老撾Nam Ngum 5水電站拱壩碾壓混凝土施工技術(shù)

芶 仕 文， 譚 萬 開， 謝 力

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

老撾Nam Ngum 5水電站拱壩碾壓混凝土施工技術(shù)

芶 仕 文， 譚 萬 開， 謝 力

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

通過老撾Nam Ngum 5水電站大壩碾壓混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用，總結(jié)了碾壓混凝土施工中采用的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)、技術(shù)要求和注意事項(xiàng)，可為今后類似工程借鑒。

碾壓混凝土；拱壩；施工；Nam Ngum 5水電站

1 工程概況

Nam Ngum 5水電站位于老撾北部山區(qū)Nam Ngum河上游右岸支流Nam Ting河上，裝機(jī)容量為2×60 MW，攔河壩為碾壓混凝土重力拱壩，壩頂高程1 103 m，最大壩高99 m，壩頂寬度為6 m，拱冠梁底寬42 m，拱冠梁厚高比為0.424，壩頂中心線弧長234.85 m，弧高比為2.42，頂拱中心角為92.794°。碾壓混凝土重力拱壩混凝土總量約33.24萬m3,其中碾壓混凝土總量約為29.8萬m3。

2 碾壓混凝土壩施工的前期準(zhǔn)備工序

2.1 骨料生產(chǎn)加工系統(tǒng)

由于Nam Ting河上游段工程區(qū)處的河床比較窄，水流湍急，河床內(nèi)分布的沙灘少且零散，缺乏天然砂料；下游的B.Xiangdet村附近雖有大量的天然砂料，但其含泥量較大，砂料級配不良，故混凝土施工所需的砂石料均由石料場開采合格的毛料經(jīng)機(jī)械破碎加工提供，料場位于壩址下游左岸3 km。

2.2 拌和系統(tǒng)

該工程混凝土制備選用一套型號為HL180-2S2000L的混凝土拌和樓作為碾壓混凝土的主要生產(chǎn)設(shè)備，配置2臺3 m3的強(qiáng)制式攪拌機(jī)，混凝土額定生產(chǎn)量為180 m3/h，實(shí)際產(chǎn)量可以滿足120 m3/h的強(qiáng)度需求。

2.3 碾壓混凝土現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)及施工參數(shù)

(1)試驗(yàn)內(nèi)容。

試驗(yàn)塊規(guī)格為20 m×12 m，沿長度方向分成兩區(qū)，試驗(yàn)塊分三層碾壓，每層厚30 cm，現(xiàn)場生產(chǎn)性試驗(yàn)的主要工作為：

①原材料的檢測、拌和機(jī)的配料速度、拌和數(shù)量及拌和時間；

②碾壓混凝土配合比復(fù)核及調(diào)整等；

③拌和機(jī)出口入倉碾壓時Vc值的測定，找出Vc值損失與倉面的風(fēng)速、氣溫及運(yùn)輸時間的關(guān)系，提出控制Vc值的措施；

④攤鋪碾壓方式試驗(yàn)，接縫、層間結(jié)合與變態(tài)混凝土結(jié)合部位的碾壓試驗(yàn)；

⑤碾壓后的混凝土容重、彈性模量、抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B、極限拉伸值、層面抗剪斷強(qiáng)度及層間抗?jié)B等。

(2)確定主要施工參數(shù)。

由試驗(yàn)確定的碾壓參數(shù)為：入倉時的Vc值為5～9 s,鋪料厚度為每層34 cm，壓實(shí)厚度為30 cm，BW202AD型振動碾靜壓2遍，振動碾壓8遍，再靜壓2遍。BW75S型手扶式振動碾靜壓2遍，振動碾壓8遍，再靜壓2遍。振動碾行走速度≤1.5 km/h。碾壓混凝土初凝時間為6～8 h。

(3)碾壓混凝土施工配合比。

碾壓混凝土在滿足設(shè)計要求的強(qiáng)度、耐久性和施工要求的和易性條件下，通過選擇設(shè)計參數(shù)、計算、試拌和必要的調(diào)整，經(jīng)濟(jì)合理地確定碾壓混凝土單位體積中各種組成材料的用量。配合比設(shè)計由中水十局公司中心試驗(yàn)室進(jìn)行，所確定的施工配合比見表1。

2.4 混凝土運(yùn)輸及入倉

采用14臺15 t自卸汽車運(yùn)輸混凝土，并在自卸汽車上設(shè)置遮陽、防雨措施以減少外界環(huán)境對混凝土Vc值的影響。為了控制骨料分離，卸料斗的出料與自卸汽車之間的自由落差不大于1.5 m。進(jìn)倉口道路段鋪設(shè)15 cm厚碎石路面，并在距入倉口20 m的道路上設(shè)置高壓水槍沖洗輪胎；路面鋪設(shè)8 mm厚花紋鋼板以利于脫水。在倉面上，嚴(yán)禁汽車急剎車和急轉(zhuǎn)彎，避免破壞強(qiáng)度還不高的混凝土表面、影響層面膠結(jié)。

