在后续的通水控制中降低通水温度或通更大流量的冷却水 6 以 17 坝段 EL 1634m EL 1733m 高程为例分析 3m 升层仓施工周期 预计为 8d 4 5m 升层仓施工周期预计为 10d 若全部采用 3m 升层共计 33 仓预 计需 264d 全部采用 4 5m 升层共计 22 仓预计需 220d 采用 4 5m 升层仓预计 8 可以节约工期 44d 3 2 23 2 2 4 5m4 5m 升层混凝土浇筑升层混凝土浇筑小结小结 先浇块采用 3m 后浇块采用 4 5m 升层 虽基本满足 20 年发电目标 但 工期紧张 金属结构安装强度高 压力大 若先浇块与后浇块均采用 4 5m 升层 方式 工期满足 20 年发电要求 金属结构安装时间较第一种方案富余 4 5m 高的双曲拱坝升层混凝土浇筑在国内尚属首次 我们通过前期充分的计算 分 析和判断 并通过在现场切实落实温控措施 成功的进行了国内首次双曲拱坝 4 5m 升层混凝土的内部温度控制 达到了预期的效果和目的 具有较高的推广 和应用价值 3 3 增加入仓手段 提高缆机效率增加入仓手段 提高缆机效率 目前混凝土入仓有 5 台缆机 按照已浇筑的情况来看月平均吊运混凝土约 2 5 万 m3 月 1 4 缆机仅是其它缆机吊运混凝土的 50 60 左右 与其它 类似工程单台缆机 3 5 万 m3 月相比 本工程要达到此强度难度很大 按照招标 文件缆机使用时间大坝左岸工程标和大坝右岸工程标按 4 3 的比例分配 5 台 缆机用于浇筑右岸大坝混凝土的最大强度为 3 5 5 3 7 7 5 万 m3 月 根据 4 5 4 5 米升层进度计划强度分析表 月施工强度最高达 8 87 万 m3 超过 7 5 万 m3的有 9 个月 右岸还需增加约 1 37 万 m3 月的浇筑能力 需要增加辅助入 仓手段 为此 我部提出在 2011 年 6 月前在右岸 EL 1730 EL 1850m 高程增 加布置垂直缓降溜筒皮带布料系统协助右岸混凝土浇筑 提高缆机效率 采用 4 5m 升层比常规 3m 升层的单仓节约缆机转仓时间约 1 5 小时 采取无间隙转 仓 连仓浇筑的方式 左岸或右岸各连续浇筑 2 到 3 仓后再交由另一方浇筑 可以节约转仓时间 提高缆机利用率和月吊运能力 3 4 增加模板投入增加模板投入 目前已在 15 17 18 坝段采用了 4 5m 升层模板 对上下游坝面 横缝 面模板进行了更换 取代了原 3m 升层模板 后期其他坝段也将采用 4 5m 升层 模板 对于目前正在施工的电梯井部位 通过多种方案的比选 采用了液压爬模 方案 现已在组装使用 该模板的投入将提高电梯井部位的施工速度 满足施 9 工进度要求 前期已定制加工的廊道顶拱模板 在现场施工中已取得了很好的效果 目 前 导流底孔即将开始施工 底孔牛腿采用的液压自升模板系统已在组 装 后期将对孔洞等特殊部位 提前加工制作定型模板及支撑 减少模板安装 加固时间 加快施工进度 3 5 加大设备投入加大设备投入 塔机投入 考虑到水垫塘施工强度高 工期紧的情况 计划在右岸水垫塘 EL1661 高程布置临时施工道路 并安装 C7050 塔机 用作水垫塘贴坡混凝土材 料吊运及浇筑 同时可解决部分大坝施工材料的吊运问题 目前临时道路已设 计并开始实施 已在上游 EL1750 马道安装 C7050 塔机一台 用作 f14 刻槽及洞 室施工材料的吊运 并为后期大坝施工提供材料吊运手段 坝后升降机 随