南郑县云河水库大坝碾压混凝土施工技术简论

夏井如　霍建涛　徐利军　李阳（北京金河水务建设有限公司北京昌平102206）

科技

南郑县云河水库大坝碾压混凝土施工技术简论

夏井如霍建涛徐利军李阳
（北京金河水务建设有限公司北京昌平102206）

本文通过对云河水库大坝碾压混凝土施工技术的分析，提出对于中小型规模的碾压混凝土施工，混凝土拌合系统的选择应考虑按规范规定的搅拌时间及投料、出料时间计算混凝土实际最大生产能力，确定较高的拌合储备系数。混凝土入仓方式在地形、环境等条件许可的条件下，应优先考虑自卸车直接入仓。对大坝施工中遇到的问题的分析处理，对今后类似工程施工有参考价值。

碾压混凝土；施工；技术

1　工程概况

南郑县云河水利水电枢纽工程位于陕西省南郑县两河镇境内，由云河龙门垭（漾家河上段），筑坝引水向濂水河红寺坝灌区补水并结合发电的IV等小（1）型工程。水库总库容984万m3，建设3台800kW水轮发电机组。

水库设计蓄水位890.40m，校核洪水位891.113m，碾压混凝土坝坝顶高程893.00m。溢流坝坝顶高程884.40m，坝长164.4m，坝顶宽7m。顺水流方向最大底宽56.50m，最大坝高63.0m。全坝共分6个坝段，其中溢流坝段长52m，布设5孔8 m开敞式溢流表孔。

大坝混凝土总方量18.78万m3，其中碾压混凝土14万m3，常态混凝土4.78万m3，碾压混凝土占坝体混凝土总量的74%。

工程于2014年12月15日开工，计划于2017年5月4日竣工，总工期860天，历时2年零5个月。

2　碾压混凝土配合比试验

云河水库大坝混凝土设计强度为C9020W8F150、C9015W6F100等，设计龄期为90天。试验分为室内试验和室外试验两部分进行。

2.1碾压混凝土配合比室内试验

碾压混凝土配合比室内试验由中国水利水电建设集团第十五工程局有限公司科研设计院完成，试验历时6个月。碾压混凝土使用汉中市中材汉江水泥股份有限公司生产的P.O42.5散装水泥，大唐略阳发电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，北京中德新亚建筑技术有限公司生产的DZ-HNG缓凝高效减水剂。

碾压混凝土配合比根据SL352-2006《水工混凝土试验规程》进行，最终筛选5种配合比用于现场试验。

2.2碾压混凝土现场生产性试验

自2015年12月24日至26日，试验在云河水库施工现场根据室内试验提供的5种推荐施工配合比进行，目的是验证混凝土配合比的可碾性，确定拌和站投料顺序及拌和时间、混凝土运送卸料时间、碾压混凝土铺料厚度、碾压方式及遍数、成缝、加浆方式、VC值和表观密度、相对密度测定等工艺指标。十五局科研院专家现场技术指导，经过3天生产性试验，结合取样试验和开槽观察方式最后确定现场参数如下：

HZS270拌和站拌和时间为90s，投料顺序为大石、中石、小石、砂，然后加胶凝材料，最后加水和外加剂。

铺料厚度34cm，平整度±3cm；压实厚度30cm。碾压使用“酒井（SAKAI）”SW-13D振动碾先静压2遍，再低频高振碾压4遍，高频低振碾压4遍。行走速度1.0km/h。边角部位用“弘源”HYC-550D手扶振动碾碾压，碾压遍数26遍～30遍。

