南鄭縣云河水庫大壩碾壓混凝土施工技術簡論

夏井如　霍建濤　徐利軍　李陽（北京金河水務建設有限公司北京昌平102206）

科技

南鄭縣云河水庫大壩碾壓混凝土施工技術簡論

夏井如霍建濤徐利軍李陽
（北京金河水務建設有限公司北京昌平102206）

本文通過對云河水庫大壩碾壓混凝土施工技術的分析，提出對于中小型規模的碾壓混凝土施工，混凝土拌合系統的選擇應考慮按規范規定的攪拌時間及投料、出料時間計算混凝土實際最大生產能力，確定較高的拌合儲備系數。混凝土入倉方式在地形、環境等條件許可的條件下，應優先考慮自卸車直接入倉。對大壩施工中遇到的問題的分析處理，對今后類似工程施工有參考價值。

碾壓混凝土；施工；技術

1　工程概況

南鄭縣云河水利水電樞紐工程位于陜西省南鄭縣兩河鎮境內，由云河龍門埡（漾家河上段），筑壩引水向濂水河紅寺壩灌區補水并結合發電的IV等小（1）型工程。水庫總庫容984萬m3，建設3臺800kW水輪發電機組。

水庫設計蓄水位890.40m，校核洪水位891.113m，碾壓混凝土壩壩頂高程893.00m。溢流壩壩頂高程884.40m，壩長164.4m，壩頂寬7m。順水流方向最大底寬56.50m，最大壩高63.0m。全壩共分6個壩段，其中溢流壩段長52m，布設5孔8 m開敞式溢流表孔。

大壩混凝土總方量18.78萬m3，其中碾壓混凝土14萬m3，常態混凝土4.78萬m3，碾壓混凝土占壩體混凝土總量的74%。

工程于2014年12月15日開工，計劃于2017年5月4日竣工，總工期860天，歷時2年零5個月。

2　碾壓混凝土配合比試驗

云河水庫大壩混凝土設計強度為C9020W8F150、C9015W6F100等，設計齡期為90天。試驗分為室內試驗和室外試驗兩部分進行。

2.1碾壓混凝土配合比室內試驗

碾壓混凝土配合比室內試驗由中國水利水電建設集團第十五工程局有限公司科研設計院完成，試驗歷時6個月。碾壓混凝土使用漢中市中材漢江水泥股份有限公司生產的P.O42.5散裝水泥，大唐略陽發電廠生產的Ⅱ級粉煤灰，北京中德新亞建筑技術有限公司生產的DZ-HNG緩凝高效減水劑。

碾壓混凝土配合比根據SL352-2006《水工混凝土試驗規程》進行，最終篩選5種配合比用于現場試驗。

2.2碾壓混凝土現場生產性試驗

自2015年12月24日至26日，試驗在云河水庫施工現場根據室內試驗提供的5種推薦施工配合比進行，目的是驗證混凝土配合比的可碾性，確定拌和站投料順序及拌和時間、混凝土運送卸料時間、碾壓混凝土鋪料厚度、碾壓方式及遍數、成縫、加漿方式、VC值和表觀密度、相對密度測定等工藝指標。十五局科研院專家現場技術指導，經過3天生產性試驗，結合取樣試驗和開槽觀察方式最后確定現場參數如下：

HZS270拌和站拌和時間為90s，投料順序為大石、中石、小石、砂，然后加膠凝材料，最后加水和外加劑。

鋪料厚度34cm，平整度±3cm；壓實厚度30cm。碾壓使用“酒井（SAKAI）”SW-13D振動碾先靜壓2遍，再低頻高振碾壓4遍，高頻低振碾壓4遍。行走速度1.0km/h。邊角部位用“弘源”HYC-550D手扶振動碾碾壓，碾壓遍數26遍～30遍。

