(一)混凝土配合比及混凝土制备
1.原材料与配合比
(1)原材料特性
1)水泥:江垭大坝混凝土使用湖南省石门特种水泥厂生产的中热硅酸盐525号水泥,经现场多次抽样检测,28d龄期力学指标的离差系数未超过0.04,质量稳定,出厂水泥的矿化分析结果见表8-9。
表8-9 出厂水泥的矿化分析结果 单位:%
2)粉煤灰:粉煤灰由省内外9个厂家供应,质量符合国家Ⅱ级灰规定标准,进场的粉煤灰检验结果列于表8-10。
表8-10 粉煤灰进场检验成果 单位:%
注 细度(80μm筛余)是用计算的。
3)胶凝材料性质:胶凝材料由水泥与掺合料组成,构成比例及用于混凝土类型已由合同确定,其性能指标见表8-11。
表8-11 胶凝材料性能
注 水泥的SO3含量2.29%,烧失量0.99%,标准稠度用水量24.7%。
4)骨料:用于大坝混凝土的骨料为干法生产的人工骨料,其中砂分为干砂和水洗砂。干砂用于碾压混凝土,水洗砂用于常规混凝土。用于砂石加工系统的毛料,由索水河旁石料场开采供应。骨料物理性能检验成果列于表8-12。干砂中岩粉(d<0.15)的化学成分如表8-13。从石粉的化学成分表明,这种石粉具有活性,CaO含量高达40.20%,加水后有单独自行硬化的特性。
表8-12 骨料物理特性检验成果
表8-13 d<0.15mm岩粉主要矿物化学成分 单位:%
5)水:混凝土拌和用水取自导流洞出口的溇水河水,可以饮用,水质分析结果见表8-14。
表8-14 水质分析成果
6)外加剂:选用吉林省开山屯纤维浆厂生产的木钙,用量为胶凝材料的0.25%。
(2)混凝土配合比
混凝土配合比的选择应使材料得到最经济利用,使拌和物的和易性满足施工工艺要求,同时要满足工程设计各项指标要求。大坝设计各部位混凝土技术指标列于表8-15。经过对胶凝材料用量配比、含砂率、拌和物的和易性、稳定性、砂浆的充填性和粗骨料重新定位性的考量,对每种混凝土,用绝对体积法进行多次试验,确定不同混凝土的配合比例于表8-16。以此为基本配合比,在施工过程中根据现场变化情况进行微调,每次调整均需得到监理工程师批准。
表8-15 大坝各部位混凝土技术指标
表8-16 混凝土拌和物配合比
注 砂浆M1用于A1垫层,M2用于A2垫层,CP1水泥砂浆用于A1变态混凝土,CP2水泥浆用于A2变态混凝土。
2.混凝土制备
(1)拌和楼型号与特性
江垭大坝工程的碾压混凝土和常规混凝土,由设在5号冲沟的拌和系统生产。该系统安装了一座日本光洋机械产业株式会社制造的KBP—BHS250 LCR—370—10WX2拌和楼(光洋楼),铭牌产量200m3/h,以及一座日本石川岛建筑机械株式会社制造的800KBTS—10DHD3000X2—MCSIII型可风冷骨料拌和楼(石川岛楼),铭牌产量234m3/h。两座楼均分为5层,自上而下为转料漏斗层、储料仓层、配料层、拌和层和底层(出料层)。所不同的是光洋楼不带骨料风冷系统,其砂石骨料仓合计容积294m3,水泥、粉煤灰仓合计容积76m3,储料仓总容积370m3;石川岛楼带风冷骨料系统,其砂石骨料仓合计容积为690m3,水泥、粉煤灰仓容各为60m3,故储料仓总容积为810m3。在配料层设有自动称量系统。在拌和层光洋楼安装2台双轴强制式拌和机,容量为2.5m3,每次出料为5m3;石川岛楼安装2台液压变数双轴强制式拌和机,容量3.0m3,每次出料为6.0m3。
(2)骨料调节与上料
调节料仓由于场地限制,建成一个平面尺寸为65m×11.5m、侧墙高为10m的箱形储料仓。调节料仓分两层,下层为出料地弄,设两条出料皮带,分别与两座拌和楼的上料斜廊皮带相连,向两座拌和楼供料。调节料仓的总容积为3947m3,有效容积为3290m3,只能满足台班拌和产量的需要。在低处的受料地笼,用带宽1000mm皮带向调节料仓供料,设在储料仓顶的卸料小车向4个骨料仓与2个砂仓分料。由于调节料仓容积太小,拌和楼一开机,后方的砂石系统要将砂石骨料源源不断地用自卸汽车向前方的拌和系统受料地笼供料。在大坝进行斜层浇时,1个升程连续7昼夜均保持了这种状况,充分反映了承包商有较高的管理水平。
(3)水泥、粉煤灰供应及储存
江垭大坝混凝土所需水泥和粉煤灰均需长距离运输。水泥由湖南省石门特种水泥厂供应,运距118km,用罐车送到现场,气力送入贮料罐。粉煤灰来自4个省9个厂家,最近运距224km,有散装灰和袋装灰,通过公路、铁路或公路铁路联运到达工地后,罐装灰气力送入储料罐,袋装灰经拆包间拆包后,气力送入储料罐。依据高峰月平均强度计算,日需运进水泥304t、粉煤灰320t,故在拌和系统内除每座楼自带1个水泥罐和1个粉煤灰罐外,其余4个储料罐布置在拆包间与拌和楼之间,管道气力输送,距离均不超过100m。3个水泥罐可储存水泥2600t,满足8d生产需要;5个粉煤灰罐可储存粉煤灰3680t,满足11d生产需要。
(4)混凝土制冷
按照标书要求,碾压混凝土压实后表面以下5cm处测得的温度不超过15℃。而江垭地区4月、5月、9月、10月平均气温为16.6℃、21.1℃、23.1℃、17.9℃,均超过15℃。因此上述4个月碾压混凝土施工均需制冷(6月、7月、8月大坝度汛停浇碾压混凝土)。石川岛拌和楼是考虑制冷要求采购的,楼内4个骨料仓,每个仓容积为141m3,骨料冷却时间不小于2h。每个料仓外侧平台下设置空气冷却器1台、轴流风机2台。空气冷却器所需低温低压氨液,由制冷厂提供。氨液蒸发时使冷却器中空气冷却,产生-5℃左右冷风,轴流风机将冷气送入冷却仓,对骨料进行预冷。制冷厂设在石川岛拌和楼后侧236.0m高程的平台上,建筑面积550m2,内设7台螺杆氨制冷压缩机,每台功率581.5kW,4台卧式冷凝器,4台高压贮液器,8台屏蔽式氨泵等设备。制冷厂旁的贮水池顶,设置两座冷却塔。在光洋拌和楼和石川岛拌和楼之间设有供两座拌和楼4℃冷水的制冷设备。安装有1台气冷盐水冷却机,功率为189.6kW,1台气冷水冷机,功率为353.0kW,每小时可生产4℃冷水40t。
