1、1水电站大坝碾压混凝土施工技术分析摘要：碾压混凝土大坝具有工艺简单、上坝强度高、工期短、造价低、适应性强等特点，产生了巨大的经济和环境效益，已经成为最有竞争力的坝型之一，在世界大坝建设中得到了大力发展和广泛应用。 关键字：碾压混凝土浇筑施工 中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号： 前言：碾压混凝土的共同特点是:低胶凝材料用量,包括水泥与掺和料共 120160kg/?；超干硬性，以维勃仪加压测定,拌和物的稠度值在 20s 左右；大量使用掺和料,如用粉煤灰或天然火山灰，掺量为胶凝材料总量的 3060；不设纵横缝,但有的坝在一层碾压完毕进行横缝切缝,在切缝上游设置止水设施；混凝土拌和可
2、用自落式或强制式拌和机,但用自落式拌和机时,受大掺量掺和料的影响，需根据具体情况适当延长拌和时间，相应产量有所下降；混凝土运输过程中，需尽量减少倒运次数，以免产生分离；混凝土的平仓与摊铺，有的用推土机，有的用摊铺机,摊铺层厚度大体为 1525cm,铺料过程尽量控制水平;混凝土的碾压,根据层厚不同采用不同性能的振动碾，一般铺料两层或三层后进行一次碾压，碾压遍数通过试验确定。碾压混凝土施工较之常规混凝土，具有造价低，施工速度快、节省水泥、模板和劳动力等优点,技术经济效益显著。据美国威洛克里克坝的经验，碾压混凝土的单价约为常规混凝土的 1/3,在短短 4 个月时间内,全部 30 万?混凝土的工程，即
3、告竣2工。亦较常规浇筑方法缩短工期 一、碾压混凝土浇筑施工技术 碾压混凝土浇筑 碾压混凝土浇筑方式有两种。 大坝 164 m 高程 以下采用通仓薄层连按横缝位置分 23 个区， 控制最大仓面面积不超过 6 000 m 2， 一次升程高度 3 m 。这种浇筑方法存在仓 面面积大而浇筑能力小的矛盾，设备效率受到局 限。因此， 在坝体高程 147-176 m 之间， 碾压混凝土 施工采用了斜层平推铺筑法， 将铺筑层由水平铺筑 改成 1： 201： 10 的缓坡沿平行坝轴线方向进行斜层 平推铺筑。 1 碾压混凝土拌和物质量控制 混凝土拌和物质量控制按下列程序进行：根据试验，碾压混凝土机口 Vc 值一般
4、按如下标准控制：夜间和阴天为 47s，晴天的白天为35s。碾压混凝土含气量按 3%5%控制，鉴于碾压混凝土属干硬性混凝土，与常态混凝土相比胶材用量也较少，引气相对比较困难，其引气剂的掺量是常态混凝土的 46 倍，因此，对碾压混凝土含气量的控制要特别注意。 2 斜层铺筑法的工艺流程： (1)编制要领图。要领图中应详细绘出开仓段、收仓段的各种尺寸及斜层坡度等关键参数。 (2)放样。与水平铺筑法相 比， 斜层铺筑法施工 更难于控制。因此， 浇筑前应按要领图在浇筑块的 四周进行测量放样 ， 以便确定每3一铺筑层的空间位 置和尺寸。 (3)开仓段仓面清洗、 砂浆拌和、 运输、 摊铺。 (4)开仓段碾压混
5、凝土施工。混凝土拌和后运 输到仓面， 按要领图规定的尺寸进行开仓段施工。 (5)碾压混凝土斜层铺筑。这是斜层铺筑的核 心部分 ， 也是工程量最大的部分 ， 基本方法与水平 层铺筑法相同。为了防止坡脚处碾压混凝土骨料被 压碎而形成质量缺陷 ， 施工中采取了预铺水平垫层 的方法 ，并控制振动碾不得行驶到老混凝土面上 去。水平垫层与斜层铺筑的程序施工 按顺序进行。水平垫层超出坡脚前缘 30-50 cm ， 第一次不予碾压， 与下一层的水平垫层 一起碾压 （6）砼入仓方案：一期工程在挡水坝段基础开挖完成后即可安装塔机，塔机投入使用较早，有利于闸室底板砼的入仓；二期工程进水口砼和坝体砼分别由塔机和门机入
6、仓，有利于提高入仓强度。 根据对工程施工特点及施工条件的深入分析，结合现有资源情况，确定方案优化的原则及要点如下：利用 1 台 M900 塔机作为砼入仓的主要设备；满足一、二期工程砼施工强度及工期的要求；入仓设备的布置应尽量减少对施工的干扰，避免对由其他承包人承担的砼防渗墙的施工的干扰，避免相互扯皮及由此引起的业主的反索赔；有利于降低工程施工成本，提高经营效益。 由于泄洪闸段的砼防渗墙布置在上游铺盖下，基坑开挖完成后即可进行闸室段砼浇筑，为使塔机具备尽早安装条件，便于砼入仓，特采取以下措施：（1）泄洪闸按闸孔分组进行流水作业，且在坝基开挖完成后，4防渗墙施工的同时，首先进行 1泄洪闸的施工；（
