三峡三期碾压混凝土围堰快速施工技术

'三峡三期碾压混凝土围堰快速施工技术［摘要］:要实现快速施工，必须保证施工的连续性和持续的高强度，三期碾压混凝土围堰所采用的施工方案和技术、管理措施均必须以此为目的进行设计和制定。这些技术措施的成功实施和应用，为工程提前完工起了重要作用，值得借鉴。［关键词］:碾压混凝土围堰快速施工施工技术措施1概述三峡三期碾压混凝土围堰是影响三峡工程2003年蓄水、通航、发电三人口标能否按期实现的关键项冃，混凝土总方量110.52万n?,合同工期不到6个月，其强度Z高在世界水电建设史上是没有先例的。要保证工程按期或提前完工，必须采取快速施工的方法进行施工，而要实现快速施工，必须同时满足以卜-两个条件：(1)必须保证施工的连续性：碾压混凝土浇筑就工一旦停仓，就必须间歇3d以上。而三期碾压混凝土围堰结构复杂，不仅上、下游面存在多处转折，堰体内还布置冇廊道、爆破商室、止水等结构；另外，坝区雨量充沛，根据多年资料，1〜6月份降雨强度超过3nmi/h的大数为52d,这就要求采取相应的技术措施，减少或避免停仓间歇。(2)必须保证持续的高强度施工：三期碾压混凝土围堰工程量大，工期紧，R采用通仓薄层连续上升，单层最大浇筑面积1.9万n?,每层必须在允许的层面间歇时间内覆盖完毕，只有保证持续的高强度施工，才能有效保证快速施工的顺利进行。2施工冃标的确定水电工程施工作为水利枢机的建设过程，我们可以把它看成一个系统，它的运行是有明确的目标的,选择H标是系统分析活动中的首项程序，对决策活动具有决定性的作用，由于三期碾压混凝土围堰是关系到三峡工程2003年蓄水、通航、发电的关键项冃，因此，保证工程按期完工是必须实现的冃标，所有的施工方案和技术、管理措施均必须以此为目的进行设计和制定。3关键技术和快速施丄措就3.1优化工程设计复杂的结构和过多的工序要求是影响连续施工的重要因素，在不影响工程功能性的前捉下，简化工程结构和施工工序对方便施工具有积极的作川。因此，在我们在签定施工合同之后，即对工程设计进行仔细分析，最后对局部结构进行了调整，减少了施工的复杂性。(1)根据基础灌浆和堰体排水孔等项工程的施工需要，原设计在高程90m和107.5m布證了两条纵向廊道，这样，在9()m高程必须停仓间歇一次，经研究，最后取消了高程9()m纵向廊道，仅在6号、7号堰块布置长63m的纵向廊道进行基础灌浆，在15号堰块布置横向交通廊道；高程90m以下的堰体排水孔结合高程90〜107.5m段排水孔一起在107.5廊道内施工。 (1)原设计堰休上游迎水面还必须喷涂水泥基渗透结晶型防水材料，市丁三期碾压混凝土围堰主要是在低温季节施工，上游面翻转模板拆转上升后必须立即挂设保温被，无充足的时间进行该项工作，同 时，为简化施工工艺，避免过多的上、下交叉作业，最后取消迎水面防水材料的喷涂，改为在上游50cm范围变态混凝土内掺KTM防渗剂，简化了施工。(1)各廊道跨永久缝处原设计布置有一道止水，经研究后改为在预制卿道安装缝隙处填充SR2防水材料，不另设止水片。3.2采用全新的设计模式，保证沌工技术的优化由于三期碾压混凝土围堰工期紧，关键的施工方案和一些影响施工速度的重要工序的技术设计不允许出现中途返工的情况，因此，在设计过程中，我们一改传统的串行产品开发模式，以并行工程理论为指导，组成了跨部门的技术攻关小组，共同研究设计，找出影响工程通T的各种因素，采取相应的对策,最大程度地避免设计错误，减少重复次数，同时，还多次进行牛产性试验，并在试验后组织各工序的操作人员进行讨论研究，对设计中存在的不足进行改进，授终以最优的设计实施应用于施工生产。例如，上游翻转模板先麻进行多次提升工艺试验和锚筋拉拔力试验，在证明其安全可靠、操作简便，能够满足施工各项要求后才投入批量生产，最后成功应用于工程施工。