混凝土施工技术在拱坝工程中的应用

陈岳明

(宁海县胡陈乡人民政府,浙江 宁海 315600)

1 工程概况

某拱坝体形为单圆心等厚双曲拱坝,最大坝高123m,坝顶厚7.00 m,坝底厚 23～25.0 m(拱冠 ～拱端),厚高比0.171。最大中心角 81.5289°,最小中心角 59.4404°,中曲面拱冠处最大曲率半径110.50 m,最小曲率半径50.00 m.坝顶轴线弧长198.43 m。拱冠粱最大倒悬度为 1∶0.11,坝身最大倒悬度为 1∶0.139。坝体下游侧 1.8～5 m为一级配碾压混凝土,其余部位为三级碾压混凝土。碾压混凝上施上采用全断面碾压连续上升施工工艺,坝体混凝土30万m3,其中,碾压混凝土22万 m3。由于大坝坝址位于高山峡谷区,坝址两岸山壁陡峭,两坝肩开挖面坡度达 68.20°～70.40°,混凝土入仓布置难度很大。

2 混凝土施工工艺

2.1 碾压层厚及升层高度确定

根据大坝碾压混凝土浇筑的入仓方案、拌和运输能力以及仓面面积、碾压辊凝土的初凝时间来综合考虑碾压混凝土施工中的碾压层厚度及升层高度,若仓面面积 ＜2 000 m2,碾压层厚度为30 c m;若仓面面积 ＞2 000 m2,碾压层厚度为25 c m。

2.2 铺料与平仓

混凝土料在仓面上采用自卸车两点叠压式卸料串联摊铺作业法,铺料条带从下游向上游平行于坝轴线方向摊铺,每4 m宽一条带。当卸料、平仓条带表面出现局部骨料集中时,辅以人工分散,与模板接触的条带采用人工铺料,反弹回来的粗骨料及时分散开。并在上下游大模板上刻划出层厚线,以做到条带平整、层厚均匀。平仓后的整个坝面略向上游倾斜。

2.3 碾压

采用大碾振动碾压时,碾压遍数为:先无振 1遍,再有振6～8遍,最后无振 1遍。碾压机作业行走速度为 1～1.5 k m/h,平均为1.25 k m/h。小碾压机B w 75S的碾压遍数为:先无振 2遍,再有振 25～30遍,最后无振 1～2遍,碾压机作业行走速度为1.6 k m/h。碾压机沿碾压条带行走方向平行于坝轴线。相邻碾压条带重叠 15～20c m,同一条带分段碾压时,其接头部位应重叠碾压 2～3m。在一般情况下不得顺水流方向碾压。

碾压混凝土从拌和至碾压完毕,要求在2 h内完成。碾压作业完成后,用桩子密度仪检测其压实容重,以压实容重达到规定要求为准,每个检测点控制范围为 100～150 m2。

2.4 V C值的控制

碾压混凝土的V C值对碾压质量影响极大,应随着气候条件变化而作相麻的变动。大量的工程试验资料表明,本工程使用的碾压混凝土仓面V C值 4～6s最佳,遇雨天和夏天阳光照射,V C值分别向规定范围的上限或下限靠近.经过碾压后,混凝土表面为一层薄薄的浆体(微泛浆),又略有些弹性,同时在初凝前铺摊碾压上一层,使上层混凝土碾压振动时,上下层浆体、骨料能相互渗透交错,形成整体。

2.5 层间结合及缝面处理

大坝采用通仓连续碾压施工工艺。大坝的防渗主要是以坝体自身二级配碾压混凝土作为大坝防渗材料,在拱坝的上游面从坝底到坝顶有 3～7 m厚的二级配富胶凝材料的碾压混凝土作为大坝防渗主体。

施工时,对于连续上升的层问缝,层间间隔不超过初凝时间的不做处理;同时对迎水面二级配防渗区,在每一条带摊铺碾压混凝土前,先喷洒 2～3 m m厚的水泥煤灰净浆,以增强层问结合的效果。所需的水泥粉煤灰净浆严格按照试验室提供的配料单配料,洒铺的水泥灰浆在条带卸料之前分段进行,不得长时间地暴露。

在每一大升层停碾的施工缝面上,均充分打毛,并用压力水冲洗干净;在上升时,全仓面铺一层 2～3 c m厚的水泥砂浆,以增强新老碾压混凝土的结合。

2.6 诱导缝、横缝的施工

碾压混凝土拱坝设置 4条缝,其中两条诱导缝,两条周边缝。

诱导缝采用重力式混凝土板结构,重力式诱导板构件尺寸为上部宽度10c m,下口宽度20 c m,高度30c m或25 c m,长度100c m,重量50 k g左右,可满足人工安装的要求。根据碾压层的厚度,每碾压 2层埋一层诱导板,诱导板内设置自制的重复灌浆系统的进出浆管,并将管头引至坝的下游。

