構(gòu)皮灘水電站上游碾壓混凝土圍堰施工工藝

李家銳,何陽海,袁雪岷

(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司,四川 成都 610072)

1 前 言

貴州構(gòu)皮灘水電站上游 RCC圍堰主要用于施工期全年擋水,結(jié)合下游水墊塘 RCC圍堰,給大壩及水墊塘建筑物施工提供必要的施工條件,并保證大壩及水墊塘施工時段內(nèi)的施工安全。上游圍堰布置在上游土石圍堰和大壩之間,基本與河床垂直,圍堰軸線長 141.75m。上游圍堰為碾壓混凝土重力式圍堰,按Ⅳ級臨時建筑物設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為全年擋水,頻率 10%時全年洪水 13500m3/s(考慮上游梯級水庫調(diào)節(jié)后為 10930m3/s),設(shè)計(jì)擋水位483.06m;圍堰頂部高程 484.6m,最大堰高 70.8m,底部高程 413.8m,最大底寬 58.7m,頂寬 8m。

上游碾壓混凝土圍堰于 2005年 2月 7日開始澆筑堰基置換混凝土,3月 6日開始碾壓混凝土施工,6月22日澆筑到堰頂高程 484.6m,累計(jì)完成混凝土工程量16.1萬m3,其中常態(tài)混凝土、碾壓混凝土分別為 1.0萬m3、15.1萬 m3。該圍堰對混凝土的力學(xué)、變形、耐久等性能、施工可操作性及溫控防裂具有較高要求,其設(shè)計(jì)技術(shù)要求見表1,典型剖面見圖1。

表1 上游RCC圍堰混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)要求

圖1 上游碾壓混凝土圍堰典型剖面結(jié)構(gòu)

2 上游 RCC圍堰碾壓施工程序

根據(jù)碾壓混凝土圍堰的結(jié)構(gòu)特性并結(jié)合工期要求,圍堰 430m高程以下分左、右岸兩塊澆筑。先澆筑左、右岸塊墊層混凝土,再對右岸塊 413m高程以下基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理,待左岸塊碾壓混凝土澆筑至 421m高程停下進(jìn)行該高程以下的固結(jié)灌漿時,再澆筑右岸塊 424.6m以下的碾壓混凝土;然后進(jìn)行右岸塊 424.6m高程灌漿廊道安裝,同時繼續(xù)進(jìn)行左岸塊碾壓混凝土的澆筑。待左右兩塊均上升至 430m高程后合倉澆筑,兩岸 430m高程以上的固結(jié)灌漿、接觸灌漿穿插于混凝土澆筑層間,且接觸灌漿滯后于一個澆筑層。帷幕灌漿在灌漿廊道內(nèi)進(jìn)行,墊層混凝土在基礎(chǔ)處理完后開始澆筑。碾壓混凝土施工工藝流程見圖2。

圖2 碾壓混凝土工藝流程

2.1 上游 RCC圍堰碾壓混凝土分層分塊

2.1.1 澆筑分層

根據(jù)碾壓混凝土澆筑可連續(xù)上升的特性,基礎(chǔ)墊層常態(tài)混凝土作為一澆筑層,上部碾壓混凝土分層依次為高程 413～421m、421～424.6m、424.6～430m、430～439m、439～448m、448～458.44m、458.44～467m、467～476.6m,476.6～479.6m、479.6～484.6m、484.6～487.1m,共 11個澆筑層次。

2.1.2 澆筑分塊

圍堰 448m高程以下利用永久縫(樁號 0+57m)分左、右岸兩塊澆筑,448m高程以上左、右岸兩塊合倉澆筑,永久縫采用切縫成型。

2.2 上游 RCC圍堰碾壓混凝土入倉方式

根據(jù)現(xiàn)場施工條件,467m高程以下混凝土采用汽車直接入倉,467m高程以上混凝土采用真空溜槽溜至倉內(nèi)汽車料斗內(nèi),由汽車運(yùn)輸入倉。

為防止汽車輪胎攜帶污物進(jìn)倉,在距入倉口 30～50m位置設(shè)輪胎沖洗處,用高壓水沖洗輪胎,專人負(fù)責(zé)檢查,合格后經(jīng) 30～50m長的干凈碎石脫水路面脫水再進(jìn)入倉內(nèi)。

混凝土每碾壓 30cm封倉一次,封倉時采用250cm×20cm×30cm(長 ×寬 ×高)的混凝土預(yù)制塊沿圍堰面設(shè)計(jì)線在壩外人工碼砌。當(dāng)碾壓混凝土條帶鋪至入倉口時,將入倉口所需的混凝土料堆在已鋪條帶上,倉外即開始碼砌混凝土預(yù)制塊,入倉口一封,倉內(nèi)即進(jìn)行入倉口處的平倉,倉外則用事先堆在入倉口道路的碎石填平入倉口。

