齿槽高升层碾压混凝土施工工法内容详细.docx

水电站坝前齿槽15m高升层
碾压混凝土施工工法

中国水电四局有限公司

主要完成人：王爱斌、王雄武、陈炜、李猛、
翟小峰、张俊宏、祁常云
二0一一年七月三十日

目 录
1.前言 2
2.工法特点 2
3.工法适用范围 2
4.工艺原理 2
5.工艺流程及操作要点 2
6.材料与设备 6
7.质量控制 8
8.安全措施 9
9.环保措施 10
10.效益分析 10
11.应用实例 11

水电站坝前齿槽15m高升层
碾压混凝土施工工法
中国水电四局有限公司
主要完成人：王爱斌、王雄武、陈炜、李猛、
翟小峰、张俊宏、祁常云

1.前言
在我国水利水电工程建设中，大坝、围堰等越来越多地采用碾压混凝土结构。高升层碾压混凝土可以在很大程度上缩短施工工期、降低工程造价、早日发挥工程效益。本工法是在借鉴国内其他大坝碾压混凝土施工经验的基础上，结合向家坝水电站齿槽碾压混凝土施工的具体情况，经实践形成了一套较完整的15m高升层碾压混凝土施工方法。
2.工法特点
2.1 本工法依据向家坝水电站齿槽碾压混凝土分层高程204～208.5～210～225～240m，在国内首次采取15m高升层碾压混凝土施工方案。
2.2变态混凝土加浆按“四定原则”即定人、定部位、定工具、定加浆量进行施工。
2.3在碾压混凝土施工中，设计并应用了翻转模板。同时，根据施工需要对模板附件进行了二次优化设计。
3.工法适用范围
本工法可适用于水利水电工程中各种碾压混凝土建筑物(包括大坝、围堰等)施工。
4.工艺原理
本工法核心部分是在15m高升层碾压混凝土施工过程中，在保证施工质量的前提下，实现高升层碾压混凝土快速、不间歇的连续上升，从而满足工程在施工工期、造价等方面的要求。向家坝水电站二期工程Ⅱ标段齿槽混凝土通过采用15m高升层碾压混凝土施工，并对大仓面碾压混凝土施工组织、满管溜管和翻转模板的设计与应用、冷却水管集中上引、变态混凝土加浆工艺、固结灌浆时机选择等方面进行研究。
5.工艺流程及操作要点
左厂①～⑦坝段坝前齿槽碾压混凝土（高程225～240m），仓位底部宽38.91m，长124.35m，最大仓面面积约为8250m2，浇筑方量约115373 m3。仓面共分4区3个条带进行浇筑，左厂⑥～⑦为Ⅰ区，左厂④～⑤为Ⅱ区，左厂②～③为Ⅲ区，左厂①为Ⅳ区。上游边线到0-11.5m为第一条带，从0-11.5m到坝下0+15.0m为第二条带，从坝下0+15.0m到下游岩面为第三条带。
