皂市大壩混凝土快速施工方法探討與研究

梁晶晶

摘 要：皂市RCC主壩碾壓混凝土總量大，施工強(qiáng)度高、工期緊，受施工條件改變、變更門機(jī)布置方案等諸多因素制約，能否按目標(biāo)工期履約至關(guān)重要。在實(shí)際施工中選用以自卸汽車和負(fù)壓溜槽運(yùn)輸為主、以自卸汽車和門機(jī)吊罐及皮帶運(yùn)輸為輔的入倉方式。對(duì)平澆法、斜層碾壓法及臺(tái)階法施工工藝進(jìn)行質(zhì)量控制，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：混凝土 快速施工方法 探討

1 概述

皂市水利樞紐屬Ⅰ等工程，是澧水流域骨干防洪工程之一，位于湖南省石門縣皂市鎮(zhèn)上游約2Km的渫水上。攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，壩軸線長351m，共分為18個(gè)壩段，壩頂高程148m，河床建基面高程60m，最大壩高88m。水庫總庫容14.39億m3，防洪庫容7.83億m3，正常蓄水位140m。電站裝機(jī)容量120MW。

1.1 工程特點(diǎn)

壩址位于峽谷處，兩岸山體陡峻，混凝土拌和系統(tǒng)位于回填區(qū)。工程區(qū)所處位置氣候炎熱，尤其是夏季日平均溫度更高。混凝土澆筑工程量相對(duì)較大，工期要求較短。

1.2對(duì)策

混凝土拌和系統(tǒng)布置在王兒峪棄渣場，使骨料、混凝土物流運(yùn)輸方向一致，縮短遠(yuǎn)距。拌和樓靠近山體布置，采用筏基基礎(chǔ)，增加承載能力；混凝土溫控采用冷水拌和，風(fēng)冷骨料、加冰屑拌制等措施，保證混凝土出機(jī)溫度小于14°，6～9月份不進(jìn)行大體積混凝土澆筑；加大設(shè)備投入，使壩基開挖和混凝土澆筑施工時(shí)間縮短，按合同要求工期內(nèi)完工。

1.3混凝土施工工藝

皂市大壩全長351m，分18個(gè)壩段，沿壩段分若干壩塊，沿壩塊分幾十個(gè)升層。由于壩塊澆筑倉位及分層多，要求各工藝流程緊湊并循環(huán)推進(jìn)，因而在工程高峰期時(shí)大壩施工部位經(jīng)常出現(xiàn)多個(gè)倉面同步澆筑及升程的景象。

采用傳統(tǒng)的混凝土澆筑工藝如散裝鋼模板，人工手持式振搗等已遠(yuǎn)不能滿足如此高強(qiáng)度和十分復(fù)雜的混凝土澆筑需要，必須相應(yīng)采取新的施工倉面配套和施工工藝。

2 大壩混凝土快速施工方法布置及方案

根據(jù)皂市大壩實(shí)際施工特點(diǎn)擬采用以自卸汽車和負(fù)壓溜槽運(yùn)輸為主、以自卸汽車和門機(jī)吊罐及皮帶運(yùn)輸為輔的入倉方案；門機(jī)與皮帶機(jī)相結(jié)合的澆筑一條龍作業(yè)，生產(chǎn)效率高，適應(yīng)于連續(xù)高強(qiáng)度的混凝土施工，承擔(dān)混凝土澆筑的主要任務(wù)；門機(jī)和皮帶機(jī)相結(jié)合的供料線布置為一機(jī)一帶，確保門機(jī)和皮帶機(jī)相結(jié)合的運(yùn)行的可靠性。

2.1 混凝土拌和設(shè)備

混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)兩臺(tái)拌和樓，一臺(tái)為日本產(chǎn)2×3m3石川島拌和樓，一臺(tái)為光洋1×1.5m3拌和樓，總拌和能力324m3/h。拌和系統(tǒng)設(shè)有制冷水系統(tǒng)、風(fēng)冷骨料系統(tǒng)、制冰系統(tǒng)。

