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1、 禹門河反調節水庫碾壓砼施工工藝應用 一、工程簡介 禹門河反調節水庫位于河南省洛寧縣禹門河村,黃河一級支流洛河干流上。其作為上游故縣水庫的反調節水庫,主要作用是消除故縣水庫調峰運用對下游梯級電站和工農業用水的不利影響,同時兼顧發電。主要建筑物由大壩、電站組成,其中大壩由溢流壩段、排沙孔壩段、電站引水進口壩段和左右擋水壩段四部分組成。大壩最大壩高,壩頂長度,大壩最大底寬,壩頂寬5m。壩體和電站基礎主要為碾壓砼,其方量為萬m3。本工程采用歐美式碾壓混凝土筑壩方法RCC。 二、碾壓砼的施工特點 1. 碾壓砼是一種干硬性砼,它的單位用水量和水泥用量較少,含砂率較大,無流動性,碾壓機械可在其表面行走。 2、2. 運輸、平倉、振實、切縫等施工均可采用普通機械施工,如汽車、推土機、振動碾等,實現施工機械化。 3. 由于水泥用量少、摻入大量混合材料,砼水化熱溫升較低。施工時,結合采用大倉面薄層澆筑,表面自然散熱等條件,可簡化人工冷卻措施。 4. 碾壓砼施工易受氣候、骨料級配以及含水量影響,如控制不當,強度值波動較大。 三、碾壓砼的施工程序 碾壓砼施工工藝流程: 骨料篩分配料拌和 運輸 入倉 攤鋪振動碾壓切縫(設置誘導孔)養護水平縫處理下一個施工升層循環。 四、碾壓砼的施工 1. 施工前的準備 禹門河水庫工程由河南省水利工程一局承建,是河南省內的第二座碾壓砼壩。因此全體參建人員都高度重視,水利工程一局多3、次聘請國內專家對技術人員進行培訓和方案研討,并且組織技術人員到外地進行考查學習,為工程施工提供強有力的技術支持。 2. 碾壓砼試驗 室內試驗:先進行碾壓砼原材料物理性能試驗,根據試驗結果,設計、試配碾壓砼配合比,通過若干組試配復核,確定出抗分離能力強、碾壓效果和各項物理力學指標均能滿足設計要求的施工配合比。 拌和站投料順序試驗:按照干拌和濕拌兩種方式進行拌和站投料順序試驗,即干拌投料順序:大石中石小石水泥粉煤灰砂水,濕拌是先加水,其它順序不變。 拌和時間選定:不同級配的砼最佳拌和時間不同,通過試驗確定為:二級配碾壓砼為90 s,三級配碾壓砼為120s。 工作度VC值確定:較低的VC值可以使碾壓4、砼抗分裂能力增強,且層面碾壓后有輕度薄層浮漿,層間形成“犬牙交錯”,對層間結合具有良好的效果,一般應選擇VC值為510s。 碾壓試驗:通過碾壓試驗,確定最佳的碾壓設備型號、碾壓順序、碾壓速度、遍數、松鋪厚度、碾壓施工倉段面積等施工工藝參數。 初凝時間的確定試驗:采取選擇晚凝水泥、摻和高效緩凝減水劑等措施,最大限度提高碾壓砼初凝時間,這是提高碾壓砼層間結合質量的重要措施之一。在碾壓試驗中必須測定出精確的初凝時間,一般保證68個小時。 質量檢測:根據工業性試驗質量檢測和檢測結果情況最終確定碾壓砼最佳施工技術參數。 3. 碾壓砼的拌制 根據碾壓試驗所確定的投料順序和拌和時間拌制砼。本工程采用兩套HZ5、S60型強制式砼拌和樓拌制砼,單套生產強度為60m3/h,能夠滿足砼的施工要求。在拌和樓附近建立工地試驗室,隨時檢測砼的溫度、出機口砼的VC值和骨料的含水率。拌和樓配備砂含水率快速測定裝置,具備相應的拌和水量調節補償功能。 4. 砼的運輸 采用8臺5t自卸汽車運輸砼,一車裝兩盤(兩盤兩堆,不宜高),并在自卸汽車上設置遮陽、防雨措施減少外界環境對砼稠度的影響。為了控制骨料分離,卸料斗的出料與自卸汽車之間的自由落差不大于在距入倉口20m的道路上,設置兩臺洗車機(一邊各一個),以便沖洗輪胎;路面用8mm厚花紋鋼板鋪設,以利于脫水。在倉面上,嚴禁汽車急剎車和急轉彎,避免破壞強度還不高的砼表面及影響層面6、膠結。 5. 卸料和平倉 在倉面較小,砼澆筑能力滿足倉面要求時,采用平層通倉法。在倉面較大,為縮短層間間隔時間,采用斜層平推法和臺階法。