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三峡工程左导墙碾压混凝土施工

建筑天下| http://www.667e.com |08-22 13:17:25| 结构设计|人气:882次

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    摘  要：为了优化施工，进而为三峡工程三期临时挡水围堰的碾压混凝土施工模索经验，左导墙结构按碾压混凝土设计。通过施工实践认为：碾压混凝土的总胶材用量不低于160kg/m3，而粉煤灰掺量可大于50%；Vc值在机口为4～7s、仓面为5～10s；开碾时间控制在0.5h左右，2h内完成各条带的碾压工作；做好碾压施工的入仓方案；提前做好快速上升模板的研究工作。
    关键词：左导墙；碾压混凝土；施工；试验；管理


    1.工程概况
    1.1 左导墙结构特点
    三峡工程左导墙位于河床中部、左导墙坝段的下游，是三峡工程泄洪和电站尾水之间的隔流体，并在其顶部设有排漂孔的泄槽，断面为10m×12m，作为左岸电站坝段前沿排漂之通道。
    左导墙轴线长210m，分成7块，即导1#～导7#，其中导1#、导2#分别长25m，导3#～导7#分别长32m，基础高程为-7～15m，底宽32～52m，顶部高程87.656～92.645m，宽度16～20m。左导墙结构内部采用RCC，外部采用常态混凝土、其中导3#～导6#右侧高程30m以上设有1m厚的抗冲耐磨混凝土，底部为常态垫层混凝土，泄槽范围为结构混凝上和抗冲耐磨混凝土。
    1.2 主要工程量
    左导墙设计主要工程量见表1。
    表1 主要工程量 (万m3)
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名称    规格或品种 数量 备注 
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基础垫层混凝土 R90200#/三 1.79 设汁厚度2m 

