碾压混凝土筑坝

碾压混凝土筑坝（精选8篇）

碾压混凝土筑坝 篇1

碾压混凝土怎么养护?

一、施工过程中，碾压混凝土的仓面应保持湿润，

二、正在施工和刚碾压完毕的仓面，应防止外来水流入，

三、在施工间歇期间，碾压混凝土终凝后即应开始洒水养护。对水平施工缝和冷缝，洒水养护应持续至上一层碾压混凝土开始铺筑为止;对永久暴露面，养护时间不宜少于28d;台阶状表面的棱角应加强养护。

四、有温控要求的碾压混凝土，应根据温控设计采取相应的防护措施;低温季节和寒潮易发期，应有专门防护措施。

碾压混凝土筑坝 篇2

1 碾压混凝土筑坝技术的施工特点

碾压混凝土筑坝工程的优势较为明显, 在我国的应用过程中不但可以吸收国外的先进经验, 而且还可以结合我国的实际情况进行施工过程中的细节的调整。

(1) 缩短工期。碾压混凝土施工在保证质量与保证工期方面具有较大的优势, 因为可以大面积展开式施工, 如果施工面积较大还可以多台工程机械并行操作, 可以应用大型工程机械所以施工速度较快, 可以大大缩短工程的施工期, 以前需要数年才能得以完成的筑坝工程, 现在数月完工已经变成可能。

(2) 节约成本。碾压混凝土做为一种新技术近年来得到广泛应用的最主要原因除了加快施工进度而外就是节约成本。由于碾压混凝土结构较为坚固, 因此以这种技术施工的坝就不需要太大的厚度, 所以, 这种坝体型较小, 不但为国家节约了宝贵的土地资源, 而且整体的材料也节省了许多, 并且由于施工的工程量也相应变小了, 所用的模板量也大大减少了, 因此在施工中的材料费用等成本也大大得以降低, 时间的节省也可以转化为效益。

2 碾压混凝土筑坝施工工艺

(1) 摊铺碾压。摊铺碾压是碾压混凝土施工中的最为关键的工艺过程。在具体的施工过程中可以使用专用的平仓机也可以使用推土机对待碾压混凝进行均匀摊铺。为了尽可能地减少混凝土的骨料分离状况可以使用叠压式卸料法与串链式摊铺法。一旦发现待碾压的混凝土出现骨料分离现象必须及时采取相应措施加以处理, 否则将给工程质量埋下隐患。

(2) 薄层碾压连续上升施工。薄层碾压连续上升工艺的优点共的三点, 一是可以保障坝体的坚固程度、强度、防水性;二是可以在较大的高度上施工, 并且这个高度还在不断提高之中;三是可以实现快速优质施工。随着与薄层碾压连续上升施工工艺相关的温控技术、混凝土入仓技术、模板技术等保障技术都在不断提高的情况下, 采用薄层碾压连续上升工艺在提高筑坝质量的前提下, 可以为整体工程降低成本、节约工期。

(3) 新的成缝方式加快碾压混凝土施工速度。通常工程施工中是采用预埋分缝板成缝或者切缝机成缝等方式成缝, 新的成缝方式不仅提高工程的质量还加快碾压混凝土施工的速度, 有效缩短工期。采用诱导板成对埋设的方式成缝, 即诱导成缝法, 新的成缝方式不仅提高工程的质量还加快碾压混凝土施工的速度, 有效缩短工期。采用诱导板成对埋设的方式成缝, 即诱导缝成缝方式应运而生, 但其存在挖槽的埋设和固定不容易等问题。为了解决这些问题, 结合沙牌碾压混凝土拱坝的诱导缝成缝方式, 采用设置有重复灌浆系统的重力式的混凝土预制件型式进行诱导成缝。这种新的成缝形式安装更加简便, 适合人工安装。

(4) 将变态混凝土的使用范围扩大, 优化施工。变态混凝土是指在混凝土拌合物中添加一定的水泥灰浆, 使拌合物具有可振性, 再用插入式振捣器振动密实, 形成一种具有常规混凝土特性的新的混凝土。目前在我国的很多水利筑坝施工中, 已经被广泛使用变态混凝土, 其能将混凝土碾压到的模板周边及死角。许多大型的工程中已经将坝面上和两岸岸坡基岩面接触的垫层的使用的常态混凝改用变态混凝土。

(5) 模板。砼工程中对于模板选择的不同使用将带来碾压砼工艺的完成效果的差异性。所以在模板选用上一定要关注这一点。现在, 碾压同工程的模板的形式使用了有交替起落功能的全悬臂模式。这种模板的好处是上层板和下层板之间可以分离, 一个上升而另一个降落, 大大加速了运送过程, 后来这一技术有不断发展创新。

