石垭子水电站碾压混凝土重力坝施工技术

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　　摘要：石垭子水电站大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高为134.5m，混凝土总量约64.5万m3，其中碾压混凝土方量约59.3万m3，要求在1年半的时间内浇筑完成，最高月浇筑强度达到8.16万m3。工期紧，条件差的情况下如何保证工程顺利实现工期目标和控制好质量、安全至关重要。
　　关键词：水利水电工程；碾压混凝土重力坝；碾压技术；质量工期安全等全面控制。
　　0. 概述
　　石垭子大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程547.50m，坝底高程413.00m，最大坝高134.50m。坝顶轴线长度为217.86m，在河床溢流坝段设3孔12×20.5m（宽×高）的溢流表孔，堰顶高程523.50m，采用WES曲线，下接差动式挑流鼻坎。大坝碾压混凝土592818.8 m3，常态混凝土54465.22 m3 。大坝垫层混凝土在2008年汛前已浇筑完成， 2008年11月1日开始大坝首仓碾压混凝土施工，2010年9月1日浇筑完成， 2010年9月10日进行下闸蓄水，分别于2010年12月25日和12月30日实现双投目标。
　　1. 石垭子水电站碾压混凝土施工特点
　　1.1 碾压混凝土施工工期紧、强度高、道路布置困难。在08年11月~09年4月完成约43万m3的碾压砼量，最大月浇筑混凝土强度8.16万m3。大坝下游EL424以下碾压砼施工道路布置困难，且存在EL421、EL475灌浆廊道的施工交叉干扰。
　　1.2夏季、雨季、雾天施工特点明显，施工进度控制难度大。本工程流域，降雨量丰沛，坝址附近多年平均最高气温高且持续时间较长（7月26.0℃、8月25.6℃），4～10月为汛期，集中了全年径流量为86.3%。
　　1.3常态混凝土施工工期紧。 2009年汛前坝体左侧缺口达到484m高程，右侧坝体达到EL499m高程，汛期缺口过流，既要安全度汛又要保证汛期右岸坝体上升、特别是溢流坝体上升进度是本工程混凝土施工的一个难点。
　　2碾压混凝土施工方案
　　2.1碾压混凝土水平及垂直运输
　　大坝碾压混凝土的水平及垂直运输设备主要布置了2条真空溜管(左右岸各设1条)、1台20T固定式走线。各运输施工机械设备的平面、立面布置情况及可覆盖范围。大坝溢流面及表孔闸墩常态混凝土采用混凝土罐车运输至右岸坝顶，皮带机或混凝土输送泵输送入仓。
　　2.2碾压混凝土主要入仓方式
　　根据施工布置和施工安排各浇筑仓主要入仓方式为：
　　2.2.1自卸汽车运输入仓
　　自卸汽车由左岸拌和系统接料，经2#施工道路至下游围堰顶，下游基坑开挖道路及堆渣道路到达仓面，真接布料施工，主要负责河床坝段460.00ｍ高程以下混凝土的运输，采用该方式共输送碾压混凝土23万m3，占碾压混凝土总方量的38.8%；
　　2.2.2自卸汽车+真空溜管+受料斗＋自卸汽车
　　自卸汽车+真空溜管+受料斗＋自卸汽车方式入仓的为460m高程以上碾压混凝土，这些混凝土由自卸汽车从左岸拌和系统运料至布置于右岸的真空溜管（1条，高差52.5m，倾角50°）和左岸真空溜管（1条，高差97.5m，倾角50°）转料至仓内接料斗，由自卸汽车转料至仓面布料浇筑，采用该方式共输送碾压混凝土36.3万m3，占碾压及变态混凝土总方量的61.2%。
　　2.3大坝碾压混凝土分块
