严寒地区常态混凝土拱坝关键施工技术.pdf
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1、 水利水 电施工2 0 1 5 第 4期总第 1 5 1 期 续表 项 目 单位 1 月 2月 3 月 4 月 5月 6月 7 月 8月 9月 1 O 月 1 1 月 1 2月 全年 月最 大 风 向 WN W E 正 M , N W w w WWNW w WN W WN W w w EW N N W 风速风向 最大 4 6 3 9 3 9 7 1 4 2 1 3 6 4 6 积 雪深 度 最大 8 3 1 1 O 1 2 7 1 2 6 1 1 3 8 1 9 3 9 7 1 l 2 7 冻 土深度 工程所在 地冬季 寒冷 而漫 长 ,河 面封冻 ,而且 冰盖 较厚 。冰情一般发生在 l 1
2、 月 上句至次 年 4月 中旬。据实 测冰情资料统计 :最早开始结冰 日期为 1 O月 1 5日,最 早开始封冻 日期为 1 1月 2 6日,最 早解 冰 日期 为 3月 2 8 日,最早全 部融 冰 日期 为 4月 1 6日,最 长 封 冻 天数 为 1 5 4 d ,最大河心冰厚为 I 7 1 m,最大岸边 冰厚为 1 4 7 m, 最 晚开 始封 冻 日期 为 2月 8 日,最 晚 解 冰 日期 为 4月 2 7日。 从多年水文气象资料可以看出:坝址区每年 l 1 月至 次年 3 月 为冰 冻期 ,本工 程所 在地 年有效 混凝 土施 工 日 数 为 1 8 4 d 。 1 2 地域条件
3、 工程地处我国北疆戈壁荒漠,坝址区离中心城市距 离远,人烟稀少,各类机械设备、配件、劳动力缺乏, 对工程施 丁资源组织极为不利 。 1 3 地 形条 件 该水库为一典 型 的峡谷 型水库 ,坝址 区呈 不对称 V 形峡谷 ,左 岸较 陡 ,右岸 稍缓 ,河 流流 向近 南北 向 ,河 谷谷底宽 5 O l O O m,两岸基 岩裸露 ,地形坡度 5 0 。 6 O 。 , 相对高差 3 0 0 4 0 0 m。 1 4 工期条件 本工程 原计 划 2 0 0 9年 7月 开工 ,2 0 1 3年 6月底 完 工。由于受 2 0 0 9 年冬季特大雪灾影响,2 0 1 0年冬休复工 后遭遇超标洪
4、水,为保证工程安全,对原 已基本完工的 上下游土石 围堰进行 拆除 ,汛后 重新 进行 截流 及上 下游 围堰施工,致使整体工期延后 1 8 个月。 1 5 坝型设计布置条件 大坝 为 常 态 混 凝 土 双 曲 中 厚 拱 坝 ,坝 顶 高 程 6 4 9 O O m,基 面高 程 5 5 5 O O m,最 大 坝 高 9 4 m,坝 顶 厚 l O m,坝底厚 2 7 m,厚高 比为 0 2 8 7 。水平 拱圈线 型采用 抛物线变厚变 曲率拱 圈,顶拱 中心角 9 6 9 6 4 。 ,左 拱 中心 线 曲率半径 i 0 1 6 7 3 m,右拱 中心线 曲率半 径 1 2 9 5 6
5、 4 m, 坝顶弧长 3 1 9 6 4 6 m,弧 高 比为 3 4 0 0 ,顶拱 到底 拱 中心 角变化范 围从 9 6 9 6 4 。 至 3 8 4 6 3 。 ,左 拱 中心线 曲率 半径 变化范 围从 i 0 1 6 7 3 m至 5 6 6 3 5 m,右拱 中心线曲率半径 变化范 围从 1 2 9 5 6 4 m至 5 3 8 7 4 m。拱冠梁上 、下游面 曲 线均由拟合三次方程曲线组成。 坝体 每 隔 1 5 m 设 置 一 道 横 缝 ,局 部 为 1 2 5 m 和 1 7 5 m,将大坝分为 2 2 个坝段 ,共设置 2 1 道横 缝 。横缝 3 2 采用径 向或近
6、乎 径 向布置 ,缝 面内设 置球 面键槽 并埋 设 重复灌浆系统 。 拱坝泄水建筑 物为 泄水深 孔及 溢 流表孔 。泄水 深孔 底板高程 5 8 5 O O m,断面尺寸由进 口6 mx 8 m渐变至出 口6 mX 6 m,出 口采用 宽尾墩 窄缝式跌流水垫塘消能 。溢 流表孔 堰 顶 高 程 6 3 5 m,共 布 置 3孑 L ,每 孑 L 堰 宽 l O m, 1 号表孔采用跌流水垫 塘消能 ,2号 、3号表孑 L 采用 宽尾 墩窄缝式跌流水垫塘消能。 为满足检修、观测、灌浆、排水和坝内交通等要求, 坝 内分别在 5 6 0 O O m、5 9 5 O O m、6 2 0 O O m
