夏井如　霍建濤　徐利軍　李陽(yáng)（北京金河水務(wù)建設(shè)有限公司北京昌平102206）

科技

南鄭縣云河水庫(kù)大壩碾壓混凝土施工技術(shù)簡(jiǎn)論

夏井如霍建濤徐利軍李陽(yáng)
（北京金河水務(wù)建設(shè)有限公司北京昌平102206）

本文通過對(duì)云河水庫(kù)大壩碾壓混凝土施工技術(shù)的分析，提出對(duì)于中小型規(guī)模的碾壓混凝土施工，混凝土拌合系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮按規(guī)范規(guī)定的攪拌時(shí)間及投料、出料時(shí)間計(jì)算混凝土實(shí)際最大生產(chǎn)能力，確定較高的拌合儲(chǔ)備系數(shù)。混凝土入倉(cāng)方式在地形、環(huán)境等條件許可的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮自卸車直接入倉(cāng)。對(duì)大壩施工中遇到的問題的分析處理，對(duì)今后類似工程施工有參考價(jià)值。

碾壓混凝土；施工；技術(shù)

1　工程概況

南鄭縣云河水利水電樞紐工程位于陜西省南鄭縣兩河鎮(zhèn)境內(nèi)，由云河龍門埡（漾家河上段），筑壩引水向濂水河紅寺壩灌區(qū)補(bǔ)水并結(jié)合發(fā)電的IV等?。?）型工程。水庫(kù)總庫(kù)容984萬(wàn)m3，建設(shè)3臺(tái)800kW水輪發(fā)電機(jī)組。

水庫(kù)設(shè)計(jì)蓄水位890.40m，校核洪水位891.113m，碾壓混凝土壩壩頂高程893.00m。溢流壩壩頂高程884.40m，壩長(zhǎng)164.4m，壩頂寬7m。順?biāo)鞣较蜃畲蟮讓?6.50m，最大壩高63.0m。全壩共分6個(gè)壩段，其中溢流壩段長(zhǎng)52m，布設(shè)5孔8 m開敞式溢流表孔。

大壩混凝土總方量18.78萬(wàn)m3，其中碾壓混凝土14萬(wàn)m3，常態(tài)混凝土4.78萬(wàn)m3，碾壓混凝土占?jí)误w混凝土總量的74%。

工程于2014年12月15日開工，計(jì)劃于2017年5月4日竣工，總工期860天，歷時(shí)2年零5個(gè)月。

2　碾壓混凝土配合比試驗(yàn)

云河水庫(kù)大壩混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C9020W8F150、C9015W6F100等，設(shè)計(jì)齡期為90天。試驗(yàn)分為室內(nèi)試驗(yàn)和室外試驗(yàn)兩部分進(jìn)行。

2.1碾壓混凝土配合比室內(nèi)試驗(yàn)

碾壓混凝土配合比室內(nèi)試驗(yàn)由中國(guó)水利水電建設(shè)集團(tuán)第十五工程局有限公司科研設(shè)計(jì)院完成，試驗(yàn)歷時(shí)6個(gè)月。碾壓混凝土使用漢中市中材漢江水泥股份有限公司生產(chǎn)的P.O42.5散裝水泥，大唐略陽(yáng)發(fā)電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，北京中德新亞建筑技術(shù)有限公司生產(chǎn)的DZ-HNG緩凝高效減水劑。

碾壓混凝土配合比根據(jù)SL352-2006《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行，最終篩選5種配合比用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

2.2碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)

自2015年12月24日至26日，試驗(yàn)在云河水庫(kù)施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)提供的5種推薦施工配合比進(jìn)行，目的是驗(yàn)證混凝土配合比的可碾性，確定拌和站投料順序及拌和時(shí)間、混凝土運(yùn)送卸料時(shí)間、碾壓混凝土鋪料厚度、碾壓方式及遍數(shù)、成縫、加漿方式、VC值和表觀密度、相對(duì)密度測(cè)定等工藝指標(biāo)。十五局科研院專家現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)，經(jīng)過3天生產(chǎn)性試驗(yàn)，結(jié)合取樣試驗(yàn)和開槽觀察方式最后確定現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)如下：

