武孔學(xué)

（貴州省赫章縣水務(wù),貴州 赫章 553200）

1 工程概況

貴州省某水電站建成后水庫(kù)流域長(zhǎng)12 km,面積2.66 km2,庫(kù)容量達(dá)到5.2×105m3,單曲拱壩, 壩高100 m, 最大底寬30.8 m,寬高比0.305,為碾壓混凝土中厚拱壩,壩頂長(zhǎng)273 m,整體碾壓混凝土方量為29.80 萬(wàn)m3,其中碾壓24.2 萬(wàn)m3,常態(tài)5.6 萬(wàn)m3,在頂部設(shè)開(kāi)敞式溢流面泄洪。為充分發(fā)揮碾壓混凝土施工“快速”的優(yōu)勢(shì),根據(jù)的項(xiàng)目大壩施工實(shí)踐,主要從模板配置、入倉(cāng)手段、誘導(dǎo)縫成縫、層間處理方式等方面進(jìn)行快速化施工研究,旨在保證質(zhì)量的前提下,加快施工進(jìn)度,降低施工成本。

2 碾壓混凝土拱壩快速施工方法工藝原理及工藝特點(diǎn)

2.1 碾壓混凝土拱壩快速施工方法工藝原理

（1）壩體碾壓上游迎水面采用連續(xù)翻升模板

底層模板通過(guò)水平方向預(yù)埋的4 根錨筋固定并進(jìn)行外部支撐,上部模板只需在倉(cāng)內(nèi)設(shè)置少量拉筋即可,同時(shí)模板設(shè)有操作平臺(tái),確保模板安裝、拆卸時(shí)作業(yè)人員施工安全,具有操作簡(jiǎn)便,拆卸安裝速度快等優(yōu)點(diǎn)。

（2）壩后溢流面覆蓋區(qū)下的RCC 施工采用預(yù)制擋塊作為模板

該區(qū)域后期進(jìn)行溢流面施工,碾壓混凝土表面需要進(jìn)行鑿毛處理,且需要布置插筋,對(duì)其表面平整度、碾壓混凝土邊界等沒(méi)有嚴(yán)格的要求,同時(shí)碾壓混凝土為干硬性混凝土,下游側(cè)采用雙排預(yù)制擋塊足以滿足施工要求。

（3）層間結(jié)合采用水泥凈漿處理方式

根據(jù)碾壓混凝土試驗(yàn)段試驗(yàn)結(jié)果,層間冷縫結(jié)合采用水泥凈漿進(jìn)行施工。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施中,水泥凈漿通過(guò)放置在右壩肩上的漿液攪拌機(jī)拌和生產(chǎn),通過(guò)軟管直接輸送到碾壓倉(cāng)號(hào)內(nèi),采用與模板周圍變態(tài)混凝土相同的漿液（加漿量控制為碾壓混凝土量的7%）,中部碾壓區(qū)鋪撒厚度為0.5 cm[1]。

（4）采用倉(cāng)外自卸汽車+滿管溜槽垂直運(yùn)輸+倉(cāng)內(nèi)自卸車運(yùn)輸?shù)目焖偃雮}(cāng)手段

項(xiàng)目大壩所處地兩岸山體陡峭、大壩高度達(dá)100 m,修筑入倉(cāng)道路所需的開(kāi)挖回填工作量十分巨大,在壩肩的合適位置安裝滿管溜槽進(jìn)行碾壓混凝土從倉(cāng)外到倉(cāng)內(nèi)的垂直運(yùn)輸,同時(shí)隨著澆筑面的提升而逐漸拆除末端溜槽。

（5）采用預(yù)制塊預(yù)埋進(jìn)行誘導(dǎo)縫成縫

提前在倉(cāng)外預(yù)制誘導(dǎo)縫預(yù)制塊,預(yù)制塊上預(yù)留有接縫灌漿管路孔和固定穿孔,以便現(xiàn)場(chǎng)快速組裝和固定,可保證誘導(dǎo)縫按照設(shè)計(jì)位置開(kāi)裂,同時(shí)保證碾壓混凝土通倉(cāng)澆筑。

2.2 碾壓混凝土拱壩快速施工方法工藝特點(diǎn)