这种全新的设计模式提高了预见性，将对碾压混凝土施工技术的探索集中在设计阶段，冇效避免了施工过程中的返工现象。3.3混凝土配合比优化设计为适应碾压混凝土连续、快速施工，必须解决大体积混凝土施工水化热问题，从施工工艺角度考虑，在混凝十中设置冷却水管以降低内部水化热的方法虽然可行，但不适合三期碾压混凝土围垠快速施工的要求，只有采取措施降低混凝土水化热。山于是通仓浇筑，仓血血积大，每层浇筑用时较长，因此混凝土的初凝时间不能过短，以免覆盖不及时出现冷缝；另外，由于是连续上升，模板锚筋受力时混凝土龄期较短，必须保证冇足够的强度，这一系列问题都冇要求对混凝土配合比进行优化设计。三期碾压混凝土围堰实用的混凝土配合比是通过室内试验和现场生产性校核试验后提出，报设计、监理单位批准后使用，实用的碾压混凝土配合比见表lo表1三期碾压混凝土围堰碾压混凝土配合比设计指标水胶比粉煤灰(%)级配砂率(%)用水量(kg)胶材用量(kg/m3)减水剂及掺量引气剂及掺量VC值(s)含气量(%)水泥粉煤灰总量R90150F50W80.5055二级配399384102186ZBJA或JG30.6%AIR202I0/万1〜54〜6三级配34837591166三级配富灰3483751091843〜7根据试验检测，在混凝土中渗入粉煤灰减少了水泥用虽，降低了水化热；缓凝高效减少剂的使用，使混凝土减水率达到21.3%,初凝时间延长200min以上；引气剂的使用使混凝土抗冻，抗渗有明显提高;在变态混凝土桨液屮掺加122HE早强剂的使用(掺量为2.0%)使混凝土各龄期模板锚筋抗拔力均在理论计算的拉拔力的1.6倍以上，保证了模板施工的质量和安全。3.4施工方案和施工技术的优化设计(1)浇筑分仓 合理划分浇筑仓次对冇效利用工期和均衡生产至关重要，根据三期碾压混凝土围堰各堰块革础高程和出水时间的不同及基础灌浆的进度耍求，浇筑分仓情况如下：高渠6号〜8号堰块从建革面高程58m浇至高程69.8m后停仓间歇，在其上进行7〜8号堰块基础固结灌浆施工。在此期间，6号堰块单独上升至高程82.Im后停仓间歇，安装高程82m廊道。9〜15号垠块从建基面高程50m浇至高程69.8m与7〜8号垠块并仓后连续上升，浇至高程82.Im与6号堰块并仓后继续上升，浇至高程107.6m后停仓间歇一星期，进行高程107.5m预制廊道安装，安装好后6〜15号堰块通仓连续浇筑至堰顶高程140mo丿施工实践证明，这种分仓浇筑方式使整个工程施T在时空上衔接紧凑，有效的利用了T期。其屮，将高渠6号〜8号堰块高程58m〜69.8m安排为首仓，在三期基坑水位降至高程58m后一个星期便得以开仓浇筑，为随后进行的高强度施工积累了经验；6号垠块单独上升至高程82.Im后利用停仓间歇时间完成6号垠块82m廊道安装，减少了一次安装量，使该廊道的剩余部分（7号垠块，长2亦）能够在混凝土浇筑过程中完成安装施工，保证了垠体在高程82.Im并仓后连续浇筑。另外，堰体分两次并仓，也最大程度地实现了施工生产的相对均衡。（2）运输入仓方案的优化要实现混凝土快速高强度施工，混凝土运输入仓方式起控制性作用，运输入仓方式的选择必须以保证施工强度、减少施工十扰为原则，在采川多种入仓方式时，还必须考虑入仓手段的顺利转换问题。三期碾压混凝土用垠下部仓面人，施工强度高，可布置多条入仓道路同时入仓；随着垠体的上升,仓面变小，若继续采用汽车入仓，运输汽车对仓内其他机械的T扰加大，此时就要考虑其它的入仓方式,由于我们在二期工程中大规模应用塔（顶）带机的，対解决骨料分离问题已有和当成熟的经验，因此可选择采用塔带机入仓。