石川岛拌和楼骨料仓通-5℃的冷气预冷,加4℃的冷水拌和,出机混凝土的温度可控制在12℃左右,制冷混凝土最大产量为200m3/h。
(5)混凝土制备
砂石骨料和水泥、粉煤灰分别用皮带和气力送入楼顶料仓后,通过控制室的计算机,按配料单自动配料、自动拌和、自动出料,并有工艺电视显示各部位设备的工作状况。初期光洋拌和楼的拌和周期90s、纯拌和时间75s,石川岛拌和楼拌和周期92s、纯拌和时间76s,中、后期光洋拌和楼和石川岛拌和楼的纯拌和时间分别为60s和50s。拌和用水及外加剂溶液,泵送至楼内。同时拌和楼配备细骨料含水检测装置,对拌和物自动进行水分补偿。
(二)混凝土运输
1.运输方案
江垭大坝是峡谷中的高坝,两岸山体自然坡度左岸40°~50°,右岸50°~55°。开挖后综合坡角分别为68.3°和67.4°,左右坝肩形成131.0m以上的高边坡。运输方式应适合峡谷地形和碾压混凝土运输强度高的要求。
混凝土运输具体方案是:①坝体147.0m高程以下采用自卸汽车从拌和楼经进坝道路直接入仓;②坝体147.0~158.0m高程之间,是深槽皮带和负压溜槽调试阶段,仍以自卸汽车直接入仓为主;③坝体158.0m高程以上,用深槽皮带、负压溜槽把混凝土从拌和楼运至坝面,再由自卸汽车坝面转运入仓;④坝体上升至221.0m 高程时,拆除溜槽系统,保留皮带系统,混凝土由深槽皮带送至坝面,自卸汽车转运入仓。
坝体大部分常态混凝土的运输方法与碾压混凝土相同,其浇筑部位包括坝基、坝肩垫层(后改为变态混凝土)、溢流面下卧层、廊道和横缝止水周边(后改为变态混凝土)。中孔周边的二期常态混凝土由反铲入仓,溢流面和闸墩常态混凝土由门机吊卧罐入仓。
图8-6 深槽皮带和负压溜槽布置
深槽皮带和负压溜槽布置见图8-6。
2.自卸汽车运输
自卸汽车直接入仓的总方量为51.3万m3,其他84.7万m3坝体混凝土也必须有自卸汽车参与才能完成入仓运输,因此自卸汽车运输是江垭大坝施工中最基本的运输方式。
使用的自卸汽车有:15辆捷克生产的T815—2S型车,载重量17.9t;5辆青岛生产的STEYR车,载重量15t。工地的主力拌和楼石川岛拌和楼的容量为2×3.0m3拌和机,每车次运6m3,为自卸汽车额定载重量的80%~96%,可以较好地发挥自卸汽车的运输效率。
自卸汽车直接入仓的行车路线如图8-7所示。重车从拌和场起经R1路、坝下桥、R3路、R3a路和两条临时进坝道路进入坝内,主要是下坡路;轻车由临时道路、R2路、R1路回到拌和场,主要是上坡路。从拌和楼到仓面一个循环的运输路线总长4.5km。自卸汽车运输的咽喉路段为R1路。浇筑时,混凝土运输车,砂石骨料运输车,水泥、粉煤灰运输车等大型车辆都同时经过这个路段,据统计,高峰期这个路段12~20t自卸汽车日最高车流量为4491次。混凝土运输车在坝下桥和R3路与地下厂房施工车辆会车,影响不大。
图8-7 自卸汽车行车路线
江垭大坝混凝土运输车全部是新购,性能优良,车辆完好率保持在90%以上,所以尽管运输道路坡多弯急,比较险峻复杂,运输效率仍然很高。
运输线路上的R1、R2、R3是工程永久交通道路,路宽7.0~9.0m,混凝土路面。R3a为临时道路,泥结石路面。进坝临时道路分两期填筑,坝体在125.0m高程以下施工时,在河床中部填筑,路端分支接河床的3个坝段。由于125.0m高程以下坝体结构较复杂,常态混凝土较多,多采用一个坝段一仓浇筑。因此,每个坝段下游都布置入仓道路。125.0m高程以上施工时,进坝道路沿河两岸填筑,以减少填方量,分别接4号、8号坝段。其中左侧最高填筑至155.0m高程,右侧最高填筑到158.0m高程。坝体158.0m高程以上施工时,不再在坝外修建临时混凝土运输道路。临时进坝道路最大坡比控制在1∶10以下,随着坝体浇筑上升,每次按3.0m逐层向上填筑。左、右两条进坝道路与坝面形成闭合的运输路线,左右呼应,方便施工。
自卸汽车运输路线布置的关键在于仓面入仓口的布置。施工开始时采用下游面单仓口布置方式,入仓口与临时进坝道路相接,宽6.0m,采用尺寸为0.6m(或0.3m)×0.8m×2.0m的、与坝体同标号的预制混凝土块作为仓口处嵌入坝体的模板,浇筑中层层砌筑,并同时层层填路,仓口结构型式如图8-8(a)所示。但这种方法问题较多,首先车辆进出十分不便,成为运输过程中的瓶颈段;其次浇筑过程中必须几次停止运输,处理入仓口,而每次处理时间在1~2h,严重影响浇筑进度;再者由于预制块较重,不易摆布,受振动碾振动和车辆出入碾压,容易错位变形,难以达到模板支立的平整度,影响美观。所以这种下游面单口入仓的布置只使用了数次,就改为在横缝处设入仓口为主要运输通道,下游面入仓口为辅助性通道,灵活多样的入仓口平面布置,见图8-9。嵌入坝体的入仓口预制块在下游面由直立面上升到台阶面仍使用了一段时间,后来停止使用,改为循环使用的混凝土预制模板直接直立,下游面入仓口的变化过程如图8-8和图8-10所示,横缝入仓口的结构型式和施工方法如图8-11所示。
图8-8 直立面入仓口形式
入仓口的施工难度和处理时间往往比计划和想象的都要大,如果重视不够,就会成为影响仓口浇筑速度和仓面施工质量的关键。大仓面施工,入仓口不宜少于两个,各仓口分别负责不同的层次,交替使用,交替封仓,可以提高施工速度和封仓质量。
3.深槽皮带和负压溜槽运输
深槽皮带和负压溜槽联合运输是解决峡谷区混凝土运输的重要途径,它的特点是运输速度快、强度高、Vc值变化小、砂浆损失少。
(1)深槽皮带和负压溜槽布置
深槽皮带和负压溜槽布置见图8-6。
图8-9 入仓口平面布置
图8-10 下游台阶面入仓口形式
图8-11 横缝入仓口的结构型式和施工方法
光洋拌和楼混凝土运输路线是:拌和楼→A1给料机→A2爬坡皮带→A3爬坡皮带→A4可逆皮带(逆转送弃料口)→A5皮带→A6移动皮带→1~4号溜槽
石川岛拌和楼混凝土运输路线是:拌和楼→→B3爬坡皮带→B4可逆皮带(逆转送弃料口)→B5皮带→B6移动皮带→1~4号溜槽。
