混凝土施工技術在拱壩工程中的應用

陳岳明

(寧海縣胡陳鄉人民政府,浙江 寧海 315600)

1 工程概況

某拱壩體形為單圓心等厚雙曲拱壩,最大壩高123m,壩頂厚7.00 m,壩底厚 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°,中曲面拱冠處最大曲率半徑110.50 m,最小曲率半徑50.00 m.壩頂軸線弧長198.43 m。拱冠粱最大倒懸度為 1∶0.11,壩身最大倒懸度為 1∶0.139。壩體下游側 1.8～5 m為一級配碾壓混凝土,其余部位為三級碾壓混凝土。碾壓混凝上施上采用全斷面碾壓連續上升施工工藝,壩體混凝土30萬m3,其中,碾壓混凝土22萬 m3。由于大壩壩址位于高山峽谷區,壩址兩岸山壁陡峭,兩壩肩開挖面坡度達 68.20°～70.40°,混凝土入倉布置難度很大。

2 混凝土施工工藝

2.1 碾壓層厚及升層高度確定

根據大壩碾壓混凝土澆筑的入倉方案、拌和運輸能力以及倉面面積、碾壓輥凝土的初凝時間來綜合考慮碾壓混凝土施工中的碾壓層厚度及升層高度,若倉面面積 ＜2 000 m2,碾壓層厚度為30 c m;若倉面面積 ＞2 000 m2,碾壓層厚度為25 c m。

2.2 鋪料與平倉

混凝土料在倉面上采用自卸車兩點疊壓式卸料串聯攤鋪作業法,鋪料條帶從下游向上游平行于壩軸線方向攤鋪,每4 m寬一條帶。當卸料、平倉條帶表面出現局部骨料集中時,輔以人工分散,與模板接觸的條帶采用人工鋪料,反彈回來的粗骨料及時分散開。并在上下游大模板上刻劃出層厚線,以做到條帶平整、層厚均勻。平倉后的整個壩面略向上游傾斜。

2.3 碾壓

采用大碾振動碾壓時,碾壓遍數為:先無振 1遍,再有振6～8遍,最后無振 1遍。碾壓機作業行走速度為 1～1.5 k m/h,平均為1.25 k m/h。小碾壓機B w 75S的碾壓遍數為:先無振 2遍,再有振 25～30遍,最后無振 1～2遍,碾壓機作業行走速度為1.6 k m/h。碾壓機沿碾壓條帶行走方向平行于壩軸線。相鄰碾壓條帶重疊 15～20c m,同一條帶分段碾壓時,其接頭部位應重疊碾壓 2～3m。在一般情況下不得順水流方向碾壓。

碾壓混凝土從拌和至碾壓完畢,要求在2 h內完成。碾壓作業完成后,用樁子密度儀檢測其壓實容重,以壓實容重達到規定要求為準,每個檢測點控制范圍為 100～150 m2。

2.4 V C值的控制

碾壓混凝土的V C值對碾壓質量影響極大,應隨著氣候條件變化而作相麻的變動。大量的工程試驗資料表明,本工程使用的碾壓混凝土倉面V C值 4～6s最佳,遇雨天和夏天陽光照射,V C值分別向規定范圍的上限或下限靠近.經過碾壓后,混凝土表面為一層薄薄的漿體(微泛漿),又略有些彈性,同時在初凝前鋪攤碾壓上一層,使上層混凝土碾壓振動時,上下層漿體、骨料能相互滲透交錯,形成整體。

2.5 層間結合及縫面處理

大壩采用通倉連續碾壓施工工藝。大壩的防滲主要是以壩體自身二級配碾壓混凝土作為大壩防滲材料,在拱壩的上游面從壩底到壩頂有 3～7 m厚的二級配富膠凝材料的碾壓混凝土作為大壩防滲主體。

施工時,對于連續上升的層問縫,層間間隔不超過初凝時間的不做處理;同時對迎水面二級配防滲區,在每一條帶攤鋪碾壓混凝土前,先噴灑 2～3 m m厚的水泥煤灰凈漿,以增強層問結合的效果。所需的水泥粉煤灰凈漿嚴格按照試驗室提供的配料單配料,灑鋪的水泥灰漿在條帶卸料之前分段進行,不得長時間地暴露。

在每一大升層停碾的施工縫面上,均充分打毛,并用壓力水沖洗干凈;在上升時,全倉面鋪一層 2～3 c m厚的水泥砂漿,以增強新老碾壓混凝土的結合。

2.6 誘導縫、橫縫的施工

碾壓混凝土拱壩設置 4條縫,其中兩條誘導縫,兩條周邊縫。

誘導縫采用重力式混凝土板結構,重力式誘導板構件尺寸為上部寬度10c m,下口寬度20 c m,高度30c m或25 c m,長度100c m,重量50 k g左右,可滿足人工安裝的要求。根據碾壓層的厚度,每碾壓 2層埋一層誘導板,誘導板內設置自制的重復灌漿系統的進出漿管,并將管頭引至壩的下游。

