构皮滩水电站上游碾压混凝土围堰施工工艺

2010-04-23李家锐何阳海袁雪岷

水电站设计 2010年2期

李家锐,何阳海,袁雪岷

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司,四川成都 610072)

1 前言

贵州构皮滩水电站上游 RCC围堰主要用于施工期全年挡水,结合下游水垫塘 RCC围堰,给大坝及水垫塘建筑物施工提供必要的施工条件,并保证大坝及水垫塘施工时段内的施工安全。上游围堰布置在上游土石围堰和大坝之间,基本与河床垂直,围堰轴线长 141.75m。上游围堰为碾压混凝土重力式围堰,按Ⅳ级临时建筑物设计,设计洪水标准为全年挡水,频率 10%时全年洪水 13500m3/s(考虑上游梯级水库调节后为 10930m3/s),设计挡水位483.06m;围堰顶部高程 484.6m,最大堰高 70.8m,底部高程 413.8m,最大底宽 58.7m,顶宽 8m。

上游碾压混凝土围堰于 2005年 2月 7日开始浇筑堰基置换混凝土,3月 6日开始碾压混凝土施工,6月22日浇筑到堰顶高程 484.6m,累计完成混凝土工程量16.1万m3,其中常态混凝土、碾压混凝土分别为 1.0万m3、15.1万 m3。该围堰对混凝土的力学、变形、耐久等性能、施工可操作性及温控防裂具有较高要求,其设计技术要求见表1,典型剖面见图1。

表1 上游RCC围堰混凝土设计技术要求

图1 上游碾压混凝土围堰典型剖面结构

2 上游 RCC围堰碾压施工程序

根据碾压混凝土围堰的结构特性并结合工期要求,围堰 430m高程以下分左、右岸两块浇筑。先浇筑左、右岸块垫层混凝土,再对右岸块 413m高程以下基础进行固结灌浆处理,待左岸块碾压混凝土浇筑至 421m高程停下进行该高程以下的固结灌浆时,再浇筑右岸块 424.6m以下的碾压混凝土;然后进行右岸块 424.6m高程灌浆廊道安装,同时继续进行左岸块碾压混凝土的浇筑。待左右两块均上升至 430m高程后合仓浇筑,两岸 430m高程以上的固结灌浆、接触灌浆穿插于混凝土浇筑层间,且接触灌浆滞后于一个浇筑层。帷幕灌浆在灌浆廊道内进行,垫层混凝土在基础处理完后开始浇筑。碾压混凝土施工工艺流程见图2。

图2 碾压混凝土工艺流程

2.1 上游 RCC围堰碾压混凝土分层分块

2.1.1 浇筑分层

根据碾压混凝土浇筑可连续上升的特性,基础垫层常态混凝土作为一浇筑层,上部碾压混凝土分层依次为高程 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个浇筑层次。

2.1.2 浇筑分块

围堰 448m高程以下利用永久缝(桩号 0+57m)分左、右岸两块浇筑,448m高程以上左、右岸两块合仓浇筑,永久缝采用切缝成型。

2.2 上游 RCC围堰碾压混凝土入仓方式

根据现场施工条件,467m高程以下混凝土采用汽车直接入仓,467m高程以上混凝土采用真空溜槽溜至仓内汽车料斗内,由汽车运输入仓。

为防止汽车轮胎携带污物进仓,在距入仓口 30～50m位置设轮胎冲洗处,用高压水冲洗轮胎,专人负责检查,合格后经 30～50m长的干净碎石脱水路面脱水再进入仓内。

混凝土每碾压 30cm封仓一次,封仓时采用250cm×20cm×30cm(长 ×宽 ×高)的混凝土预制块沿围堰面设计线在坝外人工码砌。当碾压混凝土条带铺至入仓口时,将入仓口所需的混凝土料堆在已铺条带上,仓外即开始码砌混凝土预制块,入仓口一封,仓内即进行入仓口处的平仓,仓外则用事先堆在入仓口道路的碎石填平入仓口。

467～487.1m高程混凝土采用真空溜槽溜至仓内自卸汽车,仓内自卸汽车转接料入仓。真空溜槽布置在右岸边坡,坡度 1∶0.8,真空溜槽进料斗设在563m引水平台,在 505m高程设转料斗。

2.3 上游 RCC围堰碾压混凝土的卸料、摊铺

(1)施工中根据仓面特征,采用平铺法的浇筑方式,卸料与平仓方向与围堰轴线平行。

(2)混凝土卸在将要摊铺的部位,自卸汽车卸料采用多点下料以减少料堆高度,并采取两层铺料一次碾压方式,每层铺料厚度为 17cm左右。在平仓机上装有激光仪,控制平仓厚度。卸料尽可能均匀,料堆旁出现的分离骨料,由工人将其均匀地摊铺到未碾压的混凝土面上。