入仓手段主要采用3台缆机、1台胎带机、2套满管溜管、1套敞口溜槽和1台塔带机供料线等方式。变态混凝土制浆站布置在高程305.0m纵向围堰上游端头部位，采用输浆管将浆液输送到仓面各个部位。左厂①～④坝段的第二和第三条带以及左厂①、②坝段的第一条带由位于左厂②坝段的2套满管溜管供料；左厂⑤～⑦坝段的第二、三条带由左厂⑥坝段的敞口溜槽供料；左厂③、④坝段的第一条带主要由胎带机供料；左厂⑤～⑦坝段的第一条带主要由塔带机供料线供料。在个别时段用3台缆机辅助供料。仓号浇筑时，高程303m拌和系统和高程380m拌和系统运行稳定，未出现故障。
5.2.1大高差长满管溜管应用工艺
坝前齿槽厂①～厂⑦碾压混凝土，最大仓号面积为8250m2，最大小时浇筑强度为484.5m3/h，当时本标段浇筑手段主要为：缆机，小时强度为54m3/h；塔带机，小时强度为120m3/h；胎带机，小时强度为50m3/h；溜槽，小时强度为80m3/h。原有浇筑手段小时强度能达到334m3/h，无法满足浇筑强度要求，项目部结合现场实际情况，专项设计了两组满管溜管，搭设在厂②下游齿槽边坡，布置高程为240m，施工完成后受料平台高程为243m。为减少施工干扰，满管溜管两受料斗之间的距离为2.5m。单组满管溜管最低小时浇筑强度可达到120m3/h，足以满足齿槽浇筑碾压混凝土强度要求。
1、该满管溜管主要特点、难点：
1）坝前齿槽底部高程203m，顶部高程240m，高程相差37m，高度较大。
2）下游边坡坡比为1：0.6，满管安装难度大。
3）在卸料平台上设置钢管门型架，以防止自卸车卸料时出现倾翻。
4）为了防止堵料，避免管料分离，将受料斗底部弯头由“S”型修改为斜直段弯头。
5） 卸料口与仓面距离控制在5～7m，防骨料入仓出现分离情况。
6）在实际施工过程中，满管小时浇筑可达到120m3/h。
厂②满管溜管利用型钢将受料斗固定，受料斗向下游倾斜放置，满管通过型钢制作的门型架加固，每节满管布置一组门型架，底部与插筋焊接，Φ32插筋垂直坡面埋设，入岩1.0m，工字钢之间的支撑采用2∠80×8角钢，高程203m～230m之间的满管离基岩面3.5m，工字钢铅垂布置，槽钢垂直于基岩面布置。
2、具体安装如下：
1） 受料斗安装工序
支撑安装→受料斗连接板焊接→受料斗吊装就位→受料斗与支撑焊接→加劲板等附件制安。
2）满管标准节及连接弯管的安装
安装工序：支撑安装→满管吊装就位→满管与支撑加固→满管间连接
安装说明
超出吊车工作范围外的，采用缆机吊装。
具体加固示意图如下：