　　大坝碾压混凝土分块主要根据大坝结构、混凝土生产系统拌和强度、混凝土运输入仓强度及方式、坝体度汛要求等来进行划分的。本工程共计分为11个坝段。
　　2.4碾压混凝土卸料与平仓
　　（1）混凝土卸在将要摊铺的部位。控制卸料高度不高于1.0m，卸料尽可能均匀，料堆旁出现的分离骨料，采用装载机配人工将其均匀地摊铺到未碾压的混凝土面上。
　　（2）碾压混凝土采用大仓面薄层连续多层短间歇浇筑，铺筑方式采用斜层通仓法。铺筑面积与浇筑设备能力及不同季节的碾压混凝土连续升层的允许层间间隔时间相适应。
　　（3）采用真空溜管垂直运输碾压混凝土时，真空溜管出口处挂设混凝土缓降设施，减缓仓面汽车接料时骨料分离集中现象。
　　（4）碾压混凝土铺筑层以固定方向逐条带铺筑；坝体迎水面8～15m范围内，平仓方向与坝轴线方向平行。
　　（5）压实层厚度采用30cm。自卸汽车卸料时，采用多点下料、减少料堆高度、一层铺料一次碾压方式进行，每层铺料厚度为34~35cm左右。平仓机在料层上连续进行推扒作业，每处往返不少于2遍。铺料完成后，经碾压密实后的厚度在30cm左右。
　　（6）卸料平仓应严格控制三级配和二级配碾压混凝土的分界线，二级配碾压混凝土的推铺宽度满足施工图纸的规定，最大误差不大于30cm。
　　2.5碾压
　　（1）选用大型振动碾YZC12Ⅱ（SANY振动碾），小型振动碾选用YSZO6B。
　　（2）仓面安排专人用核子密度仪进行密度检测，对密度值达不到要求的部位应及时补碾，直至合格为止，并找出原因预以改正。
　　（3）振动碾行走速度控制在1.0～1.5km/h范围内。
　　（4）大坝迎水面8～15m范围内，碾压方向垂直水流方向，碾压作业采用搭接法，碾压条带间的搭接宽度为10～20cm，端头部位的搭接宽度不小于100cm。
　　2.6施工缝处理
　　（1）连续上升铺筑的碾压混凝土，层间间隔时间控制在直接铺筑允许时间内。超过直接铺筑允许时间的层面，先在层面上铺砂浆或水泥粉煤灰净浆，再铺筑上一层碾压混凝土。
　　（2）施工缝及冷缝的层面采用高压水冲毛或大型刷毛等方法清除混凝土表面的浮浆及松动骨料，处理合格后，均匀铺1.5～2cm厚的砂浆，其强度比碾压混凝土标号等级高一级，在其上摊铺碾压混凝土后，须在砂浆初凝前碾压完毕。
　　（3）高压水冲毛时间及压力应通过试验确定，不得提前冲毛。
　　（4）因降雨或其它原因造成施工中断时，及时对已摊铺的碾压混凝土进行碾压。停止铺筑处的混凝土面宜碾压成不陡于1：4的斜坡面，并将坡角处尖角部分切除。
　　2.7异种混凝结合部位施工
　　（1）大坝碾压混凝土与河床部位基础面垫层常态混凝土
　　大坝河床部位基础面垫层常态混凝土浇筑完毕固结灌浆施工完成后，先对垫层常态混凝土表面采用高压水或风砂枪冲毛处理，清除混凝土表面的浮浆及松动骨料，处理合格后，均匀摊铺1.5cm～2cm砂浆，其强度比碾压混凝土等级高一级，然后在其上摊铺碾压混凝土并浇筑上升。
　　（2）大坝碾压混凝土与岸坡岩面之间垫层常态混凝土
　　大坝碾压混凝土与岸坡岩面之间采用常态混凝土连接时，碾压混凝土和常态混凝土按顺序交叉同步上升，先进行碾压混凝土作业，完成后即铺垫层常态混凝土，且略低于碾压混凝土，人工采用高频振捣器先沿基岩依次向仓内方向振捣，并插入下一层混凝土5cm左右。
　　（3）大坝碾压混凝土与变态混凝土
　　大坝碾压混凝土与变态混凝土连接时，碾压混凝土和变态混凝土按顺序交叉同步上升。在两种混凝土结合处振捣器垂直插入到碾压混凝土中，精心振捣，确保两种混凝土融混密实。
　　2.8 层间结合处理