RCC1(约束区以外) R90150#/三 23.71 
 
RCC2(约束区以内) R90200#/三 8.82 
 
改性碾压混凝土 R90200#/三 5.67 施工中部分改成常态混凝土 

其它品种的混凝土 5.34 主要是抗冲磨混凝土和结构混凝土 

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    1.3 工期要求
    根据三峡工程总体工期安排，左导墙于1999年9月开始浇筑垫层混凝土，到2002年3月全部完工，其碾压混凝土施工时段控制在每年10月下旬至次年4月上旬。
    2.施工设备选型
    2.1 拌和设备
    三峡工程左导墙碾压混凝土的拌和采用布置在二期基坑下游的高程79m拌和系统的4×4.5m3的自落式拌和楼(1#楼为郑州水工厂生产、2#楼为意大利CIFA公司生产)，单座楼班产量可达1000m3以上，两座拌和楼均采用电子称量和电脑自动控制系统，能保证拌和的碾压混凝土满足设计技术要求。
    2.2 碾压设备
    根据碾压混凝土以往┕ぞ楹凸さ叵钟猩璞盖榭觯胙够炷恋哪胙股璞秆∮糜⒏袼骼?1NGERSOLL-RAND)的DD110型和SP50型(备用)振动碾各一台、宝马格(BOMAG)的BW202AD型振动碾二台，另选用一台宝马格(BOMAG)的BW75S用于边角部位的碾压，其技术参数见表2。
    表2 振动碾主要技术参数
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振动碾型号 振动方式 自重(kg)前轮荷重(kg)后轮荷重(kg)碾轮宽(mm)碾轮直径(mm)
 振幅(mm)振频(HZ)激振力(kN)
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DD110型 双轮 10002 5225 5400 1980 1350 0.46/0.94 40 159 
BW202AD 双轮 10724 5364 5360 2135 1220 0.35/0.74 30/45 121 
SP50 单轮 17459 7159 10300 2560 1524 1.5 23.3 285 
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    2.3 运输设备
    运输设备主要用载重量15t、20t的自卸汽车，中下部位采取自卸汽车直接入仓方式，高程70～75m范围采用自卸汽车运至现场，胎带机转料到仓内自卸汽车再运至工作面。
    2.4 平仓及造缝设备
    按技术要求应采用专用平仓机，但鉴于工程量不大，施工单位资金投入存在一定困难，经试验后同意采用D85平板式履带推土机进行平仓作业。
    造缝设备在初期切缝机未到场的情况下，采取在碾压好的层面上打诱导孔的方法成缝，现采用手持式振动夯改装的切缝机。
    3.碾压混凝土试验与施工
    3.1 碾压混凝土试验
    三峡工程左导墙碾压混凝土试验分三步完成，分述如下：
    3.1.1 室内配合比试验
    根据三峡工程现场使用的原材料、设计技术要求和规程
    3.1.2 现场试验
    在室内试验完成的基础上，先在坝外选取一试验块进行现场试验，主要内容包括碾压混凝土拌和工艺试验和现场碾压工艺试验及质量检测，主要目的是确定碾压混凝土拌和的投料顺序和最佳拌和时间，碾压混凝土的铺料厚度、振动碾碾压方式和碾压遍数、碾压混凝土现场Vc值等技术指标，检验室内试验推荐配合比是否满足技术要求。
    通过试验确定的碾压混凝土拌和的投料顺序为大石+中石+小石→水泥+水及外加剂→粉煤灰+砂，拌和时间为150s；碾压混凝土的铺料厚度35cm，碾压方式为先无振碾压、再有振碾压，无振碾压2遍、有振碾压8遍，收仓面加2遍无振碾压进行整理；现场碾压混凝土的Vc值按5～10s控制。但试验中通过核子密度仪检测发现现场碾压混凝土的容重偏低，取芯试验也证明了这点，为此对碾压混凝土的配合比进行了调整，每方混凝土增加5kg用水量，相应增加10kg的胶材用量。
    3.1.3 现场生产性试验
    在室内试验和现场坝外试验的基础上，选取左导墙的导7#块高程5.7～7.8m作为生产性试验的一个浇筑仓。该仓碾压混凝土均为R90200#D150S8，总方量2819m3，分成7个碾压层，每层分4个摊铺条带施工，摊铺厚度35cm，摊铺和碾压方向均为顺水流向，施工强度达100m3/h以上。碾压混凝土拌和楼机口抽样检测成果见表4。
    3.2 碾压混凝土施工
    根据以上试验成果以及左导墙的结构特点、现场具备的施工条件，将左导墙7块分成三个仓进行施工。经过几个仓次的施工，生产性试验发现的问题得到了圆满解决。
    模板采用3×2.4m的大型钢模板(“多卡”模板)，满足一次上升2.1m的施工需要。
    造缝采取在每个碾压层面上打孔灌砂诱导成缝的方法，但成缝效果不好；现改用手持式振动夯改装的切缝机切缝、以规范的规定，通过对原材料的一系列试验初步拟订配合比参数，进行试拌，检验混凝土的物理力学性能是否满足要求，最终提出现场试验配合比。三峡工程左导墙碾压混凝土室内试验后推荐的配合比参数见表3。
    表3 三峡工程左导墙RCC配合比参数
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设计标号 水泥品种 级配 水胶比 用水量(kg/m3)砂率(%)F(%)
 JG3或ZB-1A 掺量(%) DH9掺量 (/万)  Vc值 (s)  含气量 (%)
 抗压强度(MPa) 7d 28d 
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R90150#D100S6 中热525# 三 0.50 76 35 50 0.6 5 5～10 3～5 9.0 19.7 
R90200#D150S8 三 0.50 78 35 40 0.6 4 5～10 3～5 12.3 23.9 
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表4 碾压混凝土拌和楼机口抽样检测成果
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Vc值 含气量 砂 检测时间 
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检测次数 7 检测次数 3 细度模数 石粉含量(%) 含水率(%) 
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最大值(s) 9.8 最大值(%) 4.5  99.12.7 最小值(s) 4.0 最小值(%) 
3.2 2.64 16.2 6.9 
 平均值(s) 7.5 平均值(%) 3.7 
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    针对坝外试验检测容重偏小的情况，生产性试验时对调整配合比后的碾压混凝土容重进行加密检测，共检测58次，测得湿容重最大值2483kg/m3，最小值2396kg/m3，平均值2430kg/m3，其压实度大于98%，并满足设计要求湿容重大于2400kg/m3。同时，测得仓面Vc值最大12.0s，最小4.0s，平均9.4s。
    试验中，在施工现场发现碾压后层面外露石子较多，不利于碾压混凝土的层面结合，分析其原因主要是三峡花岗岩人工骨料脆性大，施工中易破碎，小骨料含量相对增加，碾压混凝土的胶材用量较少。同时，考虑到三峡人工砂主要为大量的常态混凝土生产，石粉含量10%～17%，且多在10%～13%，而碾压混凝土一般要求15%～22%，尤其是有利于改善碾压混凝土的性能，但三峡人工砂的80μm以下的石粉含量<10%。对此，经研究采用粉煤灰代替1%的砂率。经此试验确定三峡工程左导墙碾压混凝土的施工配合比见表5。