(3)本工程碾压混凝土的压实厚度一般采用30cm,特殊情况为 25cm。压实厚度为 25cm时平仓厚度为 30cm,压实厚度为 30cm时平仓厚度 34cm。平仓机在料层上连续进行推扒作业,每处往返不少于 2遍。第一层推平后,继续上层铺料,两层铺料完成后,再碾压密实。如遇突发事件时(拌和楼故障、道路堵塞等),则根据实际情况薄层摊铺,以确保混凝土不初凝。

(4)混凝土施工缝面在铺砂浆前应严格清除二次污染物,铺浆后应立即覆盖碾压混凝土。砂浆、水泥粉煤灰净浆采用人工铺料,以确保铺料均匀。

(5)为减少骨料分离,卸料后,料堆周边集中的大骨料用人工分散至料堆上,平仓机推料宜采用先两侧后中间的方法,平仓机平仓过程中出现两侧的骨料集中,由人工将其分散于条带上。

(6)卸料平仓采用串连链式作业方式,一般按下列顺序进行:

a.每一条带起始,第一卸料位置应距模板边7m,距边坡基岩 7m,卸 10～15m3堆料后,平仓机分2～3次将混凝土拌和物摊铺至距边坡基岩 1m,距模板面 1.2m,达到平仓厚度;

b.平仓机调头退至新摊铺的混凝土面层后部;

c.汽车驶上混凝土坡面卸料;

d.汽车卸料后,平仓机随即开始按平仓厚度平仓推进混凝土,前部略低。

(7)距模板边或钢筋、预埋件等 1.2m距边坡基岩 1m范围内采用以人工平仓和平仓机平仓相结合的方法,并结合变态混凝土的浇筑要求辅料,严禁在模板边或钢筋、预埋件等、基岩面出现骨料集中的现象。

(8)铺筑后的碾压混凝土表面平整,并稍向上游倾斜,坡度为 1∶50。

2.4 上游 RCC围堰混凝土碾压

(1)振动碾选用 BW 202AD和 BW 75S,振动碾作业的行走速度为 1～1.5km/h,振动碾作业参数(碾压遍数、振频、振幅)按施工工艺试验成果最终确定。YZC 12大碾压作业采用程序:无振 2遍→有振 8遍→无振 1遍;BW 75S小碾碾压作业采用程序:无振 2遍→有振 24～30遍→无振 2遍。

(2)碾压混凝土一般应垂直于水流方向碾压,对 421m高程以下的窄仓面采用从下往上即垂直于围堰轴线方向碾压。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。多台振动碾平行作业,大型振动碾碾不到的边缘拐弯部位,采用手扶式小型振动碾碾压密实,小型振动碾应与大型振动碾配合碾压。

(3)碾压作业要求条带清楚,条带宽度同振动碾轮压宽度,走偏距离控制在 10cm范围内,碾压条带重叠 15～20cm,同一条带分段碾压时,其接头部位应重叠碾压 2.4～3m(碾压机车身长度)。

(4)碾压层内铺筑条带的边缘,碾压时振动碾不得穿越坡脚边缘,在该部位预留 20～30cm宽度与下一条带同时碾压,这些部位最终完成碾压的时间应控制在层间允许间隔时间内。

(5)对两条碾压带间因碾压作业形成的高差,一般应采取有振慢速碾压 1～2遍。碾压机在仓内已碾好的混凝土面上行走,可以适当喷水加振动,避免将碾好的层面粘结带毛。在正常的碾压过程中禁止喷水,以免影响混凝土强度。在混凝土失水发干的情况下,经过仓面试验室质控员同意,可适当用振动碾喷水保湿。

(6)每次碾压作业开始后,现场指挥应指派专人对局部粗骨料集中的片区作分散处理,及时撒铺最近入仓碾压混凝土拌和物的细料,消除局部粗骨料集中。

(7)碾压混凝土从出机至碾压完毕,要求在 2h内完成,不允许入仓或平仓后的碾压混凝土拌和物在碾压完毕发生初凝现象。

(8)碾压混凝土的层间允许间隔时间控制在小于混凝土现场的初凝时间 1～2h和温控计算确定的层间允许间隔时间以内。一般按 6h控制。

(9)碾压作业完成后,试验室质控员用核子密度仪检测的混凝土相对压实度应达 98%(外部)或97%(内部)。当低于规定指标时,应及时通知现场指挥补碾,补碾后仍达不到要求的,在 3m3以内的,可以在仓面挖除分散处理;超过 3m3的,应报告现场值班经理作相应处理。

(10)采用通仓方式进行碾压的围堰永久横缝,采用切缝机形成诱导缝的方式进行成缝处理。在碾压完成后即进行切缝施工,缝内填充薄型泡末板(或彩条布),再用振动碾碾压 1～2遍。