工程施工现场最终采用的碾压混凝土施工配合比详见表1。

表1　云河水库大坝碾压混凝土施工配合比kg/m3

表2　云河水库碾压混凝土层面间歇时间控制标准单位：h

3　碾压混凝土现场施工

碾压混凝土现场施工包括：混凝土的拌和、运输、入仓、铺料、平仓、碾压、成缝、层面处理、变态混凝土施工以及防护等。

3.1混凝土拌和与运输

碾压混凝土采用HZS270搅拌站拌和，设计拌和能力为270m3/h，基本满足碾压混凝土浇筑强度要求。

混凝土的水平运输采用20t自卸汽车，运料过程中，应匀速平稳行驶，避免混凝土拌和料分离。

3.2混凝土入仓方式

大坝碾压混凝土入仓通常采用自卸汽车直接入仓的方式，云河水库混凝土拌和系统设在大坝下游，自卸汽车入仓从下游端和左右岸入仓。在下游入仓口处采用100cm×100cm×150cm预制混凝土块代替模板，浇筑完成后拆除。

大坝高程850.00m以下采用自卸汽车直接入仓，高程850.0m以上大坝混凝土浇筑左岸采用自卸汽车+真空负压溜槽+装载机入仓，右岸采用自卸汽车+流管+装载机入仓。

3.3铺料平仓及碾压

云河水库碾压混凝土采用平层通仓法铺料，最大浇筑仓面面积2730m2，按3.0m升程高度混凝土方量达8190m3。

铺料采用平行坝轴线方向逐条带进占法铺料和平仓，坝体迎水面3m～5m范围内，平仓方向应与坝轴线方向平行。铺料厚度34cm，误差±3cm，压实厚度30cm，条带宽度4m～6m；卸料、转料、铺料和平仓采用连续式作业。

压实设备采用“酒井（SAKAI）”SW-13D振动碾和“弘源”HYC-550D手扶小型振动碾。碾压作业根据现场碾压试验报告，先静压2遍，再低频高振碾压4遍，高频低振碾压4遍，行走速度1.0km/h。边角部位用HYC-550D型手扶振动碾碾压，碾压遍数28遍。要求碾压条带清楚，坝体迎水面3m～5m范围碾压方向平行于坝轴线方向。走偏距离控制在10cm内，碾压条带搭接宽度10cm～20cm，接头部位重叠碾压2.4m～3.0m。若碾压2个条带间出现高差，采用无振1遍～2遍压平。

碾压完成后，按10m×10m网格布点，用“洪堡（HUMBULDT）”公司HS-5001EZ型核子密度仪检测混凝土表观密度和相对密度。

切缝采用自制简易切缝机，切缝刀片长度为60cm，高度30cm，厚度2cm，切缝完成后需按设计要求填缝。填缝材料衔接处的间距不得大于100mm，高度应比压实厚度低30mm～50mm，填缝后用振动碾做骑缝碾压2遍。

3.4层间结合及缝面处理

根据规范和碾压混凝土室内和现场试验的成果，确定云河水库大坝混凝土在不同季节碾压施工层面允许间歇时间的控制标准和不同层面施工处理方法。详见表2。

3.5大坝变态混凝土施工

变态混凝土施工的浆液采用制浆站集中制浆，通过灌浆泵输送到仓内，保证变态混凝土施工和仓面处理用浆。变态混凝土施工按碾压混凝土34cm铺料厚度铺设拌和料，人工刻槽4道；槽宽20cm、深15cm～20cm，刻槽距模板10cm～15cm，两道沟槽间距≤20cm。人工提浆按碾压混凝土体积的5%加浆，为确保加浆准确，经计算加浆量如下：宽×高×长=1.5m×0.3m×1.0m的加浆数量为42kg。加浆完毕后采用插入式振捣，加浆自搅拌到铺洒、振捣在1h内完成。