3 展望

我国现阶段的施工方法也是不断发展的, 更投入了更多科技因素, 总的来说发展较快, 在未来的工作里, 应当将这些工艺的性能不断推广使用, 随着施工环境变化, 以及天气因素, 新发明等因素的影响, 施工的方式方法将会越来越多, 种类越来越齐全。不过应当及时注意下面问题: (1) 裂缝问题存在, 根据不同的环境, 包括不同的光照, 不同的湿度, 不同的风流通状态下研究裂纹产生的具体过程以及避免方法是应当主要发展的一个方向, 另外考虑到混凝土坝体自身的有别于其它施工的特点来说, 坝体层内部裂纹也是应当注意的一点。这一点是砼体坝最脆弱的部位, 一点点的水的侵入都将带来损害, 应当从原料的选择都施工技术的严格性, 减少甚至杜绝渗水问题的发生。 (2) 冬季的干冷环境对于混凝土有负面影响, 在这种地方应当注意。混凝土的忍耐能力应当设定一个指标, 并根据指标设定必要的工艺, 配备等, 提升恶劣环境下混凝土的生存能力, 使其具备多种适应能力, 并发挥坚固性的效果。 (3) 仿真技术的推广。计算机三维技术能够带来真实环境的模拟, 能够为混凝土施工打下基础, 让人员直观了解当前混凝土所处于的状态。在仿真过程中能够提前发现一些问题并在实际工作中给予避免。这能够大大提升我国混凝土工艺的可操作性, 在理论和实际双方面都有一定的推动意义。

4 结束语

碾压混凝土筑坝 篇3

关键词：水电站碾压混凝土筑坝施工

1水电站碾压混凝土筑坝施工综述

碾压混凝土筑坝施工是70年代发展起来的一项新型筑坝施工，它既充分地利用了混凝土坝断面紧凑、整体性强的优点，又将土石坝大型施工机械化方法移植到铺筑混凝土坝上，实现了快速、大仓面连续碾压施工。70年代初期，美国加州大学Raphael教授等率先提出了碾压混凝土的新概念。1975年巴基斯坦在塔贝拉坝结构的紧急加固和保护处理工程中首次采用了碾压混凝土新工艺，1981年3月日本建成了世界上第一座“金包银”式的碾压混凝土重力坝坝高89m的岛地川坝(RCD)；接着在1982年美国建成了世界上第一座全碾压混凝土重力坝—坝高52m的柳溪坝(RCC)。自此以后，南非、澳大利亚、墨西哥、法国、西班牙、俄罗斯、巴西、阿根廷等许多国家相继采用了这项大坝施工新技术，并不断地改进和完善，不仅在中小工程上应用，在一些大型工程上也有应用。我国于1981年开始进行碾压混凝土筑坝的试验研究工作，于1994年建成了当时世界上最高的贵州普定水电站重力拱坝(75m)，开创了我国碾压混凝土拱坝筑坝施工的先河。同期建成的河北温泉堡单曲拱坝(48m)，地处北方，与普定一起，成为南北两地碾压混凝土拱坝的代表。随后，在我国南方和北方地区相继建成了一批100m以内和100m以上的碾压混凝土拱坝。如：福建溪柄单曲薄拱坝(63.4m)、四川沙牌单曲拱坝(132m)、新疆石门子单曲拱坝(109m)等。目前，世界上所有已建和在建的碾压混凝土拱坝绝大部分集中在中国，而且已投产的几座高于60m的拱坝，没有一座在大坝上游面发现有裂缝，也没有发现来自上游面的坝体渗漏。

2碾压混凝土坝施工的优越性

2.1碾压混凝土筑坝能提高施工速度，缩短工期。碾压混凝土坝断面尺寸与常态混凝土相似，水泥用量少、坝体结构简单、可不设纵缝、不以模板形成横缝、使用土石坝机械施工，所以，浇筑速度比常态混凝土坝快。如岛地川坝用分块浇筑法，每层2.0m，共需22个月，但采用碾压法，每层7.0m，共需20个月；大川坝用分块浇筑法，每层2.0m，共需18个月，而用碾压法只需9个月。

2.2碾压混凝土坝造价低。同土石坝相比，碾压混凝土坝体积小、建筑材料省；坝基宽度小，减少了开挖和基础处理范围，施工导流及泄洪建筑物的长度缩短；而且可把泄洪建筑物布置在河床内，不必像土石坝那样在河床外另设泄洪道。由于中小型碾压混凝土坝能在几个月内碾压完毕，大大降低施工导流量，从而降低了导流费用。另外，同常态混凝土相比，碾压混凝土坝节约了模板工程量，根据玉川坝估算，可节约模板费用30％，同时节约了冷却、接缝灌浆费用。碾压混凝土水泥用量少，从而节约投资。玉川坝节约水泥11％，混凝土单价降低10％左右；坑口坝碾压混凝土单价为同标号常态混凝土单价的88％。

3水电站碾压混凝土筑坝施工质量易出现在的问题

3.1碾压混凝土结合面的强度控制问题混凝土拌和物从投料拌和到仓面上碾压结束历时一般应小于2h，且每个碾压层面均要求在混凝土初凝之前加上层碾压覆盖。对碾压混凝土的两个层面进行铺浆：一是新老混凝土面结合及混凝土与岩石面结合时，层面铺一层10～15mm厚水泥砂浆。在进行这道工序时，将卸在仓内的砂浆按碾压混凝土铺筑条带方向用专用铺浆耙子铺设均匀，铺浆范围与下料范围协调一致，避免砂浆长时间暴露，水分散发后干硬；二是在坝前2～3m范围内，混凝土压实层与压实层之间，为保证防渗效果，而铺设一层1～1.5mm厚水泥粉煤灰净浆，灰浆与变态混凝土所用灰浆相同。在进行这道销浆工序时，用特制量桶提浆，洒铺在需要部位，并用铺浆耙铺均匀，铺浆范围也要与下料范围协调一致，避免浆液干硬。同时采用分层斜坡碾压施工，使层间间隔时间缩短，使层间结合的质量得以保证。