3 上游 RCC围堰常(变)态混凝土控制措施

3.1 常态混凝土控制

上游 RCC围堰结构,设计上为金包银重力式碾压混凝土围堰,围堰周边主要为碾压混凝土加浆成为变态混凝土。

(1)接缝砂浆。外加剂为混凝土掺量的 1/3～1/2,依强度等级选择粉煤灰掺量,水灰比比同标号混凝土低 0.03～0.05,按合同文件接缝砂浆稠度控制为 8～12cm,以此标准进行水灰比与强度、水灰比与砂灰比试验、不同粉煤灰掺量与强度试验,以及砂浆凝结时间、泌水率、稠度试验。

(2)水泥净浆。掺量为 1/3～1/2的粉煤灰,水灰比不低于同强度混凝土的水灰比。依强度等级选择粉煤灰掺量,测试其粘度,以此标准进行水灰比与强度、不同粉煤灰掺量与强度试验、净浆凝结时间、泌水率、粘度等试验。

(3)常态混凝土与碾压混凝土结合部位,先进行碾压混凝土施工,再浇筑常态混凝土。在两种混凝土结合处,振捣器插入下部碾压混凝土中 5cm,使结合处充分振捣密实,振捣完毕后,用振动碾对结合处进行补充碾压,确保施工质量。异种混凝土施工见图3。

图3 异种混凝土施工示意

3.2 变态混凝土施工控制措施

变态混凝土是指在碾压混凝土中加水泥净浆(或掺合料浆)后,采用常态混凝土施工方式振捣密实的混凝土。变态混凝土施工中碾压混凝土铺料与平仓均同碾压混凝土,每层碾压混凝土完成后,同层变态混凝土随同完成,变态混凝土相邻碾压条带(净宽 1.6m)在变态混凝土施工完成后碾压。

变态混凝土主要用于上下游面模板边、止水埋设处、廊道周边、岸坡、其它孔口周边以及振动碾碾压不到的地方等。

(1)浆液配制。碾压混凝土水泥浆液在制浆站集中拌制。本工程制浆站先后分三处设置,第一个制浆站设在 5号临时道路旁 450m高程,负责 450m高程以下变态混凝土水泥浆液供应。在围堰上升至450m高程后,将制浆站移至左岸坡脚新修临时道路旁 460m高程一个平台上,负责 450～460m高程的变态混凝土水泥浆液供应。在围堰上升至 460m高程后,再将制浆站移至右岸 563m高程的引水平台,负责 460m高程以上的变态混凝土水泥浆液供应。

水泥粉煤灰净浆按照试验室配料单由专人配制,变态混凝土掺用的水泥粉煤灰净浆水灰比为0.5∶1。

(2)运输与储存。在 460m高程以下所需浆液从制浆站用灌浆泵经高压输浆管压入仓面直接摊铺,在 460m高程以上所需浆液从制浆站用灌浆泵经高压输浆管压入停施在仓面内的铺浆车的储浆桶内储存待用。

(3)摊铺。变态混凝土随着碾压混凝土浇筑逐层施工,其铺层厚度与平仓厚度相同。当铺筑层厚为 34cm时,分 2次摊铺,每次摊铺 17cm厚。在第一层铺筑好的层面上铺设一层水泥粉煤灰净浆,体积为变态混凝土中设计掺量的一半,其上继续摊铺第二层碾压混凝土,合格后再均匀摊铺另外一半水泥粉煤灰净浆于层面上。

水泥粉煤灰净浆摊铺的速度应与碾压混凝土的摊铺速度相适应,在浆液的储存、掺入、摊铺过程中,应对浆液进行不停的搅拌,以保证浆液的均匀性。浆液自搅拌到掺洒、振捣在 1h内完成。

(4)振捣。浆液掺入碾压混凝土内 10～15m in后开始振捣,采用与常态混凝土同样的大功率振捣器将碾压混凝土和浆液的混合物振捣均匀密实;层面连续上升时,浇筑上层混凝土时振捣器应深入下层变态混凝土内 5～10cm,振捣器拔出时,混凝土表面无孔洞,振捣时间以振捣后混凝土表面完全泛浆为准。

(5)加浆量的确定。根据不同加浆量对变态混凝土振实时间、强度、变形、耐久性及温控等的影响,选择各项技术指标均满足设计要求的加浆量作为变态混凝土的加浆量进行工艺试验。本工程变态混凝土施工时,水泥粉煤灰净浆掺量按碾压混凝土量的4%～6%控制变态混凝土中掺浆量,现场水泥粉煤灰净浆容重标准检测值为 1.7t/m3。变态混凝土坍落度控制在 0～3cm以内。

(6)结合部位的施工。变态混凝土与碾压混凝土的结合部位,在变态混凝土施工完成后,用小碾碾压密实并保证仓面平整。相邻区域混凝土碾压时与变态混凝土区域搭接宽度大于 20cm。在止水埋设处的变态混凝土施工过程中,采取措施妥善保护止水设施不致变位,对该部位混凝土中的大骨料应采用人工予以合理剔除。振捣应仔细谨慎,以免产生任何渗水通道。