摘要： 較詳細(xì)敘述和分析了巖灘水電站碾壓混凝土圍堰施工從混凝土生產(chǎn)，經(jīng)自卸汽車運(yùn)輸入倉(cāng)到上壩碾壓的混凝土施工一條龍系統(tǒng)，及碾壓混凝土倉(cāng)面細(xì)部結(jié)構(gòu)與倉(cāng)面混凝土施工質(zhì)量控制。
關(guān)鍵詞：巖灘水電站；碾壓混凝土；圍堰；汽車運(yùn)輸；施工技術(shù)
巖灘上游碾壓混凝土圍堰完成混凝土178 549m3，最大日澆筑量8 189.86m3，最大月上升速度25.10m，最大日升程1.5m，順利完成國(guó)家“七五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目三峽三期上橫碾壓混凝土圍堰給予巖灘上游碾壓混凝土圍堰日上壩量4 000m3，月上升速度20m的攻關(guān)任務(wù)。
以下就巖灘碾壓混凝土圍堰施工從混凝土生產(chǎn)，經(jīng)自卸汽車運(yùn)輸入倉(cāng)到上壩碾壓的混凝土施工一條龍系統(tǒng)，以及碾壓混凝土倉(cāng)面細(xì)部結(jié)構(gòu)與模板工程等進(jìn)行分析。
1 碾壓混凝土施工一條龍系統(tǒng)分析
1.1 拌和樓
巖灘水電站圍堰工程共有3座拌和樓，均于1988年2月投入使用。其中1#-3×1.5m3鄭州樓、3#-4×3m3進(jìn)口日本自動(dòng)樓以及2×0.8m3拌和站主要承擔(dān)上游圍堰高峰期常態(tài)混凝土的供應(yīng)。2#-4×3.0m3鄭州樓向下游圍堰供料。3座樓生產(chǎn)能力分析見下表1。
(1)對(duì)自落式拌和機(jī)，在優(yōu)選配比基礎(chǔ)上，采取合適的投料順序，經(jīng)合適的拌和時(shí)間150～180s(實(shí)際用150s)，碾壓混凝土拌和均勻，攪拌罐壁锃亮、無(wú)漿體粘附現(xiàn)象，說(shuō)明自落式拌和機(jī)可以拌制出均勻的碾壓混凝土。
(2)配套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性是保證混凝土穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。
施工中，有不合格的混凝土料出罐，一是過干，一是過濕。除與拌和樓稱量系統(tǒng)的誤差、操作人員的誤操作等因素相關(guān)外，與砂石料質(zhì)量及拌和樓缺少砂含水量監(jiān)測(cè)自動(dòng)補(bǔ)償裝置有主要關(guān)系。由于碾壓混凝土對(duì)水的敏感性，進(jìn)行砂含水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)補(bǔ)償是確保其質(zhì)量的有效手段。
1.2 汽車入倉(cāng)
碾壓混凝土快速高強(qiáng)度施工，混凝土的上壩方式起控制性作用。汽車入倉(cāng)方式，快速靈活、高效。這一特點(diǎn)與汽車入倉(cāng)道路填筑、上升速度的綜合分析，決定著它與其它入倉(cāng)方式的可比性。
巖灘碾壓混凝土圍堰河槽段施工采取全部汽車入倉(cāng)方式。在高強(qiáng)度快速施工情況下，道路系統(tǒng)運(yùn)行基本正常，保證了堰體的正常上升。
(1)汽車直接入倉(cāng)方式中，混凝土運(yùn)輸?shù)缆酚绕涫侨雮}(cāng)道路，對(duì)堰體施工速度起控制性作用。從經(jīng)濟(jì)，快速，安全的觀點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)充分利用已有道路，可與基坑開挖出碴線路結(jié)合，并充分利用已存在的上游小土石圍堰。在高強(qiáng)度施工下，運(yùn)輸?shù)缆窇?yīng)布置成循環(huán)線。
(2)加強(qiáng)安全管理，控制好兩個(gè)交會(huì)點(diǎn)。對(duì)如此大的入倉(cāng)強(qiáng)度和如此頻繁的汽車，應(yīng)對(duì)拌和樓和入倉(cāng)路口兩個(gè)交會(huì)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格控制。
