1、1论碾压混凝土筑坝技术研究进展摘要：本文阐述了碾压混凝土施工技术的现状及发展及我国碾压混凝土筑坝技术的发展历程和特点。 关键词：碾压混凝土施工技术;现状及发展；经济性 中图分类号：TV544+.921 文献标识码：A 文章编号： 碾压混凝土是近几十年发展起来的一种新型混凝土，在筑坝施工中采用沿坝体平面通仓薄层摊铺碾压。该技术是基于土石坝施工方法中的一种干硬性混凝土坝的施工方法，即采用振动碾对干硬性混凝土通过在坝体的铺筑、碾压而成型的工艺。碾压混凝土筑坝技术的基本特点是：使用水泥、火山灰质掺和料或惰性填料、水、外加剂、砂和分级控制的粗骨料拌制成无塌落度的干硬性混凝土，采用与土石坝施工相同的运输及
2、铺筑设备，用振动碾分层压实。碾压混凝土坝既具有混凝土体积小、强度高、防渗性能好、坝身可溢流等特点，又具有土石坝施工程序简单、快速、经济、可使用大型通用机械的优点。 1.我国碾压混凝土施工技术的现状及发展 碾压混凝土技术是干硬性混凝土利用土石坝施工工艺，以振动碾压实的一种新的混凝土施工技术，突破了传统的混凝土大坝柱状浇筑法。它具有机械化程度高，缩短工期，简化施工程序，节省投资等特点，成为水利水电工程大坝首选坝型之一。随着深入的试验研究，原材料、混2凝土配合比及施工机械、施工工艺的改进，先进科学的设计理论和实践，碾压混凝土筑坝技术不断提高，日趋完善，解决了各类问题：采用高掺粉煤灰等外掺料，选用适宜
3、水泥、砂石骨料、优质复合型外加剂、核子水分-密度仪国产化研制；石料对碾压混凝土性能的影响规律；对碾压混凝土拌和、运输、摊铺、压实的机械设备不断改进，调整了混凝土稠度Vc 值的控制范围；坝体防渗结构的演化发展；在混凝土摊铺、浇筑及分缝处理，分层碾压、模板工程等施工工艺不断改进和提高，研究了变态混凝土、斜层平摊铺筑、诱导缝施工及恶劣环境下的施工技术等新工艺，进一步提高了碾压混凝土大坝的质量，对垂直、水平及其他方向的混凝土芯样检查，芯样已达 10m（若不受钻孔机具限制，可能会更长） ，压水试验的透水率平均水于 1Lu，抗剪断试验的破环面不在层面结合面，观测仪器的数值均证实大坝运行正常，大坝渗漏、变形
4、值与常规混凝土相同。在大坝设计方面也有很大突破，除重力坝外，还设计采用了拱坝、包括设计指标很先进的双曲拱坝。 2.碾压混凝土的特点及筑坝的经济性 2.1 碾压混凝土的特点 碾压混凝土有以下特点:混凝土是超干硬性的,以便于振动压实机械进行振动压实;混凝土的单位水泥用量很少;可以大比例地掺加掺和料(一般为粉煤灰),粉煤灰的掺量为 30%40%。我国沙溪口水电站碾压混凝土的粉煤灰掺量高达 56%;美国粉煤灰的掺量更高,一般为 70%左右;而日本则低一些,一般为 30%左右。 2.2 碾压混凝土筑坝的经济性 3(1)劳动强度降低,熟练工人可以减少。用传统方法浇筑混凝土要用振捣器平仓和振捣,而碾压混凝土
5、用推土机平仓,振动碾压实,劳动强度可大为降低。碾压混凝土横缝不用模板成型,熟练工人可以减少。如美国坝高为 55m,碾压混凝土方量为 35104m3 的柳溪坝,整个工地只有 72 个工人,分两班施工,工期为 300d。 (2)材料、设备可以节约。传统方法浇筑的混凝土,水泥用量一般为160kg/m3 左右,而碾压混凝土大多数为 7090kg/m3 左右(另有掺合料)。美国的盖尔斯维尔坝水泥用量为 53kg/m3,而柳溪坝只用了 47kg/m3 左右;日本的岛地川坝和真野坝水泥用量为 80kg/m3;中国的坑口水电站水泥用量为 60kg/m3。因水泥用量的减少,降低了混凝土的发热量,大体积混凝土的温
6、度控制措施基本可以取消,这样温控材料及费用都可以节约。施工模板根据日本岛地川及大川坝的统计,分别可以节约 44%及 55%。在设备方面,碾压筑坝法主要采用土石坝的通用机械作业。如柳溪坝整个工地,只有 2 台振动碾,3 辆铲运机,1 台推土机和几辆洒水车。整个工地的施工井然有序。 (3)生产效率提高,工期缩短。岛地川坝统计混凝土日平均浇筑量,碾压法较传统法可提高 24%,大川坝常规法浇筑需要 540d,碾压法只要270d。1985 年在美国,一座高 51m,坝顶长 285m,体积约为 17.6104m3 的混凝土坝盖尔斯维尔坝在 45d 之内建成了,这是迄今为止,建设速度最快的一座坝高超过 50