皮带机从光洋拌和楼到负压溜槽进料口的水平运距148m,从石川岛拌和楼到负压溜槽进料口水平运距110m,其输送高程为226.0~230.0m。对应的光洋拌和楼和石川岛拌和楼,皮带机分别为A和B两个系统,主要设计参数为:带宽650mm,槽角60°,带速3.4m/s,运送混凝土的塌落度0~10cm,级配2~4级,灰浆损失率小于0.25%,可以运送砂浆,设计混凝土输送能力单线250m3/h,输送砂浆40m3/h。
负压溜槽在高度上布置范围从高程230m到147m,最大垂直运距83m,实际控制范围为高程221.0~147.0m。负压溜槽布置4条,1号、2号溜槽分两级布置,中间设转料漏斗,上下两级溜槽长度分别为44.0m 和52.0m,总的垂直输送高差83.0m(高程230~147.0m);3号、4号溜槽为单级布置,长度71.2m,垂直输送高差56.1m(高程230~173.9m)。负压溜槽断面为半圆形,半径325mm,溜槽倾角47°,单条设计输送能力300m3/h。
(2)深槽皮带和负压溜槽运行
1997年11月从161m高程开始独立承担大坝混凝土的运输,至1998年12月大坝上升至221.0m高程,该系统共运输混凝土72.9万m3,其中常态混凝土占15%,砂浆占3%。成功地解决了江垭大坝中、高部位的混凝土运输问题,取得了良好的经济效果。
江垭大坝采用深槽皮带和负压溜槽承担大规模的运输任务,运行前不很踏实。为保险起见,坝体下部仍采用技术成熟的自卸汽车运输,溜槽从坝体中部才开始应用,并设置了100%的备用运输能力。如果减少备用,从坝体下部开始应用,可减2/3的汽车数量,省去了道路填筑工程量,运输单价可进一步降低。
施工中,两种运输方式所达到的高峰产量比较见表8-17。
表8-17 两种运输方式高峰产量比较 单位:m3
表8-17中月产量的差异是混凝土铺筑方式不同造成的。从表中可以看出,采用深槽皮带和负压溜槽联合运输,虽然投入相对较少,但所达到的效率和强度与自卸汽车相当。实际测试表明:皮带可达到210m3/h的运输能力,而溜槽运输能力在250m3/h以上,实际运输能力受仓面和汽车仓面转料等环节的制约。
(3)运行经验
大坝混凝土施工,从拌和楼到仓面是一条龙生产,如哪个环节考虑不周,都会影响生产效率和大坝混凝土质量。
1)采用深槽皮带和负压溜槽运输,混凝土从拌和楼出料口运送至坝面自卸汽车的正常时间为3~5min,自卸汽车从拌和楼出料口到坝面的运行时间为20~25min。所以前者的运输时间短,Vc值变化小,一般在1s左右,混凝土性能基本没有改变,运输造成的骨料分离较轻微,能够保证混凝土的质量。深槽皮带在运送砂浆时,损失率远低于0.2%,拌和楼配合比不必考虑这一影响。
2)弃料处理。拌和楼生产时,有时会出现废料。当拌和楼出料层被给料皮带占据以后,废料处理就相当困难。为解决这一问题,设置了4号可逆皮带,遇到问题时,4号皮带逆行,将废料送入弃料斗,然后由自卸车拉走弃除;定期冲洗皮带时,废水和废渣也可由此排出。
3)负压溜槽配料。由于坝体上升和溜槽的检修、维护,4条溜槽需要交替使用。为了灵活地把混凝土配给能使用的溜槽,设置了6号移动皮带,左右移动和正反转可将混凝土卸入任何一条溜槽进料斗。
4)负压溜槽设置中间转料斗。当混凝土垂直运输高度很大时,中间宜设置转料斗,否则由于溜槽过长,混凝土滑行越来越快,对槽体和橡皮的磨损将会很严重。江垭大坝使用的1号、2号溜槽垂直运距为83m,利用中部184m高程的坝基开挖台阶,设置了一套中间转料斗,分为斜长44m和52m的两级溜槽。且两组槽身与坝轴线的交角为15°,倾角47°。中间转料斗进一步增强了系统的调节能力,两条溜槽可以满足施工强度的要求。因此,另两条作为备用。
5)系统的备用能力。为使系统能长期、高效运行,避免由于故障和检修引起全线停产,系统必须具备一定的备用能力。该系统在3个环节上作了备用考虑:①拌和楼下的给料机采用轮胎结构,可方便移位,因此系统允许汽车和皮带机两种运输方式共存,当两条平行的皮带运输线中的一条出现故障时,可迅速的转移供料;②并列布置4条溜槽,通过移动皮带分料,可运行其中的任意两条,其余两条作检修备用;③大斗容集料斗最多可储存12m3混凝土,保证系统可以在不间断运行中作局部维修和故障处理,同时集料斗要有破拱装置,因为人工骨料中石粉含量高,拌制后的混凝土很稠,当集料斗存料较多时,容易起拱,使混凝土输送中断,处理起来也很费时。
6)减少骨料分离。皮带的宽度太小或皮带之间转折角太小都会造成骨料分离,特别是溜槽出口不加弯头,卸料直冲汽车货箱底板,会造成较严重的骨料分离。加弯头后,出料速度减缓,弯头对混凝土有重拌作用,从而减轻分离,卸料改变了出料方向,减小了对汽车货箱底板的冲击力。
7)深槽皮带应全线封闭。为减少混凝土运输中遇到日晒、降雨、大风等不良外部环境对混凝土Vc值和温度等特性值的影响,应予全线封闭。
8)应重视系统监控和通信联系。江垭工程应用集中控制,并用工业电视对拌和楼至仓面全线控制,任一环节出现问题,都能及时发出信息。调度灵活,提高了生产效率,又保证了大坝混凝土质量。
(三)碾压混凝土铺筑
1.大坝混凝土模板
江垭大坝碾压混凝土铺筑,采用分区平层铺筑和斜层平推铺筑两种工艺,升程均为3.0m,每完成一个升程后,停歇下来,再浇筑邻区,或上一个升程混凝土,全坝支立模面积约8万m2。使用了如下几种形式的模板。
(1)翻升悬臂钢模板
翻升悬臂钢模板作为大坝上、下游主要模板,由上、下2块模板组成,上块承受施工时混凝土侧压力,下块作为上块的支承体,并固定在已浇筑混凝土面上,随着坝体上升互为支承,向上翻升。依据江垭大坝各坝段长度特点,模板分成3m×3m与3.25m×3.0m两种规格,重量分别为1.1t和1.2t。
通过大坝浇筑实践,翻升悬臂钢模板,具有以下优点:①上块与下块结合紧密,避免了混凝土表面错台、漏浆;②刚度大,变形小,拆模后混凝土表面平整;③在汽车吊配合下,拆模简单,工效高;④模板拉筋不影响仓内推土机、振动碾施工操作;⑤可以翻升,碾压混凝土能连续浇筑。缺点是所费钢材比普通模板多。