(3)汽車入倉(cāng)道路的路面結(jié)構(gòu)及輪胎沖洗應(yīng)嚴(yán)格管理，避免或減少汽車入倉(cāng)帶來(lái)的污染。
(4)在倉(cāng)面面積大，便于汽車轉(zhuǎn)彎、倒退卸料時(shí)，其快速、靈活的特點(diǎn)得到充分發(fā)揮。但在倉(cāng)面小的情況下，受到很大制約。采取端部皮帶機(jī)或起重機(jī)，倉(cāng)內(nèi)汽車倒運(yùn)的方案也存在此問題。應(yīng)從模板的安裝工藝，倉(cāng)內(nèi)設(shè)備布置與運(yùn)行，工期要求等多方面綜合考慮。從施工強(qiáng)度看，只有連續(xù)式生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備如皮帶機(jī)才可與汽車入倉(cāng)相比。
1.3 平倉(cāng)
碾壓混凝土采用薄層平倉(cāng)法，鋪料厚度要求34cm，實(shí)際以35～40cm控制。
為控制好層面平整度，推土機(jī)操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照“少刮、淺攤、快提、快下”的要領(lǐng)進(jìn)行作業(yè)，但由于汽車入倉(cāng)在未壓實(shí)的混凝土面上行駛，倉(cāng)面平整度難以保證。
碾壓混凝土由于用水量少，干硬，骨料分離一般較嚴(yán)重。采用9m3一次卸料，料堆高，分離現(xiàn)象更為嚴(yán)重。為解決此問題，應(yīng)從混凝土配合比設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、平倉(cāng)各環(huán)節(jié)來(lái)綜合考慮。
在上、下游圍堰施工中進(jìn)行了少水泥碾壓混凝土配比試驗(yàn)。按25∶50∶25的級(jí)配組合作現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分離現(xiàn)象有一定改善。作為抗分離科研功關(guān)項(xiàng)目之一的攤鋪機(jī)，經(jīng)兩個(gè)施工單位研制，在圍堰岸坡段試驗(yàn)中使用，既減少了平倉(cāng)設(shè)備的工作強(qiáng)度又減少了分離，取得了較好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。
1.4 碾壓
一般認(rèn)為碾壓速度以較低為好。對(duì)碾壓速度的提高，應(yīng)從能力、質(zhì)量、設(shè)備布置等多方面考慮。碾壓遍數(shù)是與碾壓層厚、壓實(shí)設(shè)備相對(duì)應(yīng)的。如在施工中提高層厚，必須在確鑿的試驗(yàn)資料基礎(chǔ)上，從生產(chǎn)能力，碾壓質(zhì)量綜合平衡。
1.5 施工設(shè)備一條龍分析
碾壓混凝土施工設(shè)備一條龍?jiān)谀芰ζヅ渖蠎?yīng)以強(qiáng)度和質(zhì)量為前提充分考慮設(shè)備完好率，留有適當(dāng)?shù)膫溆孟禂?shù)，以確保碾壓混凝土快速續(xù)施工。一般可分為基本設(shè)備能力和最大設(shè)備能力。系統(tǒng)能力的匹配一般對(duì)此兩者進(jìn)行技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的綜合分析，以滿足工程施工工期為目標(biāo)。在施工倉(cāng)面面積一定的情況下，系統(tǒng)能力隨施工方式的不同而不同。
碾壓混凝土采用土石壩施工方法，施工強(qiáng)度大，速度快，設(shè)備多，在倉(cāng)面形成設(shè)備集中布置。從整個(gè)系統(tǒng)的配合運(yùn)行上，碾壓混凝土將常態(tài)混凝土吊罐入倉(cāng)的空間交會(huì)方式變?yōu)槠矫娼粫?huì)方式，必須在倉(cāng)面設(shè)備的作業(yè)順序，相互配置，與附屬作業(yè)的協(xié)調(diào)等各方面進(jìn)行周密的規(guī)劃。
2 碾壓混凝土細(xì)部結(jié)構(gòu)施工
必須對(duì)細(xì)部結(jié)構(gòu)及特殊條件下的施工，從設(shè)計(jì)到管理進(jìn)行精心規(guī)劃，使質(zhì)量與速度滿足總體要求。這些細(xì)部施工問題主要有：層間結(jié)合與層面處理，廊道施工，異種混凝土施工，高溫施工，雨天施工等。