7、 高程设置 3 层 廊道 ,廊道断面型式均为城门洞型,基础灌浆廊道断面 尺寸均为 3 O m4 O m,中部 和顶 部廊 道断面尺寸为 2 5 mX 3 O m,两岸各 高程灌浆平 洞的断面型式 与基础灌 浆廊道断面型式相同。各高程灌浆平洞与基础灌浆廊道 相连,利用电梯井解决各层廊道的垂直交通,使坝内各 层廊道相互连通 。 从坝工设计要 求分 析 ,影 响大坝 浇筑 上升 的结 构 因 素有三层廊道、泄水深孔钢衬安装和坝基有盖重固结灌 浆等,这些工序对坝体上升制约和影响非常大。 2需解 决的重大技术 问题 2 1 高蒸发引起的混凝土表面失水影响层间结 合 质量 问题 本地区所特有的空气干燥 、
8、多风、风大、蒸发剧烈 气候特性,对混凝土在运输、摊铺、振捣及等待下层混 凝土覆盖等工序施工过程中造成的表面失水现象极为严 重,直接影响混凝土层间结合质量。若不处理好这一问 题 ,将影响大坝 的抗 滑 稳定 、抗 渗 和抗 剪性 能等 ,直接 关 系到大坝 的安全运行 ,必须采取有效措施进行解决 。 2 2 极端施工条件下引发的混凝土保护问题 坝址区气候环境恶劣,夏季酷热,冬季严寒,极端 年温差及昼夜 温差极 大。同时工 程所 在地 寒潮 和气 温骤 降频繁,据寒潮资料记载,一次气 温骤降最大幅度为 一 3 6 I C, 年平均气温骤降 2 8次。这些极为不利的气候 因素和条件给混凝 土温 度控
9、制 和混凝 土保 护带 来 巨大压 力和 困难 。 2 3 坝 基有 盖重 固结灌 浆对 工期 的制 约问题 根据设计要求 ,拱坝强约束区冷却水管采用镀锌钢 管,布置层距 l m,混凝土只能按 l m分层浇筑。坝基两 岸岸坡较 陡,一 个 坝段 内建 基面 高差 最大 达 到 1 7 3 6 m, 固结灌浆盖重混凝土需分 1 8 仓才能浇筑完成。另外 ,将 固结灌浆盖重调整为 6 m,一个坝段固结灌浆仍需分 3次 才能完成。盖重混凝土浇筑和固结灌浆占用大量工期, 使岸坡坝段混凝土浇筑上升速度变慢。设计要求相邻 坝段 高差不超过 1 2 m,对相邻坝段混凝土浇筑上升影响较大。 参建各方必须根据工
10、程实际情况,共同出谋划策科学合理 解决这一问题,以减少其对工程建设直线工期的占用。 2 4 长 间歇 混凝土越冬层面可 能存在 发生水平 裂缝的问题 由于气候条件限制,严寒地区混凝土工程每年都不 可避免地要进入 越冬 期 ,开 春后 则需在 越冬 后 的混 凝土 面上新浇混凝 土。此 时新 老混凝 土 之 间无论 是温 度 ,还 是混凝土弹模上都存在较大差距 ,因此新老混凝土接合 面极易开裂。因此,如何对越冬前 的坝面和坝面越冬期 做好处理,防止越冬层面附近上、下游面水平施工缝的 开裂 ,是在严寒地 区修建混凝 土坝 面临的严 峻课题 。 3 本 工程成 功实施的关键 施工技术 3 1 混凝土
11、表面失水和补偿 针对工程所在地 为严 寒地 区 ,空 气湿度 低 、风 速大 、 风多 、气候干燥 、蒸 发剧 烈 等不 利于混 凝 土施 工这 一特 点,为解决混凝土施工过程表面失水过快影 响混凝土层 问结合问题,结合温控措施 ,混凝土运输车加设遮阳棚, 以减少混凝土运输过程中的水分蒸发;在浇筑仓面采用 移动喷雾 ,直接 在仓 面进 行失 水补 偿 ,同时移 动喷 雾也 增加了仓面小气候的空气湿度,降低了仓面气温,有效 地解决了严寒地区混凝土施工的表面失水影 响层间结合 质量的问题 。 3 2 温控防裂措施 坝址区气候条件严酷,存在高温高、低温低 ,年温 差 、日温差大,气温骤降频繁等不利气
12、候 因素,给混凝 土的温控防裂带 来 巨大 困难 。工程 施工 采取 了以坝 体 内 部排疏为 主 、坝 体 外部 保 温 为辅 的温 度控 制 防裂 思 路 , 即采取各类措 施降 低水 化热 、降低 浇筑 温度 、降低 混凝 土温升,进行多期坝内通水冷却对坝体 内部的温度进行 有效控制 ,减小 坝体 内部 与表 面 的温差 。在施 工过 程 中 及时对外露坝面进行跟进保温,解决坝体表面与外界的 温差要求。目前大坝 6 0 9 0 0 m高程 以下 已完成三期通水 冷却和封拱灌浆 ,从已完成部位混凝土内部温度计统计 数据来看,各期通水后混凝土温度均满足设计要求。 3 3 调整固结灌浆盖重厚度
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