實踐證明,斜層平推可以用較小的澆筑能力澆筑較大面積的倉面,即達到減少投入、提高工效、降低成本和改善層面結合質量的目的,尤其在氣溫較高的季節,采取這種施工方法效果更為明顯。避免在坡腳部位形成薄層尖角和嚴格清除二次污染是保證斜層平推法施工質量的兩個主要問題。因薄岐尖角部位的骨料易被壓碎,在坡腳伸出一個平段是避免形成薄層尖角的一個有效的方法。 攤鋪、碾壓以固定方向逐條帶鋪筑,施工層次分明,層間間隔時間容易控制,便于有序施工。條帶寬度以35m為宜,攤鋪用推土機或反鏟挖7、掘機施工,人工分攤機械施工時造成的骨料堆積并對倉面進行局部平整;平倉厚度控制在34cm左右,邊攤鋪邊檢查,保證碾壓層厚度均勻。迎水面 3m5m范圍,平倉方向平行于壩軸線,避免在重要部位形成可能的順水方向的薄弱帶。特別在一個倉面上,有二級配和三級配碾壓砼時,現場施工人員應注意車輛運輸物的種類,使砼各就各位,以免混淆。 根據施工實踐,壓實厚度30cm時,采取推土機將砼推離卸料位置平倉,平倉厚度34cm,可達到較好的改善分離狀態的效果。 6. 碾壓 根據我國的工程實踐和現場碾壓試驗,砼碾壓采用德國生產的BW-225振動碾和洛陽生產的小型振動碾YSZ06(激振力12KN)。大型振動碾直接靠近模板周邊碾8、壓,小型振動碾主要碾壓模板及岸邊的砼。 碾壓施工時振動碾的行走速度直接影響碾壓效率及壓實質量,根據碾壓試驗確定的行走速度為/h。 砼的碾壓遍數和作業程序為:無振2遍+有振6遍+無振2遍。 施工中根據情況采用不同的碾壓厚度,有利于滿足對層間間隔時間的要求。碾壓厚度小于最大骨料粒徑的3倍時,則最大粒徑骨料將影響壓實效果或骨料被壓碎。 碾壓方向垂直于水流方向可避免碾壓條帶接觸不良形成滲水通道。碾壓條帶相互搭接,端頭部位搭接的長度,應保證振動碾的前后輪都進入搭接范圍,其具體長度可根據選用的振動碾軸距來決定。 壓實容重的數值是碾壓砼是否壓實的主要標志,故施工過程中應尾隨碾壓作業進行檢測。當所測容重低于規9、定指標時,可增加碾壓遍數,仍達不到規定指標時應分析原因,采取相應措施。碾壓中出現的彈簧土現象,只要壓實容重能夠滿足要求,可不必處理。 無振碾壓可以彌合細微的表面裂紋。 為避免因為拌和物放置時間過長而引起砼質量問題,對拌和物自拌和到碾壓完畢的時間有所限制,具體應根據不同天氣條件下砼VC值變化情況和對壓實容重的影響來確定。一般情況下,碾壓工作應在砼拌和后2h內完成,對于氣溫較高的天氣,還應縮短,低溫或多雨天氣,可適當延長。 與下一條帶同時碾壓的部位,完成碾壓的時間應嚴格控制在能夠滿足結合質量的最大層間間隔時間內。 7. 成縫 我國工程實踐表明,切縫機具切縫、設置誘導孔或預置隔板等方法都可成功成縫。10、本工程采用設置誘導孔,在混凝土碾壓完畢后,用釬子和錘人工打設,成孔后在孔中填干燥砂子。在施工中為保證誘導孔與設計位置及間距相符合,采用掛線,并在線上用紅漆做上孔的位置,以便使誘導孔在上下層相照,利于混凝土的成縫。 8. 層、縫面處理 為了確保砼層間結合良好,必須控制施工層間間隔時間。層間間隔時間控制標準采用雙重標準,即直接鋪筑允許時間和加墊層鋪筑允許時間。本工程這兩個時間分別規定為6h和24h.施工實踐表明,只要時間標準選擇合適,這種作法完全可以滿足層間結合質量和抗剪斷要求。由于直接鋪筑工序簡單,效率高,層間結合質量好,所以在施工安排上應優先采用。碾壓砼筑壩中的施工縫及冷縫是個薄弱環節,往往形11、成滲漏通道,影響抗滑穩定,必須進行認真處理。施工縫和冷縫,經過毛面處理并沖洗干凈后,表面比較粗糙,為了保證墊層能在表面充分填充并有相當的富裕度,應使用厚的砂漿,其配合比應比碾壓砼高一個等級。砂漿層鋪完應緊接著攤鋪砼,防止已鋪的砂漿失水干燥或初凝。 碾壓砼停止鋪筑時,停止鋪筑處的坡面應不陡于振動碾施工的最陡坡度1:4,并應將斜坡上的砼碾壓密實,清除坡腳處厚度小于10cm15cm的尖角部分。 9. 變態砼澆筑 壩內常態砼宜與主體碾壓砼同步進行澆筑,目的在于保證兩種砼交界面的結合質量。