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台山核电淡水水源工程碾压混凝土大坝关键技术研究与应用.pdf
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1、DOI : 1 0 1 6 6 1 6 j c n k i 1 1 4 4 4 6 T V 2 0 1 6 0 8 0 1 1 台山核电淡水水源工程碾压混凝土大坝 关键技术研究与应用 产 买 ( 广东省水利水 电第三Z - 程局有限公司,广东 东莞5 2 3 7 1 0 ) 【 摘要】 碾压混凝土筑坝技术是 目前国际坝工界较为推崇的筑坝新兴技术之一, 具有施工速度快、 工期短、 投资 省和温控相对简单等优点。本文将在台山核电淡水水源工程碾压混凝土大坝施工过程中遇到的难点, 如: 无法采 用开采骨料生产人工砂改为干法细碎天然河砂, 因采用天然砂破碎后石粉含量偏少需对混凝土配合比进行优化, 针对该
2、大坝特点研制了悬挂外承式组合钢模板等, 作为关键技术进行了研究, 供今后类似工程参考和借鉴。 【 关键词】 碾压混凝土大坝; 关键技术; 研究与应用 中图分类号:T V6 4 2 2 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 5 4 7 7 4 ( 2 0 1 6 ) 0 8 - 0 0 4 1 - 0 7 Re s e a r c h an d a ppl i c a t i o n o f k e y t e c hn o l o g y o f r o l l e r c o m pa c t e d c o n c r e t e d a m i n T a i s h a n N
3、u c l e a r P o we r F r e s h Wa t e r S o u r c e P r o j e c t L U Bi n ( G u a n g d o n g N o 3 W a t e r C o n s e r v a n c y a n d H y d r o e l e c t r i l N o 3 E n g i n e e r i n g B o a r d C o , L t d , D o n g g u a n 5 2 3 7 1 0, C h i n a ) Ab s t r a c t :Ro l l e r c o mp a c t e
4、d c o n c r e t e d a mmi n g t e c h n o l o g y i s o n e o f t h e mo r e p o p u l a r d a m c o n s t r u c t i o n e me r g i n g t e c h n o l o g i e s i n i n t e r n a t i o n a l d a m t e c h n o l o gy i n d u s t r y c u r r e n t l y I t h a s a d v a n t a g e s o f h i g h c o n s t
5、 ruc t i o n s p e e d, s h o r t c o n s t ru c t i o n d u r a t i o n ,l o w i n v e s t me n t ,r e l a t i v e l y s i mp l e t e mp e r a t u r e c o n t r o l ,e t c I n t h e p a p e r ,t h e p r o b l e ms o f T a i s h a n N u c l e a r P o w e r F r e s h Wa t e r S o u r c e P r o j e c
6、t d u r i n g rol l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e d a m c o n s t r u c t i o n -mi n e d a g g r e g a t e c a n n o t b e u s e d f o r p r o d u c i n g a r t i fi c i a l s a n d a n d r e p l a c e d b y d r y me t h o d c o mmi n u t i o n fiv e r s a n d,mi x i n g p r o p o rt i o n