表1 碾壓混凝土配合比 /kg

大壩高程1 006～1 045 m采用鋼棧橋汽車直接入倉的方式。鋼棧橋規(guī)格為：4根I56工字鋼，棧橋倉面端用1.5 m×0.3 m×0.5 m預(yù)制混凝土支墊，另一端與原施工道路用墊渣的方式與倉面適時升高，混凝土墊塊與下游設(shè)計邊線距離≥50 cm,倉面棧橋影響部位混凝土采用變態(tài)混凝土，以保證該部位混凝土質(zhì)量。

大壩高程1 045～1 095 m左岸采用真空溜槽。由于地形原因，右岸高程1 070～1 095 m采用混凝土輸送帶至溜槽入倉。

2.5 模 板

壩體模板采用可調(diào)弧翻身鋼模板，單塊模板規(guī)格為3 m×1.8 m，可進(jìn)行正、反調(diào)弧及調(diào)坡。

兩層或三層聯(lián)合使用，最底層通過拉筋附著在已澆筑混凝土面，承載上層模板重量及混凝土側(cè)壓力。壩體下游坡面每一升層相鄰兩塊模板間頂部縫隙為1.6 cm,模板間縫隙用拋光木條填充。為保證混凝土成型外觀質(zhì)量，每上升四層模板后重新進(jìn)行找平、拼裝以減小模板間的縫隙。模板安裝主要采用8 t汽車吊完成。汽車直接入倉口用小模板隨鋼棧橋的上升而及時補(bǔ)齊缺口。

3 碾壓混凝土施工方法

3.1 卸料與攤鋪

卸料前，在倉內(nèi)作出二、三級配分界線標(biāo)識，混凝土自上游向下游分條帶進(jìn)行, 采用汽車入倉、兩點(diǎn)疊壓式卸料和串鏈攤鋪法人工輔助分散集中的粗骨料鋪料，鋪料厚度為34 cm。

高程1 025.5 m以下采用平層通倉法，混凝土入倉強(qiáng)度能夠滿足澆筑要求。

高程1 025.5 m層倉號面積達(dá)2 900 m2。時值2010年4月下旬，午時溫度已達(dá)34 ℃。根據(jù)老撾以往的氣候特點(diǎn)此時已進(jìn)入雨季施工，對碾壓混凝土施工干擾較大，對碾壓混凝土施工質(zhì)量的控制非常不利。為縮短層間間隔時間，采用斜層平推法施工。實(shí)踐證明：斜層平推可以用較小的混凝土土入倉澆筑能力澆筑較大面積的倉面，即達(dá)到減少投入、提高工效、降低成本和改善層面結(jié)合質(zhì)量的目的。尤其在氣溫較高的季節(jié)，采取這種施工方法效果更為明顯。另外，避免在坡腳部位形成薄層尖角并嚴(yán)格清除二次污染料是保證斜層平推法施工質(zhì)量的兩個關(guān)鍵問題。因薄層尖角部位的骨料易被壓碎，我們采用在坡腳預(yù)留出一個平段墊層、邊緣預(yù)留30～50 cm與下層平段墊層一起碾壓及盡量減少振動碾在新、老混凝土間來回移動的方式是避免形成薄層尖角的一個有效的方法。

攤鋪、碾壓以固定方向逐條帶進(jìn)行，施工層次分明，層間間隔時間容易控制，便于有序施工。條帶寬度為5～6 m，攤鋪使用CAT平倉機(jī)，反鏟挖掘機(jī)配合施工，人工分?jǐn)傄驒C(jī)械施工時造成的骨料堆積并對倉面進(jìn)行局部平整；平倉厚度控制在34 cm左右，邊攤鋪邊檢查，以保證碾壓層厚度均勻。根據(jù)施工實(shí)踐：壓實(shí)厚度為30 cm時，采用推土機(jī)將混凝土料推離卸料位置平倉，平倉厚度為34 cm時可達(dá)到較好的改善分離狀態(tài)的效果。

3.2 碾 壓

混凝土碾壓采用BW-202AD和BW-75S手扶式振動碾。大型振動碾靠近變態(tài)混凝土周邊進(jìn)行碾壓，而小型振動碾主要碾壓變態(tài)混凝土及其與碾壓混凝土間大型振動碾無法碾壓的混凝土。碾壓方向垂直于水流方向，可以避免碾壓條帶接觸不良而形成滲水通道。碾壓條帶相互搭接，端頭部位搭接的長度應(yīng)保證振動碾的前后輪均進(jìn)入搭接范圍，其具體長度根據(jù)所選用的振動碾軸距決定。壓實(shí)容重的數(shù)值是碾壓混凝土是否壓實(shí)的主要標(biāo)志，故在施工過程中應(yīng)尾隨碾壓作業(yè)進(jìn)行檢測。當(dāng)所測容重低于規(guī)定指標(biāo)時應(yīng)增加碾壓遍數(shù)，仍達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)時應(yīng)分析原因，采取相應(yīng)的措施并調(diào)整混凝土參數(shù)。為避免因拌和物放置時間過長而引起的混凝土質(zhì)量問題，對拌和物自拌和到碾壓完畢的時間有所限制，具體應(yīng)根據(jù)不同天氣條件下混凝土Vc值變化情況和對壓實(shí)容重的影響來確定。一般情況下，碾壓工作應(yīng)在混凝土拌和后2 h內(nèi)完成；對于氣溫較高的天氣還應(yīng)縮短；低溫或多雨天氣可適當(dāng)延長。對于與下一條帶同時碾壓的部位，完成碾壓的時間應(yīng)嚴(yán)格控制在能夠滿足結(jié)合部位混凝土施工質(zhì)量的最大層間間隔時間內(nèi)。

