水力论文:浅析水利工程大坝混凝土碾压施工及存在的问题

　　浅析水利工程大坝混凝土碾压施工及存在的问题
　　张贵平1刘东亮2（中国水利水电第九工程局有限责任公司贵州贵阳550081）
　　摘要：本文分析了碾压混凝土斜层碾压的施工工艺流程。并提出了斜层碾压工艺在施工中存在的问题。
　　关键词：大坝混凝土；碾压施工；工程简介；存在的问题
　　1工程简介
　　大坝为全断面碾压混凝土重力坝，坝轴线为折线型布置，坝顶高程234．0m，坝顶长720．0m，坝顶宽10．0m，最大坝高130．0m。坝体分13个坝段，其中溢流坝段设置4个表孔、3个中孔和1个底孔，表孔宽14m、高l8m，中孔宽4m、高7m，底孔孔径2m。主坝下游为钢筋混凝土消力池，长127m、宽88m。消力池下游河床设有护坦，边坡开挖并支护。挡水坝段碾压混凝土浇至高程234m，溢流坝段碾压混凝士浇至高程206．52m。主坝碾压混凝土共计2l1．6万m3，为目前国内在建工程中的最大碾压混凝土重力坝之一。主坝碾压混凝土安排在4个枯水期施工(实际分3个枯水期施工)。
　　2大坝混凝土斜层碾压工艺应用技术
　　1）大坝碾压混凝土从2005年12月28日开始浇筑。2006年6月14日第一枯水期浇筑完毕，完成45万m3混凝士的碾压；2006年9月20日开始第二枯水期碾压混凝土浇筑，2O07年6月12日完成，二枯完成碾压混凝土87万m3；2007年9月2日开始第三枯水期碾压混凝土浇筑，2008年9月lO日完成，三枯完成碾压混凝土58万m3。
　　2)大坝碾压混凝土浇筑先后在1O号施工道路及上游围堰上进行了平层和斜层碾压试验，在试验的基础上，大坝先后采用平层和斜层碾压施工工艺，并且斜层碾压施工工艺打破了以往斜层碾压只能上下游方向倾斜的惯例，在部分坝段采用了从右岸向左岸的斜层碾压。
　　3)大坝混凝土斜层碾压施工特点。大坝采用斜层碾压施工的混凝土量占碾压混凝土总量的86％，斜层碾压工艺在大坝中得到了全面的应用；最大坡比为1：20，为国内首创：开创了国内最大的碾压混凝土仓面记录：仓面面积近2万m2、混凝土工程量近6万m3，充分体现了斜层碾压的优势。碾压混凝土入仓方式以自卸汽车入仓为主，占混凝土总方量的87％。施工中45号坝段高程164．5～206．52m采取碾压混凝土与溢流面高标号常态混凝土同步浇筑上升的浇筑措施。从总体上加快了主坝混凝土的施工进度；右岸档水坝段6～12号坝段高程174～225m采取台阶式上升、预浇过仓道路的措施保证了碾压混凝土施工的连续性和主坝浇筑的总体进度。
　　入仓口采用过仓钢栈桥，在一定程度上减轻了对仓面的二次污染，保证了入仓口混凝土的浇筑质量，加快了入仓速度，有利于碾压混凝土快速施工。仓面二次污染处理采用小型手提式风力灭火机，保证了二次污染处理的效果，同时加快了处理速度，有利于碾压混凝土快速施工。
　　4)斜层碾压坡脚处理的试验。为了检验斜层碾压坡脚施工工艺的效果，对其进行了简易的试验：用观测方法准确测量斜层坡脚的桩号和高程，对斜层坡脚混凝土进行了钻孔取芯、压水试验检查，并与非坡脚处的芯样，压水检查结果相比较。
　　5)混凝土取芯、压水试验检查效果。2005年汛期对一枯4～8号坝段碾压混凝土、2006年汛期对二枯碾压混凝土分别进行了钻孔取芯、压水试验。碾压混凝土芯样层面、缝面断裂次数少，芯样平均获得率分别达99．O％和96．94％；芯样表面光滑，结构致密，胶结情况良好，无明显的碾压层面和间歇层面及缝面，芯样层面和缝面结合无界限，证实碾压混凝土层面结合致密。说明碾压混凝土整体质量好，完全满足设计要求。压水试验检查均满足设计要求。
　　3混凝土斜层碾压工艺的产生