碾壓混凝土拱壩快速施工方法采用連續(xù)翻升模板和預(yù)制塊模板施工,后期施工只需連續(xù)翻升,預(yù)制塊模板作為溢流面臺(tái)階模板結(jié)構(gòu)單一,可在RCC 倉(cāng)號(hào)碾壓施工期間進(jìn)行安裝,操作簡(jiǎn)單快速,節(jié)約倉(cāng)號(hào)準(zhǔn)備周期且解決了溢流面表層混凝土和RCC 混凝土之間連接插筋的安裝問(wèn)題。下部結(jié)構(gòu)自卸汽車直接入倉(cāng)和上部結(jié)構(gòu)采用滿管溜槽入倉(cāng)+倉(cāng)內(nèi)運(yùn)輸,解決了峽谷區(qū)域混凝土澆筑如何快速入倉(cāng)問(wèn)題。混凝土層間結(jié)合采用水泥凈漿在現(xiàn)場(chǎng)拌制,代替拌合站拌制砂漿運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)的傳統(tǒng)方案,減輕了拌合站生產(chǎn)壓力,提高了層間結(jié)合快速施工效率,促進(jìn)了RCC 混凝土的強(qiáng)度提升,達(dá)到了RCC 混凝土施工的快速要求[2]。100 m 級(jí)碾壓混凝土拱壩快速施工方法適用于水利水電工程中設(shè)計(jì)有溢流表面的碾壓混凝土大壩的快速施工,其他類型RCC 大壩可參考借鑒。

3 碾壓混凝土拱壩快速施工工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)

（1）壩體碾壓上游迎水面采用連續(xù)翻升模板

為了保證翻升模板安裝的精確和規(guī)范,在安裝之前,需依據(jù)設(shè)計(jì)文件采取合理的測(cè)量方法進(jìn)行放樣,隨后進(jìn)行模板的支立,為避免模板表面的泥漿和油污等影響混凝土成形,在支模過(guò)程中需對(duì)模板進(jìn)行清潔和修正,完成拼接后的模板應(yīng)保持嚴(yán)密、干凈、牢固和光潔,滿足混凝土澆筑時(shí)的承載和變形要求,安裝完成后要進(jìn)行測(cè)量校核,確保安裝精度。由于混凝土澆筑速度受其初凝時(shí)間的影響,因此在混凝土澆筑過(guò)程中,應(yīng)控制澆筑速率,保證上部澆筑的混凝土與先澆筑混凝土能夠形成連續(xù)的整體,不會(huì)出現(xiàn)分割截面,同時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行連續(xù)振搗,模板附近采用加漿變態(tài)混凝土,碾壓澆筑過(guò)程中振動(dòng)碾不得在模板2.0 m 范圍內(nèi)碾壓[3]。

（2）壩后溢流面覆蓋區(qū)下的RCC 施工采用預(yù)制擋塊作為模板

大壩碾壓下游側(cè)從253 m 高程開(kāi)始起坡,坡比為1∶0.4,也從此高程開(kāi)始使用預(yù)制擋塊模板,預(yù)制擋塊尺寸為長(zhǎng)1.0 m,寬1.0 m,厚0.4 m,采用雙排預(yù)制擋塊。每倉(cāng)碾壓混凝土擋塊循環(huán)利用,擋塊跟隨碾壓混凝土的上升按圖紙擺放,嚴(yán)格按照測(cè)量邊線進(jìn)行擺放,擺放水平且穩(wěn)固,不得懸空[4]。每層擋塊擺放完成后,其內(nèi)側(cè)鋪設(shè)光潔的塑料薄布,防止下游區(qū)域加漿時(shí)滲漏漿液,同時(shí)防止碾壓混凝土和擋塊相粘接,利于拆模。擋塊擺放時(shí)段要禁止其下方區(qū)域進(jìn)行其它施工活動(dòng)。

每倉(cāng)碾壓混凝土總共需要3 層擋塊,第一層擋塊在開(kāi)倉(cāng)前擺放完成,其余兩層擋塊分別在澆筑碾壓混凝土第3 層和第6 層時(shí)同時(shí)擺放。每倉(cāng)所用的擋塊需要提前準(zhǔn)備好,存放在倉(cāng)外便捷、安全的平臺(tái)上,以便澆筑時(shí)能夠安全、快速運(yùn)入倉(cāng)內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)人員需要合理安排擋塊擺放時(shí)間,避免因擋塊擺放不及時(shí)而造成碾壓混凝土層間間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng),影響施工質(zhì)量。

