抽水蓄能電站中水庫大壩碾壓混凝土施工技術(shù)研究

朱永炯

(中國水利水電第十一工程局有限公司,鄭州 450001)

隨著我國抽水蓄能電站進入高速發(fā)展階段,新的施工技術(shù)不斷涌現(xiàn),而碾壓混凝土施工技術(shù)便是其中之一。碾壓混凝土施工技術(shù)的應用效果受壩型選擇、庫容設計、防滲補水、施工組織、水庫選址等諸多因素的影響。某抽水蓄能電站中水庫大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,最大壩高100.60 m,壩頂高程540.6 m,軸線長度288.6 m,壩體上游、下游面坡比為1∶1.4。大壩正常蓄水位537.50 m,調(diào)節(jié)庫容1634萬m3,死水位510.00 m,相應庫容431 萬m3,調(diào)節(jié)庫容1203 萬m3。工程屬一等大(1)型工程,主要永久建筑物設計等級為1級,次要永久建筑物設計等級為3級。壩體填筑量為155 萬m3,材料可劃分為墊層區(qū)、特殊墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、底部反濾層、排水棱體、壩體坡面防護砂漿、壩體上游坡面兩油兩砂碾層、大壩上游輔助防滲層。水庫大壩碾壓混凝土基本同時施工,包括常態(tài)混凝土、基礎(chǔ)灌漿及抗沖磨混凝土同層,涉及工序及基礎(chǔ)灌漿與觀測儀器埋設之間的干擾因子較多。應全面了解現(xiàn)場施作條件,恰當組織各工序,把控各工序施工質(zhì)量,具體施工工序如下:

圖1 水庫大壩碾壓混凝土施工工序Fig.1 RCC construction process of reservoir dam

1 施工技術(shù)要點

1.1 模板制安

水庫大壩選擇組合鋼模板,外側(cè)、內(nèi)側(cè)分別為反桁架支撐固定與拉錨筋固定。在底部常態(tài)混凝土澆筑時,沿著水平方向進行10#～20#槽鋼的預先埋設。在預先埋設槽鋼上方利用焊接法設置錨筋。錨筋與槽鋼固定連接后,沿著上方伸出拉錨筋,相鄰拉錨筋之間距離為60 cm。按照30 cm的間距交替上升反桁架,反桁架下方支撐間距為60 cm。反桁架設置完畢后,逐一連接拉錨筋、反桁架,促使錨筋、反桁架與底部錨筋連接成一個整體。

1.2 倉位拌料

1.2.1 倉位前處理

根據(jù)水庫大壩設計圖紙尺寸要求,利用全站儀在現(xiàn)場測放混凝土澆筑范圍線、細部結(jié)構(gòu)控制點,利用紅色自噴漆標識點位。點位確定后,利用高壓水槍清潔基巖表面,確?；鶐r表面無污染、無積水、無爆破松動、無風化巖石及斷層、破碎帶、裂隙密集帶等地質(zhì)破損,利用高壓水槍處理砼表面,確保砼表面無積水、出露小石頭、乳皮、砂粒及松動集料。

1.2.2 熟料拌和

借助前期準備砼拌和設備進行混凝土熟料拌制。工程壩體內(nèi)部為三級配碾壓混凝土R90150F50,壩體上下游面為二級配碾壓混凝土R90200F100W8。拌料過程中,攪拌機保持不間斷運轉(zhuǎn)狀態(tài),投加骨料、膠凝材料及水與外加劑等液體材料,攪拌90 s后準備卸料[1]。需要注意的是,拌料用水總含鹽量應小于5000 mg/L,氯離子含量應小于300 mg/L,拌料用膠凝材料標號應超出425號,儲運時間低于3個月且有質(zhì)量合格證明,拌料用骨料含泥量應小于0.5%,堅固性小于5%,硫酸鹽及硫化物含量小于0.5%,吸水率小于2.5%,針片狀顆粒含量小于15%。

工程碾壓混凝土水膠比為1∶0.48,用水量為82 kg/m3,砂率為32%,粉煤灰摻量為60%,氧化鎂、NF-A、NF-C等外加劑摻量分別為4.3%、0.8%、0.1%,三級配混凝土石子質(zhì)量比為小石∶中石∶大石=30∶35∶35。以飽和面干水膠比為依據(jù),得出碾壓混凝土單位材料用量,見表1。

表1 碾壓混凝土單位材料用量

在碾壓混凝土拌料中,應著重控制振動壓實指標,為碾壓混凝土規(guī)范作業(yè)做好準備[2]。

1.3 運輸入倉卸料

接料。熟料拌和完畢后,利用8臺10～15 t自卸汽車運輸拌和料。一般自卸汽車需要從拌和機出口先接料50%,向前方移動一段距離后再接剩余50%料,每車運料5～6 m3,運料期間勻速行駛,確保熟料坍落度一定。前一次接料后續(xù)發(fā)動自卸汽車促使其適當前后晃動,避免骨料在車廂內(nèi)堆積過高。后一次接剩余混凝土料,避免骨料出現(xiàn)嚴重離析反應,必要時可在機口設置緩降料斗,確保材料卸除高度在1.5 m以內(nèi),避免混凝土骨料在卸料時出現(xiàn)離析。