3.2防渗问题世界上大多数碾压混凝土坝约占57％采用与碾压混凝土同步上升的常规混凝土做护面防渗，约有10％的坝直接使用碾压混凝土防渗，具体做法是在碾压混凝土中掺入较高含量的无薪性细粉来提高碾压混凝土的可靠性，这种防渗形式在西班牙比较普遍，还有少数约5％采用常规混凝土预制面板加PVC膜防渗，近年来采用变态混凝土防渗坝面的做法也有所增加，具体做法是在碾压混凝土摊铺前或摊铺后，向碾压混凝土中注入水泥砂浆，使用插入式振捣棒振实。碾压混凝土坝的防渗设计不应只依赖上游护面系统来解决，应使整个坝体形成一个挡水体。坝体渗漏完全可以通过合理的设计和施工加以控制，如采用恰当的配合比、控制摊铺碾压质量、层面处理以及排水、集水措施等。碾压混凝土层间结合一般是渗漏的薄弱环节，碾压混凝土坝防渗的主要问题是解决层间渗漏问题。

3.3异种混凝土结合问题变态混凝土与碾压混凝土交叉施工，采用先预碾、再变态、后补压的方法，即铺料结束后，先对碾压区静碾1～2遍，接着变态区施工，最后补压其余遍数，并采用小碾尽量碾压至变态区，取得了较好效果。在变态混凝土与碾压混凝土搭接部位，振捣采用斜插法，同时振捣器至少应插入下层混凝土5cm。

4水电站碾压混凝土筑坝施工质量控制策略

4.1原材料控制碾压混凝土原材料质量控制的目标就是保证用于施工的各种混凝土原材料各项性能指标符合《水利工程碾压混凝土施工规范》和工程设计指标要求，杜绝不合格原材料在工程中使用。施工原材料质量通过进入施工现场前或使用前的抽样检测进行控制。检验结果出来前，各种原材料均不得投入使用。进场水泥、粉煤灰、外加剂等还必须有出厂检验合格报告。通过按规定的频率抽检，及时掌握原材料质量变化情况，凡质量检验结果达不到标准或专项指标要求的，不得投入使用；或及时查明原因采取对策，避免影响到混凝土质量。

4.2拌和控制碾压混凝土拌和过程主要是控制拌和楼称量系统的精度和拌和物均匀性。

4.2.1碾压混凝土拌和时，应至少1次／每月(或必要时)对衡器进行检查，以保证拌和楼称量系统的精度。各种材料称量允许偏差，水、水泥、粉煤灰和外加剂为±1％，粗、细骨料为±2％。

4.2.2混凝土各种原材料要求经试验室检验确认合格后方能投入拌和，必须杜绝不合格原材料进入搅拌机。

4.2.3投料顺序和拌和时间需通过拌和试验确定。必须按拟定的投料次序和拌和时间进行混凝土拌和。应对拌和时间进行抽检，每作业班抽查不少于4次。

4.2.4应至少每周1次对拌和均匀性进行检查，拌和不均匀的

生料严禁入仓，以确保碾压混凝土质量。在拌和机卸料的首尾两部分取拌和物试样进行检验，均匀的混凝土要求满足①采用洗分析法测定粗骨料含量，两个试样相差不大于10％：②用砂浆容重分析法测定砂浆容重，两个试样差值应小于30kg／m³。

4.2.5在混凝土拌和过程中，原材料品质和实际状况会发生变化，应根据原材料检测及机口混凝土抽检结果，及时准确调整配合比。当粉煤灰、砂石骨料等含水率波动大干1％时，相应增减拌和用水量及改变骨料用量。砂子细度模数每增大0.2时，应增加砂率1％，反之则降低砂率1％。骨料超逊径含量超标时，要将该级骨料中超径含量计入上一级骨料中，将逊径含量计入下一级骨料中。

4.2.6碾压混凝土拌和物质量通过在拌和机口抽样进行的混凝土参数检查进行控制。对确认不能满足质量要求的碾压混凝土拌和物应作废料处理。

4.3碾压控制要求混凝土拌和物经碾压后的达到密实度要求。

①碾压作业要求条带清楚，条带宽度同振动碾轮压宽度，碾压条带必须重叠15～20cm，同一条带分段碾压时，其接头部位应重叠2～3m。②混凝土通常要求垂直于水流方向进行碾压。振动碾应沿着铺条带进行碾压，大型振动碾碾不到的边缘拐角部位采用小型振动碾碾压密实。③碾压方式和碾压遍数通过现场实验确定。必须按确定的碾压方式和碾压遍数进行碾压作业。④碾压后的混凝土表面，要求有微浆出露，表面平整有光泽，呈一定的弹性，并经核子密度仪实检测压实容重达到设计要求98 5％的指标(施工控制值)，否则进行补碾。如仍不合格，则在3m³以内的混凝土作挖除处理，重新回填混凝土碾压。⑤检测压实容重用表面型核子水分密度仪在使用之前要用工程实际所用材料配在室内拌制的混凝土容重进行校订。⑥刚碾压完的混凝土层面由于受到挤压有一个反弹过得，因此压实容重的测试应在碾压完10分钟后进行。⑦平仓后的混凝土就及时进行碾压，要求混凝土从拌和到碾压完毕的最长时间不得超过上下层混凝土最大允许间隔时间，以避免形成冷缝，一般不超过2h。⑧混凝土碾压质量通过仓面抽样检测进行控制。