中孔、底孔、溢流面、閘墩等對表面平整度要求高或者厚度和體積比較大的常態砼,與壩體碾壓砼同步澆筑時不易保證外觀質量,上12、升速度會受到較大影響,同步交叉澆筑比較困難,因此宜分二期分別澆筑,但必須確保一、二期砼之間的良好結合。 變態砼是在碾壓砼攤鋪施工中鋪灑灰漿,而形成的富漿碾壓砼,可以用振搗的方法搗固密實,應隨著碾壓砼施工逐層進行。鋪灑灰漿的碾壓砼的鋪層厚度可以與平倉厚度相同,以減少人工作業量,提高施工效率。為了保證質量,應準確標定鋪灑灰漿用具的計量和對應的鋪灑面積,并精心組織施工。 變態砼施工在碾壓前進行,并在碾壓時搭接一定寬度才能保證變態區域和碾壓區域的良好結合,強力振搗是保證變態砼均勻性、上下層結合以及與碾壓區結合質量的必要措施,也可以采用攪拌機拌制的相同配合比的低塌落度干硬性砼,代替變態砼。 10. 養護13、與防護 碾壓砼是干硬性砼,受外界的條件影響很大,因此在倉面上要求對砼保持濕潤。碾壓砼單位用水量少,早期強度較低,為防止裂縫的發生,養護時間比常態砼長。棱角部位,容易發生裂縫和損壞,須加強養護及保護。 11. 埋設件施工 為了不妨礙碾壓施工和不損壞埋件,內部觀測儀器和電纜的埋設宜采用后埋法。為了保證儀器的完好率和工作精度,根據不同儀器類型,必須保證上部有足夠的回填保護層。在回填保護層時,如果碾壓砼已經超過直接鋪筑允許時間,接合部位應使用墊層拌和物,保證回填砼與已碾砼結合良好。人工分層回填時,剔除砼中的較大骨料,是保證儀器完好率的重要措施;電纜束容易形成集中滲水通道,所以回填時要保證回填砂漿密實;14、對于連續鋪筑上升的碾壓層面,儀埋部位宜以人工攤鋪上一層砼再進行正常的鋪筑作業;觀測電纜在埋設點附近預留一定的富余長度,保證碾壓施工時不破壞儀器和電纜的連接。 12. 特殊氣象條件下施工 高溫條件下的碾壓混凝土的施工 高溫天氣施工,保證施工質量最根本的途徑是大幅度削減層間間隔時間,同時應采取控制和補償表面水分蒸發散失的措施。 (1)摻加緩凝減水劑 加入緩凝減水劑對延長碾壓混凝土初凝時間、減少拌和用水量等方面具有顯著的效果。緩凝減水劑的摻量,要根據試驗數據,嚴格控制。特別是用粉末狀的,在稀釋時,控制好用水量,并在使用前1天稀釋,使其充分溶解,并在使用時,要定時攪拌,使其密度均勻。 (2)斜層平推鋪15、筑法施工 斜層平推鋪筑,人為縮小澆筑倉面,大幅度縮減層間間隔時間,對混凝土的層面結合質量和抗剪能力都有可靠的保證。 (3)改進的臺階澆筑法 在高溫環境下,混凝土的初凝時間大幅度縮短,為保證層間結合質量,需要減少一次攤鋪碾壓的面積,使上層混凝土能在下層混凝土初凝前或更短時間內覆蓋碾壓密實。采用臺階鋪筑法,塊與塊之間不用模板分隔,而是有混凝土自身形成一定坡度的斜面,在層間間隔時間內,完成一個自下而上的澆筑循環,滿足在高溫環境條件下碾壓混凝土壩連續施工的要求。 (4)碾壓混凝土的倉面覆蓋 高溫條件下,采用聚乙烯氣墊薄膜對倉面及時進行覆蓋,不僅可以起到保溫保濕的作用,還可以延緩碾壓混凝土的初凝時間,減16、小VC值的增加。同時對皮帶機、下料溜槽、運輸車輛設置遮陽遮雨棚,以降低曝曬或降雨對混凝土拌和物含水量的影響。 (5)施工倉面噴霧 采用噴霧的方法,可以形成適宜的人工小氣候,起到降溫保濕、減少VC值的增加、降低混凝土的澆筑溫度的作用。 碾壓混凝土倉面噴霧的主要技術要求是:單位時間霧雨浸潤深度H3mm/h,霧雨最大粒徑dmas (6)降低澆筑溫度 碾壓混凝土的澆筑溫度一般不應超過25,可考慮采用骨料冷卻、加冰拌和等常規方法;也可適當增加拌和用水量,降低出機口的VC值,為以后VC值的增加留有余地。 雨天施工 在降雨強度小于3mm/h的條件下,可采取措施繼續施工。當降雨強度達到或超過3 mm/h時,應停止拌和,迅速完成尚未進行的卸料、平倉和碾壓作業,并采取防雨和排水措施。 小結: 碾壓混凝土筑壩,將土石壩大型施工機械用到混凝土壩上,簡化了施工工藝,實現了快速、大倉面碾壓施工,達到了速度快、造價低、質量易保證、安全可靠,正在被越來越多的水利樞紐工程采用。