（3）層間結(jié)合采用水泥凈漿處理方式

凈漿配合比經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)確定,其配合比為袋裝低熱水泥（45%火山灰摻量）42.5 kg、水27.6 L、Megaflow 減水劑297.5 g；水灰比為0.65∶1,漿液比重為1.65 g/cm3,流動(dòng)度馬氏漏斗檢測(cè)時(shí)間為40±5 s。碾壓混凝土加漿范圍為上游防滲區(qū)域?yàn)? m,巖體接觸周邊為0.5 m,下游預(yù)制塊周邊為0.5 m,加漿量為該區(qū)域混凝土量的7%,其它冷縫處理區(qū)鋪灑0.5 cm 厚,鋪設(shè)碾壓混凝土前30 min 將水泥凈漿灑滿將要鋪設(shè)區(qū)域,不可提前,防止水分蒸發(fā),改變漿液性能。鋪灑漿液時(shí),需要鋪灑均勻,避免漏灑,因此有必要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行專門培訓(xùn),使其熟悉流程工藝,同時(shí)要安排質(zhì)檢人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督,確保層間處理過(guò)程滿足要求。

（4）采用倉(cāng)外自卸汽車+滿管溜槽垂直運(yùn)輸+倉(cāng)內(nèi)自卸車運(yùn)輸?shù)目焖偃雮}(cāng)手段

管溜槽直徑為0.8 m 高強(qiáng)錳鋼管,厚度為0.5 cm,考慮到滿管溜槽坡度太小會(huì)導(dǎo)致卸料困難而坡度太大混凝土對(duì)倉(cāng)號(hào)內(nèi)自卸車的沖擊力過(guò)大,采用滿管溜槽最佳坡比為51°,不能低于45°,此情況下滿管溜槽設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)140 m3/h。

根據(jù)計(jì)算,高峰期碾壓混凝土單層最大方量為1000 m3,按照規(guī)定的單層攤鋪時(shí)間不超過(guò)12 小時(shí)考慮,則滿管溜槽12 小時(shí)卸料量為140 m2/h×12 h=1680 m3＞1000 m3,滿足施工要求。拌合站為2 臺(tái)120 m3/h 的強(qiáng)制式攪拌機(jī),每小時(shí)混凝土生產(chǎn)量為2×120 m3/h×0.6=144 m3/h,12 小時(shí)生產(chǎn)總量為144 m3/h×12 h=1728 m3＞1000 m3,拌合站生產(chǎn)能力滿足要求。自卸汽車額定載重為25 t,每趟運(yùn)輸混凝土7.5 m3,每趟來(lái)回1 h,安排14 輛自卸車,則12 小時(shí)可運(yùn)輸7.5 m3×14×12 h=1260 m3＞1000 m3,所以14 輛自卸車滿足碾壓混凝土運(yùn)輸要求。

施工期間要隨時(shí)監(jiān)測(cè)碾壓混凝土VC 值,保證滿管溜槽順利卸料。倉(cāng)外自卸汽車要搭設(shè)防曬棚,減少運(yùn)輸途中的VC值損失和溫度回升。倉(cāng)號(hào)內(nèi)自卸車嚴(yán)格按照規(guī)定路線運(yùn)輸,避免破壞碾壓成型的碾壓混凝土。由于倉(cāng)面原因不能接料時(shí),應(yīng)及時(shí)將溜管中的混凝土放空,碾壓混凝土在溜管中的存放時(shí)間應(yīng)控制在1 h 以內(nèi)。收倉(cāng)后及時(shí)用水對(duì)溜管進(jìn)行清洗,以防下次澆筑時(shí)堵料。每次開(kāi)倉(cāng)前,應(yīng)對(duì)滿管溜槽進(jìn)行維護(hù)檢查,變形的螺栓以及磨損部件要及時(shí)更換,料斗及槽身磨損超過(guò)5 mm 時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)、調(diào)換。汽車卸料和倉(cāng)內(nèi)接料應(yīng)設(shè)置專人進(jìn)行指揮,盡量保證出料量與進(jìn)料量平衡,防治出現(xiàn)骨料分離現(xiàn)象。

