高碾压混凝土坝施工关键技术及应用

高碾压混凝土坝施工关键技术及应用【摘要】：高碾压混凝土坝技术在我国于80年代开始进行研究并应用，经 过这么长时间的深入研究和发展，目前我国碾压混凝土坝技术已位居世界前列。 本文主要阐述了碾压混凝土筑坝技术的发展，并对入仓手段、模板、混凝土配置、 温控防裂、坝体防渗等施工技术及应用进行了探讨。【关键词】：高碾压；混凝土坝；施工技术；应用0、引言碾压混凝土大坝以其施工速度快、工期短、投资省、质量安全可靠、机械化 施工和现代化管理程度高、绿色环保等优点，在水电开发中占据了重要地位。我 国的碾压混凝土坝技术，在吸收国外先进技术的基础上，有所进步、有所发展、 有所创新，形成了具有中国特色的碾压混凝土坝技术。1、碾压混凝土筑坝技术的发展碾压混凝土筑坝技术于20世纪70年代始于国外，我国于80年代才开始对 碾压混凝土筑坝技术进行研究，并在深入的研究和实践中，使碾压混凝土筑坝技 术不断的得以提高和完善，目前我国的碾压混凝土坝已有一百多座，且坝高位居 世界之首。目前我国的碾压混凝土筑坝技术已达到世界先列，且部分指标已达到 世界领先水平。现在我国的碾压混凝土坝已打破了重力坝的局限，出现了重力拱 坝、薄拱坝等。现阶段碾压混凝土筑坝技术主要有二种，一种是RCD，即是以 中心部分为碾压混凝土填筑，外部则是常态混凝土；另一种是RCC，即为全碾 压混凝土坝，结构简单，对施工的机械化强度要求较高。在施工中主要以硅酸盐 水泥、粉煤灰、水、外加剂、砂和各种级配的碎石骨料拌制成无坍落度的干硬性 混凝土，采用类似土石坝施工的运输及铺筑设备，用振动碾分层压实。具有较高 的强度，和很好的防渗性，同时施工程序较为简单，施工快速经济，在施工中应 用大型机械，有效的提高了施工的进度，施工中对水泥的用量较少，有效的节约 了工程的投资。2、高碾压混凝土坝关键施工技术及应用2.1、碾压混凝土的入仓碾压混凝土的入仓方式有：自卸汽车直接入仓、深槽皮带机、塔带机以及真 空负压溜槽等。其中自卸汽车直接入仓、深槽皮带机、塔带机等入仓方式都有各 自的弱点，只能针对不同的施工情况选择性的使用。目前我国首创了负压真空溜 槽法输送碾压混凝土，适用于坝肩较陡的大坝，该项技术在国内已经比较成熟， 真空负压溜槽的入仓方式由于其简单、方便、成本低、易于操作，目前在国内得 到广泛使用。龙滩大坝是目前世界上最高的碾压混凝土重力坝，碾压混凝土方量达480 万m3。本工程施工主要采用了“供料线+塔带机（顶带机）”入仓手段，即：将混 凝土料经三条高速皮带机供料线送料至l#、2#塔带机和自卸汽车入仓，并进行仓 内布料。使用了供料线+塔带机，设计人仓能力250m3/h。与高速皮带机供料线 配套使用的2台塔式布料机，塔机最大工作幅度80m，起重量20t；最小工作幅 度7m，重量5060t ；塔机布料机最大工作幅度100m。此手段施工布置相对较 单一，设备效率高，为大坝优质快速上升创造了条件。本工程单仓最大日浇筑碾 压砼15816m3，打破了水电行业大坝主体工程单仓单日砼浇筑强度14210m3的 世界记录。2.2、翻转模板施工技术及应用为满足高碾压混凝土坝快速连续浇筑的需要，研发了一套可以连续翻转上升 的模板，其不仅适用于坝体平面、斜面，而且也能适用于曲率变化大的曲面坝体 结构施工。三峡三期工程碾压混凝土围堰采用了翻转模板施工技术。三峡碾压混凝土围堰所使用的翻转模板是根据工程施工要求,并结合已有大 量多卡面板的实际情况而设计，翻转模板每块长3m，高2.1m，主要构件包括面 板、支撑桁架、调节螺杆、操作平台、提升装置、锚固件和连接件等，每块模板 布置一排锚筋4根。施工时以垂直叠放的三块模板为一组，在砼浇筑过程中交 替上升，砼侧压力始终由最下层模板的锚筋承担，当砼浇至距最上层模板上口 3060cm左右时，先将中间层模板的锚锥紧固，此时砼侧压力由该层模板锚筋 承担，然后将最下层模板拆下吊装在最上层模板之上，如此反复，达到砼连续上 升的目的。