3.6养护与防护

云河水库坝区枯水期多阴天和小雨，施工条件比较理想。碾压混凝土施工养护与防护的重点是永久面保湿工作。

4　施工中遇到的一些技术问题的解决与体会

4.1拌合系统理论生产率与实际生产能力

4.1.1拌合系统理论生产能力与施工现场实际生产能力

云河水库工程原计划建设2座拌合站，后因场地问题改为1座。拌合站型号为HZS270型，铭牌理论生产率270m3/h，总功率350kW。

从统计资料看，开仓连续201h浇筑过程，在24h内的平均生产能力为159m3/h，系统实际出力只有铭牌生产能力的59%。分析其原因：

（1）铭牌生产能力是按照拌和周期60s计算的，其为最主要原因；

（2）拌和站其它因素、运输过程、仓面消化能力等为次要原因；

（3）交叉作业影响等为次要原因；

4.1.2拌合能力不足时，高温（不限于高温）季节施工时的解决措施

高温季节施工时，可以通过采取以下措施：

（1）分仓铺筑：仓面面积减小，可以缩短原仓面历时1/2或1/3的时间完成碾压施工，只是增加了模板安装、拆除与施工缝处理的工作量，坝体留下施工缝。分仓可划分为左右岸分仓与上下游分仓，建议使用左右岸分仓铺筑。2016年4月15日第四次开盘即采用左右岸分仓的铺筑方式，升程高度3m。

（2）薄层铺筑：仓面面积不变，减薄铺筑厚度，增加了铺筑层数，坝体无横向施工缝，碾压质量提高。建议使用薄层铺筑。2016年4 月22日第五次开盘即采用压实厚度由之前的30cm调整为20cm的薄层铺筑方式，升程高度也为3m，施工总历时比之前压实厚度历时长22%～25%左右。

（3）采取斜层平推法铺筑:斜层平推法铺筑可以有效减少浇筑仓面面积，缩短层间间隔时间。

综上所述，对于中小型规模工程的碾压混凝土施工，混凝土拌合系统的选择应考虑按规范规定的搅拌时间及投料、出料时间计算混凝土实际最大生产能力，并确定较高的拌合储备系数。

4.2廊道施工的现浇与预制

按照设计图纸，施工单位提出现浇混凝土廊道内模用混凝土模板以利于加快廊道施工进度。设计最终同意廊道顶拱采用预制方式、墙体和弯道部位采用普通模板现浇。即便如此也对加快施工进度，减少施工难度有很大益处。

4.3碾压混凝土的升程高度与温控

依据施工方案，碾压混凝土升程均为一次3.0m高度。2016年3月25日项目部向驻地监理部提出调整升程高度至4.9m的书面请示报告并说明：

（1）坝体如一次浇4.9m高度到836.40高程，即可立即进入到廊道底板施工的工序，包括放线、半成品钢筋进场，架立钢筋安设等。如浇至3.0m后停仓，则7天后再开盘浇完余下1.9m总共需10天时间，即时至4月8日。

调整后可以4月1日全部浇完，提前7天时间。

（2）防洪安全需要：2015年4月1日云河地区降雨导致发生百年不遇的洪水，河道波涛汹涌，山路桥涵被冲毁，断路数天不能通行。一次浇至836.40高程对坝体安全与防洪有利。

监理同意在834.50m高程层面布设2000m高密度聚乙烯冷却水管3组，防控混凝土坝体超3.0m浇筑导致水泥水化热量集聚超标而造成坝体内外温差过大出现裂缝，要求覆盖第一层混凝土后即进行初期通水。

5　结语

对于中小型水利水电工程的碾压混凝土施工，混凝土拌合系统的选择应考虑按规范规定的搅拌时间及投料、出料时间计算混凝土实际最大生产能力，确定较高的拌合储备系数。混凝土入仓方式在地形、环境等条件许可的情况下，应优先考虑自卸车直接入仓。对大坝施工中遇到的问题的分析处理，对今后类似工程施工有参考价值。陕西水利

［1］张少卫，四川舟坝水电站大坝碾压混凝土施工技术，水利建设与管理2006年第12期.

［2］《南郑县云河水利水电枢纽大坝混凝土施工技术要求》汉中市水利水电建筑勘测设计院2016年3月.

［3］《南郑县云河水利水电枢纽工程大坝混凝土施工方案》北京金河水务建设有限公司南郑县云河水利水电枢纽工程BT项目施工项目部；2016年3月.

［4］《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001.

［5］《水工碾压混凝土施工规范》DL/T 5112-2009.

［6］《水工碾压混凝土试验规程》DL/T 5433-2009.

［7］《水工混凝土试验规程》SL352-2006.

（责任编辑：畅妮）

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