    表5 三峡工程左导墙RCC施工配合比参数
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设计  标号 水泥 品种  级配  水胶比 用水量(kg/m3)
 砂率(%)F(%)JG3或ZB-1A掺量(%)DH9掺量(/万)Vc值(s)
 含气量(%)抗压强度(MPa) 7d 28d 
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R90150#D100S36 中热525# 三 0.50 87 34 58 0.6 5 4～7 3～5 8.8 18.1 
R90200#D150S8 三 0.50 89 34 51 0.6 4 4～7 3～5 10.2 20.4 
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    聚乙稀编织布填缝的方法成缝，保证成缝面积大于60%。
    采用高压冲毛机进行施工缝面的冲毛，冲毛面要求达到粗砂微露。
    4.碾压混凝土施工质量管理
    4.1 碾压混凝土原材料质量控制
    三峡工程左导墙碾压混凝土使用的原材料与常态混凝土的一样，其质量控制一并进行。水泥和粉煤灰、骨料及外加剂按下面程序控制：
    三峡拌和楼设有砂含水率自动测定仪，可对拌和用水量进行自动调节，但此类仪器极易损坏，此时通过加密人工测定砂含水率，并及时调整。所有检测方法均按三峡标准进行，各项技术指标必须满足三峡标准要求。
    4.2 碾压混凝土拌和物质量控制
    混凝土拌和物质量控制按下列程序进行：
    根据试验，碾压混凝土机口Vc值一般按如下标准控制：夜间和阴天为4～7s，晴天的白天为3～5s。碾压混凝土含气量按3%～5%控制，鉴于碾压混凝土属干硬性混凝土，与常态混凝土相比胶材用量也较少，引气相对比较困难，其引气剂的掺量是常态混凝土的4～6倍，因此，对碾压混凝土含气量的控制要特别注意。
    4.3 碾压混凝土施工质量控制及质量评定
    三峡工程左导墙碾压混凝土施工主要从自卸汽车入仓前清洗、下料、摊铺和仓面vc值、开始碾压时间及压实度、温度等方面进行质量控制。
    经过实践，仓面Vc值按5～10s控制，以不陷碾为原则，尽量采用低vc值。为掌握最佳开始碾压时间，并配备合适的资源，进行现场vc值损失试验，结果见表6。
    根据表6可见，采用ZB-1A或JG3高效减水剂(奈系)的碾压混凝土其vc值在1h时损失较大，因此，摊铺好的混凝土料须在半小时内开始进行碾压施工。
    表6 Vc值损失试验检测成果
    为做好碾压混凝土的质量评定工作，除进行碾压混凝土的机口检测和仓面检测外，还要进行钻孔取芯检查。对已施工的碾压混凝土分别在导2#、导5#、导7#高程49.77m、49.91m和50.12m的间歇面上进行了钻孔取芯和压水检查，钻孔深度分别为36.07m、35.2m和42.1m。据试验统计资料，芯样获取率98%以上，最大芯样长度5.92m，最大透水率0.26Lu，由此可见，左导墙碾压混凝土已施工部分质量优良。
    5.结语
    三峡工程左导墙结构按碾压混凝土设计，既是为了优化施工，避开高温季节与大坝主体结构施工争温控混凝土的矛盾，更是为三峡工程三期临时挡水围堰碾压混凝土的施工摸索经验。通过左导墙碾压混凝土的施工实践，有以下几点值得今后工作引起重视：①三峡工程花岗岩人工骨料的脆性大，在施工中易破碎，碾压混凝土配合比设计时总胶材用量不宜低于160kg/m3，但粉煤灰的掺量可考虑大于50%；②为保证碾压层面泛浆充分，有利于碾压层面的结合，其Vc值控制范围为机口4～7s，仓面5～10s；③优化施工资源配置，保证碾压混凝土的开碾时间控制在0.5h左右，2h内完成各条带的碾压工作；④做好碾压混凝土施工的入仓方案，提前形成各高程的入仓通道，满足三期碾压混凝土高强度的施工需要；⑤提前做好快速上升模板的研究工作，使三期碾压混凝土围堰施工具备连续上升的条件。


    (中国长江三峡工程开发总公司工程建设部 洪文浩) 结构设计
本文Tags：组织结构设计,钢结构设计,钢筋混凝土结构设计,工程资料,

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