碾压混凝土快速筑坝技术在乐昌峡水利工程中的应用.pdf
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1、 第 8期 2 0 1 1年 8月 广 东水利水 电 GUANGD0NG W ATER RES 0URCES AND HYDR0P0W ER No 8 Au g 2 0 1 1 碾压混凝土快速筑坝技术在乐昌峡水利工程中的应用 张 军 ( 广 东水利 电力职业技术学院 , 广东 广州 5 1 0 6 3 5 ) 摘要 : 结合 广 东省乐昌峡 水利枢纽工程实例 , 详细介绍碾压混凝 土快速 筑坝技 术的研 究 内容和具 体施 工措 施 , 总结 出广 东南方地 区碾压 混凝 土筑坝技 术的特征及研 究 内容 , 这是 涉及 坝体结构 、 材料 性能、 施工布 置、 浇筑方式 、 H- r - 工
2、艺及温控 防裂的 系统 工程 。该 文为我 国该项技 术的研 究提供借鉴 资料 。 关键词 : 碾 压混凝土 ; 筑坝技术 ; 快速施工 中图分类号 : T V 6 4 2 2 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 0 4 0 3 1 概 述 从 2 0世纪 8 0年代 初引入碾压混凝土筑坝技术 以 来, 经过 3 0年不断地探索研究和筑坝实践 , 我国碾压混 凝土筑坝技术在坝工设计 、 材料配合比设计 、 施工技术和 机械等方面都取得了突破性进展, 建成了普定、 江垭、 大 朝山、 龙滩 、 三峡工程围堰等具有代表性的大量碾
3、压混凝 土大坝及建筑物 , 逐步形成 了具有我国特点 的碾压混凝 土筑坝技术。 目前 , 我国碾压混凝土筑坝技术已由低坝 向高坝发展 , 重力坝向拱坝发展, 并推广应用于围堰、 加 固和扩大溢洪道以及修建公路等方面 , 已处于 国际领先 地位 。 2 碾压混凝土快速筑坝技术在乐 昌峡水利枢纽工程中 的应 用 2 1 乐昌峡水利枢纽工程简介 乐昌峡水利枢纽工程位于韶关乐 昌市境 内的武水 中游, 坝址紧靠原京广铁路塘角车站 , 下距乐 昌市区约 1 5 k in、 距韶关市区约 8 1 k m。乐 昌峡水利枢纽工程是以 防洪为主, 结合发电、 兼顾航运 、 灌溉等效益的综合利用 枢纽工程 , 是
4、解决北江中上游尤其是韶关市 、 乐 昌市的 洪水威胁 , 实现库堤结合 防洪体系 , 保障防洪安全和社 会经济可持续发展的关键性工程 。 乐 昌峡水利枢纽工程为 等大( 2 ) 型工程 , 其主要 建筑物为 2级, 次要建筑物为 3级 ; 工程主要建筑物包 括拦河大坝 、 溢流坝 、 引水 系统 、 发 电厂房 、 开关站 等。 拦河大坝为碾压混凝土重力坝 , 坝顶长为 2 5 6 m, 最大坝 高为 8 4 6 m, 坝体混凝 土约为 3 9 7万 m , 其中碾 压混 凝土为 2 8 3万 n l 。 2 2 碾压混凝土快速筑坝技术的提出 按照工程建设 目标 , 乐 昌峡大坝应在 2 0
5、1 0年具备 防洪功能。根据项 目进度安排 , 大坝混凝土施工时间约 为 1 a , 必须有超常规的施工速度 。为实现既定 目标, 要 求进行乐昌峡快速筑坝技术研究 : 如何实现快速筑坝 , 并加强温度控制防止坝体混凝土开裂。 为解决此问题, 采取的研究方向为: 采用 日益成 熟的碾压混凝土筑坝技术代替传统 的常态混凝土筑坝 技术 ; 碾压混凝土快速筑坝技术是一系统工程 , 其研 究涉及多专业 、 多工种 , 方方面面 , 范围非常之广 , 不但 要研究坝体结构材料性能 , 还要研究满足快速筑坝的施 工布置 、 混凝土上坝线路 、 浇筑方式及施工工艺 , 尤其需 要研究如何解决 因快速筑坝而加
6、重的温控防裂问题。 2 3 乐 昌峡水利枢纽工程碾压混凝土快速筑坝技术的 应用 2 3 1 枢纽布置及坝体体型优化 枢纽布置及坝体结构是能否实行快速筑坝技术的 基础 , 因此有必要在满足枢纽功能的前提下对枢纽布置 及坝体结构进行优化 。设计推荐的枢纽布置方案为左 岸地下厂房方案 , 将坝体与厂房分开布置 , 并取消了右 侧底孔 , 将廊道由现浇改为预制, 最大限度地减少 了对 碾压混凝土快速施工的干扰 , 为碾压混凝土快速筑坝技 术的实施创造了条件。 2 3 2 材料优选 1 )水泥 。硅酸盐系列水泥都可用于配制碾压混凝 收稿 日期 : 2 0 1 1 0 5 2 6 : 修回 日期 : 2