(2)横缝模板
大坝碾压混凝土铺筑时,有时需2个或3个坝段为一仓,所以必须支立横缝模板。利用单块钢模板,改变支撑方式,增加一个底撑和一个斜撑,作为横缝模板。另外,为了保证斜撑稳定,在斜撑与桁架之间设一拉杆,其支立型式如图8-12所示。
(3)预制混凝土重力式模板
大坝挡水坝段下游为台阶形状,台阶宽72cm,高90cm。混凝土铺筑30cm为一碾压层,连续铺筑10层(3.0m)为一升程。如果采用传统的现支钢模,势必影响混凝土铺筑速度。通过分析、比较,采用预制混凝土重力式模板,其规格为150cm×50cm×95cm(长×宽×高),安装3层,轮番上升,拆模后露出碾压混凝土台阶。
图8-12 上游面及横缝模板结构示意图(单位:cm)
(4)爬升模板
大坝4号坝段设有电梯井,其断面为2.6m×2.6m,井深121.8m。施工中采用了可自升也可机械提升的整体钢结构爬升模板,可由井底逐段提升支立至坝顶。爬升模板由模板系统和提升系统两部分组成,其重量分别为3.0t和1.0t,模板系统主要包括面板、支撑框架两部分。面板包括4个平面模板和4个贴角模板,高度均为3.2m。支撑框为2个方形的内外框架,内外框架由24个法兰螺栓连接,面板焊在外框架上,通过调节法兰螺栓,改变内外框架的距离,使模板收缩和扩张。提升系统主要包括模板提升框架与支撑底座,高度7.5m。模板系统与模板提升系统,均可利用先期预埋在井壁上的套筒螺栓进行固定,并可用滑轮组和手动葫芦相互提升,其结构型式如图8-13所示。实践证明,爬升模板操作简单,工效比钢木组合模板高5倍,降低材料消耗,保障施工安全和外观质量。
图8-13 电梯井爬升模板结构示意图(单位:cm)
(5)板式钢筋混凝土模板
溢流坝中孔进口171.0~176.0m高程混凝土外悬5.0m,施工困难,故采用内拉板式钢筋混凝土模板。
外悬5.0m 牛腿按两次浇筑成形,故预制板的规格有3540mm×2550mm×150mm和3540mm×2680mm×150mm两种。模板荷载考虑混凝土自重及侧压力,并按无梁板计算配筋。预制板配双层网格钢筋,钢筋直径φ12,间距20cm。预制板上设4 排拉环,排距0.9m,每排对称2个,间距1.5m,拉环使用φ20钢筋。距上游面1.0m 对应拉环的支撑钢柱采用双肢10号槽钢,钢柱长4.0m,埋入混凝土0.5m。预制模板在预制场制作,平板车运至工地,在仓内用汽车吊安装。为使安装位置准确,用手动葫芦、撬棍调节,调至设计位置后,预制板上的拉环与支撑钢柱之间用φ20钢筋焊接固定,同时用钢筋将支撑钢柱斜拉在仓内锚筋上。另外支撑钢柱之间有横向联系以保证稳定。
2.浇筑要领图
浇筑要领图就是在浇筑前,根据施工规范、施工图纸、RCC施工特点,对浇筑块提出具体浇筑方案。其内容包括浇筑块部位、起止高程、混凝土总量、浇筑块每层各种混凝土方量与位置、每层摊铺程序、每层浇筑条带的划分、浇筑块入仓口位置、不同浇筑层入仓口变换及封仓等。将这些内容编制在一张图表中,以便现场施工执行。
浇筑要领图中仓面大小依据拌和楼可能提供混凝土的强度与层间间隔时间而确定,并依据该强度配备相应的仓面设备,如推土机、振动碾、自卸汽车、振捣设备等并列于图旁设备配备表内。要领图中也可列出必要说明,提醒现场施工人员注意本仓施工中的关键环节和要埋设的埋件和仪器。现以8号、9号坝段155.0~158.0m高程仓块的要领图为例加以说明,见图8-14。
图8-14 浇筑要领图(单位:m)
图8-14中画出不同型号混凝土的分界线,上游面为30cm宽的变态混凝土,下游面及侧面为20cm宽变态混凝土,止水片处为D2常态混凝土,交通竖井周边为1.0m宽C2常态混凝土,下游门机基础周边浇1.0m宽C2常态混凝土,岩坝结合部位浇1.0m厚C2常态混凝土。由于岸坡岩石坡比为1∶0.5,经计算水平宽度为1.1m。距上游面8.0m范围为A1碾压混凝土,其余为A2碾压混凝土。靠近上下游面需要层间铺砂浆或水泥净浆的部位用阴影表示。
施工条带宽度依据拌和能力确定。要保证砂浆(或水泥净浆)在摊铺后能很快覆盖,而且混凝土从拌和到碾压完毕能在1.0h之内完成,图8-14考虑到A1、A2的不同宽度以及层面铺浆的范围,条带宽为8m、8.5m、11m、12.74m、7m等。
入仓口位置根据实际情况确定,但要避开上、下游层面铺浆段,上、下层浇筑块入仓位置应错开。
此外,还用剖面图绘出拟浇层数及垂直方向的施工方法,并用细部图绘出有特殊要求部位的施工方法,如止水周边施工方法、下游台阶施工方法等。
3.混凝土铺筑
江垭大坝碾压混凝土铺筑方式有两种:一种是分仓平层铺筑,全坝按横缝位置分为若干仓,控制最大仓面面积小于6000m2(2~3个坝段),每个仓面连续铺筑上升3.0m,然后依次浇筑相邻仓面。大坝164m高程以下和176.0~191.0m高程之间采用这种方式。另一种是全坝面的斜层铺筑,以整个坝面为一个仓,沿平行坝轴线方向从右岸至左岸以1∶15(或1∶10)的斜层连续铺筑,一次上升高度也是3.0m。大坝164.0~176.0m高程和191.0m高程以上采用这种方式。
(1)平层铺筑
浇筑仓面经监理工程师验仓签证后,就可进行碾压混凝土的铺筑。按照要领图,首先刮铺靠上游面第一条带的砂浆,厚度1.5cm,紧接着摊铺A1二级配富浆防渗混凝土,立即用湿地推土机平仓,平仓厚度为34cm,分两次摊铺。自卸汽车卸料应卸在未经碾压的混凝土上,推土机按条带将卸料推离卸料点,这样可以避免粗骨料集中,以保证混凝土的均一性。如有个别地点产生粗骨料集中现象,辅以人工分撒。第一条带混凝土领先6~8m后,进行第二条铺砂浆,铺筑A2三级配混凝土,铺料方法同前。当第一条带混凝土铺完,振动碾开始进行第一条带的碾压,压实后厚度30cm,使用BW202AD振动碾,控制行驶速度在1.0~1.5km/h,无振2遍,有振6~8遍,再无振2遍,就可达到相对压实度98%的质量控制标准。碾压完的混凝土,按照规定和监理工程师的指定用核子密度仪测试混凝土的密度,如达不到标准,进行补压,直到达到标准为止。这样逐条向下游面推进。当第一条带部分摊铺完后,对靠近模板的混凝土按配合比加水泥净浆,进行变态混凝土的施工。当第一、二、三条带碾压完毕后,就可进行上一层混凝土铺筑,直至达到升程3.0m收仓。