2.2混凝土運(yùn)輸設(shè)備

大壩碾壓混凝土52.46萬m3，常態(tài)混凝土為28.66萬m3，經(jīng)對(duì)各種運(yùn)輸方案的綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，大壩混凝土運(yùn)輸擬采用以自卸汽車和負(fù)壓溜槽運(yùn)輸為主、以自卸汽車和門機(jī)吊罐運(yùn)輸為輔的入倉方式。大壩混凝土澆筑采用汽車直接入倉澆筑量為16.5萬m3，負(fù)壓溜槽入倉混凝土量為41.5萬m3，門機(jī)吊罐入倉混凝土量為23.1萬m3。

混凝土運(yùn)輸形式為：基礎(chǔ)常態(tài)混凝土采用自卸汽車運(yùn)輸，75t履帶吊吊罐入倉。低部位碾壓混凝土利用開挖出碴路自卸汽車直接入倉。上部混凝土則在左岸下游94.25m高程以及左右岸壩頂各設(shè)一條溜槽，常態(tài)混凝土由真空溜槽送至壩面后，自卸汽車運(yùn)輸，門機(jī)吊罐入倉，碾壓混凝土送至壩面后，自卸汽車直接入倉。

3 大壩混凝土快速施工倉面配套及工藝

采用門機(jī)和皮帶機(jī)相結(jié)合的澆筑混凝土，其澆筑強(qiáng)度將成倍地提高，因此，對(duì)澆筑倉面各項(xiàng)資源配置無論是容量還是數(shù)量都將明顯增加，對(duì)倉面組織管理水平的要求也將顯著提高。

3.1門機(jī)和皮帶機(jī)相結(jié)合澆筑倉面配套

3.1.1倉面組織管理

為保證門機(jī)和皮帶機(jī)相結(jié)合的澆筑混凝土一條龍正常運(yùn)行，需建立一個(gè)組織嚴(yán)密、運(yùn)行高效、信息反饋及時(shí)的倉面組織管理系統(tǒng)。

（1）綜合協(xié)調(diào)系統(tǒng)：對(duì)混凝土一條龍施工提供技術(shù)、質(zhì)量、安全、機(jī)電設(shè)備保障，確定拌和樓、澆筑手段及開倉時(shí)間，協(xié)調(diào)澆筑過程中出現(xiàn)的各種矛盾，組織處理突發(fā)事情。

（2）澆筑系統(tǒng)（倉面指揮）：倉面指揮由澆筑隊(duì)長擔(dān)任，負(fù)責(zé)澆筑倉面的組織指揮，對(duì)倉位的要料、下料、平倉振搗、溫控、排水等負(fù)責(zé)，確保混凝土澆筑質(zhì)量。

（3）操作系統(tǒng)：由調(diào)度室負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)，確保各操作系統(tǒng)正常運(yùn)行，拌制合格的混凝土，并使混凝土準(zhǔn)確、快速入倉。

3.1.2倉面人員、設(shè)備等資源配置

（1） 澆筑倉配置各1臺(tái)平倉機(jī)和平倉鏟，死角部位輔以人工平倉振搗。對(duì)于素混凝土或鋼筋不太多的混凝土澆筑倉，通常配備平倉振搗機(jī)加3～4部手持式振搗棒；對(duì)于鋼筋非常密集或有水平鋼筋網(wǎng)和過流面等比較特殊的倉位，配5～8部手持式振搗棒用人工振搗。在高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，每倉配備2～3部搖擺式噴霧機(jī)。

（2） 施工人員應(yīng)按照倉位情況進(jìn)行合理配置，倉面配備值班木工、鋼筋工、預(yù)埋工、電工和止水專職人員，并有專人分散集中的粗骨料。

（3） 在混凝土開倉前，保證風(fēng)、水、電通暢，每個(gè)澆筑倉應(yīng)配置專用工具對(duì)倉面處理。配備灑水器，用以收倉后對(duì)倉面灑水養(yǎng)護(hù)。

（4） 采用平鋪澆筑法施工時(shí)，澆筑倉應(yīng)及時(shí)覆蓋保溫被，以確保保溫效果。雨季施工時(shí)，倉面配有彩條布和鋼筋等材料，搭設(shè)活動(dòng)防雨棚等。

3.2 倉面的工藝設(shè)計(jì)