采用汽车运输入仓，入仓道路的布置对工程质量、施工速度等影响极大，三期碾压混凝土围堰上游防渗层施工复杂，质量要求高，还设置冇沥青杉板、止水、应力释放孔等细部结构，若入仓道路布置在上游，对入仓口处各细部结构的施工相互干扰较人，且受场地条件和上游土石用垠设计挡水标准的限制，在遇到特殊情况时难以进行调整，只有被迫停仓。我们经过仔细对比分析，最终采取如下运输入仓方案：高程90m以下全部由汽车运输入仓；高程90〜113m由汽车运输和塔（顶）带机共同入仓；高程113m以上全部由塔（顶）带机入仓的施工方案，入仓道路全部布置下游。该方案根据现场地形情况巧妙布置，将6号堰块下游入仓道路与大坝2号施工道路连通，使汽车运输入仓至高程113叫充分发挥了汽车入仓强度大的优势；采用汽车入仓时，入仓口路段的填筑方式对混凝土浇筑的连续进行至关重要，因此，我们在施工过程中，入仓道路采用半幅通行，半幅填筑的方式，随垠体的上升不断加高，保证了混凝土运输入仓的连续性，另外，还在入仓口路段布置了设计新颖的洗车水池、洗车台和脱水钢栅，在不到1分钟的时间内便能够完成运输汽车冲洗和彻底脱水，保证了混凝土的入仓强度；由于入仓道路全部布置在下游，方便了施工组织，创造了入仓道路最大小时入仓强度1278代、最大FI浇筑强度21066m3的高产，使实际施工进度提前，即使在塔（顶）带机未能同步投产的情况下，也顺利实现了混凝土入仓的手段转换，保证了混凝土浇筑的连续进行。（3）塔（顶）带机浇筑碾压混凝土施工技术塔（顶）带机大规模运用于碾压混凝土浇筑施工，在国内尚属首次，我们将三峡二期工程施工时摸索出 的一系列成功经验运用于三期碾压混凝土围堰丿施工，并在施工过程中不断总结完善，成功解决了施工过程中骨料分离、集屮、层间结合不良的问题，保证了工程质量和进度。所采取的主要技术措施有：①尽量减少标号，级配。三期碾压混凝土围堰原设计上游防渗层采川R9o15Os二级配变态混凝土，其余部位为同标号三级配碾压混凝土，但在施T过程屮，二级料与三级料的频繁转换对施工效率影响很人,并口随着仓位的升高，仓血宽度逐渐缩小，导致在两种料子交界处骨料集中现象较严重。经过研究，将128.0m高程以上的防渗层混凝土改为三级料，实践证明效果较好。②对混凝十配合比进行适当调整，尽可能减少人石含最，将混凝土料屮的人石减少5%,砂的细度模数严格控制在2.6±0.2以内，砂率控制在32%〜34%,石粉含量控制在15%左右。为防止VC值变化幅度较大，砂含水率控制在6%以内，出机口混凝土VC值控制在1〜3s。③加强丿施丁T艺控制。安排1朋拌和楼供应1条供料线，以保证供料线流量的高强、连续和均衡；下料时皮筒长度限定6〜9叭皮筒下料口距仓面高度保持在1.5m以内，同时严格控制混凝土料下在已摊铺好但未碾压的混凝土层面上，保证混凝土料始终是“软着陆”，以减少骨料分离；一次布料长度控制在10〜15m、宽度控制在15〜20m,堆料厚度为70〜100cm。④布料盲区浇筑措施。三期碾压混凝土围跟在两端及中部均存在布料盲区，盲区在围垠轴线方向长度随仓位上升而逐渐扩大，到堰顶时，左侧盲区长约50m,中间盲区长度约40ni,右侧盲区长约80m,在仓面较宽时盲区采用汽车转料，当仓面较窄时采用塔（顶）带机定点下料，推土机、装载机转料。（4）模板规划三期碾压混凝土围堰施工强度高，工期紧，除了必须合理安排施工进度，优化施工方案外，模板设计的优化与否是主要因素之一。模板的设计应以结构简单，安装装方便为主要1=1标。为保证碾压混凝土围垠快速施工的进行，模板满足拆装方便、稳定性好的基本要求外，根据垠体形式，还必须考虑围垠上游面高程70m和下游面高程130m转折处模板安装的连续性等。经过精心设计和多次生产性实验，最终在上游面采用连续交替上升的翻转模板，局部用木模板补缺;下游面VI30m以下采用预制台阶模板或散装组合钢模板，高程130m以上采用散装组合钢模板。