图5.2.1 左厂②坝段满管溜管加固示意图
经现场实际应用，浇筑强度大大提高，而且在施工过程中，满管溜管的稳定性较好，操作简单，为混凝土顺利浇筑起到了重大作用，同时工期提前，节约了时间，为以后本标段主坝施工赢得了有利的施工条件。
5.3仓内冷却水管快速铺设、精确定位与集中上引措施
对坝基混凝土控制其内部最高温度满足设计要求，埋设冷却水管进行初期通水冷却。冷却管路采用分坝段布置，集中垂直上引方式引入廊道。冷却水管的埋设需满足如下要求：
1） 冷却水管为直径32mm的高密度聚乙烯冷却水管。
2）冷却水管必须保证安装精度，单根冷却水管长度控制在250m以内。
3）冷却水管间排距为2.0m×1.5m，采用“U”形卡固定，在局部弯管段加密固定点。
4）混凝土下料时不准直接对着塑料管下料。混凝土浇筑前和在浇筑过程中对已安装好的冷却水管做一次通水检查，通水压力0.3～0.4MPa，如发现堵塞及漏水现象应立即处理。尤其是冷却水管上部第一层碾压混凝土铺料时，避免平仓或振捣设备直接碾压水管，造成冷却水管破裂损坏。
5）冷却水管铺设时垂直水流方向蛇形布置，振动碾开始碾压时垂直水流方向进行，防止水管移位。
6）冷却水管铺设前测量放点，铺设结束后进行复测，现场三检对测量数据进行校核，如有偏差，重新测量放点，冷却水管分四束从下游垂直上引，上引管用红色油漆标注，并测量放线，避开固灌孔。
5.4 大仓面碾压混凝土施工组织与仓面施工工艺
左厂①～⑦坝段坝前齿槽碾压混凝土（高程225～240m）浇筑方量约为115373m3，浇筑历时共计310.67h，层间覆盖时间平均为6.2h。该仓于2010年5月4日22:20分开仓，5月17日21:00分收仓，平均入仓强度371.37m3/h。
5.4.1条带施工情况
整仓全部采用平层碾压工艺进行施工，铺筑过程遵循了仓面设计的分区和条带划分。分条带、分区域（坝段）摊铺，施工过程中结合入仓手段对大条带分坝段摊铺，保证条带区域明显。
5.4.2 坯层摊铺情况
铺筑层厚按34cm控制，从模板上标注的分层线和检测数据来看，碾压混凝土摊铺厚度控制到位。
5.4.3 碾压施工及压实度检测
碾压混凝土施工时要求的碾压遍数为：先无振碾压2遍，再强振碾压6遍，最后收面时增加无振碾压2遍。碾压遍数利用振动碾司机翻挂牌方式进行控制，行驶速度不大于1.5km/h（≤25m/min），对碾压遍数采取不定时抽查，在现场配备秒表随时监控振动碾的行驶速度，从抽检的情况来看，振动碾行走速度和压实遍数基本满足要求。碾压混凝土与变态混凝土区域搭接宽度以及碾压搭接宽度，满足相关要求。仓面压实度共检测1650次，现场碾压混凝土压实度检测结果均满足设计要求。
5.4.4层间结合
在配合比设计上，采用有显著缓凝作用的减水剂，延长混凝土初凝时间，保证碾压混凝土能在初凝之前完成上一坯层碾压混凝土的碾压施工。VC值大小对层间结合也有较大影响，仓面VC值控制在3～5S，拌和系统岀机口VC值控制在1～3s，对碾压混凝土拌和物VC值实行动态跟踪，根据气温、风速、蒸发情况适时调整出机口VC值。
5.4.5坯层面覆盖时间
左厂①～⑦坝段坝前齿槽碾压混凝土（高程225～240m）各条带层间间歇时间基本控制在7～8h以内。
5.4.6埋件
左厂①～⑦坝段坝前齿槽碾压混凝土（高程225～240m）埋件主要有上下游铜止水、并缝半圆管和冷却水管以及各类监测仪器，浇筑过程中铺料和碾压有专人指挥，埋件专人看护，各种埋件未发生因施工而损坏的情况。
5.4.7 温度控制情况
1、 通水情况
左厂①～⑦坝段坝前齿槽碾压混凝土（高程225～240m）15m升层，共布置10层冷却水管，总计159组冷却水管，从5月6日开始通水，通水情况正常。
2、 内部温度检测
左厂①～⑦坝段坝前齿槽碾压混凝土（高程225～240m）在左厂①～⑦二、三级配碾压混凝土部位共埋设8支温度计，在3～5天内混凝土内部出现最高温度，其值出现后平均每日温度降幅0.05～0.85℃。
6.材料与设备
表6.1施工设备配置表
序号
设备名称
型号
所需数量
备注
1
自卸车
25t
30
仓外
2
自卸车
25t
2
仓内
3
振动碾