工程施工現場最終采用的碾壓混凝土施工配合比詳見表1。

表1　云河水庫大壩碾壓混凝土施工配合比kg/m3

表2　云河水庫碾壓混凝土層面間歇時間控制標準單位：h

3　碾壓混凝土現場施工

碾壓混凝土現場施工包括：混凝土的拌和、運輸、入倉、鋪料、平倉、碾壓、成縫、層面處理、變態混凝土施工以及防護等。

3.1混凝土拌和與運輸

碾壓混凝土采用HZS270攪拌站拌和，設計拌和能力為270m3/h，基本滿足碾壓混凝土澆筑強度要求。

混凝土的水平運輸采用20t自卸汽車，運料過程中，應勻速平穩行駛，避免混凝土拌和料分離。

3.2混凝土入倉方式

大壩碾壓混凝土入倉通常采用自卸汽車直接入倉的方式，云河水庫混凝土拌和系統設在大壩下游，自卸汽車入倉從下游端和左右岸入倉。在下游入倉口處采用100cm×100cm×150cm預制混凝土塊代替模板，澆筑完成后拆除。

大壩高程850.00m以下采用自卸汽車直接入倉，高程850.0m以上大壩混凝土澆筑左岸采用自卸汽車+真空負壓溜槽+裝載機入倉，右岸采用自卸汽車+流管+裝載機入倉。

3.3鋪料平倉及碾壓

云河水庫碾壓混凝土采用平層通倉法鋪料，最大澆筑倉面面積2730m2，按3.0m升程高度混凝土方量達8190m3。

鋪料采用平行壩軸線方向逐條帶進占法鋪料和平倉，壩體迎水面3m～5m范圍內，平倉方向應與壩軸線方向平行。鋪料厚度34cm，誤差±3cm，壓實厚度30cm，條帶寬度4m～6m；卸料、轉料、鋪料和平倉采用連續式作業。

壓實設備采用“酒井（SAKAI）”SW-13D振動碾和“弘源”HYC-550D手扶小型振動碾。碾壓作業根據現場碾壓試驗報告，先靜壓2遍，再低頻高振碾壓4遍，高頻低振碾壓4遍，行走速度1.0km/h。邊角部位用HYC-550D型手扶振動碾碾壓，碾壓遍數28遍。要求碾壓條帶清楚，壩體迎水面3m～5m范圍碾壓方向平行于壩軸線方向。走偏距離控制在10cm內，碾壓條帶搭接寬度10cm～20cm，接頭部位重疊碾壓2.4m～3.0m。若碾壓2個條帶間出現高差，采用無振1遍～2遍壓平。

碾壓完成后，按10m×10m網格布點，用“洪堡（HUMBULDT）”公司HS-5001EZ型核子密度儀檢測混凝土表觀密度和相對密度。

切縫采用自制簡易切縫機，切縫刀片長度為60cm，高度30cm，厚度2cm，切縫完成后需按設計要求填縫。填縫材料銜接處的間距不得大于100mm，高度應比壓實厚度低30mm～50mm，填縫后用振動碾做騎縫碾壓2遍。

3.4層間結合及縫面處理

根據規范和碾壓混凝土室內和現場試驗的成果，確定云河水庫大壩混凝土在不同季節碾壓施工層面允許間歇時間的控制標準和不同層面施工處理方法。詳見表2。

3.5大壩變態混凝土施工

變態混凝土施工的漿液采用制漿站集中制漿，通過灌漿泵輸送到倉內，保證變態混凝土施工和倉面處理用漿。變態混凝土施工按碾壓混凝土34cm鋪料厚度鋪設拌和料，人工刻槽4道；槽寬20cm、深15cm～20cm，刻槽距模板10cm～15cm，兩道溝槽間距≤20cm。人工提漿按碾壓混凝土體積的5%加漿，為確保加漿準確，經計算加漿量如下：寬×高×長=1.5m×0.3m×1.0m的加漿數量為42kg。加漿完畢后采用插入式振搗，加漿自攪拌到鋪灑、振搗在1h內完成。