7、0 1 1 0 6一l 7 作者简介: 张军( 1 9 7 4一) , 男, 本科, 工程师, 主要从事水利T程及建筑工程的教学研究及现场施工管理工作。 4 2 0 1 1年8月 第8期 张军: 碾压混凝土快速筑坝技术在乐昌峡水利工程中的应用 N o 8 A u g 2 0 1 1 土 , 但是作为大体积混凝土 , 宜选择 中、 低热水泥 , 且应 定厂、 定品种供应 , 不宜在施工过程中更换水泥厂家和 水泥品种。为减小水化热和提高混凝土 的韧性 , 在矿物 组成上 , c A和 c s宜低 、 c , s较高 、 C A F适当 ; 水化热 低 、 脆性系数小 、 具有收缩较小 或微膨胀特
8、性 、 细度适 中。本工程选用的水泥品种为中热硅酸盐水泥 , 强度等 级 为 4 2 5 。 2 )粉煤灰。粉煤灰的化学成分根据煤炭类别 、 锅 炉燃烧条件的不同具有较大的差别 , 因此对不 同电厂粉 煤灰的颗粒形态 、 性 能应进行试 验 , 原则上选 择球形颗 粒较多 、 烧失量小 、 活性大 、 强度 比高 、 干缩小 、 需水量较 小的粉煤灰。本工程粉煤灰应为 F类 I 级粉煤灰 。 3 )砂石料。用于拌制碾压混凝土的骨料包括细骨 料和粗骨料 , 可以是天然骨料 , 也可以是人工骨料 , 约占 混凝土重量的 8 5 9 0 。粗骨料必须洁净 、 质地坚 硬 、 具有合适的粒形和 良好
9、的级 配, 不含过多 的有害物 质。良好的粗骨料级配对降低碾压混凝土 的胶凝材料 用量 、 改善混凝土的性能均具有重要作用。细骨料应洁 净 、 不含过多的有机杂质和有害物质 , 其颗粒级配特别 是粉粒含量的多少对碾压混凝土的性能有较大的影响。 本工程选用 2 0将军山料场生产的人工砂石料 。 4 )外加剂。碾压混凝 土胶凝材料用量少 , 砂率较 大, 为改善碾压混凝土的施工性能 , 就必须加入一定量 的外加剂 , 以降低混凝土单位用水量 、 改善其粘聚性 和 提高抗离析性 。另外 , 为了适应碾压混凝土大面积施工 的特点 , 需适当延长碾压混凝土拌合物 的凝结时 间, 从 而使碾压混凝土保持“
10、 新鲜” 状态 , 防止冷缝 的出现 , 改 善层面的凝结 , 需加入一定量的缓凝剂 。外加剂 的掺人 效果随工程所用原材料的不同而异 , 其 中以外加剂与所 用水泥及粉煤灰的相容性最为重要。所 以要进行相容 性试验 , 并对外加剂的性能进行优选 。 2 3 3混凝土特性研究与混凝土试验 大坝碾压混凝土配合比优化及特性研究。在优选原 材料的基础上, 通过优化设计得到技术指标科学合理 、 经 济合理的配合比是非常重要的。配合比选择时需研究水 胶比、 粉煤灰掺量 、 砂率 、 外加剂掺量及灰浆率等对混凝 士眭能的影响, 优化配合 比, 得到一种水泥用量较少、 粉 煤灰掺量较大、 水化温升较低、 和
11、易性好 、 抗压强度适中、 抗拉强度和极 限拉伸较 高、 抗剪强度较高、 抗裂性好 、 收 缩小或微膨胀 、 耐久性好 、 经济合理 的碾压混凝土, 对保 证施工进度和工程质量 , 具有至关重要的意义。 混凝土的力学性能和热学性能是设计 的基本参数 , 只有通过试验才能得 到大坝混凝土 的密度 、 水泥水化 热 、 混凝土绝热温升 、 导温系数 、 导热系数和比热等进行 温控设计必须的关键参数 , 为设计和施工提供可靠的参 考依据 。 2 3 4现场碾压试验研究 碾压混凝土施工是采用工程施工设备按选定 的施 工工艺参数 , 将试验室配合 比配制的碾压混凝土浇筑成 实体的过程 。在施工前 , 通
12、过 现场碾压试验 , 验证设计 的混凝土拌合物与现场施工设备的适应性 , 并确定施工 配合 比。同时 , 研究 卸料 、 摊铺 、 碾压工艺 ( 碾压遍数 、 碾压方向 、 振动碾 的行走速度 、 碾压层间隔时间 、 出机 口 和仓面 V C值控制 ) 、 层面与缝面处理、 变态混凝土 的加 浆量 、 加浆振捣方式等施工工艺参数对碾压混凝土质量 及进度的影响, 确定合理的工艺参数 , 确保材料 、 设备和 工艺三者之间协调一致。验证检测方案及 程序 。通过 对碾压混凝土和变态混凝土现场钻孑 L 抽芯 , 检测其抗压 强度 、 抗拉强度 、 弹性模量 、 抗渗等级 、 层间结合等性 能 指标是否
13、达到设计要求 。 2 3 5 温控防裂仿真技术研究与温度 、 应力监测及反 馈分析 采用数值仿真计算技术对对大坝施工期混凝 土温 度场和应力场 的非恒定 时空复杂问题进行计算 求解。 通过计算分析 , 以达到优化坝体混凝体施工温控防裂方 案 , 防止坝体和坝面裂缝 , 增大碾压混凝 土和现浇混凝 土层厚甚至连续碾压施工加快施工进度的 目的。施工 期间同时进行原型观测 , 通 过温度 、 应力监测及反馈分 析 , 随时掌握施工期间大坝 内部 的温度 、 应力状态和趋 势 , 进行工程 现场温度等跟踪观测 数据 的反演分析 研 究 , 动态跟踪施工的反馈计算分析 , 及时调整温控措施 , 步步指导
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