5

4
平仓机
TY220
5

5
装载机
ZL50
3

6
反铲挖掘机
CAT320
1

7
满管溜管
150m3/h
2

8
切缝机
NPFQ-1
1

9
高频振捣器
Ф130
15

10
高频振捣器
Ф100
6

11
缆机

3

12
胎带机
CC200-24
1

13
塔带机
TB1#
1

14
载重汽车
8t
2

15
冲毛机
GCHJ70/70
4

16
核子密度仪
科汇2000
2

17
维勃稠度仪
HVC-1型
1

18
灰浆搅拌机
400L
2

19
电焊机
BX3-500
8

20
离心泵
12吋
2

21
离心泵
8吋
5

22
潜水泵
2吋
18

23
冷水机组

2

24
箱式变压器
1250KVA
2

25
变压器
1000KVA
4

26
喷雾机

3～5

表6.1劳动力配置表
序号
工 种
人 数
备注
1
混凝土工
155

2
钢筋工
145

3
模板工
140

4
电焊工
135

5
电工
65

6
安装工
75

7
检修工
60

8
设备操作工
188

9
司机
100

10
测量
35

11
试验
60

12
普工
420

13
生产辅助
100

14
管理人员
170

15
拌和楼运行人员
350

16
缆机运行人员
110

总人数
2308

7.质量控制
碾压混凝土施工时严格按照三检制进行，确保碾压混凝土施工质量。仓面VC值实行动态控制，以仓面碾压混凝土的可碾性及振动碾不陷碾为控制目标。碾压混凝土铺筑面积与碾压混凝土允许间歇时间相适应，铺筑厚度按34cm控制，碾压厚度为30cm。碾压混凝土摊铺完成后，碾压混凝土碾压遍数为：先无振碾压2遍，再强振碾压6遍，最后收面时增加无振碾压2遍。
1）变态混凝土应随着碾压混凝土浇筑逐层施工，变态混凝土铺层厚度与仓号大面平仓厚度相同。变态混凝土区域平仓时，平仓机不能到达的部位辅以人工进行整平。
2）制浆单位必须提高变态混凝土加浆浆液的生产质量，浆液比重应符合相关规定，不得过小或过大。
3）根据变态混凝土施工区域及加浆量放置一定数量的储浆桶，仓面储浆桶的容量必须和制浆站搅拌槽体积基本相同，送至仓面的浆液全部储存在储浆桶内，采用人工搅拌维持浆体均质，变态混凝土抽槽加浆，避免施工时出现直接用供浆管随意加浆现象，减少浆液浪费，同时便于混凝土内部温升控制。
4）变态混凝土加浆严格按“四定”原则（定人、定部位、定工具、定加浆量）进行施工。变态混凝土加浆采用抽槽法，严格执行二次加浆工艺，具体为：开仓前，在模板（或岩面等）上分段标记加浆范围，明确指定各段加浆范围的责任人。浇筑变态混凝土区域时，在处理好的层面上水平铺设一层浆液，再及时摊铺碾压混凝土料，然后在摊铺好的碾压混凝土料上采用专用抽槽工具均匀地平行挖双槽（槽深不小于15cm），最后将浆液分布均匀地倒入槽中，加浆量按40～60L/m3控制。
5）开仓前，严格按照仓面工艺设计配足抽槽、加浆施工用具，混凝土浇筑期间配置的抽槽、加浆工具必须满足现场施工需要。
6）应尽量缩小变态混凝土区域，尽可能采用碾压混凝土施工。
7）变态混凝土振捣时应按照常态混凝土振捣要求执行。结构简单的变态混凝土区域可根据具体情况选择使用振捣臂振捣，以提高振捣效率。严禁在未注浆的情况下进行变态混凝土振捣施工，严禁在注浆过程中以水代浆，严禁振捣后仓面留有棒坑。
8）变态混凝土与碾压混凝土结合部位，要专门进行碾压密实，相邻区域混凝土碾压时与变态混凝土区域搭接宽度应大于20cm。
9）浇筑单位必须加强变态混凝土施工质量培训工作，并在仓号浇筑前进行技术交底。
10）盯仓二检和三检当班填写《左岸厂房坝段及升船机坝段变态混凝土浇筑责任登记表》，并报送质量办备案。