　　为使碾压混凝土层间结合良好，我们采取以下措施：
　　（1）保证碾压混凝土拌和料从拌和到碾压完毕历时不超过2小时。
　　（2）在混凝土生产过程中，要采用合格的原材料和高效复合型外加剂，优化施工配合比，并根据外界条件的变化，对碾压混凝土拌和物的VC值进行动态控制，使实际施工配合比尽可能达到最佳状态，确保施工质量。
　　（3）在大坝迎水面二级配区每一层防渗碾压混凝土之间铺洒约2mm厚的水泥粉煤灰净浆。

　　（4）晴朗多风天气，运输混凝土机具设置顶棚，避免阳光直射；混凝土仓面采取喷雾保湿措施，特别是对迎水面防渗层碾压混凝土采取汽水喷雾措施，降低环境温度，防止混凝土表面失水，影响层间结合。
　　（5）自卸汽车接料时多点接料，卸料时分多点卸料，减少料堆高度，减轻骨料分离，并将碾压混凝土卸到已平仓的碾压混凝土面上，同时辅以装载机配人工对骨料集中的地方进行处理。
　　3. 特殊气候条件施工
　　3.1 高温、大风天气施工
　　① 在高气温、强日照和大风季节条件下施工时，采取仓面喷雾的措施，以补偿仓内混凝土表面蒸发的水分，保持仓面湿润，控制并降低整个仓面的环境温度。
　　② 白天高温时段对碾压混凝土仓面进行分区管理，在完成碾压作业的表面覆盖麻袋。混凝土运输过程中，在运输设备上加设保温设施，在自卸汽车上搭设遮阳篷等，以减少因太阳直射引起混凝土的温度回升和VC值损失。
　　③ 采用高效缓凝减水剂，延长混凝土初凝时间。采取一系列温控措施降低混凝土出机口温度，满足碾压混凝土浇筑温度的要求，确保碾压混凝土的浇筑温度Tp不超过设计允许的温度值。
　　3.2 雨季施工
　　降雨强度6min内达到或超过0.3mm时， 不开仓浇筑混凝土。如果浇筑过程中降雨强度6min内达到或超过0.3mm时，立即停止混凝土入仓作业。已入仓的混凝土尽快平仓压实。如遇大雨或暴雨，将卸入仓内的混凝土料堆、未完成碾压作业的条带和整个仓面全部覆盖，待雨后再做处理。在混凝土浇筑过程中降雨强度6min小于0.3mm时，则继续浇筑。
　　3.3 寒冷天气施工
　　当环境温度在-3℃以下时，即停止碾压混凝土的施工。当环境温度降到0℃以下而且龄期不足21d的碾压混凝土层面温度下降到3℃以下时，采用保温被覆盖碾压混凝土层面，使混凝土温度保持在3℃以上，直到环境温度升到3℃以上为止。
　　3.4 大雾天气施工
　　大雾天气能见度低，为确保施工正常进行，拟在仓内机械设备上安装红色警示灯以防缆机机吊物进仓时发生碰幢，施工人员一律穿上黄色背心。
　　4大坝混凝土温度控制
　　4.1混凝土温控范围及温控分区规划
　　根据温控计算结果及温控标准，可将混凝土温控分为三大区域。Ⅰ区即强约束区，11月～4月采用自然入仓，能满足设计温控要求；其余季节施工时均需采取预冷措施，高温时段还需初期通制冷水削峰。Ⅱ区即弱约束区，弱约束区混凝土11月～4月可采用自然温度浇筑，其余季节需采用预冷措施。Ⅲ区即非约束区，此部位混凝土温控要求最低，11月～4月均可采用自然温度浇筑，其余季节需采用预冷混凝土。
　　4.2混凝土温度控制与防裂综合措施
　　4.2.1 优化混凝土配合比设计、保证并力争提高混凝土抗裂能力
　　选择发热量较低的中热水泥、较优骨料级配和优质粉煤灰，优选复合外加剂（减水剂和引气剂），降低混凝土单位水泥用量，以减少混凝土水化热温升和延缓水化热发散速率，提高混凝土抗裂能力。
　　4.2.2 合理安排混凝土施工程序和进度
　　合理安排混凝土施工程序和施工进度，防止基础贯穿裂缝、减少表面裂缝。在施工中做到：基础约束区混凝土、表孔等重要结构部位，在设计规定的间歇期内连续均匀上升，不出现薄层长间歇。