467～487.1m高程混凝土采用真空溜槽溜至倉內(nèi)自卸汽車,倉內(nèi)自卸汽車轉(zhuǎn)接料入倉。真空溜槽布置在右岸邊坡,坡度 1∶0.8,真空溜槽進(jìn)料斗設(shè)在563m引水平臺,在 505m高程設(shè)轉(zhuǎn)料斗。

2.3 上游 RCC圍堰碾壓混凝土的卸料、攤鋪

(1)施工中根據(jù)倉面特征,采用平鋪法的澆筑方式,卸料與平倉方向與圍堰軸線平行。

(2)混凝土卸在將要攤鋪的部位,自卸汽車卸料采用多點(diǎn)下料以減少料堆高度,并采取兩層鋪料一次碾壓方式,每層鋪料厚度為 17cm左右。在平倉機(jī)上裝有激光儀,控制平倉厚度。卸料盡可能均勻,料堆旁出現(xiàn)的分離骨料,由工人將其均勻地?cái)備伒轿茨雺旱幕炷撩嫔稀?/p>

(3)本工程碾壓混凝土的壓實(shí)厚度一般采用30cm,特殊情況為 25cm。壓實(shí)厚度為 25cm時平倉厚度為 30cm,壓實(shí)厚度為 30cm時平倉厚度 34cm。平倉機(jī)在料層上連續(xù)進(jìn)行推扒作業(yè),每處往返不少于 2遍。第一層推平后,繼續(xù)上層鋪料,兩層鋪料完成后,再碾壓密實(shí)。如遇突發(fā)事件時(拌和樓故障、道路堵塞等),則根據(jù)實(shí)際情況薄層攤鋪,以確?；炷敛怀跄?。

(4)混凝土施工縫面在鋪砂漿前應(yīng)嚴(yán)格清除二次污染物,鋪漿后應(yīng)立即覆蓋碾壓混凝土。砂漿、水泥粉煤灰凈漿采用人工鋪料,以確保鋪料均勻。

(5)為減少骨料分離,卸料后,料堆周邊集中的大骨料用人工分散至料堆上,平倉機(jī)推料宜采用先兩側(cè)后中間的方法,平倉機(jī)平倉過程中出現(xiàn)兩側(cè)的骨料集中,由人工將其分散于條帶上。

(6)卸料平倉采用串連鏈?zhǔn)阶鳂I(yè)方式,一般按下列順序進(jìn)行:

a.每一條帶起始,第一卸料位置應(yīng)距模板邊7m,距邊坡基巖 7m,卸 10～15m3堆料后,平倉機(jī)分2～3次將混凝土拌和物攤鋪至距邊坡基巖 1m,距模板面 1.2m,達(dá)到平倉厚度;

b.平倉機(jī)調(diào)頭退至新攤鋪的混凝土面層后部;

c.汽車駛上混凝土坡面卸料;

d.汽車卸料后,平倉機(jī)隨即開始按平倉厚度平倉推進(jìn)混凝土,前部略低。

(7)距模板邊或鋼筋、預(yù)埋件等 1.2m距邊坡基巖 1m范圍內(nèi)采用以人工平倉和平倉機(jī)平倉相結(jié)合的方法,并結(jié)合變態(tài)混凝土的澆筑要求輔料,嚴(yán)禁在模板邊或鋼筋、預(yù)埋件等、基巖面出現(xiàn)骨料集中的現(xiàn)象。

(8)鋪筑后的碾壓混凝土表面平整,并稍向上游傾斜,坡度為 1∶50。

2.4 上游 RCC圍堰混凝土碾壓

(1)振動碾選用 BW 202AD和 BW 75S,振動碾作業(yè)的行走速度為 1～1.5km/h,振動碾作業(yè)參數(shù)(碾壓遍數(shù)、振頻、振幅)按施工工藝試驗(yàn)成果最終確定。YZC 12大碾壓作業(yè)采用程序:無振 2遍→有振 8遍→無振 1遍;BW 75S小碾碾壓作業(yè)采用程序:無振 2遍→有振 24～30遍→無振 2遍。

(2)碾壓混凝土一般應(yīng)垂直于水流方向碾壓,對 421m高程以下的窄倉面采用從下往上即垂直于圍堰軸線方向碾壓。碾壓作業(yè)采用搭接法,碾壓條帶間的搭接寬度為 10～20cm,端頭部位的搭接寬度不小于 100cm。多臺振動碾平行作業(yè),大型振動碾碾不到的邊緣拐彎部位,采用手扶式小型振動碾碾壓密實(shí),小型振動碾應(yīng)與大型振動碾配合碾壓。

