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淺論碾壓混凝土筑壩技術(shù)研究進(jìn)展
摘要：文章結(jié)合總結(jié)了我國碾壓混凝土壩施工工藝,綜述了該領(lǐng)域的研究進(jìn)展及今后研究的主要內(nèi)容。關(guān)鍵詞：碾壓混凝土; 碾壓混凝土壩; 施工工藝
1. 碾壓混凝土技術(shù)
碾壓混凝土技術(shù)是采用類似土石方填筑施工工藝,將干硬性混凝土用振動碾壓實的一種新的混凝土施工技術(shù)。在混凝土大壩施工中采用這種技術(shù),突破了傳統(tǒng)的混凝土大壩柱狀法澆筑對大壩澆筑速度的限制,具有施工程序簡化、機(jī)械化程度高、縮短工期、節(jié)省投資等優(yōu)點[1]。
2. 碾壓混凝土施工工藝
碾壓混凝土施工普遍采用了通倉薄層碾壓連續(xù)上升的施工工藝。所采用的倉面平倉機(jī)、切縫機(jī)、振動碾、倉面吊及噴霧機(jī)、預(yù)埋冷卻水管的材料和方法、預(yù)埋件的施工工藝等也隨著碾壓混凝土施工技術(shù)發(fā)展而發(fā)展,設(shè)備性能均能保證高強(qiáng)度連續(xù)碾壓施工。
2.1 攤鋪及平倉、碾壓工藝
碾壓混凝土攤鋪一般采用自卸汽車卸料,推土機(jī)或平倉機(jī)進(jìn)行平倉攤鋪。為減輕骨料分離,采用疊壓式卸料和串鏈攤鋪法,對局部出現(xiàn)的骨料分離,輔以人工散料處理,取得了較好效果。
2.2 薄層碾壓連續(xù)上升施工工藝
大朝山水電站上游碾壓混凝土拱圍堰施工時,采用連續(xù)上升的工藝,最大澆筑升層達(dá)21m,在兩個月施工期內(nèi)拱圍堰全線升高40.5m,滿足了安全渡汛的需要。三峽三期工程上游圍堰堰高121m,僅4個月完成了110萬m3碾壓混凝土施工,充分體現(xiàn)了碾壓混凝土快速施工的優(yōu)勢。索風(fēng)營工程采用分塊連續(xù)上升工藝,設(shè)計配制了符合碾壓混凝土連續(xù)澆筑特性的連續(xù)翻升模板及下游面臺階模板,采取分塊平層連續(xù)上升的方式進(jìn)行大壩碾壓混凝土澆筑,創(chuàng)下了在主體大壩中連續(xù)上升31m的記錄[2],其后大花水拱壩施工又創(chuàng)下了連續(xù)上升34.5m的新記錄,說明了在確保模板工藝、混凝土入倉、溫控技術(shù)及施工措施得當(dāng)?shù)那闆r下,可以進(jìn)行碾壓混凝土快速施工,保證施工質(zhì)量,縮短工程的建設(shè)周期,節(jié)約工程投資。
2.3 新的誘導(dǎo)縫、橫縫成縫方式,更有利于碾壓混凝土的快速施工
成縫方式:碾壓混凝土重力壩一般采用切縫機(jī)成縫或預(yù)埋分縫板成縫等。誘導(dǎo)縫成縫方式:普定等工程的誘導(dǎo)縫是采用誘導(dǎo)板成對埋設(shè)的方式形成,存在要挖槽埋設(shè)和不好固定的問題。為克服這些缺點,結(jié)合沙牌碾壓混凝土拱壩開展的誘導(dǎo)縫成縫機(jī)理,我們在沙牌碾壓混凝土施工中采用了重力式的混凝土預(yù)制件型式,誘導(dǎo)縫預(yù)制件成對埋設(shè),并設(shè)有重復(fù)灌漿系統(tǒng);同時沙牌拱壩橫縫也采用了重力式混凝土預(yù)制件,外形與誘導(dǎo)縫預(yù)制件稍有區(qū)別,且因橫縫灌漿的需要,每一條橫縫由4種不同的預(yù)制件組成。這種新的成縫形式比普定等工程有了較大改進(jìn),安裝更簡單方便,且結(jié)構(gòu)更可靠,由于構(gòu)造輕巧,適合人工進(jìn)行安裝,已推廣應(yīng)用于國內(nèi)招徠河、大花水等工程。
2.4 變態(tài)混凝土使用范圍擴(kuò)大到了岸坡建基面,進(jìn)一步簡化了施工,加快了進(jìn)度
變態(tài)混凝土是在碾壓混凝土拌和物中鋪灑一定量的水泥粉煤灰凈漿,用振搗器振搗密實的混凝土。在"八·五"攻關(guān)的普定碾壓混凝土拱壩施工中,已成功地將變態(tài)混凝土應(yīng)用于振動碾碾壓不到的死角及模板周邊,為了進(jìn)一步發(fā)揮變態(tài)混凝土的作用,在沙牌大壩的施工中,結(jié)合"九·五"攻關(guān)項目的研究,已成功地將與兩岸岸坡基巖面接觸的墊層混凝土和壩面上所需的常態(tài)混凝土絕大部分改用變態(tài)混凝土代替,整個大壩除了河床部位壩基墊層以及廊道底板為常態(tài)混凝土外,均不再澆筑常態(tài)混凝土。