翻转模板安装拆卸方便，每2d翻转一次，每次需15min时间，可大 大提高模板的安装效率，实际施工时，平均每6h可以覆盖一层混凝土，平均每 天可上升1m，能够满足碾压混凝土连续施工的要求。葛洲坝集团公司在三峡三 期碾压混凝土围堰施工成功使用了翻转模板，加快了施工进度，月上升速度达 30m o2.3、碾压混凝土拌合物配置随着人们对粉煤灰作用认识的提高以及对碾压混凝土筑坝技术研究的深入， 碾压混凝土中的粉煤灰掺量不断提高，外加剂的应用已经从普通缓凝减水剂向缓 凝高效减水剂与引气剂复合的外加剂发展，拌和物VC值已经从开始的2010s 逐渐降低为目前的512s，碾压混凝土的应用已经从低坝向高坝，从重力坝向 拱坝和薄拱坝发展。据中国已建的35座碾压混凝土坝75个配合比设计资料统计分析，配合比参 数一般取值范围为：水胶比0.500.59，掺合料掺量50%69%，浆砂比0.30 0.39；砂率30%34%。中国碾压混凝土的绝热温升较低，一般在1218C； 由于掺用了高效减水剂并成功地使碾压混凝土的引气量达到4%6%，具有较 高的抗渗性和较优越的抗冻性能，可以满足W8以上抗渗和F200以上抗冻等级 的技术性能要求。中国大坝用碾压混凝土配合比水泥用量少，胶凝材料用量适中， 混凝土绝热温升低，掺合料掺量高，抗渗和抗冻性能好。与美国、日本、西班牙 等几个拥有较高碾压混凝土坝施工技术的国家相比，中国的碾压混凝土配合比设计已经达到国际先进水平。2.4、高温施工温控防裂技术高温条件下施工，为降低碾压混凝土浇筑温度常用的措施主要有优化配合 比、减少水泥用量用量、降低水化热；避开开高温时段施工；通过控制水泥和粉 煤灰入罐温度、预冷骨料、加冷水或加冰拌合等措施，来控制拌合楼出机口温度； 通过采用加快运输、入仓、斜层碾压，仓面喷雾保湿、改善仓面小气候，及时覆 盖养护来控制仓面温度回升。但在夏季施工仍存在浇筑温度较高，难以防止温度 裂缝发生。为了解决高温施工防止裂缝发生，除上述采取的温控措施外，经国内 外研究目前还采用了以下两种方式，一是国内在坝体内铺设冷却；二是国外采用 长龄期(360天龄期)抗裂性能较好的二级配混凝土。龙滩高碾压混凝土坝施工中采用了坝体内埋设有冷却水管的方式。坝体内铺 设高强度聚乙烯冷却水管，顺混凝土碾压条带铺筑，碾压机碾压时需注意水管上 部混凝土铺设厚度及行车方向，冷水水管其它铺设及冷却方式同常态混凝土。经 研究实用，碾压混凝土仓内铺设冷却水管可以极明显地改善坝体内温度场的分 布，能很好地起到削峰和降低整体温度的作用，坝体能尽快消除高温区，对坝体 混凝土防裂和限裂要求极为有利，本施工方法在国内碾压混凝土施工中已普遍使 用。但对碾压混凝土快速施工还是有一定的影响。2.5、高碾压混凝土坝体防渗技术高碾压混凝土坝，上游水位较高，坝体防渗技术要求更高。碾压混凝土浇 筑层间的水平缝是大坝渗水的主要通道，必须采取相应的措施，增加上游面的不 透水性和耐久性。世界上大多数碾压混凝土坝约占57%采用与碾压混凝土同步上 升的常规混凝土做护面防渗；约有10%的坝直接使用碾压混凝土防渗，这种防渗 形式在西班牙比较普遍；还有少数约5%采用常规混凝土预制面板加PVC膜防 渗。我国碾压混凝土坝防渗体系先后经历了“金包银”、钢筋混凝土面板防渗、沥 青混合料防渗、碾压混凝土自身防渗、变态混凝土防渗等防渗结构型式。3、结束语深入研究我国碾压混凝土筑坝技术的的特点和优势，从而使之更好的为筑坝 服务，同时在技术上不断的进行创新，使我国碾压混凝土筑坝技术得以不断的完 善，始终居于世界领先行列。参考文献：1 石青春.龙滩高碾压混凝土坝施工关键技术研究J.红水河，2008(07).2 赵春菊.碾压混凝土坝施工仓面作业系统仿真与优化研究J.水利水电技 术，2013(20).3戴志清.高碾压混凝土坝技术的应用J.东北水利水电，2010(10).