　　4.2.3 采取综合温控措施，降低混凝土入仓温度和浇筑温度
　　采取综合温控措施，降低混凝土出机温度和浇筑温度。同时控制混凝土从出机口温度到浇筑温度回升系数在0.30以内，高温季节尽量利用夜间浇筑混凝土。
　　4.2.4 混凝土浇筑分层及层间间歇期控制
　　a、 混凝土浇筑分层。碾压混凝土采用薄层连续上升浇筑方式，一次升层3～6m，其它部位常态混凝土浇筑层厚为3m。
　　b、混凝土层间间歇期控制。层间间歇期从散热、防裂及施工作业各方面综合考虑，分析论证合理的层间间歇，一般不小于6天，也尽量避免大于10天。对于有严格温控防裂要求的基础强约束区和重要结构部位，控制层间间歇期7天左右。
　　4.2.5 大坝初期通水冷却
　　采用初期通水冷却削减混凝土浇筑层水化热温升。大体积碾压混凝土除11～4月最高温度能满足设计要求外，其它季节施工的碾压混凝土均需进行初期通水削峰。初期通水采用8～15℃制冷水，冷却水与坝体混凝土温差不超过22℃，坝体降温幅度不得大于1℃/d。初期通水流量控制在1.2m3/h左右，从混凝土开始浇筑时通水，冷却水每24h换向一次，使坝体混凝土冷却均匀。
　　4.2.6 混凝土表面保护
　　根据设计及相应规范规定，当日平均气温在2～4d内连续下降6℃以上时，对龄期5～60d的混凝土暴露面，尤其是基础块、上下游面、廊道孔洞及其它重要部位，需进行早期表面保护。保温材料必须贴挂牢固，覆盖搭接严密。
　　5. 混凝土施工质量控制
　　混凝土的质量形成过程分为：原材料的选定、配合比设计、拌合及运输、浇筑四个阶段，其中原材料的选定和混凝土配合比设计是混凝土本身质量形成的重要阶段，要采取科学的、严格的试验手段和管理措施，使混凝土的本身质量得到有效的控制；而混凝土的拌合和运输，以及浇筑阶段影响混凝土质量的因素较多，为确保本工程混凝土质量，采取如下措施保证混凝土的运输及浇筑质量。
　　6. 混凝土表面缺陷处理
　　石垭子大坝垫层混凝土浇筑完成后表面出现最长3m，缝宽0.1mm的浅层裂缝，主要由于基础混凝土温度引起，受基础约束后产生的。经过缝面布置骑缝灌浆，在缝面铺设一层钢筋后进行碾压混凝土进行施工。
　　坝体迎水面出现的裂缝主要是温度裂缝，一般缝延伸不长，且较浅。在温度基本稳定后进行化学灌浆后基本满足，经过蓄水后没有出现渗漏，效果较好。
　　混凝土表面错台处理，对错台大于2cm的部分，先用扁平凿按1:30（垂直水流向错台）和1:20（顺水流向错台）坡度凿平顺，并预留0.5～1.0cm的保护层用电动砂轮打磨平整，与周边混凝土保持平顺连接；错台小于2.0cm的部位，直接用电动砂轮按相同坡度打磨平整。
　　7 结束语
　　石垭子水电站在浇筑混凝土之前对道路布置，强度计算，不利因素分析等都做的很详细，实现了施工中节点工期，确保了电站的按期投产目标，对国内相似条件下碾压混凝土施工起其参考和借鉴作用：
　　（1）根据施工需要，左右坝肩547.3m高程布置回车卸料平台及真空溜管、集料斗的安装，提前将靠近左右坝肩的碾压混凝土局部调整为常态混凝土，先期进行常态混凝土浇筑，提早安装真空溜管、集料斗，确保碾压混凝土入仓通道的形成。
　　（2）扩大成品料仓及毛料仓的容量，增加砂石骨料储量，确保大坝碾压混凝土施工强度需求。避免因设备，油料及炸材供应供应不及时导致砂石料满足不了强度要求的可能。
　　（3）汛期合理调整左右坝肩交替上升台阶，实现汛期基本正常施工，在承担一定风险的情况下大大节约施工工期。

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