HZS270拌和站拌和時(shí)間為90s，投料順序?yàn)榇笫?、中石、小石、砂，然后加膠凝材料，最后加水和外加劑。

鋪料厚度34cm，平整度±3cm；壓實(shí)厚度30cm。碾壓使用“酒井（SAKAI）”SW-13D振動(dòng)碾先靜壓2遍，再低頻高振碾壓4遍，高頻低振碾壓4遍。行走速度1.0km/h。邊角部位用“弘源”HYC-550D手扶振動(dòng)碾碾壓，碾壓遍數(shù)26遍～30遍。

工程施工現(xiàn)場(chǎng)最終采用的碾壓混凝土施工配合比詳見表1。

表1　云河水庫(kù)大壩碾壓混凝土施工配合比kg/m3

表2　云河水庫(kù)碾壓混凝土層面間歇時(shí)間控制標(biāo)準(zhǔn)單位：h

3　碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工

碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工包括：混凝土的拌和、運(yùn)輸、入倉(cāng)、鋪料、平倉(cāng)、碾壓、成縫、層面處理、變態(tài)混凝土施工以及防護(hù)等。

3.1混凝土拌和與運(yùn)輸

碾壓混凝土采用HZS270攪拌站拌和，設(shè)計(jì)拌和能力為270m3/h，基本滿足碾壓混凝土澆筑強(qiáng)度要求。

混凝土的水平運(yùn)輸采用20t自卸汽車，運(yùn)料過程中，應(yīng)勻速平穩(wěn)行駛，避免混凝土拌和料分離。

3.2混凝土入倉(cāng)方式

大壩碾壓混凝土入倉(cāng)通常采用自卸汽車直接入倉(cāng)的方式，云河水庫(kù)混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)在大壩下游，自卸汽車入倉(cāng)從下游端和左右岸入倉(cāng)。在下游入倉(cāng)口處采用100cm×100cm×150cm預(yù)制混凝土塊代替模板，澆筑完成后拆除。

大壩高程850.00m以下采用自卸汽車直接入倉(cāng)，高程850.0m以上大壩混凝土澆筑左岸采用自卸汽車+真空負(fù)壓溜槽+裝載機(jī)入倉(cāng)，右岸采用自卸汽車+流管+裝載機(jī)入倉(cāng)。

3.3鋪料平倉(cāng)及碾壓

云河水庫(kù)碾壓混凝土采用平層通倉(cāng)法鋪料，最大澆筑倉(cāng)面面積2730m2，按3.0m升程高度混凝土方量達(dá)8190m3。

鋪料采用平行壩軸線方向逐條帶進(jìn)占法鋪料和平倉(cāng)，壩體迎水面3m～5m范圍內(nèi)，平倉(cāng)方向應(yīng)與壩軸線方向平行。鋪料厚度34cm，誤差±3cm，壓實(shí)厚度30cm，條帶寬度4m～6m；卸料、轉(zhuǎn)料、鋪料和平倉(cāng)采用連續(xù)式作業(yè)。

壓實(shí)設(shè)備采用“酒井（SAKAI）”SW-13D振動(dòng)碾和“弘源”HYC-550D手扶小型振動(dòng)碾。碾壓作業(yè)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)報(bào)告，先靜壓2遍，再低頻高振碾壓4遍，高頻低振碾壓4遍，行走速度1.0km/h。邊角部位用HYC-550D型手扶振動(dòng)碾碾壓，碾壓遍數(shù)28遍。要求碾壓條帶清楚，壩體迎水面3m～5m范圍碾壓方向平行于壩軸線方向。走偏距離控制在10cm內(nèi)，碾壓條帶搭接寬度10cm～20cm，接頭部位重疊碾壓2.4m～3.0m。若碾壓2個(gè)條帶間出現(xiàn)高差，采用無(wú)振1遍～2遍壓平。