当埋设层的下一层碾压结束后,按诱导缝的准确位置放样,再按设计将准备好的成对重力式预制板安装在已碾压好的诱导缝上,诱导板的安设工作先于 1～2个碾压条带进行,并将重复灌浆逐步向下游延伸;当铺料条带在距诱导缝 5～7 m时卸两车料后,用平仓机将碾压混凝土料小心缓慢推至诱导缝位置,将预制混凝土诱导缝覆盖,并保证预制板的顶部有5 c m左右的混凝土料,以不至于在碾压时直接压在预制的诱导板上,损伤诱导板。对诱导缝的止浆片和诱导腔部位,采用改性混凝土浇筑。该重力式的诱导板设计成对,定位容易,安装方便。

碾压混凝土拱坝设置两条周边缝。周边缝以镀锌波纹铁皮形成,周边短缝每15 m高设立一灌区。灌浆系统的进出浆管采用镀锌钢管,并将管头引至坝的下游。升浆管采用拔管法形成。为保证施工质量,周边短缝位置采用改性混凝土浇筑。

3 模板技术研究

3.1 模板设计

本工程大坝模板外形尺寸按拱坝最小曲率半径确定模板的宽度,按拱坝最大倒悬度确定模板的高度:模板结构按混凝土的浇筑速度和模板的安装、撤除要求进行设计。

通过拱坝最小曲率半径和最大倒悬度计算,得知单块模板的外形尺寸为2.2m×1.8 m(宽×高)时,模板的堤计误差≤2 m m,满足规范要求。考虑到碾压混凝土快速施工的特性和模板的安装和撤除工程量,确定单块模板的外形尺寸为3.0m×1.8 m(宽×高)。拱坝模板设计除考虑模板的刚度、操作性能外,还考虑了调整曲率来满足大坝体形。模板的结构主要包括面板、支撑桁架、侧向伸缩装置、竖向调节杆、工作平台共 5部分。

3.2 模板结构

根据双曲拱坝体形图计算,单块模板的外形尺寸为3.0m×1.8 m(宽×高),模板的两侧75 c m面板部分双向可调节曲度。模板的结构主要包括面板、支撑桁架、可凋式松紧螺栓、锥头螺栓、工作平台5个部分。单套模板由 3块模板组成。

大坝模板的设计充分考虑了大坝体形结构和施工操作性能.保证了大坝的体形控制和连续、快速施工的要求。

4 入仓工艺研究

目前大部分水电站的碾压混凝土人仓(如大水花、沙牌、龙滩、大朝山等电站)都采用真空溜管的方法。陡峭边坡采用真空溜管输送碾压混凝土的方法,施工工艺是比较成熟的,但真空溜管允许的坡度一般在 42°～55°。对一些岸坡较陡的大坝,采用真空溜管输送碾压混凝土难度较大。水电站拱坝两岸边坡陡峭,两坝肩开挖面坡度达 68.2°～70.4°。在选择混凝土人仓方案时,采用了多种方式。

4.1 缓降溜管的创新运用

第一种采用真空溜管的方法,一般适用于坡度在 45°～55°的混凝土运输。在该范围内,混凝土质量易保证。

第二种采用缓降器的方法,适用于坡度 ＞70°高陡边坡的混凝土运输,坡度越大,运输效果越好。根据水电站拱坝左右两条缓降器运输线(右岸坡度 68°、左岸坡度 70°)的运行情况:首先在安装问题上,两条缓降器运输线均采用钢丝绳固定,安装方便,无需搭设排架或立柱。其次在混凝土运输上,左岸坡度 70°,垂直高差50 m,碾压混凝土输送至仓面后。根据目测情况,混凝土基本无骨料分离情况,无骨料二次破碎情况。右岸坡度 68°,垂直高差70m,根据仓面混凝士情况看,混凝土整体情况良好。

4.2 缓降溜管与真空溜槽的技术比较

为了考察缓降榴管和真空溜槽对碾压混凝土质量的影响,分别对其容重及密实度进行了检测试验。试验时先进行无振2遍,再加有振进行。从试验结果来看,相同碾压遍数的条件下,采用缓降溜管的混凝土密实度平均比采用真空溜槽的混凝土高 1%～2%。主要是因为缓降溜管输送的碾压混凝土经过缓降器再次拌和使其均匀性更好的原因。

5 结 语

该工程大坝结构复杂,大坝高达123 m,通过采用高速胶带机、缓降溜管、多向可调式悬臂模板的创新和运用,既加快了施工速度,叉降低了工程成本,并创造了拱坝碾压混凝土在一个月连续浇筑上升33.5m的新纪录,同时解决了高陡边坡运输混凝土的难题,对今后高陡边坡、高落差输送混凝土有广阔的应用前景。同时通过严格的质量控制,使大埂碾压混凝土施工处于受控状态,保证了大坝施工质量。

[1] 孙庚宁.蔺河口水电站双曲拱坝碾压混凝土施工技术[J].水力发电,2004(02):45-47.