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三峽工程碾壓混凝土圍堰關鍵技術研究與應用

08-22 13:19:55  瀏覽次數:402次  欄目:結構設計
標簽:組織結構設計,鋼結構設計, 三峽工程碾壓混凝土圍堰關鍵技術研究與應用,http://www.tljciu.live
    摘要: 三峽工程的關鍵項目之一——碾壓混凝土圍堰施工工期緊、施工強度大、技術要求高。針對這些特點,從設計、配合比、施工組織和施工技術等各方面進行優化,為快速施工及質量保證創造最有利的條件。施工采用全斷面攤鋪碾壓、不間斷連續上升方式,創造了最高月強度47萬m3,最高日強度2.1萬m3,最高小時強度達到1 265 m3等多項碾壓混凝土施工史上的新紀錄。
    關鍵詞:碾壓混凝土圍堰; 關鍵技術; 研究; 三峽工程


    1  工程特點
    三峽工程是當今世界上最大的水電工程,總工期17年。為使工程早日發揮效益,采用圍堰臨時擋水方案以保障船閘通航和初期發電;即在右岸導流明渠截流后修建的土石圍堰保護下,利用一個枯水季節快速建造一座高90 m、總方量為110萬m3的碾壓混凝土圍堰,與左岸已經形成的二期大壩共同承擔擋水任務,同時與三期下游土石圍堰及混凝土縱向圍堰共同形成三期基坑,以保證右岸大壩和廠房干地施工。它有如下特點:
    (1)該項目是控制工期的關鍵性項目,關系到三峽工程2003年能否按期實現通航、蓄水和發電目標。因而,要求該項工程務必按期完成。
    (2)水庫初期蓄水后,形成124億m3的大水庫。該項工程,從性質上講為圍堰,屬臨時工程,但實際上相當于規模很大的碾壓混凝土擋水壩,其質量不能有任何放松。
    (3)工期緊、施工強度高。施工時間只有不到5個月,原計劃月澆筑強度為35~38萬m3。在狹窄的施工范圍內,實現如此高的施工強度,為水電施工史上所罕見。
    (4)由于是臨時工程,對今后工程的正常運行有影響,因此施工時必須考慮今后拆除要求。這無疑將增加了施工的難度。
    為了滿足上述要求,必須在設計和施工等各個方面有所突破,為快速施工及質量保證創造最有利的條件。
    2 設計簡述
    三期碾壓混凝土圍堰為全斷面碾壓混凝土結構,上游面4 m為防滲層,最大底寬107 m,圍堰軸線全長為580 m,不設縱縫,只在上游面每隔40 m,設永久橫縫,在永久橫縫中間設誘導縫,這樣除局部地方外,可以全斷面攤鋪碾壓,為快速施工創造最有利的條件。
    簡化了混凝土的標號。原設計共有兩個不同級別的混凝土,施工過程中根據實際情況改為單一級配的混凝土。
    上游面防滲層采用加漿混凝土,即在碾壓混凝土中加入水泥漿,使之變成為類似常態混凝土,增強混凝土防滲性能。
    廊道的存在會影響施工進度,經過反復論證,將上層廊道與爆破拆除廊道合并,這樣突破了規范規定的上下層廊道之間的距離為20~30 m的規定,因而上下層之間排水孔的施工必須非常謹慎。
    3 配合比設計
    配合比設計原則是在滿足強度要求的前提下,盡可能少用水泥,多摻用粉煤灰。施工中采用三級配90 d齡期150號的混凝土,抗滲標號為50號,抗凍標號為8。選用525#中熱水泥、一級粉煤灰、花崗巖人工骨料。經過室內和現場生產性試驗,在摻JG-3或ZB-1A高效減水劑的情況下,確定的施工配合比的用水量為83 kg/m3,水泥用量為75  kg/m3。
    4 施工
    由于工期緊,決定采用全斷面通倉碾壓方案,參照國內外施工經驗及施工機械的情況,并經現場試驗,最終選擇壓實層厚30 cm,連續上升的方案。 
    4.1 混凝土攤鋪方式
    最大的倉面面積達19 000 m2,按照壓實層厚30 cm,層間間歇6h的要求,入倉強度必須達到950 m3/h。針對如此高強度的要求,方案比較時研究了通倉平層連續鋪筑上升和通倉斜層鋪筑上升兩種方式。經過施工過程仿真分析,平層鋪筑法在拌和系統供料強度能保證的情況下,有利于高強度快速施工。故選用了平層鋪筑上升方式。可比通倉斜鋪筑縮短1.5個月。