4.4成缝控制

①采用先碾后成缝工艺，避免成缝装置、材料对碾压施工的影响。②切缝机成缝时填缝材料随切缝刀片一次嵌入缝中，填充物距压实面1～2cm。切缝完毕后用振动碾碾压1～2遍，以减少切缝对混凝土松动破坏。③按规定位置和间距切缝，以保证成缝面积。④要求在层间间歇期内完成切缝。⑤成缝施工要求迅速，以免形成施工干扰，影响施工进度和质量。

4.5变态混凝土控制

变态混凝土施工主要控制铺浆均匀性和振捣质量。

4.5.1变态混凝土的运输、卸料、摊铺应与同浇筑高程、同部位的碾压混凝土施工同时进行，以减小两者初凝时间的差异，保证两种混凝土结合部的质量。

4.5.2变态混凝土灰浆的配制在施工现场设置专门的制浆系统，在拌制处应有醒目的配合比标识。变态混凝土灰浆应严格按试验室提供的配合比进行配制，灰浆掺量也应根据试验确定，一般为混凝土量的4％～6％。

4.5.3加浆时将水泥浆均匀洒在碾压混凝土面上，灰浆掺入碾压混凝土内10～15min后开始用大功率振捣器振捣，要求振捣器应插入下层变态混凝土5m以上，振捣至混凝土表面完全泛浆为准，一般不小于15s。

4.5.4注意控制搭接部位的振捣质量，宜用振捣器从变态混凝土区斜插入碾压混凝土区，尽量多搭接。振捣均匀后用小型振动碾碾压1～2遍。

碾压混凝土筑坝 篇4

碾压混凝土的原材料与普通混凝土基本相同，为节约水泥、改善和易性和提高耐久性，通常掺大量的粉煤灰。当用于路面工程时，粗集料最大粒径应不大于20mm，基层则可放大到30～40mm，

为了改善集料级配，通常掺入一定量的石屑，且砂率比普通混凝土要大。

碾压混凝土筑坝 篇5

关键词：水利水电;筑坝工程;技术分析

有很多因素对水利水电施工中筑坝工程造成影响，例如;施工的材料、技术水平、地质条件等，对施工的质量很难保证，会造成不利的影响对水利水电工程整体施工来说。通常有些施工只追求进度，完全忽视了施工的质量，能够在有限的时间完工，因此出现很多的质量问题，在工程的后期埋下了许多安全隐患。工程的相关人员必须要对筑坝工程施工实行质量控制，掌握主要的技术。

1水利水电筑坝工程的主要策略

1.1减少施工成本的投入

减少成本的投入是水利水电施工中非常重要的一项工作，然而土石坝施工技术可以有效降低成本的投入，能对现实成本进行预期的控制。这是因为采用了土石坝施工技术开展工作的时候必须要按照规定的步骤进行，这样就不用制定有关成本的制度。采用土石坝施工技术可以减少混凝土模板的使用数量。因为需要的原材料的成本非常低，所以造成了施工成本大大的降低。

1.2土石坝施工的时间较短

在水利水电工程的施工中，采用土石坝施工技术可以有效减短施工时间，也能让整个施工工作更加顺利和稳定，尽量避免水坝修复工作所造成的不好影响，保证工期的进度。通常来说土石坝施工技术是水利水电筑坝施工方式中效率最高的一种。根据实际工作中，体现了前期工的水利水电工程施工中，在使用土石坝施工方式后能够在几个月内竣工，并且该状况下工程的质量也很有保证，能够更好的降低工程成本的投入。

1.3土石坝施工过程中出现技术的问题

土石是组成土石坝的主要成分，但在施工中针对细节有着非常的要求制度。在实行土石坝施工之前，必须要彻底的清除土石上的杂物，开展这项工作的过程中一定要遵守按照有关规范。土石彻底清理好之后，水电施工人员才能实行后续的施工步骤。实际施工中，相关工作人员应及时的上报和解决工作中遇到各种问题。因此水利水电施工工作人员在土石坝填筑期间一定要依照“薄层轮加，交叉填筑，均衡上升”的基本原则来进行工作，并施工中要控制好每个阶段，这样可确保土石坝施工的高质量。

1.4筑坝仿真技术

实行水利水电工程的施工的过程中，使用筑坝仿真技术能够使用施工的效率有很大的提高。仿真技术能够在事先模拟出详细的施工环境，这样可以为土石坝的施工提供相关的准确依据。技术工作人员在施工期间可以学习并掌握相关的重点技术，降低施工的误差，尽量避免出现返工的问题。因此，使用筑坝仿真技术对于提高土石坝施工的安全可靠性有着非常积极的作用。

1.5季节的变化影响土石坝施工

水泥混凝土路面碾压施工初探 篇6

关键词：水泥混凝土,碾压,施工,用量

碾压水泥混凝土路面之所以比普通水泥混凝土路面经济, 主要在于其水和水泥用量少、工序简单, 路面强度高。但是, 水泥用量和用水量问题一直很少有定量分析。我们通过工程试验, 针对这些问题进行了初步研究, 如下。