3.2.1設(shè)計(jì)原則

倉面條帶布置要盡量簡化，標(biāo)號(hào)切換次數(shù)盡可能少，門機(jī)和皮帶機(jī)運(yùn)行線路要短且易于操作，整個(gè)下料過程要易于實(shí)現(xiàn)，資源配置要充分，來料流程要優(yōu)化。

3.2.2 澆筑工藝及要求

（1）RCC平層與斜層施工法

針對(duì)皂市工程碾壓混凝土工程量大、工期緊的特點(diǎn)，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，對(duì)RCC混凝土主要選擇了平層鋪筑、斜層鋪筑和臺(tái)階法施工方法。對(duì)倉面相對(duì)較小，并布置有廊道、放水孔等建筑物部位及澆筑氣溫較低時(shí)，宜采用平層通倉澆筑，其余均采用斜層平推鋪筑法和臺(tái)階法澆筑。平層法施工共完成5.51萬m3，斜層法施工40.69萬m3。臺(tái)階法施工23.15萬m3。

斜層鋪筑法取消了澆筑單元的分區(qū)模板，減少了分區(qū)模板支模、拆模、等強(qiáng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了RCC長歷時(shí)的連續(xù)鋪筑，提高了總體施工效率；大大提高了RCC施工設(shè)備（拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓）的系統(tǒng)利用效率。在已完成的江埡水庫施工過程中，對(duì)平層法和斜層法的效率曾做過詳細(xì)比較：對(duì)于一個(gè)3.5萬m3左右的3m高壩體升程，使用平層法約需13天，而使用斜層法施工僅需9天時(shí)間，極大地提高了施工速度。

（2）卸料和攤鋪

自卸汽車采用退鋪法卸料，攤鋪使用D65P-8型濕地推土機(jī)推離卸料位置向前平倉，每個(gè)卸料堆分2-3次推完，先推兩邊，后推中間，以解消卸料堆周邊的骨料分離。攤鋪后局部的骨料集中，由人工均勻散布到未碾壓的混凝土層面上。

施工采用大型懸臂模板施工，澆筑塊一次澆筑高度3.0m，每個(gè)RCC壓實(shí)層厚度為30cm，攤鋪厚度33cm。對(duì)于上游防滲層，則每個(gè)碾壓層分兩次攤鋪，一次17cm左右。

自卸汽車在倉內(nèi)行駛，速度控制在5km/h以內(nèi)，并避免急剎車、急轉(zhuǎn)彎。行走路線要避開已鋪砂漿。入倉口及行車次數(shù)較多的短齡期混凝土面上，鋪設(shè)12mm厚鋼板，防止損壞混凝土。

（3）變態(tài)混凝土和富膠混凝土施工

在壩體上、下游模板、廊道電梯井、止水周邊以及兩岸邊坡基礎(chǔ)部位采用變態(tài)混凝土，富膠混凝土主要用于壩體上游防滲層。變態(tài)混凝土所用漿液，利用左右岸集中制漿站制備，漿液制備后，沿岸坡經(jīng)兩級(jí)低速拌和筒經(jīng)4吋鋼管自流放至倉面。倉面內(nèi)用5t平板車，載3m3漿液桶將漿液運(yùn)至使用地點(diǎn)，人工噴灑。噴灑前根據(jù)配比與用量率定噴灑容器與噴灑面積對(duì)應(yīng)關(guān)系，以保證灰漿摻量準(zhǔn)確、均勻。

4 質(zhì)量控制與管理

4.1骨料分離控制措施

為了控制在平倉振搗中出現(xiàn)RCC混凝土骨料分離，采取如下措施：通過系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)選擇合適原材料及配合比；通過現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)，把碾壓混凝土的工作度調(diào)整為最優(yōu)，使之具有良好的抗分離性和保水性能；自卸汽車進(jìn)倉卸料攤鋪時(shí)，采取合理的方式，以消解卸料堆周邊的骨料分離，推土機(jī)未能處理的分離骨料，采用人工散布處理，自卸汽車在拌和樓及溜槽下接料時(shí)，卸成雙堆，減少卸料分離；采用負(fù)壓溜槽運(yùn)輸RCC時(shí)，溜槽出口安裝鉛直向下的彎頭，使RCC混凝土在出口彎頭處重新混合，隨時(shí)調(diào)整溜槽蓋帶與槽體之間的間隙，把混凝土在溜槽內(nèi)運(yùn)行速度控制在允許范圍以內(nèi)，并及時(shí)修補(bǔ)更換破損的蓋帶。