(3)碾壓作業(yè)要求條帶清楚,條帶寬度同振動碾輪壓寬度,走偏距離控制在 10cm范圍內(nèi),碾壓條帶重疊 15～20cm,同一條帶分段碾壓時,其接頭部位應(yīng)重疊碾壓 2.4～3m(碾壓機(jī)車身長度)。

(4)碾壓層內(nèi)鋪筑條帶的邊緣,碾壓時振動碾不得穿越坡腳邊緣,在該部位預(yù)留 20～30cm寬度與下一條帶同時碾壓,這些部位最終完成碾壓的時間應(yīng)控制在層間允許間隔時間內(nèi)。

(5)對兩條碾壓帶間因碾壓作業(yè)形成的高差,一般應(yīng)采取有振慢速碾壓 1～2遍。碾壓機(jī)在倉內(nèi)已碾好的混凝土面上行走,可以適當(dāng)噴水加振動,避免將碾好的層面粘結(jié)帶毛。在正常的碾壓過程中禁止噴水,以免影響混凝土強(qiáng)度。在混凝土失水發(fā)干的情況下,經(jīng)過倉面試驗(yàn)室質(zhì)控員同意,可適當(dāng)用振動碾噴水保濕。

(6)每次碾壓作業(yè)開始后,現(xiàn)場指揮應(yīng)指派專人對局部粗骨料集中的片區(qū)作分散處理,及時撒鋪?zhàn)罱雮}碾壓混凝土拌和物的細(xì)料,消除局部粗骨料集中。

(7)碾壓混凝土從出機(jī)至碾壓完畢,要求在 2h內(nèi)完成,不允許入倉或平倉后的碾壓混凝土拌和物在碾壓完畢發(fā)生初凝現(xiàn)象。

(8)碾壓混凝土的層間允許間隔時間控制在小于混凝土現(xiàn)場的初凝時間 1～2h和溫控計(jì)算確定的層間允許間隔時間以內(nèi)。一般按 6h控制。

(9)碾壓作業(yè)完成后,試驗(yàn)室質(zhì)控員用核子密度儀檢測的混凝土相對壓實(shí)度應(yīng)達(dá) 98%(外部)或97%(內(nèi)部)。當(dāng)?shù)陀谝?guī)定指標(biāo)時,應(yīng)及時通知現(xiàn)場指揮補(bǔ)碾,補(bǔ)碾后仍達(dá)不到要求的,在 3m3以內(nèi)的,可以在倉面挖除分散處理;超過 3m3的,應(yīng)報(bào)告現(xiàn)場值班經(jīng)理作相應(yīng)處理。

(10)采用通倉方式進(jìn)行碾壓的圍堰永久橫縫,采用切縫機(jī)形成誘導(dǎo)縫的方式進(jìn)行成縫處理。在碾壓完成后即進(jìn)行切縫施工,縫內(nèi)填充薄型泡末板(或彩條布),再用振動碾碾壓 1～2遍。

3 上游 RCC圍堰常(變)態(tài)混凝土控制措施

3.1 常態(tài)混凝土控制

上游 RCC圍堰結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)上為金包銀重力式碾壓混凝土圍堰,圍堰周邊主要為碾壓混凝土加漿成為變態(tài)混凝土。

(1)接縫砂漿。外加劑為混凝土摻量的 1/3～1/2,依強(qiáng)度等級選擇粉煤灰摻量,水灰比比同標(biāo)號混凝土低 0.03～0.05,按合同文件接縫砂漿稠度控制為 8～12cm,以此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水灰比與強(qiáng)度、水灰比與砂灰比試驗(yàn)、不同粉煤灰摻量與強(qiáng)度試驗(yàn),以及砂漿凝結(jié)時間、泌水率、稠度試驗(yàn)。

(2)水泥凈漿。摻量為 1/3～1/2的粉煤灰,水灰比不低于同強(qiáng)度混凝土的水灰比。依強(qiáng)度等級選擇粉煤灰摻量,測試其粘度,以此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水灰比與強(qiáng)度、不同粉煤灰摻量與強(qiáng)度試驗(yàn)、凈漿凝結(jié)時間、泌水率、粘度等試驗(yàn)。

(3)常態(tài)混凝土與碾壓混凝土結(jié)合部位,先進(jìn)行碾壓混凝土施工,再澆筑常態(tài)混凝土。在兩種混凝土結(jié)合處,振搗器插入下部碾壓混凝土中 5cm,使結(jié)合處充分振搗密實(shí),振搗完畢后,用振動碾對結(jié)合處進(jìn)行補(bǔ)充碾壓,確保施工質(zhì)量。異種混凝土施工見圖3。

圖3 異種混凝土施工示意

3.2 變態(tài)混凝土施工控制措施

變態(tài)混凝土是指在碾壓混凝土中加水泥凈漿(或摻合料漿)后,采用常態(tài)混凝土施工方式振搗密實(shí)的混凝土。變態(tài)混凝土施工中碾壓混凝土鋪料與平倉均同碾壓混凝土,每層碾壓混凝土完成后,同層變態(tài)混凝土隨同完成,變態(tài)混凝土相鄰碾壓條帶(凈寬 1.6m)在變態(tài)混凝土施工完成后碾壓。