1 施工用水量

在讨论水泥用量问题之前, 首先讨论碾压水泥混凝土的用水量。众所周知, 碾压水泥混凝土的用水量, 应该是碾压水泥混凝土集料 (带有级配的粗细骨料) 由击实试验确定的集料最佳含水量, 只有满足这个条件, 才能保证碾压水泥混凝土路面具有足够的压实度和强度。由试验数据, 我们得到了用水量与碾压水泥混凝土路面抗折强度的关系。即混凝土抗折强度随着用水量的增加而增长, 待达到一定用水量后, 混凝土强度随着用水量增加而下降。经验算, 达到最大强度时的用水量正是集料最佳含水量。

集料中泥含量的多少, 是引起集料最佳含水量变化的另一因素。换一个水泥用量, 同一集料的最佳含水量则将随之而变。

只有满足上述条件, 才能保证碾压水泥混凝土路面具有最大密实度和最佳抗折强度。为此, 建议碾压水泥混凝土用水量采用式 (1) 计算:

式 (1) 表明:用水量W用等于碾压水泥混凝土集料最佳含量W最佳乘以集料最大干密度ρ最大干密度, 再扣去集料含水量S含水。W用为碾压水泥混凝土单位用水量, 试验教据表明, 一般在70-10kg/m3范围内。当水泥用量改变时用水量也应随之进行调整, 根据试验可给出下列回归方程 (2) :

式中C为水泥用量 (kg/m3)

式 (2) 是在碾压水泥混凝土单位重量中砂、石含量一定的条件下, 只改变水泥用量时, 求得的施工用水量 (W用) 。

2 水泥用量

施工前, 在所做的一系列试验中, 所采用的材料为P.O 42.5普通硅酸盐水泥、石灰岩碎石、中砂。从试验中得到碾压混凝土抗压强度与其水泥用量有一个最佳水泥用量的值。同时还可看出在同样水泥用量条件下碾压混凝土的R压高于普通混凝土, 表现出碾压混凝土的优越性, 对这个“范围”, 我们暂且称之为“界定范围”, 以这一试验成果指导工程中的水泥用量, 得到了良好的技术经济效果。

工程数据表明, 当取不同的水泥用量时 (42.5级普通硅酸盐水泥) , 碾压水泥混凝土路面抗折强度的变化也同样有个最佳用灰量的值, 以上数据表明, 碾压水泥混凝土路面的水泥用量有个最佳值, 相对普通水泥混凝土而言, 还有一个界定范围, 在这个范围内, 碾压混凝土表现出较明显的技术经济优势。当然, 不同的试验条件、材料特性、水泥强度等级, 这个范围会有所变化, 故而对这一规律还需进一步研究。

根据试验和工程数据综合考虑, 初步总结得出:当采用P.O42.5硅酸盐水泥时, 碾压水泥混凝土集料水泥用量, 其界定范围应在150-290kg/m3之内。在施工中可依据设计要求的路面强度, 在这个范围调整水泥用量;当路面强度要求更高时, 可调整水泥强度等级。

碾压水泥混凝土路面水泥用量之所以存在这个“界定范围”, 是由于受其用水量的制约。因为, 高于“界定范围”的水泥用量, 一部分水泥将不能被充分水化, 在集料中难以形成强度。这些极细的多余水泥颗粒, 在集料中反而使碾压水泥混凝土路面强度降低。这一点正是碾压水泥混凝土路面与普通水泥混凝土路面基本特性即强度形成机理不同所致。

3 界定范围内水泥用量分布形式

根据碾压混凝土抗压强度的分布特征, 试给出如下回归方程式 (3) :

式中:C为碾压水泥混凝土水泥用量 (kg/m3)

R折为碾压水泥混凝土路面设计抗折强度 (MPa)

按 (3) 式验算后, 与现场的抗折强度试验数据比较 (水泥用量在150-290kg/m3之间) , 实测与计算结果基本拟合。所以该回归方程式有一定的参考和实用价值。

用上述 (3) 式对碾压水泥混凝土路面设计抗折强度分别为3Mpa;4 Mpa时, 进行计算, P.O 42.5水泥用量分别为194.3kg/m3;285.5kg/m3。按笔者提出的路面抗折强度与灰水比的回归方程表达式:R折=-0.034+8.294lg (C/W) 进行验算, 当用水量分别求得为:77.8kg/m3;95.3kg/m3时, 相应求得的R折分别为3.23Mpa;3.96Mpa时, 误差在±5%左右。

结束语

碾压混凝土拱坝快速施工技术浅析 篇7

关键词：碾压混凝；土拱坝；快速施工

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）09-0164-01

1 概 述

招徕河水利水电枢纽工程是位于湖北省长阳县境内、清江中游左岸的一级支流招徕河河口招徕河村，主要开发的任务是一座以发电为主，并具备库区航运、水产养殖、防洪及旅游等综合性效益的Ⅲ等中型水利水电枢纽工程。主要建筑物包括拦河大坝、引水洞、厂房和开关站等，水库正常蓄水位EL300.00 m，总库容0.7033亿m3，电站总装机容量36 MW。