3.3 層、縫面的處理

為了確保混凝土層間結(jié)合良好，必須控制施工層間的間隔時間。層間間隔時間控制在6～8 h。當(dāng)層面施工時間超過兩倍混凝土初凝時間時為冷縫，它是一個薄弱環(huán)節(jié)，往往形成滲漏通道，影響抗滑穩(wěn)定，必須進(jìn)行認(rèn)真處理。施工縫和冷縫經(jīng)過毛面處理并沖洗干凈后，表面比較粗糙，為了保證墊層能在表面充分填充并有相當(dāng)?shù)母辉６龋瑧?yīng)使用1～1.5 cm厚的砂漿，其配合比應(yīng)比碾壓混凝土高一個等級。砂漿層鋪完應(yīng)緊接著攤鋪混凝土，防止已鋪的砂漿失水干燥或初凝。碾壓混凝土停止鋪筑時，停止鋪筑處的坡面應(yīng)不陡于振動碾施工的最陡坡度(1∶4)，并應(yīng)將斜坡上的混凝土碾壓密實(shí)，清除坡腳處厚度小于10～15 cm的尖角部分。

3.4 變態(tài)混凝土施工

大壩變態(tài)混凝土范圍為：上游結(jié)構(gòu)線0.5 m內(nèi)，下游結(jié)構(gòu)線0.55 m內(nèi)，左、右岸與邊坡垂直0.5 m，變態(tài)混凝土隨碾壓混凝土澆筑逐層施工。變態(tài)混凝土施工在碾壓前進(jìn)行，其層高較碾壓混凝土鋪料厚度薄3～5 cm。漿液的制備由設(shè)在左岸的制漿站供應(yīng)，采用潑灑的方式，將漿液均勻注入混凝土，浸泡約10 min后用φ100插入式振搗器振搗。插點(diǎn)分布均勻，振搗密實(shí)，滿足質(zhì)量和外觀要求。

3.5 養(yǎng)護(hù)與防護(hù)

碾壓混凝土是干硬性混凝土，受外界條件的影響很大，因此，在倉面上要求對混凝土保持濕潤。碾壓混凝土單位用水量少，早期強(qiáng)度較低，為防止裂縫的發(fā)生，養(yǎng)護(hù)時間比常態(tài)混凝土長；因其棱角部位容易發(fā)生裂縫和損壞，須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)及保護(hù)。

4 特殊條件下的混凝土施工

4.1 高溫條件下的混凝土施工

高溫天氣施工，保證施工質(zhì)量最根本的途徑是大幅度削減層間間隔時間，同時應(yīng)采取控制和補(bǔ)償表面水分蒸發(fā)散失的措施。具體采用的措施有：拌和混凝土摻高效緩凝減水劑、改平層通倉法為斜層平推法施工、施工倉面噴霧、適當(dāng)調(diào)整出機(jī)口的Vc值等。

4.2 雨天施工

在降雨強(qiáng)度小于3 mm/h的條件下，可以采取有效措施繼續(xù)施工。當(dāng)降雨強(qiáng)度達(dá)到或超過3 mm/h時，應(yīng)停止拌和，迅速完成尚未進(jìn)行的卸料、平倉和碾壓作業(yè)，并采取防雨和排水措施。

5 結(jié) 語

碾壓混凝土施工技術(shù)在老撾Nam Ngum 5水電站的應(yīng)用，體現(xiàn)了碾壓混凝土的優(yōu)點(diǎn)：工藝程序簡單，施工速度快，提前發(fā)揮工程效益；膠凝材料用量少，薄層大倉面澆筑，使混凝土水化熱溫升大大降低，簡化了溫控措施；可使用大型通用機(jī)械設(shè)備，提高混凝土運(yùn)輸及澆筑工效，降低工程造價和提高經(jīng)濟(jì)效益等。

[1] 水工碾壓混凝土施工規(guī)范，DL/T5112-2009[S].

TV7;TV52

B

1001-2184(2017)05-0054-03

2017-08-20

芶仕文(1968-)，男，四川都江堰人，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

譚萬開(1978-)，男，四川中江人，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

謝 力(1980-)，男，四川三臺人，高級工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯李燕輝)