變態(tài)混凝土主要用于上下游面模板邊、止水埋設(shè)處、廊道周邊、岸坡、其它孔口周邊以及振動碾碾壓不到的地方等。

(1)漿液配制。碾壓混凝土水泥漿液在制漿站集中拌制。本工程制漿站先后分三處設(shè)置,第一個制漿站設(shè)在 5號臨時道路旁 450m高程,負(fù)責(zé) 450m高程以下變態(tài)混凝土水泥漿液供應(yīng)。在圍堰上升至450m高程后,將制漿站移至左岸坡腳新修臨時道路旁 460m高程一個平臺上,負(fù)責(zé) 450～460m高程的變態(tài)混凝土水泥漿液供應(yīng)。在圍堰上升至 460m高程后,再將制漿站移至右岸 563m高程的引水平臺,負(fù)責(zé) 460m高程以上的變態(tài)混凝土水泥漿液供應(yīng)。

水泥粉煤灰凈漿按照試驗(yàn)室配料單由專人配制,變態(tài)混凝土摻用的水泥粉煤灰凈漿水灰比為0.5∶1。

(2)運(yùn)輸與儲存。在 460m高程以下所需漿液從制漿站用灌漿泵經(jīng)高壓輸漿管壓入倉面直接攤鋪,在 460m高程以上所需漿液從制漿站用灌漿泵經(jīng)高壓輸漿管壓入停施在倉面內(nèi)的鋪漿車的儲漿桶內(nèi)儲存待用。

(3)攤鋪。變態(tài)混凝土隨著碾壓混凝土澆筑逐層施工,其鋪層厚度與平倉厚度相同。當(dāng)鋪筑層厚為 34cm時,分 2次攤鋪,每次攤鋪 17cm厚。在第一層鋪筑好的層面上鋪設(shè)一層水泥粉煤灰凈漿,體積為變態(tài)混凝土中設(shè)計(jì)摻量的一半,其上繼續(xù)攤鋪第二層碾壓混凝土,合格后再均勻攤鋪另外一半水泥粉煤灰凈漿于層面上。

水泥粉煤灰凈漿攤鋪的速度應(yīng)與碾壓混凝土的攤鋪速度相適應(yīng),在漿液的儲存、摻入、攤鋪過程中,應(yīng)對漿液進(jìn)行不停的攪拌,以保證漿液的均勻性。漿液自攪拌到摻灑、振搗在 1h內(nèi)完成。

(4)振搗。漿液摻入碾壓混凝土內(nèi) 10～15m in后開始振搗,采用與常態(tài)混凝土同樣的大功率振搗器將碾壓混凝土和漿液的混合物振搗均勻密實(shí);層面連續(xù)上升時,澆筑上層混凝土?xí)r振搗器應(yīng)深入下層變態(tài)混凝土內(nèi) 5～10cm,振搗器拔出時,混凝土表面無孔洞,振搗時間以振搗后混凝土表面完全泛漿為準(zhǔn)。

(5)加漿量的確定。根據(jù)不同加漿量對變態(tài)混凝土振實(shí)時間、強(qiáng)度、變形、耐久性及溫控等的影響,選擇各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求的加漿量作為變態(tài)混凝土的加漿量進(jìn)行工藝試驗(yàn)。本工程變態(tài)混凝土施工時,水泥粉煤灰凈漿摻量按碾壓混凝土量的4%～6%控制變態(tài)混凝土中摻漿量,現(xiàn)場水泥粉煤灰凈漿容重標(biāo)準(zhǔn)檢測值為 1.7t/m3。變態(tài)混凝土坍落度控制在 0～3cm以內(nèi)。

(6)結(jié)合部位的施工。變態(tài)混凝土與碾壓混凝土的結(jié)合部位,在變態(tài)混凝土施工完成后,用小碾碾壓密實(shí)并保證倉面平整。相鄰區(qū)域混凝土碾壓時與變態(tài)混凝土區(qū)域搭接寬度大于 20cm。在止水埋設(shè)處的變態(tài)混凝土施工過程中,采取措施妥善保護(hù)止水設(shè)施不致變位,對該部位混凝土中的大骨料應(yīng)采用人工予以合理剔除。振搗應(yīng)仔細(xì)謹(jǐn)慎,以免產(chǎn)生任何滲水通道。

4 結(jié)束語

構(gòu)皮灘水電站上游 RCC圍堰混凝土施工具有工期緊、強(qiáng)度大、施工質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。經(jīng)過業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、承包人“四方”的共同努力,如期完成并投入使用,滿足了防洪度汛要求。