7、o f c o n c r e t e s h o u l d b e o p t i mi z e d s i n c e s t o n e p o w d e r c o n t e n t i s l e s s a f t e r n a t u r a l s a n d b r e a k i n g , h a n g i n g o u t s i d e b e a ri n g c o mp o s i t e s t e e l t e mp l a t e i s d e v e l o p e d a i mi n g a t c h a r a c t e r i
8、 s t i c s o f t h e d a m ,e t c are r e g a r d e d a s k e y t e c h n i q u e s a n d s t u d i e d T h e r e b y p r o v i d i n g r e f e r e n c e for s i m i l ar p r o j e c t s i n t h e f u t u r e Ke y wo r d s :r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e d a m ;k e y t e c h n o l o gy
9、 ;r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n 1 工程概况 台山核 电淡水水源工程是台山核电厂的配套工 程, 主要任务为台山核电厂提供淡水, 年供核电淡水量 9 0 0万 I n 。工程属 I等大 ( 1 ) 型工程 , 主要建筑物级 别为 1级, 包括新松水库碾压混凝土重力坝、 输水管线 和进 库道路 。碾压 混凝 土重力坝坝顶 总长 3 6 9 m, 共分 9个坝段, 最大坝高 5 4 m, 坝顶宽度为 7 m, 坝体上游为 铅直 坝坡 , 下游坝坡 坡 比 1 : 0 7 8 ; 溢流 坝段 总长 5 6 m, 共分 5孔, 每孔净宽 l O
10、 m, 堰顶高程为 4 5 8 0 m, 堰面采 用 WE S曲线 , 堰顶 不设 闸门 , 自由溢流 , 采用 阶梯式溢 41 一水利建设与管理 2 0 1 6 年 第 8 期 流面接 消力池 联 合 消能 方 式, 每级 台阶 高 9 0 c m, 宽 7 0 2 c m。 在该工程施 工过程中 , 针对 遇到的技术难题 , 进行 了以下几项关键技术的研究: 立轴干法河砂细碎技 术; 碾压混凝土配合比研制; 悬挂外承式组合钢模 板施工技术 。 2 立轴干法河砂细碎技术 2 1 技术应用背景 由于该 工程碾 压混凝 土 坝工程 量大 , 对 细 骨料 的 需求量大且集中, 品质要求高, 因此
11、细骨料的供料直接 影响碾压混凝土施 工的连续性 和质量 。 由于征地原 因 无法利 用开采 骨料生产人 工砂 , 规 划的砂料 场储量 虽 满足要求, 但由于长期受水流冲刷和自然沉积作用, 级 配较差 , 粉细颗粒 流失严 重 , 粗状 颗粒较 多 , 石 粉含 量 仅为 2 3 , 细度模数达到 3 8 8 。 开采河砂具有一定 的特殊性 , 颗粒粒径较 小 , 大部 分小 于 5 m m, 含少量砾粒 , 河 砂属 花 岗岩 , 其矿 物组成 以长石和石英 为主 , 抗压强 度达到 1 0 0 3 0 0 MP a , 属 中 硬 、 特 硬级别 , 因此不适 合采 用锤式 和反击 式破
12、碎机 ; 此外河砂需从河道开采 , 虽经一段时间的脱水, 但仍具 有一定含水量, 故超细碎圆锥破碎机也不合适。 通过借 鉴普通 开采骨 料生产工艺 中的末端人工砂 技术 , 应用 于 该 工 程 , 经 反 复 试 验 和 工程 实 践 , 采 用 G S P 6 5型立轴式冲击破碎机“ 石打铁” 生产模式, 细碎 处理生产的河砂经过配合比试验可满足工程需要。 该设备合理生产参数: 进料河砂的含水率控制在 6 以内, 以 4 5 为最佳 , 进 料速度 控制在 3 0 m h , 这样既能获得较高 的石粉含 量 ( 1 0 1 3 ) , 又 同时 满 足常态混凝 土和碾 压混凝 土用砂要求
13、, 生产成 本最 为经济。天然河砂经过干法细碎技术加工可满足工程 需要 。 2 2 工程应用 a 河砂细碎系统运转流程简单 , 自动化程度高, 每个工作班组仅配备两名操作人员和一台装载机就能 完成整个生产系统的运作。G S P 6 5型立轴式冲击破碎 4 2 机主要 工 作参 数 : 工 作 功 率 2 5 0 k W, 转 速 1 9 0 0 2 1 0 0 r p m, 最 大线 速 度 8 5 m s , 生 产 能力 4 56 0 m h 。 由于立轴破的破碎腔内部形成循环气流, 能有效遏制 粉尘 , 无需另设 防尘 和除尘设备 。 b 对该系统生产的砂进行取样检测 1 0 5组, 各