7、2）1泄洪闸砼施工以闸墩顶高程 2141.5m 为界，分为上、下两部分进行，2141.5m 以上的砼待塔机安装后浇筑；（3）闸墩上下游长度为 50m，在（闸）0+034.0m 处预留后浇带，后浇带宽度 1.02.0m，先施工上游段闸墩，下游段闸墩滞 （7）收仓段施工及养生、 冲毛、 进行下一循环的 斜层铺筑。 斜层铺筑从右岸 3 坝段开始， 左岸 9 坝段结束。施工初期，坡度采用 1： 10，相应斜坡浇筑面积 1 860 m，施工实践中发现浇筑控制面积太小 ， 设备有窝 工现象， 后放缓至 1： 15， 效率明显提高。 坝体 176-191 m 高程之间是中孔部位，仓面 小， 采用通仓薄层浇筑
8、。利用这一时机， 对斜层铺筑 部位钻芯取样及压水试验， 并与水平铺筑法的芯样 进行 比较， 结果发现斜层铺筑法的施工质量总体上 明显优于水平铺筑法 ， 于是在坝体 191m 高 程以上，继续使用斜层平推铺筑法浇筑碾压混凝 土， 直到坝体高程达 233 m 。 大坝采用斜层铺筑 法施工的碾压混凝土达 43 84 万 , 占坝体碾压混 凝土总量的 51 3。 表 1 钻芯取样及压水试验成果对比 碾压混凝土斜层铺筑法最突出的优点是在资 源配置一定的情况下， 可以进行大仓面连续施工作 业， 大幅度提高全套碾压混凝土施工设备的综合效 率； 通过调整斜面坡度控制层问结合时间； 取消了横缝模板，5既降低成本
9、， 又提高工效。结合结构物特点，分为多层，最大层厚，随坝体上升逐层施工。其中底孔常态混凝土，待底孔封顶结束、达到一定厚度后再进行浇筑；底孔出口隔墙常态混凝土随着坝体进行浇筑；溢流坝面常态混凝土待坝体上升至坝顶后再行浇筑；底孔塔架、进出口塔架混凝土随着坝体同步上升；坝后常态混凝土待塔吊拆除、坝后石渣清理干净后浇筑；坝前进出水口浇筑利用坝体上升过程中的间歇时间进行，其中先进行箱涵支墩混凝土浇筑，再进行坝前便道混凝土浇筑，接下来进行桥台砌筑和混凝土浇筑；待坝体上升至高程后，开始箱涵混凝土浇筑，在坝体上升至高程后，完成箱涵浇筑、部分起吊架浇筑和拦污栅安装，待箱涵浇筑完成后进行交通桥混凝土施工。 2 技
10、术要点：花岗岩人工骨料的脆性大，在施工中易破碎，碾压混凝土配合比设计时总胶材用量不宜低于 160kg/m3，但粉煤灰的掺量可考虑大于 50%；为保证碾压层面泛浆充分，有利于碾压层面的结合，其Vc 值控制范围为机口 47s，仓面 510s；优化施工资源配置，保证碾压混凝土的开碾时间控制在 0.5h 左右，2h 内完成各条带的碾压工作；做好碾压混凝土施工的入仓方案，提前形成各高程的入仓通道，满足三期碾压混凝土高强度的施工需要；提前做好快速上升模板的研究工作，使三期碾压混凝土围堰施工具备连续上升的条件。造缝采取在每个碾压层面上打孔灌砂诱导成缝的方法，但成缝效果不好；改用手持式振动夯改装的切缝机切缝、
11、以规范的规定，通过对原材料的一系列试验6初步拟订配合比参数，进行试拌，检验混凝土的物理力学性能是否满足要求，最终提出现场试验配合比。 二、施工质量控制 碾压混凝土施工过程中， 主要在原材料、 配合 比和施工工艺 3 个方面进行严格的质量控制； 原材料 的控制主要是加强各项指标的检测 ，特别是骨料含 水量， 需要不断进行检测， 随时调整拌和水量； 在拌 和楼出机口和施工仓面分别取样测定混凝土的 值， 以保证其在施工配合比设计范围之内， 另外， 根 据天气 、 温度条件、 混凝土浇筑能力、 间歇时间等， 动 态地控制 值 ； 碾压混凝土施工 中， 严格控制层间 间隔时间、碾压混凝土从拌和加水开始到
12、碾压前的 时间、 砂浆从拌和到被覆盖的时间， 控制骨料分离。 采用核子密度仪现场检测碾压混凝土的压实密度。 浇筑要点要点 分坝段或梯级坝段施工：梯级坝段法先浇筑升高一个或多个坝段的几层，然后浇相邻的坝段。此法的主要好处是：在有效工作范围内快速浇筑各层使浇筑层的接合成熟度能显著地降低。其结果是浇筑层接缝抗拉和抗剪强度增加，可以减少冷缝垫层混合料的用量。另外，此法允许在一个区域施工时，另一个区域可同时进行开挖、廊道施工、钻孔和最后冲洗或其他工作。分坝段和梯级坝段施工的缺点是：工作区的未端需要模板，通向浇筑面更加困难，对护面施工可能有影响。 厚层浇筑：较厚水平浇筑层的施工主要受供料系统、铺料等设备7