　　碾压混凝土保证施工质量的两大控制指标是：①从拌和机出料至仓面碾压完毕控制在2h以内，②碾压混凝土层间间隔时间控制在混凝土初凝时间以内。全断面碾压混凝土坝由于仓面过大，如果按传统的平层碾压，必须采用如下施工方案：①分仓浇筑，即将整个坝面分解成若干浇筑仓块分开浇筑。以满足两大控制指标的要求；②增加设备，即碾压混凝土浇筑按最大浇筑仓面配置混凝土的拌和、运输、平仓、碾压所需的设备。
　　如采用分仓浇筑，则大大增加了仓面处理的工作量，必须增加工期，并且为汽车的进仓卸料带来一定的难度；如按最大浇筑仓面配备一整套的机械设备，则需要投入大量的资金，并且很大一部分设备在大部分时间里处于闲滞状态，设备利用率低，还需要投入资金进行设备的保养，造成资金周转困难。碾压混凝土筑坝技术在发展中出现如此“两难”的局面，国内坝工界同行一直在寻找克服的有效办法，斜层碾压工艺由此而生，并且先后在江垭电站、棉花滩大坝得到实践应用，大坝碾压混凝土施工在吸取江垭、棉花滩大坝斜层碾压成功经验的基础上，将其应用于主体大坝施工全过程。
　　4混凝土斜层碾压的施工工艺
　　斜层碾压一般的工艺过程与平层碾压工艺要求是一样的，关键在于斜层的3个要点“坡度、厚度及坡脚处理”的控制。大坝混凝土斜层碾压施工，斜层坡度，≥10％，先后采用l：10、l：15、l：20进行碾压施工，碾压层厚为30cm，混凝土摊铺厚度为34～36cm。斜层碾压工艺如下：
　　4．1浇筑要领图施工
　　每一仓碾压混凝土都必须严格按浇筑要领图施工，浇筑要领图描述详细的施工方案，每一仓块由工程技术人员绘制，并在开仓前对仓面指挥长、诱导员、质检员、现场技术员进行详细的现场技术交底。仓面指挥长、诱导员、质检员、现场技术员等均必须熟悉浇筑要领，并按浇筑要领图的要求组织实施。
　　4．2碾压混凝土运输方式
　　采用汽车直接入仓方式、皮带机+负压溜槽或大泄槽方式入仓。大坝除中孔之间的碾压混凝土采用大泄槽方式入仓外，其余全部采用汽车直接入仓。汽车不得在已收仓的混凝土面行走，必须在老混凝土面上行驶，经坡脚后退至卸料点进行卸料，并且应选择仓块上下游方向的中部(应力较小处)作为爬坡点。
　　4．3卸料
　　卸料由仓面诱导员指挥，采用退铺法依次卸料，且宜按梅花形依次堆放，先卸1／3，移动1m左右位置后卸2／3。为了减少骨料分离，自卸汽车将混凝土料卸于铺筑层摊铺前沿的台阶上，再由平仓机将混凝土从台阶上推到台阶下进行移位式平仓。卸料尽可能均匀。
　　4．4平仓厚度及坡度的控制
　　浇筑前在周边模板和底部老混凝土面上测量画出各层的平仓线。每层平仓厚度为34～36cm左右，经检查超出规定值的部位必须重新平仓。局部不平的部位用人工辅助铺平。平仓方向由坡顶向坡底进行，坡比1≥10％，在斜层坡脚、坡顶处形成的尖角，用小型振动碾碾压密实。平仓过程出现在两侧集中的骨料由人工均匀分散于条带上。
　　4．5碾压
　　使用进口BM202AD型双轮高频振动碾，采用搭接法碾压，搭接宽为20cm，振动碾的行走速度为1～1．5km／h，碾压遍数按“无振+有振+无振”为“2+8+2”遍方式。如果有振6遍后混凝土仍不泛浆，应开启振动碾自带的水箱洒水进行水份补偿。如因VC值偏大原因造成无法泛浆，应在下一层混凝土覆盖前铺洒2mm厚的水泥粉煤灰净浆。
　　4．6斜层碾压坡脚处理
　　1)斜层碾压施工程序为：先摊铺碾压施工坡脚3m宽的平层(坡度变化时底脚宽度相应调整)，后摊铺碾压施工斜面混凝土。
　　2)大于1：10坡度放样的碾压层底脚按宽度3m摊铺砂浆(坡度变化时底脚宽度相应调整)。
　　3)在底脚范围内水平摊铺碾压混凝土料，摊铺厚度约为34cm。
　　4)底脚平层碾压，碾压遍数控“2+8+2”实施。
　　5)斜层摊铺碾压施工，摊铺时下坡脚不得超出平层外边缘，斜层碾压时同平层外边缘部位一起碾压，但碾压机不得超出平层外边缘线。
　　6)切脚处理。下一层卸料前对坡脚进行切除(挖除高度约1Ocm)，如局部切出的混凝土底部无砂浆，应继续向后切，直至切出的混凝土底