運輸。在自卸汽車運輸碾壓混凝土過程中應勻速行駛,避免急啟動、急剎車等引發(fā)混凝土料的離析[3]?？刂苹炷敛牧线\輸時程小于30 min,避免骨料在長時間運輸過程中離析。

卸料。在自卸汽車入倉前,利用專用洗車平臺自帶高壓水槍沖洗車輪[4],確保自卸汽車無污染,按照前期裝料順序分次卸料,每次卸除車載料的50%(3 m3左右)。

1.4 攤鋪碾壓

攤鋪時,沿著水庫大壩左右岸壩軸線斜層后退鋪筑[5]?；A(chǔ)部位、老混凝土約束部位鋪筑層高為1.25 m±0.25 m,鋪筑厚度偏差小于3 cm。基礎(chǔ)約束區(qū)以外最大鋪筑高度小于3 m,局部按照2 m分層標高控制,上下層鋪筑時間為5～7 d。對于基礎(chǔ)強約束區(qū),根據(jù)混凝土鋪筑塊最大邊長控制澆筑層高為鋪筑塊最大邊長的0.2倍以內(nèi)。對于基礎(chǔ)弱約束區(qū),控制鋪筑層高為混凝鋪筑塊最大邊長的0.2～0.4倍。分條帶控制攤鋪工程量與混凝土初次凝固時間,條帶與壩軸線平行,寬6.5 m±1.5 m。

攤鋪后,采取平倉機平倉為主、人工平倉為輔的方式全面平倉,倉厚34～35 cm[6]。

平倉后,按照1.0～1.5 km/h的速度驅(qū)動18 t自行式振動碾分條帶碾壓,碾壓密實厚30 cm。在水庫大壩體4 m±1 m范圍內(nèi)碾壓方向應與水流方向成90°,在局部狹窄無法達到要求時控制碾壓方向與水流方向平行,先靜止碾壓2遍,再振動碾壓8遍,每一升程的最后一個碾壓層額外靜止碾壓2遍。在大型模板周邊可改用1.2～1.8 T小型振動碾壓,先靜止碾壓2遍,再振動碾壓16遍。

1.5 檢測分縫

在每一碾壓條帶作業(yè)進入尾聲后,按照100～200 m2網(wǎng)格布點,借助核子密度儀進行碾壓混凝土容重檢測,及時發(fā)現(xiàn)彈簧區(qū)并處理,確保各碾壓區(qū)域容重符合要求。確定各碾壓區(qū)域容重無誤后,按照設計要求進行銅止水、橡膠止水的安裝。銅止水焊接方式為搭接焊,搭接長3 cm。完成止水安裝后,借助切縫機切割2 cm寬橫縫,向切割橫縫內(nèi)均勻塞填2 cm厚聚乙烯閉孔塑料板。

1.6 沖毛養(yǎng)護

在碾壓混凝土初次凝結(jié)后及終凝前,利用高壓水槍沖毛混凝土表面,將混凝土表面污物、浮漿、松動骨料清除,促使混凝土表面粗糙度提升,為層面黏結(jié)能力增強打下基礎(chǔ)。沖毛處理后,將麻袋片(或塑料布)均勻覆蓋在碾壓混凝土表面,借助水泵抽取下水庫水源,持續(xù)潤濕麻袋片(或利用高壓水槍噴霧潤濕),直到下一個循環(huán)(上一層碾壓混凝土開始鋪筑)結(jié)束。

2 水庫大壩碾壓混凝土施工效果

為驗證水庫大壩碾壓混凝土作業(yè)質(zhì)量,在拌和、運輸、攤鋪、碾壓等作業(yè)結(jié)束后,依據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ207-82)的相關(guān)規(guī)定實測碾壓混凝土各項物理力學指標并進行各層強度特性評定,施工效果見表2。

表2 水庫大壩碾壓混凝土施工效果

由表2可知,水庫堆石壩碾壓混凝土長寬偏差、模板面局部不平、混凝土坍落度、抗壓強度離差系數(shù)均符合《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ207-82)的相關(guān)規(guī)定,說明水庫堆石壩碾壓混凝土施工效果良好,技術(shù)實際應用推廣價值較高。

3 結(jié)束語

碾壓混凝土施工有利于提升抽水蓄能電站水庫的建設質(zhì)量,推動工程建設進度。應根據(jù)水庫堆石壩的實際情況,科學策劃碾壓混凝土施工方案,從碾壓混凝土施工標準工序著手,綜合考慮同層碾壓混凝土施作干擾因子,合理組織施工資源,把控不同工序施作質(zhì)量,確保碾壓混凝土按進度保質(zhì)保量完工。