切缝是在第一浇筑层摊铺后,用振动切缝机在横缝上切缝。在刀片上提过程中填入干砂作为隔缝材料,形成横缝。也可在碾压后切缝,但沿横缝处需进行补碾,以防切缝刀片上提时带动已碾压好的混凝土。
施工过程中所有的缝面(3.0m升程面)在浇筑前均要冲毛(或刷毛)清洗,并刮铺1.5cm的砂浆。
层面摊铺时,设计要求高程190m以下,靠上、下游面一定范围内,每个层面都括铺1.5cm厚的水泥砂浆或5.0mm厚的水泥净浆;其他部位在初凝时间以内,不作任何处理,直接铺上一层混凝土;超过初凝时间但在24h以内,先铺1.5cm的砂浆或5.0mm的水泥净浆,再铺上一层混凝土;超过24h,则按缝面处理。初凝时间,根据气温、日照、白天、夜晚、风速、缓凝剂品种,由监理工程师试验室测定后发布执行。
(2)斜层铺筑
碾压混凝土筑坝技术的主要特点是快速、经济。要达到此目的,在采用平层铺筑法时,如果模板、入仓手段允许,施工总希望能更大方量、更长时间连续进行浇筑,即实现连续升程。高重力坝坝体单位升程方量较大,且极不均衡,又受层间塑性结合的限制,欲实现仓面水平连续上升,从资源配备(拌和系统)的经济上考虑,几乎是不可能的。以前对高效缓凝剂进行了重点研究,取得了一定的成就,但增加浇筑仓面面积仍然有限,且缓凝剂与水泥有相容性问题。对于具体项目,在资源配置已经确定的情况,如何提高连续浇筑的方量或者增加连续浇筑的时间,是提高效率的主要途径。由于水平层铺筑法发展到今天,要更高地发挥设备效率受到了限制,因此辽宁省水利水电工程局在江垭大坝工程投标时就提出了RCC斜层平推铺筑法(以下简称“斜层铺筑法”),通过改变浇筑方式,提高每次开仓浇筑方量,延长连续浇筑的时间。
1)基本原理。设可同时进行浇筑的坝面长度为L,宽度为B,由模板及入仓方式决定的浇筑块连续升程的极限高度为H,则采用水平层铺筑法一次开仓可能控制的最大面积为L1×B=(Rm×E×Tis)/h(式中:L1为一次开仓浇筑块长度;Rm为拌和系统的总额定生产能力;E为RCC施工综合效率系数;Tis为RCC初凝时间),可连续浇筑的最大方量V1=L1×B×H,如图8-15所示。(www.daowen.com)
图8-15 水平层铺筑法示意图
现在改变浇筑层的角度,把铺筑面与水平面的夹角由0°(水平)改为3°~6°,即以1∶20~1∶10的缓坡进行斜层铺筑,使斜层长度L2≤L1,以满足层间塑性结合的要求为原则,如图8-16所示。那么开仓后就可以从图8-16左端到右端连续施工,一次开仓可浇筑的最大方量V2=B×L×H,则V2是V1的L/L1倍。L/L1越大,可进行连续施工时间也就越长,设备的综合效率也就越高。
2)工艺流程。工艺流程中斜层铺筑法的特别要求:
(a)编制要领图。要领图除包括各工序及其历时、浇筑部位、设备配置等常规项目外,浇筑简图中应详细绘出开仓段、收仓段的各种尺寸及斜层坡度等关键参数,这些参数对每个浇筑块可能是不同的。
(b)放样。与水平层相比,斜层铺筑法施工更难于控制。因此,浇筑前应按要领图在浇筑块四周模板上进行测量放样,使每一铺筑层的空间位置和尺寸被一一确定下来。
(c)开仓段仓面清洗、砂浆拌和、运输、摊铺。
图8-16 斜层铺筑法示意图
(d)开仓段RCC施工。RCC拌和后运输到仓面,按要领图规定的尺寸及图8-17所示的程序进行开仓段施工。其要旨在于减薄每一个铺筑层在斜层前进方向上的厚度,并使上一层全部包容下一层,渐次形成斜面。图中a、L、m 参数需根据具体仓面确定,在要领图中绘出。沿斜层前进方向每增加L长,都要对老混凝土面(水平缝面)进行清洗并铺砂浆,碾压时注意控制振动碾不能行驶到老混凝土面上,以避免压碎坡脚处的骨料而影响该处质量。
图8-17 开仓段施工示意图
(e)RCC斜层铺筑。这是斜层铺筑的核心部分,也是工程量最大的部分,基本方法与水平层铺筑法相同。为了防止坡脚处的RCC骨料被压碎而形成质量缺陷,施工中采取了预铺水平垫层的办法,并控制振动碾不得行驶到老混凝土面上去。水平垫层与斜层铺筑的程序如图8-18所示,施工按图中(a)、(b)、(c)、(d)的顺序进行。首先清扫清洗(a)部位的老混凝土面(水平缝面),摊铺砂浆,然后沿碾压宽度方向摊铺并碾压RCC,形成水平垫层。水平垫层超出坡脚前沿30~50cm部分,第一次不予碾压,而与下一层的水平垫层一起碾压。宽度b由坡比及h值确定,在要领图中给出,如坡比为1∶15,h=0.3m时,b=4.5m;第二步进行(b)部位的斜层铺筑……如此往复,直到收仓段开始。
(f)收仓段RCC施工。收仓段相对开仓段要简单一些,首先进行清扫、清洗、摊铺砂浆,然后采用图8-19所示的折线型式施工,Lˊ一般取8~10m,既要考虑减少设备运行干扰,又要考虑每个折线层间塑性结合。浇筑面积越来越小时,水平层和折线层交替铺筑就可满足层间塑性结合的要求,如图8-19所示。
图8-18 水平垫层及坡脚施工方法示意图
图8-19 收仓端施工示意图
(g)与上述(d)~(f)工序同时穿插进行的有切缝、模板和结构物周边的常态(变态)混凝土施工及核子密度仪检测等工序。
(h)养生、冲毛、进行下一循环的斜层铺筑。
3)斜层铺筑法在江垭大坝施工中的应用。江垭大坝RCC斜层铺筑施工,大体分为3个阶段。