4.2層面結(jié)合質(zhì)量處理措施

碾壓混凝土由于施工倉面大、運(yùn)輸或拌和能力不足、施工時(shí)間過長等因素影響，造成層間混凝土或?qū)娱g鋪設(shè)的砂漿變干，影響層間混凝土強(qiáng)度甚至形成冷縫。混凝土在攤鋪時(shí)，由于骨料的自重作用，有可能使底部的骨料偏多，而鋪設(shè)的砂漿又沒有完全填充骨料空障，尤其是連續(xù)升程的層面上，極易出現(xiàn)層面骨料架空現(xiàn)象，碾壓很難使骨料空隙填滿、壓實(shí)，因而影響層間結(jié)合質(zhì)量。當(dāng)在已壓實(shí)的混凝土面上進(jìn)行鋪筑下一層混凝土?xí)r，原混凝土面受到擾動(dòng)，尤其是在間歇式施工的水平施工縫面施工時(shí)，施工機(jī)械不可避免要在老混凝土面上行走，對(duì)已超過終凝時(shí)間但強(qiáng)度又不很高的老混凝土層面有不同程度的擾動(dòng)，層面上形成一個(gè)薄弱面，是形成水平裂縫甚至引發(fā)縱向裂縫，致使混凝土耐久性降低的根源。

基于上述原因，對(duì)層面結(jié)合要進(jìn)行認(rèn)真處理。具體處理措施是：停澆面嚴(yán)格按施工縫處理，間歇3-5d后再澆筑上個(gè)澆筑層。上游防滲區(qū)保護(hù)層的富膠凝材料二級(jí)配碾壓混凝土A1與壩體碾壓混凝土A2區(qū)結(jié)合處采用變態(tài)混凝土過渡；壩上游面澆筑30cm寬變態(tài)混凝土，壩下游面及側(cè)面澆筑20cm 寬變態(tài)混凝土。A1區(qū)混凝土碾壓層間均鋪水泥凈漿結(jié)合，其余部位連續(xù)鋪筑的碾壓混凝土，層間間隔時(shí)間不超過初凝時(shí)間的不必處理，繼續(xù)鋪筑上一層；超過初凝時(shí)間，層面上鋪砂漿或水泥漿，再繼續(xù)鋪筑上層混凝土。放置時(shí)間超過終凝時(shí)間的按施工縫處理。

4.3混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土收倉完畢之后應(yīng)立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在終凝前注意混凝土面水分不能損失太快，及時(shí)噴霧保持表面濕潤，終凝后可灑水養(yǎng)護(hù)到下次施工，長時(shí)間間歇養(yǎng)護(hù)28d。養(yǎng)護(hù)齡期未滿3d的混凝土停澆面（施工縫面或冷縫面），應(yīng)做好防護(hù)，對(duì)混凝土的邊、棱角部位重點(diǎn)防護(hù)，施工機(jī)械不得在其上行走，也不得在其面上停放以防對(duì)面層混凝土造成損傷或剪切破壞。

5結(jié)語

根據(jù)皂市工程混凝土澆筑工程量相對(duì)較大，工期要求較短，施工強(qiáng)度特高的特點(diǎn)，混凝土澆筑選定以自卸汽車和負(fù)壓溜槽運(yùn)輸為主、以自卸汽車和門機(jī)吊罐及皮帶運(yùn)輸為輔的入倉方式。經(jīng)過大量的研究、論證、試驗(yàn)和實(shí)踐，全面推行倉面工藝設(shè)計(jì)，制定一整套嚴(yán)密的澆筑施工工藝，配備與入倉強(qiáng)度相匹配的倉面資源，形成了皂市工程所獨(dú)有的混凝土快速施工工法。該施工工法既有工藝硬件的突破，也有管理理念的創(chuàng)新，體現(xiàn)了澆筑工藝與澆筑手段的高度協(xié)調(diào)與融合。簡化了施工工藝，實(shí)現(xiàn)了快速、大倉面碾壓施工，達(dá)到了速度快、造價(jià)低、質(zhì)量易保證、安全可靠，正在被越來越多的水利樞紐工程采用。