招徕河大坝系三级建筑物，该大坝是一座空间变厚不对称的对数螺旋线型碾压混凝土双曲拱坝。大坝设计最低建基面高程EL200.50 m，坝顶高程EL305.50 m，最大设计坝高105.00 m，大坝各层拱圈的水平拱轴线均由左、右两段对数螺旋线组成。坝顶轴线弧长198.05 m，相应弦长178.20 m，其中，左半弦长68.50 m，右半弦长109.70 m，其河谷宽高比1.70，大坝顶厚6 m，拱冠处底厚18.50 m，厚高比0.17，最大中心角95.55 °，最小中心角49.86 °，最大曲率半径167.85 m，最小曲率半径30.72 m，坝顶轴线弧长198.05 m，相应弦长178.20 m，坝体最大倒悬度0.41，是目前国内外已建或在建的100 m级以上最薄最高的碾压混凝土双曲拱坝。

2 主要施工特点

2.1 坝太薄

大坝顶厚6 m，拱冠处底厚18.5 m，厚高比只有0.17，平均厚度约10 m，是目前国内外已建或在建的100 m级以上最薄最高的碾压混凝土双曲拱坝。

仓号窄而小，仓内拥挤，设备不能正常通仓运行，必要时还需垂直运输设备辅助协调仓内设备运行，仓内工艺组织相当困难，给大坝防渗与排水带来困难，碾压混凝土快速、大规模施工的优点不能充分发挥。

2.2 体型复杂，曲率变化很大

最大中心角95.55 °，最小中心角49.86 °，最大曲率半径167.85 m，最小曲率半径30.72 m，坝顶轴线弧长198.05 m，相应弦长178.20 m，坝体最大倒悬度0.41，在模板规划及翻升、大坝体型快速检测及控制等方面提出了很具有挑战性的技术难题和组织难题。

2.3 混凝土原材料储备不足

由于现场临建场地狭窄，砂石骨料及胶材储备量太小，混凝土原材料基本依赖混凝土开盘后补给供应，对碾压混凝土正常施工带来很大的潜在影响。

2.4 大坝温度控制标准较高，质量标准高

因此，对大坝大体积混凝土温度控制与防裂措施等都有严格的要求；另外坝体采取预埋一、二期冷却系统，通水冷却。增大了施工干扰和质量控制难度。

3 主要的快速施工技术方案

3.1 大坝体型的控制技术

由于大坝的施工方法采用的是连续上升的通仓浇筑，因此，必须将模板设置为连续不断翻升的形式，为了实现模板的快速连续翻升，首先需要对坝体的体型进行有效控制，同时与模板快速检测系统的支持相结合，若模板检测系统无法做到准确快速的应用，则会导致大坝无法实现连续上升的要求。对于招徕河体型而言，由于坝体存在较为复杂的体型特点，因此若盲目的采用传统模板检测方法是行不通的，必须研发一套快速准确的模板检测系统，进一步将模板快速连续翻升得以实现。

编制模板检测软件工作的开展，使传统施工放样方法得到彻底打破，通过全站仪和开发软件的相互配合，将施工放样从设计图纸的条件限制中摆脱出来，在对模板进行调整时，不会受到模板位置和高程的影响，只要将模板顶部任意一点的施工坐标测量出来，并在开发软件内输入坐标，在短暂的数秒内即可将模板的偏差判断出来，在2～3 h内即可完成90套模板的检测工作，为了充分考苏地实现大坝连续上升的检测工作。软件的运用可实现运行稳定、直观方便、操作简单、设计速度快等特点。通过坝体竣工断面测量结果的分析可以看出，坝体轮廓符合设计体型的要求，存在的误差均处于允许范围内。

通过实践可以看出，该程序的应用不仅能够实现模板的快速连续上升，而且还能有效避免涉及图纸所带来的条件制约，有效地提升了工作效率，实现大坝混凝土浇筑施工的连续不断上升，为工程施工的顺利实施、大坝体型准确控制以及模板快速检测工作的开展奠定了坚实基础。

3.2 碾压混泥土坝体排水孔拔管成孔新工艺

在碾压混凝土坝体排水孔成孔施工中，应首先要确保成孔效果和成孔后的排水效果，其次不得导致仓内碾压混凝土的正常大面积机械摊铺机碾压所受到影响，充分考虑成孔的经济型，实现工程成本的有效控制。

通过对拔管法、预埋无砂管法、回填碎石法以及间歇期分段钻机成孔法等多种成孔工艺的应用，均无法达到预期要求。拔管法的应用虽然不会影响到仓内碾压混凝土的正常大面积机械摊铺和碾压，但会导致出现严重的塌孔或堵孔问题，且有过大的孔偏移出现。在碾压施工中，回填碎石法中的浆液容易将碎石进行填充，成孔效果不够显著，且孔位有较大偏移产生。预埋无砂管法的应用不仅会影响到仓内碾压混凝土的正常大面积机械碾压和摊铺，而且容易出现破碎问题。间歇分段钻成孔法和后期钻机成孔法在孔位控制上有较大难度存在，且成本过高；在近几年出现的拔管变态法和预埋透水管变态法也都出现不尽人意的现象。第一，对仓内碾压混凝土的正常大面积机械摊铺和碾压造成影响，与碾压混凝土快速施工的特点出现背离。第二，采用变态混凝土对形成的坝体排水孔四周进行封闭，出现透水性较低的现象。第三，成本过高。