（5）采用預(yù)制塊預(yù)埋進(jìn)行誘導(dǎo)縫成縫

誘導(dǎo)預(yù)制塊的主要參數(shù)：長(zhǎng)1 m,寬0.3 m,高0.25 m,高度較傳統(tǒng)0.3 m 調(diào)整為0.25 m,低于單層碾壓鋪料厚度33 cm～34 cm,可保證誘導(dǎo)縫按照設(shè)計(jì)位置開(kāi)裂,同時(shí)保證碾壓混凝土通倉(cāng)澆筑且預(yù)制塊不被振動(dòng)碾破壞。在碾壓混凝土澆筑過(guò)程中,待每倉(cāng)奇數(shù)層碾壓完畢后下層鋪料前,在偶數(shù)層中壩縫位置拉線擺設(shè)成對(duì)的誘導(dǎo)縫預(yù)制塊,同時(shí)中間穿插接縫灌漿管,待該層碾壓混凝土鋪設(shè)覆蓋完后,可直接進(jìn)行碾壓作業(yè)。

（6）冷卻水管鋪設(shè)

冷卻水管采用HDPE 管,為確保冷卻水管在受到混凝土澆筑過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊力和混凝土流動(dòng)力作用后不會(huì)出現(xiàn)位移,在混凝土倉(cāng)面鋪設(shè)完成冷卻水管后,采取預(yù)先制作的“U”型鋼筋將其進(jìn)行固定,固定間距控制在1.5 m 左右,“U”型鋼筋的材質(zhì)為A3 圓形鋼筋, 直徑為10 mm, 單根長(zhǎng)度為23 cm,彎頭內(nèi)半徑為2 cm。在冷卻水管彎管段,需要采用不少于3 個(gè)“U”型鋼筋進(jìn)行固定。為了保證HDPE 管的密閉性,以發(fā)揮其降溫防裂的功效,在混凝土澆筑前或者在澆筑第1層混凝土?xí)r,應(yīng)進(jìn)行閉水試驗(yàn),以防止其漏水和堵塞,否則應(yīng)采取措施保證水管的暢通。

（7）RCC 攤鋪、碾壓

倉(cāng)面澆筑時(shí)配置專人指揮卸車,指揮人員根據(jù)倉(cāng)面分區(qū)要求,將運(yùn)輸入倉(cāng)的混凝土分區(qū)卸料。自卸汽車卸料后及時(shí)采用推土機(jī)或反鏟配合人工平倉(cāng),對(duì)于卸料后骨料分離情況,在平倉(cāng)期間人工均勻撒布于倉(cāng)面。嚴(yán)格控制上游變態(tài)混凝土防滲層和碾壓混凝土的分界線,保證防滲層厚度。

攤鋪完成后,在垂直水流方向采用14 噸振動(dòng)碾對(duì)混凝土進(jìn)行碾壓施工,碾壓邊數(shù)按照試驗(yàn)段確定的碾壓參數(shù)進(jìn)行,對(duì)剛鋪平的碾壓混凝土先無(wú)振碾壓2 遍后使其初步平整,然后再振碾壓6 遍,碾壓搭接寬度≥20 cm,端頭部位的搭接寬度≥100 cm。振動(dòng)碾行走速度控制在1 km/h～1.5 km/h 左右,碾壓完成后對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行測(cè)定,滿足要求后方可進(jìn)行下一工序。

4 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明,采用以上技術(shù)后在保證工程質(zhì)量的前提下,加快了施工進(jìn)度,同時(shí)降低了施工成本。在確保施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求的同時(shí),相比于原方案總共節(jié)約了工期205個(gè)班,節(jié)約成本256.59 萬(wàn)元。其中碾壓混凝土EL280 高程合同節(jié)點(diǎn)目標(biāo)提前15 天完成,碾壓混凝土全部完成的合同節(jié)點(diǎn)目標(biāo)提前12 天完成,為項(xiàng)目整體計(jì)劃節(jié)約了工期。通過(guò)本工法的實(shí)施,不僅加快了碾壓混凝土的澆筑速度,也節(jié)約了成本,保證了項(xiàng)目的履約,對(duì)于其它水電站大壩的建設(shè)具有重要的借鑒意義。