當埋設層的下一層碾壓結束后,按誘導縫的準確位置放樣,再按設計將準備好的成對重力式預制板安裝在已碾壓好的誘導縫上,誘導板的安設工作先于 1～2個碾壓條帶進行,并將重復灌漿逐步向下游延伸;當鋪料條帶在距誘導縫 5～7 m時卸兩車料后,用平倉機將碾壓混凝土料小心緩慢推至誘導縫位置,將預制混凝土誘導縫覆蓋,并保證預制板的頂部有5 c m左右的混凝土料,以不至于在碾壓時直接壓在預制的誘導板上,損傷誘導板。對誘導縫的止漿片和誘導腔部位,采用改性混凝土澆筑。該重力式的誘導板設計成對,定位容易,安裝方便。

碾壓混凝土拱壩設置兩條周邊縫。周邊縫以鍍鋅波紋鐵皮形成,周邊短縫每15 m高設立一灌區。灌漿系統的進出漿管采用鍍鋅鋼管,并將管頭引至壩的下游。升漿管采用拔管法形成。為保證施工質量,周邊短縫位置采用改性混凝土澆筑。

3 模板技術研究

3.1 模板設計

本工程大壩模板外形尺寸按拱壩最小曲率半徑確定模板的寬度,按拱壩最大倒懸度確定模板的高度:模板結構按混凝土的澆筑速度和模板的安裝、撤除要求進行設計。

通過拱壩最小曲率半徑和最大倒懸度計算,得知單塊模板的外形尺寸為2.2m×1.8 m(寬×高)時,模板的堤計誤差≤2 m m,滿足規范要求。考慮到碾壓混凝土快速施工的特性和模板的安裝和撤除工程量,確定單塊模板的外形尺寸為3.0m×1.8 m(寬×高)。拱壩模板設計除考慮模板的剛度、操作性能外,還考慮了調整曲率來滿足大壩體形。模板的結構主要包括面板、支撐桁架、側向伸縮裝置、豎向調節桿、工作平臺共 5部分。

3.2 模板結構

根據雙曲拱壩體形圖計算,單塊模板的外形尺寸為3.0m×1.8 m(寬×高),模板的兩側75 c m面板部分雙向可調節曲度。模板的結構主要包括面板、支撐桁架、可凋式松緊螺栓、錐頭螺栓、工作平臺5個部分。單套模板由 3塊模板組成。

大壩模板的設計充分考慮了大壩體形結構和施工操作性能.保證了大壩的體形控制和連續、快速施工的要求。

4 入倉工藝研究

目前大部分水電站的碾壓混凝土人倉(如大水花、沙牌、龍灘、大朝山等電站)都采用真空溜管的方法。陡峭邊坡采用真空溜管輸送碾壓混凝土的方法,施工工藝是比較成熟的,但真空溜管允許的坡度一般在 42°～55°。對一些岸坡較陡的大壩,采用真空溜管輸送碾壓混凝土難度較大。水電站拱壩兩岸邊坡陡峭,兩壩肩開挖面坡度達 68.2°～70.4°。在選擇混凝土人倉方案時,采用了多種方式。

4.1 緩降溜管的創新運用

第一種采用真空溜管的方法,一般適用于坡度在 45°～55°的混凝土運輸。在該范圍內,混凝土質量易保證。

第二種采用緩降器的方法,適用于坡度 ＞70°高陡邊坡的混凝土運輸,坡度越大,運輸效果越好。根據水電站拱壩左右兩條緩降器運輸線(右岸坡度 68°、左岸坡度 70°)的運行情況:首先在安裝問題上,兩條緩降器運輸線均采用鋼絲繩固定,安裝方便,無需搭設排架或立柱。其次在混凝土運輸上,左岸坡度 70°,垂直高差50 m,碾壓混凝土輸送至倉面后。根據目測情況,混凝土基本無骨料分離情況,無骨料二次破碎情況。右岸坡度 68°,垂直高差70m,根據倉面混凝士情況看,混凝土整體情況良好。

4.2 緩降溜管與真空溜槽的技術比較

為了考察緩降榴管和真空溜槽對碾壓混凝土質量的影響,分別對其容重及密實度進行了檢測試驗。試驗時先進行無振2遍,再加有振進行。從試驗結果來看,相同碾壓遍數的條件下,采用緩降溜管的混凝土密實度平均比采用真空溜槽的混凝土高 1%～2%。主要是因為緩降溜管輸送的碾壓混凝土經過緩降器再次拌和使其均勻性更好的原因。

5 結 語

該工程大壩結構復雜,大壩高達123 m,通過采用高速膠帶機、緩降溜管、多向可調式懸臂模板的創新和運用,既加快了施工速度,叉降低了工程成本,并創造了拱壩碾壓混凝土在一個月連續澆筑上升33.5m的新紀錄,同時解決了高陡邊坡運輸混凝土的難題,對今后高陡邊坡、高落差輸送混凝土有廣闊的應用前景。同時通過嚴格的質量控制,使大埂碾壓混凝土施工處于受控狀態,保證了大壩施工質量。

[1] 孫庚寧.藺河口水電站雙曲拱壩碾壓混凝土施工技術[J].水力發電,2004(02):45-47.