碾壓完成后，按10m×10m網(wǎng)格布點(diǎn)，用“洪堡（HUMBULDT）”公司HS-5001EZ型核子密度儀檢測(cè)混凝土表觀密度和相對(duì)密度。

切縫采用自制簡(jiǎn)易切縫機(jī)，切縫刀片長(zhǎng)度為60cm，高度30cm，厚度2cm，切縫完成后需按設(shè)計(jì)要求填縫。填縫材料銜接處的間距不得大于100mm，高度應(yīng)比壓實(shí)厚度低30mm～50mm，填縫后用振動(dòng)碾做騎縫碾壓2遍。

3.4層間結(jié)合及縫面處理

根據(jù)規(guī)范和碾壓混凝土室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的成果，確定云河水庫(kù)大壩混凝土在不同季節(jié)碾壓施工層面允許間歇時(shí)間的控制標(biāo)準(zhǔn)和不同層面施工處理方法。詳見表2。

3.5大壩變態(tài)混凝土施工

變態(tài)混凝土施工的漿液采用制漿站集中制漿，通過灌漿泵輸送到倉(cāng)內(nèi)，保證變態(tài)混凝土施工和倉(cāng)面處理用漿。變態(tài)混凝土施工按碾壓混凝土34cm鋪料厚度鋪設(shè)拌和料，人工刻槽4道；槽寬20cm、深15cm～20cm，刻槽距模板10cm～15cm，兩道溝槽間距≤20cm。人工提漿按碾壓混凝土體積的5%加漿，為確保加漿準(zhǔn)確，經(jīng)計(jì)算加漿量如下：寬×高×長(zhǎng)=1.5m×0.3m×1.0m的加漿數(shù)量為42kg。加漿完畢后采用插入式振搗，加漿自攪拌到鋪灑、振搗在1h內(nèi)完成。

3.6養(yǎng)護(hù)與防護(hù)

云河水庫(kù)壩區(qū)枯水期多陰天和小雨，施工條件比較理想。碾壓混凝土施工養(yǎng)護(hù)與防護(hù)的重點(diǎn)是永久面保濕工作。

4　施工中遇到的一些技術(shù)問題的解決與體會(huì)

4.1拌合系統(tǒng)理論生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)能力

4.1.1拌合系統(tǒng)理論生產(chǎn)能力與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)能力

云河水庫(kù)工程原計(jì)劃建設(shè)2座拌合站，后因場(chǎng)地問題改為1座。拌合站型號(hào)為HZS270型，銘牌理論生產(chǎn)率270m3/h，總功率350kW。

從統(tǒng)計(jì)資料看，開倉(cāng)連續(xù)201h澆筑過程，在24h內(nèi)的平均生產(chǎn)能力為159m3/h，系統(tǒng)實(shí)際出力只有銘牌生產(chǎn)能力的59%。分析其原因：

（1）銘牌生產(chǎn)能力是按照拌和周期60s計(jì)算的，其為最主要原因；

（2）拌和站其它因素、運(yùn)輸過程、倉(cāng)面消化能力等為次要原因；

（3）交叉作業(yè)影響等為次要原因；

4.1.2拌合能力不足時(shí)，高溫（不限于高溫）季節(jié)施工時(shí)的解決措施

高溫季節(jié)施工時(shí)，可以通過采取以下措施：

（1）分倉(cāng)鋪筑：倉(cāng)面面積減小，可以縮短原倉(cāng)面歷時(shí)1/2或1/3的時(shí)間完成碾壓施工，只是增加了模板安裝、拆除與施工縫處理的工作量，壩體留下施工縫。分倉(cāng)可劃分為左右岸分倉(cāng)與上下游分倉(cāng)，建議使用左右岸分倉(cāng)鋪筑。2016年4月15日第四次開盤即采用左右岸分倉(cāng)的鋪筑方式，升程高度3m。

（2）薄層鋪筑：倉(cāng)面面積不變，減薄鋪筑厚度，增加了鋪筑層數(shù)，壩體無(wú)橫向施工縫，碾壓質(zhì)量提高。建議使用薄層鋪筑。2016年4 月22日第五次開盤即采用壓實(shí)厚度由之前的30cm調(diào)整為20cm的薄層鋪筑方式，升程高度也為3m，施工總歷時(shí)比之前壓實(shí)厚度歷時(shí)長(zhǎng)22%～25%左右。