    4.2 碾壓混凝土運輸入倉方式及設備配置
    不分縱縫,可以最大限度地簡化倉面,但最大倉面面積達到19 000 m2,施工上如果要做到連續上升,按層厚30 cm,層間間歇6 h計算,小時強度要求達到50 m3。因此,如何保證混凝土的連續高強度的供應,選擇什么樣的入倉方式及相應的設備配置對于保證工程進度及質量至關重要。
    要滿足這一要求,首先要在初凝時間上取得突破。根據施工規范要求:混凝土從拌和加水到碾壓完畢的歷時不宜超過2 h,美國甚至規定該歷時為45 min。經過室內及現場反復試驗,最后確定摻用JG3或ZB-1A高效減水外加劑,使初凝時間延長為20~23 h。
    RCC入倉方式根據該圍堰施工場地狹窄、道路難布置、施工工期緊等特點,經過綜合比較,考慮到在土石方填量最小、上部施工方案來得及銜接的情況下,選用碾壓混凝土圍堰高程90 m以下全部以自卸汽車直接入倉,高程90~115 m以自卸汽車為主、塔(頂)帶機為輔入倉,高程115 m以上以塔帶機為主、倉內汽車轉料為輔的方案。
    汽車入倉關鍵問題有三:一是入倉之前必須把汽車沖洗干凈,絕對不允許污物入倉;二是入倉口的倒換和碾壓過渡的處理;三是倉內的行使路線、指揮、卸料等各個環節必須經過嚴格規劃,以便使整個施工組織有序進行。
    4.3 混凝土拌和系統配置
    結合后面大壩和廠房施工,共布置兩個系統,4座自落式拌和樓(2座4×4.5 m3,2座4×3 m3),可以滿足1000 m3/h的供應要求。一個系統直接由汽車接料運至倉內,另一個系統先由皮帶機運到堰后一轉料平臺,然后由自卸汽車轉運入倉,縮短汽車運距約1.5 km。
    倉內設備配置,共配備16臺BW-202AD和DD-110型號的振動碾,13臺不同型號的平倉機和推土機。采用先靜壓2遍,再有振碾壓8遍。防滲層壓實度按98%控制,其它部位要求到達97%。
    4.4 道路布置
    根據地形條件、入倉強度等因素,共布置有5條道路,隨著倉面的升高,道路逐漸減少。高程90 m以下圍堰下游兩側各布置1條道路,高程90~115 m僅在右側布置1條道路,高程115 m以上取消道路。入倉道路采取全斷面填筑,下部填方量大、路面寬的部位布置多條車道,道路半幅填筑上升,每次上升60 cm,半幅車輛通行,互相交替隨堰體上升逐漸抬高。入倉口路面寬度始終保證在20~24 m。在距入倉口前30 m范圍填干凈碎石脫水路面,上鋪鋼欄柵。
    4.5 塔(頂)帶機布置
    堰體澆至高程90 m后,塔帶機開始投入使用。兩臺塔帶機布置在下游側,可覆蓋大部分倉面范圍并澆至堰頂。根據三峽二期工程經驗,塔帶機采用“1樓1線1機”方式,即1臺塔帶機配1條供料線,直接連接到右岸高程150 m拌和系統,該拌和系統任意1個樓均可向兩臺塔帶機供料,方便靈活,保證率高。
    4.6 模板選擇
    模板對施工影響巨大。要做到連續不間歇上升,要求模板拆裝速度快、穩定性好,拆裝時對倉面干擾小。經研究,圍堰迎水面選用國內外廣泛應用的懸臂翻升鋼模板,立模面積4.44萬m2。背水面采用臺階預制混凝土模板及臺階組合鋼模板,預制塊長2 m、寬1 m、高0.6 m,立模面積2.9萬m2。 
    4.7 廊道快速施工
    圍堰設有兩層廊道,分別為高程40 m的基礎廊道和高程107.5 m的爆破廊道。廊道均采用混凝土預制件,寬2.5 m,頂高3 m,每節長1 m。為了不影響正常施工進度,采取預埋\\\\[360槽鋼形成安裝槽,并且不拆除。混凝土澆筑至廊道底板后立即用汽車吊進行預制廊道吊裝。廊道就位后,兩側對稱澆筑混凝土,離邊線50 cm范圍內澆筑改性混凝土,防止碾壓機械擠壓致使廊道變形。一個20 m長的堰塊用時約3 h,未影響層間的直接鋪筑,滿足了快速施工的要求。

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