2.1 層間結(jié)合與層面處理
層間結(jié)合質(zhì)量是碾壓混凝土最引人關(guān)注的問題。國(guó)內(nèi)外大量試驗(yàn)表明，選取恰當(dāng)?shù)呐浔?，層間間歇時(shí)間，采取恰當(dāng)?shù)膶用嫣幚砑胺乐箤用婀橇霞械却胧?，碾壓混凝土層間結(jié)合強(qiáng)度是可以滿足設(shè)計(jì)要求的，但層間滲漏并非令人樂觀。
巖灘碾壓混凝土圍堰河槽段施工，在層間結(jié)合上以8 h作為連續(xù)上升的間歇時(shí)間，超出8 h的層間作沖洗鋪砂漿處理。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工觀察和下游岸坡段原型抗剪，90d芯樣表觀分析可見：
(1)碾壓混凝土層間間歇時(shí)間受多因素影響尤與施工中的氣溫、風(fēng)速、混凝土本身特性有密切關(guān)系。為利于實(shí)際施工中控制，對(duì)層間間歇時(shí)間應(yīng)在室內(nèi)外各種試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定出一條關(guān)系曲線。
(2)連續(xù)上升的下游岸坡段原型抗剪成果看：C值在12～15kg/cm2，F(xiàn)值在1.2以上，滿足要求。剪斷面為層間結(jié)合面，較平滑，凹凸度不大，表明壓實(shí)中上下層骨料咬合較少。從90d芯樣看，混凝土表面致密性差，氣孔多，層間和混凝土內(nèi)部骨料架空較多，取芯中層面獲得率在66%左右。
(3)采取沖洗后鋪砂漿工藝，在砂漿人工攤鋪的均勻性和施工的及時(shí)性上必須全面考慮。應(yīng)對(duì)砂漿的稠度及攤鋪機(jī)械進(jìn)行研制，并對(duì)鋪砂漿層間結(jié)合指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
采用全斷面薄層碾壓施工方式，層面處理工作量的強(qiáng)度很大。初凝時(shí)間的確定應(yīng)考慮層面處理工作的經(jīng)濟(jì)性及時(shí)間，層面處理工作應(yīng)盡量采取機(jī)械施工，以確保質(zhì)量與速度。
2.2 廊道施工
壩內(nèi)廊道增加了碾壓混凝土施工的復(fù)雜性；廊道將倉(cāng)面分開，提出了施工設(shè)備轉(zhuǎn)移的問題，壩內(nèi)廊道的設(shè)立會(huì)造成碾壓混凝土內(nèi)通向上游面的滲漏短路，產(chǎn)生滲漏。因此，除必須設(shè)置的基礎(chǔ)固結(jié)及灌漿帷幕廊道外，基礎(chǔ)排水措施應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工各方面綜合分析而決策。
從壩基排水及便于檢查排水效果出發(fā)，上、下游碾壓混凝土圍堰設(shè)1.2×2.0m的基礎(chǔ)排水廊道，廊道上邊緣距迎水面3.5m。施工單位選定了側(cè)墻常態(tài)現(xiàn)澆混凝土、板頂預(yù)制混凝土的方案。采用常態(tài)混凝土現(xiàn)澆廊道側(cè)墻，為維持廊道平衡，要求廊道兩側(cè)混凝土同步上升。實(shí)際施工由于倒運(yùn)設(shè)備等具體問題采取先澆廊道背水側(cè)后澆上游側(cè)的方案。
宜采用預(yù)制混凝土廊道，使碾壓混凝土施工單一化，設(shè)備的轉(zhuǎn)移用機(jī)械或廊道中部預(yù)留通道等措施。
采用現(xiàn)澆混凝土，為承受頂部汽車及振動(dòng)碾設(shè)備的行走，混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到75kg/m2。為避免等待令期間歇施工，必須在混凝土中摻早強(qiáng)劑或采用模板內(nèi)撐。施工中，該部位速度較慢，混凝土強(qiáng)度可以達(dá)到要求。
2.3 異種混凝土施工
根據(jù)工程本身結(jié)構(gòu)、地形、混凝土特性，碾壓混凝土筑壩中不可避免地利用常態(tài)混凝土。從巖灘上、下游圍堰施工看，常態(tài)混凝土一般用于下面幾種情況：
①基礎(chǔ)：為保證建基石抗滑穩(wěn)定，提供碾壓設(shè)備的工作平臺(tái)，設(shè)計(jì)要求在基巖面鋪一層1m厚常態(tài)混凝土。