7、m 的混凝土坝。该坝原设计是土石坝,1982 年在美国建成的第一座碾压混凝土坝柳溪坝具有很大的吸引力。在这以后,对盖尔斯维尔坝重新设计,发现如用碾压混凝土筑坝可以比土石坝4节省 200 万(相当于总投资的 15%),故改用碾压混凝土筑坝。再如,我国建成的第一座全碾压混凝土坝坑口水电站,与常规的混凝土筑坝方法相比,可节省水泥 44%,综合造价降低 16%,工期缩短 1/2。我国原水电部赴日考察组的评价认为:碾压混凝土筑坝较常规的混凝土筑坝方法相比,可以节约 20%25%的投资,工期可以提前 20%左右。美国、日本的学者和专家们认为,与传统筑坝方式相比,碾压混凝土筑坝工期可大致缩短 1/3,投资可
8、大致减少 1/2。 3碾压混凝土筑坝技术的优越性 碾压混凝土作为一种干硬性混台材料，无塌落度，有别于常规混凝土；施工方法接近于土石坝的填筑方法，采用通仓薄层铺料，振动碾压实；而常规混凝土施工多采用柱状分块，插入式振捣。无论在材料消耗、施工效率，还是在本身性能方面，碾压混凝土施工技术，都有明显的优越性。 3.1 施工速度快，节约工期，工程发挥效益快 3.1.1 与常规混凝土相比 碾压混凝土坝结构尺寸与一般常规混凝土坝相似，但坝体结构简单，可不设冷却水管，使用土石坝填筑机械，提高了施工机械化程度，远比常规混凝土浇筑速度快一般来说，坝体上升速度可达到 lmd，中低型碾压混凝土坝可在一个枯水期内完工，
9、百米级碾压混凝土坝可在两个枯水期内完工，与常规混凝土坝相比，可提前 1 年完工。 3.1.2 与土石坝相比 碾压混凝土断面小、结构紧凑、工程量小，又采用土石坝相同的施5工机械，自然可缩短工期，同样的坝体，可比土石坝缩短工期 13。 3.2 经济效益 3.2.1 与常规混凝土坝相比 a碾压混凝土不设纵缝，只在上、下游坝面安装模板(碾压混凝土重力坝下游面还可不安装模板，而由预制混凝土块代替)，从而节约了模板工程量。 b碾压混凝土中水泥用量少，用粉煤灰或其他活性材料替代，降低了混凝土水化热，从而降低了混凝土的绝热温升，不但节约了材料费用，而且简化了温控措施。 c碾压混凝土坝体结构简单，薄层铺筑，连浇
10、碾压，施工速度快，节约了工期，使工程能提前发挥效益。 3.2.2 与土石坝相比 a碾压混凝土坝比土石坝体积小(同高度时)，建筑材料省，料场征地费用和运输费用可大大降低。且用土石坝相同的施工机械，碾压混凝土浇筑速度可接近土石坝的填筑速度，可以大大缩短工期，提前发挥效益。 b碾压混凝土坝基宽度小，坝址选择的灵活性也相对较大，减少了开挖量和基础处理费用，施工导流设施和泄洪建筑物长度也较短。 c碾压混凝土结构简单，其他附属建筑物可与坝体接合，减少了工程量。 d碾压混凝土汛期可利用坝体过水，减少了其他导流设施规模和相关费用。 64 .将来需进一步研究的一些问题 a高碾压混凝土坝采用全断面碾压、上游采用变
11、态混凝土防渗尚有顾虑，采用何种最佳防渗结构有待进一步探索。 b碾压混凝土材料的耐久性问题：由于已建成的坝高最大的工程运行仅 10 多年，老化问题尚未完全明朗，特别是高粉煤灰掺量的影响以及抗冻、防裂性能的提高有待进行系统研究。 c高碾压混凝土拱坝的分缝结构及灌浆处理，尚有一些问题不够明确，还要通过实践认真总结经验，提出一套实际可行的方案。在高温地区和低温地区施工碾压混凝土，如何改进温控措施，避免出现混凝土温度裂缝，尚需进一步研究。 d碾压混凝土的层面仍是坝体的薄弱环节，如何进行施工全过程控制或改进施工工艺有待进一步研究。 5.结语 a碾压混凝土筑坝技术作为一种新工艺，在我国 20 多年的试验、研
12、究以及应用中，已取得了丰硕的成果。可以说，碾压混凝土筑坝技术的优越性是非常明显的，不但节约了工期，工程提前发挥了效益，而且充分利用了资源(粉煤灰)，减少了环境污染。我国在碾压混凝土坝设计、试验研究以及施工工艺方面已居世界前列。 b碾压混凝土作为一种特殊的混凝土，有其自身的特点和局限性。在推广碾压混凝土筑坝技术的同时，不应忘记其适用的外部条件，要充分考虑其经济合理性，通盘分析所建某种坝型的成本和效益。 参考文献: 71 李海标.浅谈碾压混凝土的质量控制J.科技资讯,工程技术,2009. 2 周科志,张朝康.浅谈我国碾压混凝土筑坝技术特点J.四川水力发电,2010. 3 王晨羽.大坝碾压混凝土表面缺陷及裂缝的处理J.中国科技信息,工程, 2007.