2.5 墊層混凝土施工優(yōu)化
早期大部分碾壓混凝土壩墊層混凝土一般采用常態(tài)混凝土澆筑,需配置專門垂直運輸設(shè)備進(jìn)行常態(tài)混凝土分塊跳倉澆筑,通過施工實踐和研究,目前已經(jīng)常用在基巖水平面上澆筑找平層后,直接澆筑碾壓混凝土,采用碾壓混凝土替代墊層常態(tài)混凝土,不僅有利于加快施工,同時也利于壩基強(qiáng)約束區(qū)混凝土溫度控制。
2.6 重復(fù)灌漿系統(tǒng)研究應(yīng)用
碾壓混凝土拱壩在蓄水時一般尚沒達(dá)到穩(wěn)定溫度,但為使拱壩成為整體受力,就需對橫縫或誘導(dǎo)縫進(jìn)行灌漿。但隨著壩體溫度的下降,壩體收縮有可能使已灌漿的縫面重新拉開,故需進(jìn)行第二次(或多次重復(fù))灌漿。普定和溫泉堡等碾壓混凝土拱壩均采用預(yù)埋兩套灌漿管路的辦法來實現(xiàn)兩次灌漿。沙牌拱壩施工中,結(jié)合沙牌碾壓混凝土拱壩開展的誘導(dǎo)縫成縫機(jī)理、縫面構(gòu)造尤其是拱壩接縫的重復(fù)灌漿技術(shù)的研究有了關(guān)鍵性的突破,解決了碾壓混凝土拱壩重復(fù)灌漿的技術(shù)難題。由于沙牌大壩誘導(dǎo)縫采用重力式預(yù)制件成縫,所以灌漿管路及排氣管的埋設(shè)十分方便,采用了更為先進(jìn)的單回路重復(fù)灌漿系統(tǒng),可實現(xiàn)大壩的多次重復(fù)灌漿。單回路重復(fù)灌漿系統(tǒng)具有構(gòu)造簡單,造價低,安裝容易,可實現(xiàn)多次重復(fù)灌漿的特點,是碾壓混凝土拱壩接縫灌漿技術(shù)的重大突破,該成果填補(bǔ)了國內(nèi)空白,達(dá)到了國際領(lǐng)先水平,并已推廣應(yīng)用到國內(nèi)其它拱壩工程[3]。
2.7 模板
模板是能否確保碾壓混凝土連續(xù)上升的關(guān)鍵之一。碾壓混凝土施工模板普遍采用了在普定拱壩成功采用的可上下交替上升的全懸臂鋼模板型式,其上、下兩塊面板可脫開互換,交替上升,滿足了壩體快速施工要求。在大朝山和沙牌、索風(fēng)營、彭水、大花水等工程施工中,又在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了不斷改進(jìn)和優(yōu)化,同時在部分工程壩體碾壓混凝土連續(xù)上升過程中,采用連續(xù)上升式臺階模板,使溢流消能臺階一次澆筑成型。索風(fēng)營工程采用分塊連續(xù)上升工藝,設(shè)計符合碾壓混凝土連續(xù)澆筑特性的連續(xù)翻升模板及下游面連續(xù)上升式臺階模板,采取分塊平層連續(xù)上升的方式進(jìn)行大壩碾壓混凝土澆筑,創(chuàng)下了在主體大壩中連續(xù)上升31m的記錄。針對壩體體形復(fù)雜、曲率變化大的特點,招徠河拱壩工程施工中專門研制了收縫式雙向可調(diào)節(jié)連續(xù)翻升模板,為壩體快速施工創(chuàng)造了條件。
3. 研究展望
隨著我國各項科研工作的深入、設(shè)計理論的完善、施工方法的改進(jìn),碾壓混凝土筑壩技術(shù)取得了飛快的發(fā)展。就當(dāng)前國內(nèi)已建和在建工程而言,結(jié)合我國氣候特征及當(dāng)前研究成果,仍有一些問題需要深入研究探索,部分工程技術(shù)問題需要解決。
① 碾壓混凝土裂縫是一個普遍性問題。在確定氣溫、大氣相對濕度、風(fēng)速及太陽輻射等條件下,研究裂縫開展機(jī)理、發(fā)展規(guī)律及相應(yīng)的解決方法將是未來的研究內(nèi)容;此外由于碾壓混凝土壩的獨特施工方法,層間接觸面是壩體的薄弱環(huán)節(jié),層間裂縫及滲水是關(guān)鍵問題,應(yīng)從材料研究入手,解決新型材料、新老材料層面的粘結(jié)性、防滲性問題[4]。
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