13、的容量限制。所以水平浇筑层厚已经或多或少地变为世界性标准了。当厚层浇筑不需要增加浇筑层接缝的抗剪强度时，这种方法确定可减少浇筑层接缝数目。更厚的浇筑层既可通过单个厚层浇筑完成，也可通过分层浇筑 完成一个较厚的浇筑层，类似于年前在大坝采用的施工程序。在 ，按厚铺料，每层分别用推土机压实。浇筑了层后共厚的浇筑层用振动碾压机压实。在，较厚浇筑层的成功压实既要求其贝；氏值低（） ，又需对厚的每斜层浇筑 3 层铺料用推土机充分压实 ：这种浇筑方法，是采用浇筑许多斜坡单层的办法形成厚块而向前推进的，各单层都从本块顶 部向下斜延到前一厚块的顶部。各子层的坡度是根据浇筑能力和浇筑面积规定的，而要确定 的是浇筑
14、每一层所需的时间。陡坡降低层间浇筑时间，但太陡会造成施工设备利用不够充分 。每斜层都用振动碾压实。目标是降低每斜层的浇筑时间，从而提高浇筑层接缝质量而不使用垫层混合料。? 三碾压。 配置 YZC- 12 和 BW- 202AD 大型振动碾各 1 台。 二级配区垂直水流方向碾压, 三级配区顺斜层坡向碾压,振动碾行走速度控制在 1.3 1.5 km/h, 碾压遍数为静碾 2 遍+ 振碾 8 遍。碾压完成后 10 30 min 内用核子水分密度仪检测压实容重, 要求相对密实度二级配区达到 98%以上, 三级配区达到 97%以上, 且压实容重均不小于 2 325 kg/m3。实际施工中要求以碾压遍数为
15、8基本控制参数, 在相对密实度达到设计要求的情况下, 还要求碾压后表面泛浆充分, 碾压混凝土料从拌和楼开始拌和到碾压完毕控制在 2 h 以内, 力争 1.5 h 完成。碾压作业采用搭接法 , 碾压条带搭接宽度为 20 cm, 端头搭接宽度为 1 m。每层碾压混凝土施工时, 由质检部和试验室进行值班, 主要监控碾压参数、 层间间隔时间及 VC 值、压实密度、 气温、 混凝土浇筑及出机口温度等指标。 每层压实容重检测合格后方可摊铺上层混凝土。 斜层碾压工艺可以减小浇筑作业面积, 缩短层间间隔时间, 从而达到改善层间结合质量的目的。 但斜层碾压会在坡顶和坡脚各形成一个薄层尖角, 由于坡脚薄层尖角直接
16、落在下层已干硬的混凝土之上, 该部位的骨料易被压碎, 从而影响施工质量, 特别是在左右岸方向的斜层碾压中, 若坡脚薄层尖角处理不当,极易形成贯通上下游的渗流通道, 坡顶薄层尖角对层间结合质量也有一定影响。因此, 如何妥善处理薄层尖角对保证斜层碾压施工质量至关重要。 大坝对坡顶尖角采用加少量净浆、 振动碾横向补碾后再用平板振捣器补充振捣的方法处理, 对改善层间结合质量, 提高收仓平整度效果明显。对坡脚尖角的处理有两种方法: 一种是斜层切角法, 即由人工将坡脚部分 10 20 cm 范围内的 RCC 料切除, 均匀散布到坡面上; 第二种我们称之为斜层平脚法, 即在斜层铺筑之前先在坡脚铺筑一条平层条
17、带, 使斜层坡脚不直接落在下层干硬混凝土上。 总结 碾压混凝土是一种干硬性贫水泥的混凝土，其主要施工过程为混凝土入仓，薄层铺筑、碾压。它与普通常态混凝土相比可进行流水化、大面积连续浇筑，提高混凝土的施工强度；可利用原有混凝土施工配套9系统（以后简称系统） ，提高系统利用率，最大限度地发挥系统的工作能力；可最大限度地使用机械，提高机械化程度，减轻劳动强度，减少劳动力，提高施工质量；大量使用掺合料，节约水泥，降低成本；可缩短工期（1213） ，提高投资收益。所以在水电站大坝碾压混凝土施工中运用的极其广泛有着重大的经济和使用意义。 参考文献 1 中国水力发电工程施工卷北京：中国电力出版社，2000.8 2 袁光裕.水利工程施工（第三版）. 北京：中国水利水电出版社，1996 3 杨康宁.水利水电工程施工技术. 北京：中国水利水电出版社，1996 4 司兆乐.水利水电枢纽施工技术. 北京：中国水利水电出版社，2001