②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的配筋部位：為保證在上游圍堰與縱向?qū)φw結(jié)合效應(yīng)，對(duì)上縱段設(shè)并縫鋼筋；其上部與18#壩段接觸處設(shè)置了受力鋼筋。
③壩體細(xì)部結(jié)構(gòu)如預(yù)埋件等部位：上、下游圍堰河槽段與岸坡間設(shè)表面鐵片止水；上游圍堰為防止深層滑動(dòng)，采取壩體上游粘土鋪蓋常態(tài)混凝土護(hù)面結(jié)構(gòu)，為防滲漏在壩體上游面與粘土及混凝土接合處各設(shè)一道鐵片止水，下游圍堰左部與18#壩段接縫灌漿區(qū)鐵片止水相接部門。下游圍堰160m高程沖放水連通閥部位。
?、軌蝺?nèi)現(xiàn)澆混凝土廊道。
?、萁鸢y碾壓混凝土筑壩技術(shù)的常態(tài)混凝土部位。上游圍堰左側(cè)與18#壩段永久底孔牛腿相接，該部位小碾壓無(wú)法施工。
由于常態(tài)混凝土與碾壓混凝土在配比設(shè)計(jì)、初凝時(shí)間上的不一致，為確保兩者結(jié)合質(zhì)量，施工中應(yīng)控制好兩個(gè)要素；
一是時(shí)間控制：對(duì)常態(tài)混凝土或碾壓混凝土的初凝時(shí)間，據(jù)工程實(shí)際施工進(jìn)度，進(jìn)行控制。摻用經(jīng)試驗(yàn)論證有效的緩凝或速凝劑，是確保二者結(jié)合質(zhì)量的有效途徑。
二是順序控制：對(duì)先澆常態(tài)混凝土還是先澆碾壓混凝土，依實(shí)際地形及施工速度進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別對(duì)待。如用于基礎(chǔ)部位的常態(tài)混凝土，對(duì)于巖石較平、面積較大的部位，應(yīng)先澆常態(tài)混凝土，經(jīng)處理待碾壓混凝土澆平后鋪砂漿上升，對(duì)于斜坡部位應(yīng)采取同步上升的方式。
對(duì)先澆常態(tài)混凝土后碾壓混凝土的情況，接頭部采用碾壓混凝土壓實(shí)，搭接長(zhǎng)度不小于20 cm。為避免振動(dòng)碾下陷，常態(tài)混凝土應(yīng)采用低塌落度，對(duì)先碾壓后常態(tài)混凝土的情況，考慮施工進(jìn)度將碾壓混凝土接頭部位壓實(shí)成不大于1∶4的坡面，兩者接合部采用振搗器斜插實(shí)。
2.4 高溫施工
據(jù)規(guī)定碾壓混凝土施工宜在日平均氣溫5～25℃條件下進(jìn)行。對(duì)于巖灘上游碾壓混凝土圍堰，據(jù)北科院就混凝土特性、全斷面不分縫連續(xù)施工方式的溫控計(jì)算成果，氣溫25℃以下可不采取防裂措施?？紤]施工溫度和氣溫條件，設(shè)計(jì)取消了原計(jì)劃設(shè)置的誘導(dǎo)縫。氣溫大于25℃時(shí)即為高溫施工，它影響著后期堰體溫度裂縫及早期現(xiàn)場(chǎng)碾壓混凝土工作度及層間間歇時(shí)間，應(yīng)在落實(shí)的控制措施基礎(chǔ)上，有限制的允許碾壓混凝土施工。
設(shè)計(jì)上據(jù)碾壓混凝土配比特性，采取低VC值、低溫混凝土、摻緩凝劑等措施。對(duì)碾壓混凝土VC值，高溫天氣機(jī)口以7～10s控制。低溫碾壓混凝土應(yīng)根據(jù)溫控要求從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面考慮。
施工中，對(duì)入倉(cāng)混凝土采取邊鋪邊碾的快速施工方式。對(duì)不能及時(shí)碾壓的松散混凝土或壓實(shí)后的混凝土采取塑料薄膜復(fù)蓋、噴霧保濕、振動(dòng)碾自動(dòng)加水補(bǔ)償?shù)却胧?。倉(cāng)面控制主要在于施工單位給予重視，嚴(yán)格執(zhí)行。
2.5 雨天施工