第一阶段为试验准备阶段。1996年9月初,承包商利用左岸R2泥结石路面改造成RCC路面的两个陡坡段(一段长72.7m,坡比1∶8.50;另一段长37.5m 坡,坡比1∶8.64),对斜层铺筑法进行工艺试验。在总结上述路面试验成果的基础上,经过充分准备及严格技术培训后,于1997年10月24日在3~5坝段的162.1~164.0m高程进行了坝上第一次工业性试验,方向自右岸向左岸,浇筑方量5647m3。1997年11月初在6号、7号坝段的162.1~164.0m高程进行了坝上第2次工业性试验,铺筑方向自下游向上游,浇筑方量5250m3。
第二阶段,上述工业性试验后,在江垭大坝164.0~176.0m高程正式采用斜层铺筑法施工。从右岸3号坝段开始,至左岸9号坝段结束。自1997年11月3日开始,到12月11日止,历时39d,浇筑4个3m升程。累计浇筑量达15.66万m3。施工初期坡度采用1∶10(相应斜坡浇筑面积1860m2),但实践中发现浇筑面积太小,设备有窝工现象,后改缓至1∶15,效率明显提高。升程高度3.0m,碾压层厚度h=30cm。该部位坝面宽度55~62m,坝长210~220m,每3.0m升程方量3.5万~4.0万m3,平均8d一个升程。浇筑期间,每天固定时间对设备进行检修保养。一个升程结束,利用负压溜槽下部最后铺筑RCC混凝土等强时间,对混凝土拌和、运输、摊铺、碾压设备进行集中检修、保养及配件更换,为下一循环开始做准备。
1998年2月初,世行江垭大坝安全评审RCC专题小组会议在江垭召开,与会专家对斜层铺筑法未能取得一致意见,适逢大坝进入中孔施工阶段,坝体被中孔分为3段,且中孔占据了所有溢流坝段,此时使用斜层铺筑法的优势并不明显,因此决定暂停使用斜层铺筑法,并决定利用中孔施工和混凝土停浇时机,对龄期60d后的斜层铺筑混凝土钻芯取样及压水试验,以确定斜层铺筑法是否继续使用。
第三阶段,1998年3月承包商按计划对采用斜层铺筑的RCC进行钻芯取样和压水试验,试验位置由监理工程师随机布置。以坝体碾压混凝土A2为例,对两种施工方法钻芯取样及压水试验的成果比较,可以看出斜层铺筑法的施工质量总体上略优于水平层铺筑法,见表8-18、表8-19、表8-20。
表8-18 A2混凝土抗剪断指标测试成果
表8-19 碾压混凝土芯样获得率和外观质量评定
注 A1为上游面二级配防渗体混凝土;A2为大坝主体三级配混凝土。
表8-20 A1碾压混凝土压水试验成果
大坝安全评审委员会评审后认为:“(实验)结果表明斜层浇筑在层与层之间粘结上产生一个均质性的RCC建筑块。因此评审委员会依据请求同意在191m高程以上对所有的碾压混凝土都采用此种方法。”因此,江垭大坝自1998年4月中旬开始,在适于采用斜层铺筑的部位,恢复使用斜层铺筑法浇筑碾压混凝土直至坝顶。
综合以上3个阶段,江垭大坝采用斜层铺筑法浇筑的碾压混凝土累计达到43.84万m3,约占坝体碾压混凝土总量的40.0%。
4)斜层铺筑法的优点。
(a)可提高碾压混凝土质量。斜层铺筑法是从改变施工工艺入手,追求施工效率的提高。不但可以较大地缩短碾压混凝土层间间隔时间,同时还可通过改变坡比,人为地控制层间间隔时间,使层间塑性结合有充分的时间保证,从而彻底地解决层面塑性结合问题,使层间结合面的力学指标和抗渗指标接近或达到本体水平。在平层铺筑时,为了追求效率,有的尽量挖掘混凝土初凝时间的潜力,甚至用到初凝时间的极限,以争取更大的浇筑仓面,如施工过程中稍有延误,覆盖上层混凝土就可能超过初凝时间,层间结合就会隐伏或出现质量问题。江垭大坝斜层铺筑法施工,层间间隔时间一般控制在3~4h,远小于加木钙后混凝土6~7h的初凝时间,保证了层间良好的结合。
碾压混凝土筑坝,在模板或结构物周边使用变态或常态混凝土是不可避免的,且需同步施工,而它们的初凝时间是不一致的。斜层铺筑法通过缩短层间间隔时间,使变态或常态混凝土层间也获得了比较好地结合。
碾压混凝土施工入仓口的质量,始终是一个薄弱环节,采用斜层铺筑法大幅度减少整个大坝入仓口的数量,在特殊运输条件下甚至取消入仓口,自然提高了RCC大坝的综合质量。
(b)可提高效率,降低成本。斜层铺筑法可以在有限的拌和能力下,不受仓面面积的控制,使碾压混凝土作业得以大方量、长时间连续施工,可大幅度地提高全套碾压混凝土施工设备的综合效率,因而使生产成本降低。江垭工程的实践表明,在其他条件相同的情况下,斜层铺筑法与水平铺筑法相比,效率提高20%~30%。
为了扩大每次开仓面积,提高生产效率,降低成本,在拌和能力确定的情况下,水平层铺筑法往往依靠昂贵的高效缓凝剂,因此增加了混凝土的成本。而采用斜层铺筑法,根据仓面的具体尺寸,调节坡比控制层间间隔时间,使用廉价的普通缓凝剂,可以满足要求,不增加混凝土外加剂的成本。
平层分仓浇筑,由于封仓口处理及模板安装等原因,每个仓面封仓阶段效率大幅度降低,费时费力。斜层铺筑法长时间连续施工,把多个仓合并为一个仓,封仓口的数量大大减少。如果顺坝轴线方向斜层铺筑,可以取消部分横缝模板,既省去模板安拆费用,又争取了分仓浇筑每个升程等强拆模时间。
在项目、工期确定的情况下,采用斜层铺筑法或与平层铺筑法联合运用,可使整个工程所需的设备(尤其是关键设备,如拌和楼及混凝土运输系统等)的容量要求降下来,这一点对承包商具有更重要的经济意义。
(c)适合高温、雨季施工。斜层铺筑法的铺筑面积可以控制,高温施工时,可以改变坡比使铺筑面积较小,覆盖时间较短,对于制冷混凝土,可以减少温度倒灌,喷雾措施也易于实施。若遇降雨,由于斜坡的存在,便于排水,也可以降低雨水对新浇混凝土的侵害;由于覆盖面小,处理也较容易。
5)斜层铺筑法的施工经验。
(a)采用斜层铺筑法,要特别注意坡脚处的施工质量,特别是平行坝轴线斜层铺筑时更为敏感,否则会形成渗水通道。在斜层向前推进时老混凝土面(升程面)是自卸汽车运输的通道,二次污染严重。在摊铺砂浆前,应采取切实可靠措施,逐条彻底清理,旁站的现场监理人员应严格检查。斜层厚度的均一性,以及下游模板的型式、高度、支立方式也是一个必须认真对待的问题。
(b)对于坡比、升程、碾压层厚度等参数,要根据施工部位、施工时间优化选择,同时要注意充分发挥施工设备的效率。