①上游翻转模板我们设计使用的上游翻转模板操作简便，丿施工时以垂肓叠放的三块模板为一组，在浇筑过程中交替上升，经测算，每块翻转模板拆装用时5〜8min0翻转模板外弦杆长度根据转折角度和桁架内、外弦杆间距通过几何计算后确定，在进行上游面高度方向为肓线段施工时，上、下层模板桁架内弦杆肓接用插销较接，外弦杆则通过调节螺杆连接；在高程70m转折处丿施工时，内、外弦杆是肓接用插销较接，这样就实现了在高程70m转折处混凝土的连续上升。②下游台阶模板按照设计要求，下游面高程130m以下台阶全部采用预制模板，混凝土每上升两层必须巾装一次，吊装频繁，随着浇筑上升仓面变小，在仓内布置汽车吊吊装模板对混凝土施工干扰增大，经过研究设计，在高程69.8m〜130m改为散装组合台阶模板，安装和拆除山人工完成，有效避免了施工干扰。③下游垂肓面模板下游面高程130m〜140m为垂直面，高度为10m,若采用翻转模板，不仅成本高，使用率低，而且起始安 装时还必须停仓间歇，经设计，最终采川散装组合钢模板，该模板面板采川P3015型散装钢模板，横、竖用令采用（1）48的钢管，在施工过程中以垂肓方向的7块面板（2.5高）为模板高度，混凝土每上 升一层（30cm）翻转一次，模板通过内拉拉条固定，拉条炸接固定在仓内预埋的蛇型三角钢柱上，蛇型三用钢柱竖玄布置在距下游面40cm处，随垠体上升以3m左右为一节对接加高，在垠体浇筑至高程12&5m左右时将蛇型三角钢柱预埋，施工至高程130m时及时进行模板安装，从而实现高程130m转折处的连续施工。模板结构形式见图1〜图3。、7、/■「・・・■丿b•4•・•■7、/、Z•/、■4•■•.•9/、Z•-■图1上游翻转模板图2下游台阶钢模板图3下游垂直面模板（5）廊道连续丿施工扌音施按照以往的施工经验，遇廊道结构时，必须停仓间欢，等安装好后再继续上升，在三期碾压混凝十围垠施工过程中，由于采用优化的施工措施，除6号垠块82m廊道和6〜15号垠块107.5m丿郎道安装施工时安排停仓外，其余均是在混凝土浇筑过程中完成安装施工，未影响施工生产的连续进行。第二阶段堰体内所冇廊道均采用预制廊道施工。预制廊道每节长lm,壁厚25cm。在廊道底板和廊道安装槽施工完毕后采用16t汽车吊配合人工进行安装。7号堰块高程8加廊道和15号垠块高程90m横向廊道采用预埋［36槽钢作为安装槽，再在槽钢内直接安装预制廊道。所冇廊道底板钢筋均是在混凝土浇筑过程中进行安装，然麻采用薄层摊铺、静碾碾压，或血接浇筑变态混凝十-的方式进行底板混凝十丿施工；这些措施的实施应用保证了混凝土层面不间歇，连续上升。（6）不同气候条件下的施工扌音施碾压混凝土用浆量较少，VC值对环境条件的变化共为敏感，如处理不当及易出现停仓，英至造成挖仓返工现象，因此必须采取和应的措施，以适应不同气候条件下施工牛•产的需要。①雨季施工坝区用量充沛，多年平均降用量1147.0mm,在施T•过程屮，时刻注意对气象预报的搜集T作，留心观察天气变化情况，每班配备足够的防雨布、真空吸管等工貝。当降雨强度小于3mm/h时，在采収提高混凝土出机口VC值、改浇富灰三级配混凝土和在运输汽车（或皮带机上）搭设防雨棚等捲施后继续沌工。同时组织作好l*j最加人后的停仓准备工作。当降用强度等于或人于3mm/h时，立即停止拌和，并迅速完成尚未进行的卸料、摊铺和碾压作业，及时采取防雨保护和排水措施。在i*j停麻恢复浇筑前，将层面松散物和积水清理干净清除彻底，并根据不同的间歇时间和灰浆流失情况 采収铺设砂浆或铺洒净浆的方式进行处理。②高温和大风天气丿施工如遇高温和人风天气使，混凝土失水较快，除在供料线（或汽车厢顶）设遮阳棚外，还在仓内每隔30〜50m布置一把冲毛枪进行仓内喷雾，以保持仓血小环境的温、湿度。