14、项 品质指标均符合设计和规范要求, 且质量稳定 , 波动范 围小 , 其 中细 度模 数 平 均 值 2 6 3 , 石 粉平 均 含 量 1 2 7 , 石粉含 量适 中 , 可同时向碾 压混凝土 和常态混 凝土供应, 避免了常规人工砂系统需将碾压混凝土用 砂和常态混凝土用砂分开设置的繁琐程序。 e 破碎机生产成本为 7 0元 13 q , 而人工制砂成本 约为 9 O元 m , 生产 1 0万 m 砂共节约成本 2 0 0万元 , 经济效益显著。 3 采 用 粉 煤 灰 代 砂 的 碾 压 混 凝 土 配 合 比 研 制 3 1 研究背景 工程位于中国东南沿海山区, 总体气候条件 比较 恶
15、劣 , 对碾压混凝土的配合比要求较高, 需适应高温 、 寒潮 、 昼夜温差大、 暴雨等各种恶劣天气, 另外该项 目 受征地等多方面影响无法实现初设阶段的粗细骨料开 采和生产规划, 特别是采用河砂细碎后的砂料仍无法 达到一般碾 压混凝 土所需 的 1 8 2 2 的石 粉含量 。 通过分别研究掺 和外购石粉 和粉煤灰来替代 不足部分 的石粉 , 以满足设计和施工要求的大坝混凝土施工配 合比。 离工程所在地较远的石料场在生产粗骨料的过程 中均有多余的石粉产生 , 大部分为石料二破经过细筛 产生的粒径 0 5 m m以下细骨料。但该细骨料整体级 配较差 , 0 0 1 6 m m以下细颗粒缺失较多。
16、另外大部分 石料场采用 湿 法生 产 骨料 , 石 粉含 水 量较 大 , 运输 困 难 , 且运输至搅拌站后还需进行脱水处理和配备专门 的配料仓输送至搅拌机, 技术复杂且成本较大。掺石 粉进行初步配合比试验性的结果亦表明碾压混凝土拌 和物性能较差 , 故该方法不予采用。 掺粉煤灰代砂指通过掺粉煤灰来替代缺失的石粉 卢 宾 台山核 电淡水水 源工程碾 压混凝 土大坝关键技术研 究与应 用 颗粒 , 该工程 采用 细碎后 的河砂石 粉 含量 尚不 能满足 规范的含量要求 , 其级配分析表明0 0 1 6 m m以下颗粒 亦不足, 粉煤灰的掺合主要是弥补不足, 使其达到正常 人工细骨料的级配水平。
17、其可以和正常配合比所需粉 煤灰掺合量进行简单叠加。 因此碾压混凝土配合比试验除了按一般参数进行 设计外, 还需增加研究粉煤灰代砂后对其他参数的影 响分析 , 使 混凝土的物理力学指标满足设计 要求 ; 同时 碾压 混凝 土应满 足施工 工艺 的要 求 , 主要是碾 压混凝 土运输和摊铺作业中有 良好的黏聚性 , 即抗分离能力, 以及 比较 容易碾压密实 和充 分泛浆 的性 能。以下仅对 粉煤灰代砂4 时三级配碾压混凝土配合 比的试验成 果进行叙述 。 3 2 碾压混凝土配合比设计 a 碾压混凝土配制强度。碾压混凝土配合 比设 计应满足设计强度和耐久性要求, 并做到经济合理。 碾压混 凝土的设
18、计指 标 见表 l , 碾 压混 凝土 的配 制 强 度计算值见表 2 。 表 1 碾 压 混 凝 土 设 计 性 能 指 标 部位 设 计 指 标 级配 骨料最大粒径 ra m 掺合料最大掺量 最大允许水胶比 强度保证率 大坝内部 R g o 1 0 0 W2 8 0 6 5 O 6 5 8 0 表 2 碾 压 混 凝 土 的 配 制 强 度 设计指标 强度保证率 P 强度标准差o M P a 概率度系数t 配制强度 M P a R 1 1 0 0, W 2 8 0 3 5 0 8 4 2 l 1 9 b 碾压混凝土中各种材料用量。根据该工程碾 压混凝土设计指标 、 配制强度 、 原材料特性
19、 以及配合比 主要参数的选择试验, 经分析, 每立方米碾压混凝土试 验配合 比设计参数见表 3 。 表 3 碾 压 混 凝 土 施 工 配 合 比 试 验 参 数 粉煤灰 用水量 序号 工程部位 设计指标 级 配 水胶比 砂率 Z B 1 R C C 1 5 Z B 1 G V C值 s 备注 ( k g m 3 ) 1 坝体内部 R l 1 O 0 W2 0 6 5 3 2 6 5 1 0 O 0 2 9 5 3 7 按砂质 4 2 坝体 部 R 9 () 1 0 0 W2 O 6 5 3 2 6 0 1 0 O O 2 9 5 3 7 掺入粉煤灰 c 碾 压混 凝 土配 合 比试 验 。根
20、 据碾 压混 凝 土 试 验 配合 比设 计参数 , 进行碾压混凝土拌 和物性能 、 力学 性能 、 耐 久性 等试 验 。 碾压混凝土拌和物性能试验。拌和物性能试验 主要对外 观 、 骨 料 包 裹 情 况 等 进 行 观 察 , 并 测 试 V C 值 、 含气量 、 密度 、 凝结 时 间等性能 。考虑该 工 程的气 候 、 施工 等因素 , 为保 证碾压 混凝 土拌 和物质量 控制 , 出机 口V C值控制在( 5 4 - 2 ) S 。碾压混凝土拌和物性 能试验结 果见表 4 。 表 4 碾 压 混 凝 土 拌 和 物 性 能 试 验 结 果 粉煤灰 砂 混凝士 经时损失 V C值
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