(c)斜层铺筑方向应根据坝体结构特性而定。对于高坝底宽很大,在下部可以两个或几个坝段为一个单位,进行自下游向上游的斜层铺筑;而到坝体的中高部位,坝面宽度较窄,可以采用从坝肩到坝肩的斜层铺筑。
(d)斜层铺筑法对承包商组织管理、工艺水平、熟练程度有较高要求,对机械设备性能要求也比较严格。绝非简单地改变层面坡度,而需要一套十分完善的施工工艺和质量保证体系,才能保证碾压混凝土质量。
(e)斜层铺筑法能够更全面和更充分发挥碾压混凝土的优势,提高碾压混凝土质量。自江垭大坝工程首次采用后,在全国许多工程得到应用,如大朝山、棉花滩、浑河二库、沙牌、百色等工程,使碾压混凝土筑坝技术,大大向前推进了一步,对碾压混凝土坝的设计同样具有积极和深远的意义。坝高超过200m的龙滩工程也部分采用斜层铺筑法进行施工。
(四)变态混凝土施工
变态混凝土是中国在应用碾压混凝土筑坝过程中首创的一种混凝土。1989年,岩滩工程碾压混凝土围堰施工过程中创造性地运用了变态混凝土,主要解决贴近模板处不便于碾压,难以获得表面光洁致密的外观。
变态混凝土的基本工艺过程是在碾压混凝土摊铺层表面泼洒水泥浆,使之具有一定塌落度的常态混凝土,用插入式振捣器振捣使其密实。它的施工包括灰浆拌制、运输、铺洒和振捣4个步骤。浇筑层厚与碾压层厚相同,随着碾压混凝土铺筑层的上升逐层浇筑。以后许多工程采用,工艺逐渐完善,应用范围也逐步扩大,并赋予了专门名词——“改性混凝土”,后来称为“变态混凝土”。1998年江垭大坝的国外碾压混凝土咨询专家将它引进到澳大利亚,在Cadigmgullong坝应用,称之为灰浆富化碾压混凝土(grout enriched RCC)。
对变态混凝土的具体要求,主要取决于它应用的部位和使用目的。首先应当满足使用部位混凝土的强度、抗渗等各项设计指标;其次,由于变态混凝土与碾压混凝土同步施工,并采用相同的层、缝面处理措施,在初凝时间上必须与碾压混凝土相匹配;第三,人工(或机械)洒浆,要保证必要的均匀性。
变态混凝土在江垭工程中的应用情况如下。
1.配合比设计
根据上述要求,针对大坝采用的A1、A2、A3碾压混凝土,设计水泥净浆比例和3种变态混凝土实际配合比。
变态混凝土采用525号中热硅酸盐水泥的净浆,掺用比例是每立方米变态混凝土中水泥浆为80~100L,碾压混凝土为900~920L。水泥净浆的配比见表8-21。
表8-21 变态混凝土水泥净浆配合比 单位:kg/m3
按10%灰浆加90%碾压混凝土的掺配比例,3种变态混凝土的实际配合比如表8-22所示,塌落度值为4±1cm。
表8-22 变态混凝土实际配合比 单位:kg/m3
2.施工工艺
采用集中制浆站制浆,该站布置于拌和场内,为微机控制的电子称配料系统,高速搅拌机拌浆,产量为6m3/h。采用与拌和混凝土相同的工作制度。拌好后的浆液输入低速搅拌筒内,通过管道泵送到左岸230m高程的低速搅拌筒,然后沿左岸坝坡管道自流放入仓面,中间设一级低速搅拌筒中转。230m高程以上直接泵入仓面。仓面用装载机斗盛装由管道送入的灰浆,再运送至使用地点。灰浆从开始拌制到使用完毕控制在1h以内。
用橡皮桶按率定的每桶铺洒面积,人工直接在34cm厚的碾压混凝土摊铺面上铺洒。模板周边人工辅助把摊铺料整平,但不抽槽分层铺浆。采用四联振捣器组振捣,插入深度超过30cm;在止水片附近用手持φ100振捣器振捣,以免止水片因强力振捣而发生位移;靠近上游模板处,先碾压A1混凝土,再振捣变态混凝土,再次碾压A1混凝土,使两种混凝土更好地结合。由于用大型振捣器振捣,而变态混凝土每层只有30cm,因此插入下层的深度大于10cm,保证了变态混凝土层面结合质量。
3.应用部位、厚度和方量
施工初期,在横缝模板及下游模板处试用了变态混凝土。试用结果表明,变态混凝土比常态混凝土更便于施工。因此将变态混凝土的应用范围扩大到上游面、竖井、廊道周边、岸坡及止水片周边等部位。应用部位、厚度和方量见表8-23、表8-24。
表8-23 应用部位和厚度表 单位:cm
表8-24 应用方量统计表
变态混凝土替代的常态混凝土方量未进行精确统计,由于替代厚度一般都大幅削减,方量要超过2万m3。
4.抗压、抗渗性能检测
1)抗压性能检测。对A1变态混凝土进行现场取样,抗压强度测试结果见表8-25。
表8-25 抗压强度测试结果
2)抗渗性能检测。在上游面布置8个直径φ150mm的水平孔取芯进行检查,外观结果表明,A1变态混凝土与A1碾压混凝土接合良好,过渡自然,没有可分辨的交界痕迹;芯样由河海大学渗流试验室加工成边长140mm或100mm立方体进行渗透试验,测试渗透系数结果见表8-26。
表8-26 A1变态混凝土渗透特性试验结果 单位:cm/s
从检测结果看,A1变态混凝土抗压和抗渗性均达到了较高的指标,且优于A1碾压混凝土;A2、A3变态混凝土未进行过系统的检测,但从混凝性状看应当优于A2、A3碾压混凝土。
5.变态混凝土的优点
变态混凝土的优点,除了解决了贴近模板处不便于碾压、难以获得表面光洁致密外观的问题外,当同层浇筑RCC和VCC两种混凝土时,它替代常态混凝土还有如下优点:①拌和楼不用变更配合比种类,可提高生产效率;②运输工具不需另外安排,可提高运输生产率;③不存在两种混凝土的先后间隔,保证同步上升;④变态混凝土的宽度可以相当小。
(五)高温、多雨季节碾压混凝土施工
随着碾压混凝土筑坝技术的发展,碾压混凝土坝的高度和规模愈益增大。一座大坝的施工需经过几个寒暑,如果在高温、多雨季节不能施工,碾压混凝土坝的施工周期就会增长,不能充分体现快速施工的优越性。因此,江垭对高温、多雨季节碾压混凝土施工技术做了有益的研究与探索。
1.高温、降雨对碾压混凝土施工的影响
1)高温使碾压混凝土拌和物在运输和铺筑过程中水分蒸发加快,稠度降低,Vc值增加,加剧骨料分离,可碾性降低。
2)高温使混凝土的初凝时间缩短,对实现上、下层之间的“塑性结合”难度增加。
3)降雨改变了混凝土的水灰比,降低了混凝土的力学指标,影响机械运行和压实效果。