在整个碾压混凝土围垠混凝土浇筑施工过程中，我们成功克服了各种不利气候对施工的T扰，没有出现停仓现象，这其屮有每次降雨强度等于或人于3mm/h的持续时间不是太长等客观原因，但更主要的原因是各和关措施的有效实施。3.5上游防渗层施工技术根据设计要求，三期碾压混凝土围垠上游4m,为防渗层，其中，上游50cm浇筑变态混凝十，其余3.5m范围在混凝土层层间均匀铺3mm厚的水泥净浆。另外，原设计堰体上游迎水面还必须喷涂水泥基渗透结晶型防水材料，由于三期碾压混凝土围堰主要是在低温季节施工，上游血翻转模板拆转上升麻必须立即挂设保温被，无充足的时间进行该项T作，同时，为简化施工工艺，避免过多的上、下交义作业，经过仔细研究，収消了迎水面防水材料的喷涂，改为在上游50cm范围变态混凝土内掺入KTM防渗剂。上游变态混凝土采用挖槽注浆后振捣的方式施工，槽深20cn）左右。注浆最按三级配变态混30L/m3,二级配变态混20L/m3控制，用专门加工的标准桶计量，均匀地注入浆杷i内，从浆液拌制到振捣完毕控制在40min以内。4仓面施工规划及组织管理措施碾压混凝土施工仓内人员、机械密集，各工序交义作业频繁，必须对仓血进行合理规划，加强组织管理，才能保证施工的规范冇序，从而加快施工速度。4.1仓面规划施工时根据仓面大小及混凝土生产能力分区域施工。三期碾压混凝土围垠除6号〜8号堰块V58〜V69.8m和6号堰块V69.8〜V82.Im通仓沌工外，其余仓次面积较大，分为两个沌工区域同时丿施工，各区域沿轴线方向分层若干条带，条带宽度根据施工仓面具体宽度按正比调整，一般为12m〜25哄施工区域及条带具体划分。混凝土浇筑根据施工区域和条带分块进行，各块的浇筑顺序按照保证混凝土及时覆盖、保证施工质量、有利于工序衔接及减少入仓道路入仓口改道对施工的干扰等原则进行排序。4.2合理配置机械设备，加强设备管理三期碾压混凝土围堰所冇丿施工设备在能力匹配上以强度和质量为前提，充分考虑设备完好率，留有适当的余地，并随着入仓方式的不同进行调整。所有施工机械设备均按不同种类归口管理，由项目部施工管理部统一调配，为减少T扰，施工时各区域的机械设备原则上不跨区域作业，山施工负责人统-•安排和协调所属区域的机械设备，在每班作业完毕前将该区域的机械完好情况、施T进度情况及下班次的机械需求情况报告仓面领导小组，施工管 理部据此安排下班的机械并将安排悄况传达到相关归口管理单位。4.3主要管理措施在三期碾压混凝土围垠施工过程中，为保证牛产顺利进行，对组织机构进行适当的调整，首先成立了仓面指挥领导小组，成员包括施工、质检、机电等各部门的相关负责人，负责协调各班次的丿施工生产,另外，还加强了施工主管部门的职责权限，使之不仅要负责保证工期目标的实现，同时还必须兼顾工程质量和施工安全。每个仓次开仓前由技术人员对和关操作人员进行详细的技术交底，并将仓血设计复印多份发放到施工员、质检员、各作业班组中，以方便施工组织管理。通过这些措施，有效避免了返工现象，保证了施工生产的有序进行。5结束语由于我们在整个碾压混凝土围堰工程建设过程中，从技术设计到施工组织等方面围绕快速施工进行科学管理、全面优化，保证了碾压混凝土施工的连续、高强度进行，使碾压混凝土浇筑仅用4个月便全部完成，比合同工期提前55天，其中最大月浇筑强度47.5万方，最大F1浇筑强度21066方，最大小时强度1278方，均创世界纪录。三期碾压混凝土围堰共完成689个混凝土单元工程，单元工程合格率100%,优良率91.1%,工程施T质最达到优良等级。经检测，仓面压实度合格率100%,Vc值合格率99.5%,其它各项检测指标均满足或超过设计要求，部分指标在同类工程中处于领先水平，得到了三峡工程质量专家组的高度赞扬。'