浅谈金安桥水电站大坝5#\6#坝段碾压混凝土9m升程施工
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摘要:金安桥水电站大坝5#坝段为左非坝段、6#坝段为左冲坝段,其中6#坝段EL1324以下包括左冲砂底孔、2#电梯井、左冲砂底孔事故门槽和检修门槽、EL1320厂坝联系廊道等结构物。因6#坝段EL1324以下结构复杂,施工进度较相邻坝段缓慢,为尽快使5#、6#、7#坝段顺利实现并仓,实现年度浇筑计划,5#、6#坝段碾压混凝土在5月初采用9m升程施工。5月份金安桥平均气温为23.6℃,施工中如何采取有效的温控措施,控制好混凝土温度,成为9m升程施工的关键。
关键词:5#、6#坝段 碾压混凝土9m升程 施工
1.简述
金安桥水电站大坝5#坝段为左非坝段、6#坝段为左冲坝段,5#左非坝段坝纵为0+120～0+150,宽30m,6#左冲坝段坝纵为0+150～0+180,宽30m;6#坝段坝前EL1326.667以下为1:0.3的斜面、EL1326.667以上为垂直面,坝后EL1320以上为1:0.75的斜面;5#坝段坝前为垂直面,坝后为1:0.75的斜面。其中6#坝段EL1324以下包括EL1290左冲砂底孔、2#电梯井(底部高程为EL1320,与EL1320厂坝联系廊道连接)、左冲砂底孔事故门槽和检修门槽、EL1320厂坝联系廊道、灌浆廊道、排水廊道等结构物。因6#坝段EL1324以下结构复杂,尤其EL1290左冲砂底孔压力钢管施工难度大,施工进度较其它相邻坝段缓慢。5#、6#坝段已浇筑至EL1324,与相邻4#坝段(已浇筑至EL1360)相差36m、7#坝段(已浇筑至EL1333)相差9m。按大坝总体浇筑规划,为实现年度浇筑计划,5#、6#坝段碾压混凝土采用9m升程施工。
2.施工特点和缺点
2.1施工特点
①利用碾压混凝土的无流动性和碾压机械可在其表面行走的特点,采用在浇筑过程中安装模板,实现9m升程。
②碾压混凝土掺入大量粉煤灰,减少水泥用量,产生水化热少,施工过程中又常采用大仓面薄层浇筑,自然散热条件好。
③可进行流水化、连续浇筑,提高混凝土的浇筑强度,缩短施工时间。
④可最大限度地使用机械,提高机械化程度,减轻劳动强度,减少劳动力,提高施工质量。
⑤减少冲毛、验仓等工序,可缩短浇筑时间,提高浇筑强度,降低成本。
2.2施工缺点
①对悬臂翻身模板承重支架的质量要求高,对模板加固质量要求严格。
②施工节奏快,对整个拌和系统及辅助设备的要求较高,施工中不能轻易延缓或停仓。
③不适用于仓面面积大、仓内结构复杂、模板量大的仓号。
④采用平层铺筑,浇筑强度高,对模板的加固要求高。
3.施工工艺
3.1总体规划
5#、6#坝段在浇筑EL1321~ EL1324时,覆盖EL1320厂坝联系廊道等结构物,其中坝前因坝体混凝土结构体型要求,从1:0.3的斜面变为垂直面,便于立模,距坝前坝面6 m范围内浇筑至EL1326.667高程,然后进行EL1324～EL1333碾压混凝土9m升程施工备仓。
左冲砂底孔事故门槽和检修门槽结构复杂、钢筋量大,为提高碾压混凝土浇筑强度,门槽与碾压仓从坝横0+0.0~0+14、坝纵0+180~0+174分开,门槽EL1324～EL1333常态混凝土提前单独浇筑至EL1333,先浇块安装键槽模板。
电梯井与碾压仓同步浇筑,为方便拆模,浇筑过程中采用散模拼装,模板外侧采用满堂脚手架进行加固。
混凝土入仓采用在7#坝段架设2套溜槽卸料,利用右岸EL1320混凝土运输道路,从11#坝段运至7#坝段(7#~11#在同一高程)。混凝土入仓道路平面布置见图1。
3.2模板施工