（3）采取斜層平推法鋪筑:斜層平推法鋪筑可以有效減少澆筑倉(cāng)面面積，縮短層間間隔時(shí)間。

綜上所述，對(duì)于中小型規(guī)模工程的碾壓混凝土施工，混凝土拌合系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮按規(guī)范規(guī)定的攪拌時(shí)間及投料、出料時(shí)間計(jì)算混凝土實(shí)際最大生產(chǎn)能力，并確定較高的拌合儲(chǔ)備系數(shù)。

4.2廊道施工的現(xiàn)澆與預(yù)制

按照設(shè)計(jì)圖紙，施工單位提出現(xiàn)澆混凝土廊道內(nèi)模用混凝土模板以利于加快廊道施工進(jìn)度。設(shè)計(jì)最終同意廊道頂拱采用預(yù)制方式、墻體和彎道部位采用普通模板現(xiàn)澆。即便如此也對(duì)加快施工進(jìn)度，減少施工難度有很大益處。

4.3碾壓混凝土的升程高度與溫控

依據(jù)施工方案，碾壓混凝土升程均為一次3.0m高度。2016年3月25日項(xiàng)目部向駐地監(jiān)理部提出調(diào)整升程高度至4.9m的書面請(qǐng)示報(bào)告并說明：

（1）壩體如一次澆4.9m高度到836.40高程，即可立即進(jìn)入到廊道底板施工的工序，包括放線、半成品鋼筋進(jìn)場(chǎng)，架立鋼筋安設(shè)等。如澆至3.0m后停倉(cāng)，則7天后再開盤澆完余下1.9m總共需10天時(shí)間，即時(shí)至4月8日。

調(diào)整后可以4月1日全部澆完，提前7天時(shí)間。

（2）防洪安全需要：2015年4月1日云河地區(qū)降雨導(dǎo)致發(fā)生百年不遇的洪水，河道波濤洶涌，山路橋涵被沖毀，斷路數(shù)天不能通行。一次澆至836.40高程對(duì)壩體安全與防洪有利。

監(jiān)理同意在834.50m高程層面布設(shè)2000m高密度聚乙烯冷卻水管3組，防控混凝土壩體超3.0m澆筑導(dǎo)致水泥水化熱量集聚超標(biāo)而造成壩體內(nèi)外溫差過大出現(xiàn)裂縫，要求覆蓋第一層混凝土后即進(jìn)行初期通水。

5　結(jié)語(yǔ)

對(duì)于中小型水利水電工程的碾壓混凝土施工，混凝土拌合系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮按規(guī)范規(guī)定的攪拌時(shí)間及投料、出料時(shí)間計(jì)算混凝土實(shí)際最大生產(chǎn)能力，確定較高的拌合儲(chǔ)備系數(shù)?；炷寥雮}(cāng)方式在地形、環(huán)境等條件許可的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮自卸車直接入倉(cāng)。對(duì)大壩施工中遇到的問題的分析處理，對(duì)今后類似工程施工有參考價(jià)值。陜西水利

［1］張少衛(wèi)，四川舟壩水電站大壩碾壓混凝土施工技術(shù)，水利建設(shè)與管理2006年第12期.

［2］《南鄭縣云河水利水電樞紐大壩混凝土施工技術(shù)要求》漢中市水利水電建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院2016年3月.

［3］《南鄭縣云河水利水電樞紐工程大壩混凝土施工方案》北京金河水務(wù)建設(shè)有限公司南鄭縣云河水利水電樞紐工程BT項(xiàng)目施工項(xiàng)目部；2016年3月.

［4］《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T 5144-2001.

［5］《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》DL/T 5112-2009.

［6］《水工碾壓混凝土試驗(yàn)規(guī)程》DL/T 5433-2009.

［7］《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》SL352-2006.

（責(zé)任編輯：暢妮）

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