3.6養護與防護

云河水庫壩區枯水期多陰天和小雨，施工條件比較理想。碾壓混凝土施工養護與防護的重點是永久面保濕工作。

4　施工中遇到的一些技術問題的解決與體會

4.1拌合系統理論生產率與實際生產能力

4.1.1拌合系統理論生產能力與施工現場實際生產能力

云河水庫工程原計劃建設2座拌合站，后因場地問題改為1座。拌合站型號為HZS270型，銘牌理論生產率270m3/h，總功率350kW。

從統計資料看，開倉連續201h澆筑過程，在24h內的平均生產能力為159m3/h，系統實際出力只有銘牌生產能力的59%。分析其原因：

（1）銘牌生產能力是按照拌和周期60s計算的，其為最主要原因；

（2）拌和站其它因素、運輸過程、倉面消化能力等為次要原因；

（3）交叉作業影響等為次要原因；

4.1.2拌合能力不足時，高溫（不限于高溫）季節施工時的解決措施

高溫季節施工時，可以通過采取以下措施：

（1）分倉鋪筑：倉面面積減小，可以縮短原倉面歷時1/2或1/3的時間完成碾壓施工，只是增加了模板安裝、拆除與施工縫處理的工作量，壩體留下施工縫。分倉可劃分為左右岸分倉與上下游分倉，建議使用左右岸分倉鋪筑。2016年4月15日第四次開盤即采用左右岸分倉的鋪筑方式，升程高度3m。

（2）薄層鋪筑：倉面面積不變，減薄鋪筑厚度，增加了鋪筑層數，壩體無橫向施工縫，碾壓質量提高。建議使用薄層鋪筑。2016年4 月22日第五次開盤即采用壓實厚度由之前的30cm調整為20cm的薄層鋪筑方式，升程高度也為3m，施工總歷時比之前壓實厚度歷時長22%～25%左右。

（3）采取斜層平推法鋪筑:斜層平推法鋪筑可以有效減少澆筑倉面面積，縮短層間間隔時間。

綜上所述，對于中小型規模工程的碾壓混凝土施工，混凝土拌合系統的選擇應考慮按規范規定的攪拌時間及投料、出料時間計算混凝土實際最大生產能力，并確定較高的拌合儲備系數。

4.2廊道施工的現澆與預制

按照設計圖紙，施工單位提出現澆混凝土廊道內模用混凝土模板以利于加快廊道施工進度。設計最終同意廊道頂拱采用預制方式、墻體和彎道部位采用普通模板現澆。即便如此也對加快施工進度，減少施工難度有很大益處。

4.3碾壓混凝土的升程高度與溫控

依據施工方案，碾壓混凝土升程均為一次3.0m高度。2016年3月25日項目部向駐地監理部提出調整升程高度至4.9m的書面請示報告并說明：

（1）壩體如一次澆4.9m高度到836.40高程，即可立即進入到廊道底板施工的工序，包括放線、半成品鋼筋進場，架立鋼筋安設等。如澆至3.0m后停倉，則7天后再開盤澆完余下1.9m總共需10天時間，即時至4月8日。

調整后可以4月1日全部澆完，提前7天時間。

（2）防洪安全需要：2015年4月1日云河地區降雨導致發生百年不遇的洪水，河道波濤洶涌，山路橋涵被沖毀，斷路數天不能通行。一次澆至836.40高程對壩體安全與防洪有利。

監理同意在834.50m高程層面布設2000m高密度聚乙烯冷卻水管3組，防控混凝土壩體超3.0m澆筑導致水泥水化熱量集聚超標而造成壩體內外溫差過大出現裂縫，要求覆蓋第一層混凝土后即進行初期通水。

5　結語

對于中小型水利水電工程的碾壓混凝土施工，混凝土拌合系統的選擇應考慮按規范規定的攪拌時間及投料、出料時間計算混凝土實際最大生產能力，確定較高的拌合儲備系數。混凝土入倉方式在地形、環境等條件許可的情況下，應優先考慮自卸車直接入倉。對大壩施工中遇到的問題的分析處理，對今后類似工程施工有參考價值。陜西水利

［1］張少衛，四川舟壩水電站大壩碾壓混凝土施工技術，水利建設與管理2006年第12期.

［2］《南鄭縣云河水利水電樞紐大壩混凝土施工技術要求》漢中市水利水電建筑勘測設計院2016年3月.

［3］《南鄭縣云河水利水電樞紐工程大壩混凝土施工方案》北京金河水務建設有限公司南鄭縣云河水利水電樞紐工程BT項目施工項目部；2016年3月.

［4］《水工混凝土施工規范》DL/T 5144-2001.

［5］《水工碾壓混凝土施工規范》DL/T 5112-2009.

［6］《水工碾壓混凝土試驗規程》DL/T 5433-2009.

［7］《水工混凝土試驗規程》SL352-2006.

（責任編輯：暢妮）

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