根据5#、6#坝段EL1324～EL1333坝体混凝土结构体型,上、下游坝面采用悬臂翻升组合模板,上游安装3m×3m的模板3层,下游安装1.9m×3m的模板6层。备仓时暂按上游安装3m×3m的模板2层,高度为6m,下游安装1.9m×3m的模板2层,高度为3.0m进行备仓。其余模板在浇筑过程中按混凝土浇筑高程进行安装,局部部位采用Φ28钢筋做蛇形柱加强模板的稳固度,蛇形柱预埋距模板3米,模板安装时用全站仪校正合格后方可进行浇筑施工。
电梯井采用散模拼装,模板外侧采用间距500mm×500mm满堂脚手架管加固,内侧采用拉杆,局部采用Φ28钢筋做蛇形柱加强模板的稳固度。
3.3碾压混凝土施工
碾压混凝土施工前,测量人员必须在周边模板上每隔20cm划线放样,表示高程、桩号和平仓控制线,采用薄层连续铺筑,碾压层厚度为30cm,摊铺厚度为34~36cm。
每个铺筑层摊平后,按要求的振动碾压遍数进行碾压,采用悍马双钢轮振动碾碾压,碾压遍数为2+8+2,即先无振2遍,再有振8遍,最后无振2遍。在碾压遍数2+8+2完成后,仓面指挥长和专职质检员可以根据表面泛浆情况和核子密度仪检测结果决定是否增加碾压遍数。碾压条带间的搭接宽度为20cm,端头部位的搭接宽度为100cm。
仓面指挥长根据现场情况,采用先碾压后变态的方式,在变态混凝土与Rcc交接处,用振捣器向Rcc方向振捣,在搭接部位碾压后再用高频振捣器垂直插入振捣,使两者互相融混密实;如采用先变态后碾压的方式,振动碾应完成骑缝碾压。对于上游面50cm变态混凝土区域,以及岸坡、廊道周边、下游模板边的变态混凝土施工,采用在摊铺好的碾压混凝土面上用20mm的造孔器人工造孔,造孔按梅花型布置,孔距约为30cm,孔深20cm,然后顶部加浆,加浆量控制在混凝土量的5%,加浆约15分钟之后进行振捣,振捣时间大于30S。
4.温控措施
5#、6#坝段碾压混凝土9m升程施工,最关键的问题在于施工中如何控制混凝土温度,成为施工的难点。温度控制通常从混凝土的减热和散热两方面考虑,所谓减热就是减少混凝土内部的发热量,如减少水泥用量、采用低热水泥、降低混凝土的拌和出机温度,以降低入仓浇筑温度等;所谓散热就是采取各种措施,加速热量的散发,在混凝土温升期采取人工冷却降低其最高温升,当到达最高温度后,采取人工冷却措施,缩短降温冷却期,将混凝土块内的温度尽快地降到设计温度。
4.1施工依据
依据昆明院《坝体混凝土温控设计专题报告》中指出,“在采取一期通水冷却措施后(冷却蛇形管水平和垂直间距均不超过1.5m),浇筑温度不超过17℃,脱离基础约束区的碾压混凝土,可采用连续浇筑6.0m,间歇7d的施工方案”。根据大坝2007年碾压混凝土6.0m升程的施工经验及温控措施,在保证出机口温度和浇筑温度的前提下,碾压混凝土9.0m升程的施工方案在温控上能够保证。2007年5~9月份碾压混凝土6m升程温度检测成果统计数据见表1。
表1 碾压混凝土6.0m升程温度检测数据统计表
4.2施工措施
4.2.1 对水泥的要求
采用中热水泥,要求生产厂家生产的水泥储存一个月后再供货;对水泥、粉煤灰、骨料储存罐表面用保温材料外包,降低储存罐的吸热率。
4.2.2 优化配合比
采用“两掺一低”新技术,即掺加粉煤灰和外加剂,通过优化配合比,降低水泥用量,从而降低混凝土的绝热温升,达到控制混凝土内部最高温度的目的。碾压混凝土配合比见表2。
表2碾压混凝土施工配合比
说明:二级配碾压混凝土C9020W8F100;三级配碾压混凝土C9020W6F100
4.2.3降低碾压混凝土拌合及出机口温度
(1)采用加冰、4℃制冷水及预冷骨料进行混凝土拌合,以降低混凝土出机口温度;