根据现场仓面面积和雨季施工情况，认真做好仓面工艺设计。开仓前，对排水人员、防雨资源及抽排水设施进行认真检查，同时各班根据天气预报情况认真检查和落实每台设备的完好率及数量。仓面排水由吸水管集中抽排至水桶中，再由水泵引排，局部少量雨水由人工用海绵蘸除。在浇筑期间，组织好雨季施工预备人员，遇到特殊情况，快速反应，迅速到位，对仓面积水及时有效引排。雨后排水时，仓面防雨布分区、分块揭开，按照从下游向上游的顺序揭防雨布，并保证集中排水，确保下料区域无积水。
在高温时段，除了用喷雾机固定喷雾外，还在仓面上准备了6条冲毛枪对各条带采用人工动态喷雾，这样既降低了仓面温度，湿润了发白骨料，又保证了仓面温度，使得高温时段正常浇筑，仓面无超温现象发生。
8.安全措施
8.1.1水平运输
工区施工车辆较多混凝土水平运输时注意车辆交通安：
1、加强司机的安全教育工作；
2、严禁酒后驾车、疲劳驾车；
3、做好车辆的检查工作，严禁带病车辆运行。
8.1.2垂直运输
1、加强大型浇筑设备操作人员的安全意识，确保设备安全运行；
2、溜槽、溜筒卸料时安排专人负责指挥，并控制卸料强度以确保溜槽、溜筒的稳定；
3、严格执行大型设备防碰撞管理办法。
1、仓内平仓、振捣等设备应安排专人指挥，防止设备伤人及相互碰撞；
2、高边坡安排专人监控防止坠物伤人；
3、做好安全用电各项工作。
9.环保措施
9.1成立对应的管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章。
9.2施工作业场地布置应科学、合理，不得杂乱无序。要严格遵守“工完、料尽、场地清”的原则，完成一处，清理一处不留垃圾，不剩施工材料。
9.3工作面的水管、电线布置要求有序架设，施工材料及设备要保持干净、堆放整齐，做到平、直、顺、整齐有序，不准材料乱堆放侵占场地，不准设备乱停乱放。
9.4施工作业现场应随时清理，场地应干净平整，无积水，无杂物，无垃圾。
9.5施工现场应按照要求及时排除施工弃水，严禁施工弃水随意排放。
10.效益分析
6.1、混凝土工程
6.1.1、直接费：
人工费：节省约26万元；
材料费：节省约21万元；
械使用费：节省约40.5万元。
6.1.2、间接费等：节省约17万元。
6.2、固灌工程
6.2.1直接费
:人工费：多投入约6万元；
材料费：多投入约2万元；
机械使用费：多投入约25万元。
6.2.2间接费等：多投入约4万元。
由计算可得，直接创造经济效益约为：26+21+40.5+17-（6+2+25+4）=67.5万元。
11.应用实例
在向家坝水电站二期工程Ⅱ标段齿槽碾压混凝土高程204～240m施工过程中成功采用本工法进行施工，其中高程210～225m、225～240m两层碾压混凝土均采用15m高升层碾压混凝土施工。向家坝水电站二期工程Ⅱ标段坝前齿槽混凝土于2010年5月浇筑至高程240m，2010年6月开始固结灌浆施工，固结灌浆于2010年8月施工完成。有效地避免了高温多雨季节对碾压混凝土的施工影响，增大了固结灌浆混凝土盖重厚度，大大降低了碾压混凝土施工及固结灌浆质控风险，及早解除了齿槽回填对大坝甲块混凝土浇筑上升的制约，为向家坝水电站二期工程Ⅱ标段2010年108万m3主体混凝土浇筑计划的完成打下了坚实的基础。齿槽混凝土成型外观质量高，混凝土强度等各项检测指标满足设计要求。混凝土温控满足设计要求。碾压混凝土压水结果满足设计要求，变态砼取芯光滑、密实。固结灌浆质量满足设计和规范要求。现场文明施工规范、整洁，满足国家环境保护要求。在向家坝水电站二期工程Ⅱ标段齿槽碾压混凝土高程240m平台左厂④坝段上游标号为R18025W8F100三级配碾压混凝土区域成功取出一根Φ219mm（含钻具外径）、长17.3m的完整碾压混凝土芯样，该芯样外观光滑、骨料分布均匀、层间结合好、结构密实，气泡极少。