通过仔细总结和分析过去的拔管成孔法工艺及拔管变态法成孔工艺中存在的问题，从而制定出了一整套完善的拔管成孔方案，将150 mm的钢管作为拔管工具，主要由管身和盖子制作构成。

在招徕河碾压混凝土施工过程中，运用新的拔管成孔工艺能够将彻底消除碾压混凝土大面积摊铺及碾压施工中产生的干扰，取消变态混凝土对坝体排水孔四周的封闭。在新工艺的操作施工上过去简单化，大大降低了劳动强度，成本效果及成孔率较高，基本不会有施工成本增加的问题出现，经济效益较为可观。

3.3 广州多维DW150 s型连续拌和站的应用

招徕河工程碾压混凝土施工选用广州多维工程机械投资有限公司生产的DW150S型连续强拌站。该系统是水工领域第一次引进全国产连续式强拌站，在此之前该拌和站主要应用于工民建中，而且系统引进前仅生产过二级配常态混凝土，经与厂家联合对其系统软硬件进行成功改造，满足了干硬性三级配碾压混凝土的生产。DW150S型连续强制式混凝土搅拌站由上料皮带、储料仓、原材料衡量及配料系统、搅拌鼓、中控室及拌和物集料斗等组成，实际生产能力150 m3/h，拌和时间20 s，系统采取连续衡量方式，集中控制。经改造后的连续强拌站具有施工方便，操作和维护简单、工作稳定、出故障率低以及生产量大等优点。该拌和站实际占地面积少，设备运行的可靠性高，特别适用于快速、连续生产混凝土的需要。

4 结 语

在招徕河碾压混凝土拱坝施工过程中通过施工工艺的改进，新工艺的应用及新设备的改进和应用，使碾压混凝土快速、大规模施工的特点得到充分的发挥。工程17个月完成大坝碾压混凝土施工（高温季节停止碾压混凝土施工），共施工碾压混凝土约16.80万m3，平均月升程高度约11 m，最大月升程高度27.30 m，并创下碾压混凝土拱坝月连续上升27.30 m的新记录，创国内碾压混凝土坝坝工界上升新纪录。

参考文献：

[1] 郭勇，郑家祥.高碾压混凝土拱坝施工工艺及模拟仿真研究[J].水电站 设计，2003，（3）.

碾压混凝土拱坝温度场仿真分析 篇8

刘宁、刘光廷教授提出水管冷却效应对应的有限元子结构模拟技术[7]。麦家煊教授提出了将水管冷却理论解与有限元分析结合的计算方法[8]。刘勇军博士提出了水管冷却计算的部分自适应法[9]。混凝土拱坝的裂缝大多数是由于温度应力引起,为了预测裂缝的形成和扩展,在施工期和运行期进行温度场仿真分析十分重要。本文以象鼻岭碾压混凝土拱坝项目为依托,该坝采用通仓薄层浇筑方式,根据浇筑过程和实际边界条件,在一期冷却和二期冷却的温控措施下研究拱坝处于施工期和运行期温度场和应力场的分布规律,为制订温控措施提供依据。

1 温度场的基本原理

1.1 热传导方程

由热量的平衡原理[10]可知温度升高所吸收的热量必须等于从外界流入的热量与内部水化热之和,即:

式中:T为温度,℃;a为导温系数,a=λ/cρ,m2/h;Q为由于水化热作用,单位时间内单位体积中发出的热量,kJ/(m3·h);c为混凝土比热,kJ/(kg·℃);ρ为混凝土密度,kg/m3;τ为时间,h。

由于水化热作用,在绝热条件下混凝土的温度上升速度为:

式中:θ为混凝土的绝热温升,℃;W为混凝土中的水泥用量,kg/m3;q为单位重量水泥在单位时间内放出的水化热,kJ/(kg·h)。

热传导方程建立了物体的温度与时间、空间的关系,为了确定需要的温度场,还应满足相应的初始条件和边界条件。

1.2 绝热温升

水泥水化热是影响混凝土温度应力的一个重要因素。水泥的水化热过程依赖于混凝土龄期,通常采用双曲线式来计算水泥的水化热:

式中:Q(τ)为水泥水化热,kJ/kg;τ为龄期,d;Q0为龄期趋于无穷时的最终水化热,kJ/kg;n为常数,需通过试验值来得到。

混凝土的绝热温升可根据水泥水化热计算如下:

式中:F为混合材的用量,kg/m3;k为折减系数,对于粉煤灰来说,可取k=0.25。

在二期冷却前采用式(4)来模拟坝体混凝土的绝热温升。参考小湾拱坝的资料,二期冷却完成后混凝土仍有4~6℃的温升[11],本文采用指数形式来模拟温度回升,表达式为:

式中:θ0取4℃;m取0.025。

1.3 水管冷却问题的等效计算原理

由于水管管径细小,将水管和混凝土分开单独形成网格时,单元的数目庞大,特别是进行三维计算时非常困难。本文采用等效法,即把冷却水管看成内部热源,建立大体积混凝土的等效热传导方程,在平均意义上考虑水管的冷却效果。该法实际上是建立在实际工程经验的基础之上的一种经验计算方法,可以满足工程要求的,且易为程序所实现。

对于各向同性热传递材料,有水管冷却的温度场基本方程为:

式中:▽2为Laplace算子;θ0为混凝土绝热温升,℃;Θ0为通水冷却时混凝土初温。

二期冷却时,一般认为水泥水化热已经基本散发完毕,可以看成一个初温均匀分布、无热源的温度场进行分析。其等效的温度场基本方程为:

2 象鼻岭碾压混凝土拱坝温度场分析

2.1 基本技术依据

(1)拱坝参数。挡水建筑物为碾压混凝土抛物线双曲拱坝。坝顶高程1 409.50m,坝底高程1 268m,最大坝高141.50m,坝顶宽8.00m,坝底厚35.0m,厚高比0.247。

(2)材料热学和力学参数。混凝土的入仓温度见表1。混凝土表面散热系数,不考虑风速时,取为505kJ/(m2·d·℃);考虑2m/s的风速,取为1 298kJ/(m2·d·℃);保温材料条件下,取为350kJ/(m2·d·℃)。混凝土的热学参数见表2。

℃

(3)气温和水温边界条件。根据当地气象站的气温监测资料,考虑高差修正到坝址的气温资料作为参考,拟合得到气温曲线公式:

式中:Ta为气温,℃;t为时间,d。

根据设计院给定的库水温度实测数据模拟出一年的变化规律,用傅里叶积分得出在计算期内水温的变化曲线。蓄水计划为:2017年1月10日蓄水到中孔底板,2017年5月30日蓄水到表孔部位,2017年10月30日蓄水到蓄水高度。

(4)温控措施。一期冷却通水温度15℃,通水流量为1.2~2.0m3/h,通水持续时间为15d;二期通水在封拱灌浆前2个月前进行,通15℃冷却水60d。初始通水流量不超过1.2m3/h。具体温控措施见表3。

2.2 有限元模型及技术路线

根据实际坝体情况,经概化后建立象鼻岭拱坝有限元模型如图1所示。坝体网格高程上按0.6~1m尺寸控制,采用solid70单元,总单元数为264 507,总节点数为292 117,根据2.1节的计算参数和气温、水温边界条件,在大型通用有限元软件ANSYS的基础上,利用APDL参数化语言进行二次开发[12],编制了一套应用程序,可实现基于实际气温和水温条件,在一期冷却、二期冷却的作用下对拱坝从施工到运行期的温度场的动态模拟。

注:△表示自然入仓,但必须埋设冷却水管,需二期通水;☆表示自然入仓,一期通河水冷却条件下可满足混凝土温控要求,需二期通水;○表示混凝土入仓温度≤18℃,一期通河水冷却可满足温控要求,需二期通水;√表示混凝土入仓温度≤18℃,一期通15℃冷却水可满足温控要求,需二期通水。

2.3 温度场结果分析

(1)对EL1280m拱冠梁处取特征点做温度历时曲线以及应力历时曲线(见图2),处于该高程的浇筑块第49d浇筑,立即进行15d的一期冷却,到第223d浇筑上层混凝土,期间该浇筑块表面一直暴露在空气中,导致在这一时段的混凝土表面温度变化曲线与气温变化曲线一致,随着上层混凝土块的浇筑并发热向老混凝土进行热交换,老混凝土的温度又回升,到了第231d开始进行60d的二期冷却,温度降低。由图2(a)和图2(e)可见,拱坝上下游处受气温水温影响显著,上下游坝体表面温差大,在运行期期间,在拱坝表面将产生2.43 MPa的沿横河向的拉应力,超过碾压混凝土的抗拉强度1.54 MPa,将有可能产生竖向裂缝。同时,由于浇筑块厚度很薄,浇筑时间将直接影响新老混凝土的温度场分布。

(2)EL1280m的浇筑块处于夏季浇筑,二期冷却前浇筑块的平均温度为18.024℃,二期冷却浇筑块的平均温度降低了约5℃(见图3)。然而,EL1300m的浇筑块处于冬季浇筑,二期冷却前浇筑块的平均温度为16.386℃,二期冷却浇筑块的平均温度仅降低了1℃左右(见图4)。冬季浇筑的混凝土由于入仓温度低,再加上在一期冷却期间外界温度低,使得二期冷却之前浇筑块的平均温度接近二期冷却水温15℃,根据式(7)可知这将导致二期冷却降温效果不明显,造成在封拱的时候横缝张开不明显,从而无法灌浆。

(3)随着高程的增加,拱坝越薄,特征点受外界气温水温影响越大,在拱坝运行期间,拱坝上部混凝土内部温度呈周期性变化(见图5),与外界温度变化周期相同,最大拉应力1.09MPa(见图6)满足混凝土的标准抗拉强度1.54 MPa,此处的温控措施不用调整。

3 结语

结合以往的研究成果与本文的温度场时空变化规律[13,14],提出推荐的改进冷却方案如下。

(1)拱坝上下游表面受气温水温影响显著,坝面温差大,产生较大的横向拉力,建议加强对此处的保温措施。

(2)新旧混凝土接触面温度变幅大,容易引起在接触面上拉应力过大,导致混凝土开裂,加强对混凝土浇筑顶面的保护。

(3)冬季浇筑的坝段二期冷却降温效果不明显,导致横缝无法灌浆,建议将二期冷却水温降低3~5℃,这样能在封拱时期产生较大的温度差,从而增加拉力使横缝张开。