(2)混凝土出机口温度严格按照温控分区图中的要求执行;
(3)按骨料的实际含水量变化情况及时调整混凝土用水量和加冰量,确保混凝土出机口温度及坍落度满足要求。
4.2.4降低碾压混凝土入仓温度和浇筑温度
(1)提高混凝土运输车辆和缆机的利用率,缩短混凝土运输时间;
(2)禁止采用尾气设于车厢的汽车运输混凝土;
(3)自卸车混凝土的容器侧壁用隔热材料进行保温,顶部加遮盖避阳,并畅通运输,以有效控制混凝土在运输途中的温度回升;
(4) 混凝土入仓后及时进行平仓、碾压和振捣,充分提高混凝土的浇筑强度;
(5) 用冲毛枪进行仓面喷雾,形成仓内小气候,有效降低浇筑部位的局部环境温度,减少热量倒灌;
(7)加强施工管理,加大生产能力等措施,确保层间结合;
(8)加强混凝土温度监测,包括拌和物的出机口温度检测、入仓温度、浇筑温度等,以便发现问题及时处理。
(9)混凝土振捣密实后立即覆盖等效热交换系数β≤15KJ(m2.h. ℃)的保温材料进行保温。
4.2.5加快混凝土内部热量散发
(1) 仓内喷雾降低其小环境温度,并采取保温被覆盖。实测喷雾效果表明:喷雾可使仓内小环境温度降低8 ℃左右。
(2)坝体冷却水管间距由1.5m加密至1.0 m;
(3) 冷却水管铺设完毕后,在上层混凝土覆盖之前进行通水试验,检查水管是否堵塞或漏水。水管需细心加以保护,在混凝土浇筑或混凝土浇筑后的其他工作中,防止冷却水管移位或被破坏。在混凝土浇筑过程中,要安排专人看护,并对管口进行可靠的封闭和标记,混凝土覆盖后24h开始一期通水冷却,及时通水检查,确保管路畅通和冷却效果。
(4)保证一期冷却
一期水管冷却:冷却水管覆盖完24h 后即开始通冷却水进行初期冷却,以削减水泥水化热温升,降低混凝土最高温升,削减温差。通水压力为0. 35MPa,单根冷却蛇形水管冷却水流量控制在1.2m3/ h~1.5m3/ h,冷却水水流方向24h调换一次,连续通水时间23 d 为一个冷却时段,一直到坝体非约束区碾压混凝土温度降到22~24℃时终止一期通水冷却。冷却水管冷却时混凝土日降温幅度不应超过1℃,使坝体均匀冷却。冷却水温度与坝体混凝土之间最大温差不得超过25℃。
通水时间:冷却水管覆盖完24 h 后通冷却水冷却,并连续通水至坝内温度达到设计规定的22~24℃,每月通水蚀间不少于600 h。
5施工质量控制措施
5.1 采用平层浇筑
碾压混凝土采用平层铺筑,小时强度不能大于170m3/h。
5.2 模板加固必须牢固
在混凝土浇筑过程中,配置专人负责检查盯仓,紧固拉杆螺栓,防止模板跑模,及时监控承重支架的稳定性。
5.3 进行变态混凝土浇筑
在模板及新老混凝土交接部位、止水及埋件部位需进行变态混凝土浇筑,变态混凝土与碾压混凝土同步上升。浇筑时变态混凝土铺料随碾压混凝土进行,摊铺完成后,在摊铺好的面上用φ10的造孔器人工造孔,造孔按梅花型布置,孔距约为30cm,孔深20cm,加浆量控制在混凝土量的5%。
5.4 开仓前准备好防雨材料
当浇筑过程中遇到超过3mm/h强度降雨量时,暂停施工,并尽快将已入仓的混凝土摊铺碾压完毕或覆盖妥善,用彩条布遮盖整个新混凝土面,塑料布的遮盖必须采用搭接法,搭接宽度不少于20cm,并能阻止雨水从搭接部流入混凝土面。
5.5控制砂石骨料的含水率
必须严格控制砂石骨料的含水率满足要求,以保证混凝土质量及温控要求。
6. 结束语
9m升程碾压混凝土施工,有效地保证了碾压混凝土的高效性和连续性,通过质检员对每道工序的控制,使得 9m升程碾压混凝土质量有了可靠的保证。在混凝土温控方面通过采取一系列措施,混凝土温度控制完全可以保证。在施工中机械化程度提高,劳动强度集中,能有效地缩短工期,降低成本。