據(jù)規(guī)定，降雨量大于3mm/h時(shí)應(yīng)停止施工。實(shí)際工程，應(yīng)根據(jù)工地降雨特點(diǎn)，采取當(dāng)?shù)貧庀箢A(yù)報(bào)結(jié)合工地水文氣象站估測(cè)的方法，對(duì)降雨、尤其是暴雨情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)有效地指導(dǎo)倉(cāng)面混凝土的施工。對(duì)已進(jìn)倉(cāng)混凝土，及時(shí)平倉(cāng)碾壓或用塑料薄膜復(fù)蓋，并采取必要的倉(cāng)面排水措施。對(duì)未及時(shí)保護(hù)的混凝土視其工作度，進(jìn)行必要的補(bǔ)救處理或挖除。
2.6 養(yǎng)護(hù)
碾壓混凝土高摻粉煤灰，早期強(qiáng)度低，養(yǎng)護(hù)工作對(duì)強(qiáng)度的有效發(fā)展及表面裂縫的防止是十分重要的。養(yǎng)生期對(duì)永久暴露面，一般維持3周以上，對(duì)水平施工層面應(yīng)維持到上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止。由此，對(duì)間隙施工的水平施工層應(yīng)派專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，保持濕潤(rùn)，減少振動(dòng)，對(duì)永久暴露面如堰體上、下游面，應(yīng)將養(yǎng)護(hù)期與拆模時(shí)間結(jié)合起來(lái)。一般情況下，模板拆升快，對(duì)上、下游面的養(yǎng)護(hù)工作，施工單位應(yīng)給予重視，采取適當(dāng)?shù)拇胧?
3 模板工程
巖灘上、下游碾壓混凝土圍堰迎水面采用懸臂散裝鋼模板。倉(cāng)內(nèi)每60cm（2層）高，沿混凝土層面設(shè)一排8的水平拉條，尾部用20×20×20cm的混凝土錨塊或向下部密實(shí)的混凝土內(nèi)打入鋼纖固定。施工中混凝土側(cè)壓力由3層水平拉條承受，模板的拆升以此標(biāo)準(zhǔn)，交叉作業(yè)連續(xù)上升。下游圍堰迎水面橫板結(jié)構(gòu)同上，圍令為鋼管。
上、下游圍堰背水面采用臺(tái)階形式，上游圍堰背水坡模板采用散裝鋼模斜撐結(jié)構(gòu)，下游圍堰背水坡采用混凝土予制塊構(gòu)件，尺寸為150×95×50cm（長(zhǎng)×高×寬）。
碾壓混凝土采取通倉(cāng)、薄層連續(xù)上升的方式，一般情況下一天上升3層，速度較快。全斷面薄層增加了模板工程的施工強(qiáng)度。從懸臂鋼模、混凝土予制塊在巖灘的使用情況看，研制適合全碾壓混凝土施工特點(diǎn)的模板結(jié)構(gòu)是十分必要的。
對(duì)于全斷面碾壓混凝土的施工特點(diǎn)，從根本上改變模板走樣嚴(yán)重局面，在研究碾壓混凝土的側(cè)壓力，鋼筋握裹力的同時(shí)，在模板的錨固，支承方式上創(chuàng)新，提高整體剛度，尋找一種自身穩(wěn)定的模板結(jié)構(gòu)形式。
混凝土予制模板及滑?；炷撩姘寰褪且环N自身穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，碾壓混凝土施工時(shí)作為模板使用。采用此方法，應(yīng)對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工手段、溫度控制、防滲等各方面綜合分析。
為保證堰體連續(xù)施工，應(yīng)從立模工藝上及倉(cāng)面工種的組織協(xié)調(diào)上，減少模板工程對(duì)倉(cāng)面作業(yè)的干擾。利用模板自身的受力構(gòu)架，可在堰外提供一個(gè)模板拆裝的有效工作空間，邊拆邊升，避免模板倉(cāng)面內(nèi)作業(yè)。在倉(cāng)面施工上，模板施工與混凝土施工段交錯(cuò)進(jìn)行，互相協(xié)調(diào)。
模板設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工中環(huán)節(jié)多,關(guān)系復(fù)雜等情況,以應(yīng)付施工中出現(xiàn)的意外情況。如變形問題,設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮有效及時(shí)的校正手段。模板拆裝作業(yè)的安全問題,充分考慮高空作業(yè)及臺(tái)階作業(yè)的安全措施。