4)当降雨较大时,仓面积水、灰浆流失,降低层间结合质量和混凝土的强度,工效大为降低。
2.解决高温、多雨季节碾压混凝土施工的途径
解决的途径应从质量和效率两个方面入手,首先是保证质量,使高温多雨天气条件下施工成为可能,其次是保证施工效率的发挥。
(1)高温天气条件下的施工方案
高温天气条件的施工难度,与层间间隔时间长短和摊铺后的混凝土暴露面积大小有关。因为在高温天气下,摊铺后的混凝土暴露面积越大、层间间隔时间越长,施工难度就越大,处理就越困难。只要把这两个方面的难度降低到可接受的程度,问题就基本解决。
降低上述两方面施工难度最有效的办法,就是采用斜层平推铺筑法。采用这种工艺不但大幅度缩短层间间隔时间,同时可以控制摊铺面积,且施工效率高,从而施工质量有可靠的保证,对大型工程施工尤为明显。当然,彻底解决高温条件下施工问题,必须采用综合施工措施,即以斜层铺筑法为主,辅以调整出机口Vc值,采用高效缓凝剂、水分补偿碾压和仓面喷雾等多种辅助措施。特别是水分补偿碾压和仓面喷雾是高温天气铺筑混凝土不可缺少的辅助措施。还有降低浇筑温度、分层埋设冷却水管、控制混凝土最高温升等温控措施,在不同的具体条件下都是必要的。
(2)多雨天气条件下的施工方案
雨天施工必须在小于一定降雨强度标准下进行。降雨强度超过一定标准时仍维持施工,是现行工艺和质量标准所不能接受的。
采用何种标准值得讨论,SL53-94《水工碾压混凝土施工规范》规定:降雨强度超过3.0mm/h停止施工,标准偏严。实践经验证明5~7mm/h的降雨强度,还可以进行铺筑,并可保证质量。由于降雨造成影响的是进入混凝土水量的多少,所以标准中应当引入这一因素。实际施工时,施工人员往往通过观察来判断,即看降雨是否在混凝土表面,形成了“径流”,是否造成了灰浆的明显流失,使混凝土露出骨料的本色。
斜层铺筑法是进行多雨天气施工的有效措施。由于层面倾斜,有利于排水,只要随时摊铺及时碾压,降雨可迅速排出,且灰浆损失仅限于表层很浅的范围和坡面部分,同时由于混凝土暴露面积小,恢复施工的层面处理难度大为降低。在超标准降雨结束后,如果混凝土尚未初凝,随即在层面上铺稠砂浆补偿灰浆损失,并清理坡脚,恢复施工。如果间歇时间长,混凝土已达到终凝,按缝(层)面处理,恢复施工。
此外,在雨天施工时,扣减拌和水用量,使出机口Vc值增大,也是措施之一,但应用时有一定限度。这里要特别强调的是在施工操作中要随时摊铺、及时碾压,碾压越及时,对混凝土质量影响越小;同时,要提高组织管理水平,切实做到信息畅通,调度灵活,也是多雨天气提高施工质量和效率的一个重要保证。
3.江垭大坝在高温、多雨季节的施工措施
斜层铺筑法无疑是高温、多雨季节碾压混凝土施工的主要措施,前面已经叙述,此外,还采取了其他一般性措施。
(1)高温条件下的一般性措施
1)预冷混凝土。风冷骨料加4℃的拌和水,控制出机口混凝土的温度不大于12℃。拌和系统配备了两套制冷系统,制冷总容量为1.67×107kJ/h。
2)降低机口混凝土的Vc值。一般说碾压混凝土在振动碾行驶2~4次时,碾压面有明显返浆,并保持平整,或在碾轮行走的前后有压陷与起伏弹性,即认为层面结合会很好,Vc值是合适的。
江垭调整碾压混凝土拌和物出机口的Vc,采用调整用水量而不改变胶凝材料用量的办法,即不遵守“水胶比定则”,是基于这样的考虑:调整用水量使碾压混凝土拌和物与浇筑仓面环境相适应,减少用水量是因有“低温缓凝、大湿度、雨水”的“补给”,增加用水量是对环境“湿度小、高温、日照、风吹”蒸发水的补偿。
不同气象条件下的Vc值控制:江垭大坝施工中,碾压混凝土出机口Vc值参照表8-27确定。在初春、初冬的夜晚和冬季的施工条件下,Vc值按大值控制;夏季高温季节施工,Vc值按小值控制。现场质检人员观察碾压时是否及时泛浆和具有“弹性”特征,提出机口Vc值要求,并用通讯方式告之拌和楼质量控制人员执行。
表8-27 不同环境下A2出机口期望的Vc值及调整用水量
注 a为碾轮洒水;b为仓面喷雾。
3)皮带机遮盖。从拌和机出口到负压溜槽的两条深槽皮带,均用橡胶带遮盖,防晒、防雨,负压溜槽本身有防晒防雨的功能。
4)仓面喷雾。高温的晴天,相对湿度对碾压混凝土拌和物的初凝时间有较大影响,尤其是相对湿度较小,致使碾压层失水,层面胶结质量下降。
采用喷雾覆盖碾压混凝土施工仓面,既简单可行又很有效。江垭用50MPa喷射冲毛机喷雾,1台双喷枪4t/h水雾覆盖2400m2的仓面,可降低仓面环境温度2~3℃,作到仓面无蒸发失水,亦无水膜覆盖。
5)要求入仓混凝土随时摊铺、及时碾压。在高温时更要强调随时入仓、随时摊铺,要求混凝土从拌和楼出料到碾压结束不超过1h。
6)加快浇筑速度,尽量缩短层间间隔时间。
7)掺用合适的高效缓凝剂。江垭大坝混凝土掺用木钙为减水缓凝剂。
8)缩小浇筑面积。江垭工程拌和系统的实际生产能力为300m3/h,使用木钙作为缓凝剂时,混凝土在高温天气初凝时间约6.0h,控制的初凝时间为4h。平层铺筑法施工时,一般情况下控制仓面不大于6000m2,高温时控制不大于4000m2。斜层铺筑法施工时,加大坡比,浇筑面积可调到更小。
(2)降雨时的一般性措施
1)根据降雨强度,扣减拌和用水量,增大入仓混凝土Vc值。
江垭大坝在降雨条件下施工时,扣减拌和用水量参照表8-28执行。但它要求浇筑仓面不大于1000m2,且混凝土在出机口1h之内完成碾压。
表8-28 不同降雨强度扣减拌和用水量对照表
注 1.A1、A2的基准用水量分别为103kg/m3、93kg/m3;
2.扣减水量的区间是依降雨持续时间及碾压层间间歇时间的不同取值。
2)阻止外来雨水进入仓内,尤其注意不使雨水顺坝肩岸坡流入仓内。
3)入仓混凝土立即摊铺碾压。
4)常态混凝土和变态混凝土振捣完成后,用不透水膜予以遮盖。
5)雨停恢复施工时,排除渍水,清除被水浸蚀的混凝土。
6)给灰浆流失处补充砂浆。
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