浅议三峡三期碾压混凝土围堰若干施工关键技术研究

'分类号——学校代码!Q4§2密级孝中科技大署硕士学位论文三峡三期碾压混凝土围堰若干施工关键技术研究学位申请人：滕东海学科专业：水利工程指导教师：刘昌玉教授答辩日期：2006．7 华中科技大学硕士学位论文摘要三峡工程举世瞩目，规模宏大，工程建设任务艰巨，责任重大，党和国家领导历来十分重视三峡工程，将三峡工程建设提升到“千年大计，国运所系”的高度，其设计要求之严，质量标准之高，超过了部颁水利水电施工规范和质量标准，只有依靠一流的施工技术，才能创造一流的三峡工程。三峡三期碾压混凝土围堰工程是影响三峡工程2003年蓄水、通航、发电三大目标能否实现的关键项目，其强度之高在世界水电建设史上是没有先例的，同时还必须按照创精品的要求来确保工程施工质量。本文根据三峡碾压混凝土施工特点，通过对三峡三期碾压混凝土围堰工程拌和工艺、碾压工艺、结合面处理工艺、薄层铺筑工艺以及加浆改性混凝土施工工艺参数的选择及试验研究，提出了合理的施工参数，并应用于实际施工。对翻转模板开展研究，并成功地应用三峡三期碾压混凝土围堰施工中，说明该模板在碾压混凝土大坝的施工中具有较高的使用价值和广泛的推广前景。通过对三期碾压混凝土围堰施工过程中塔(顶)带机的研究与实践，解决了浇筑过程中骨料分离、集中、层间结合等问题，确保了工程施工质量。上述关键技术的研究与使用解决了诸多施工难题，确保了工程质量，值得其他类似工程参考和借鉴。关键词：三期碾压混凝土工艺参数翻转模板塔(顶)带机使用 华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTTheThreeGorgesProjectisinthefamousworldandlargescale．Itisdifficulttobulid．hisvaluedbythePartyandthenationleadersintimesgoneby．Itisconsideredas”thousandyearsaccountgreatly,nationalfortunefasten”．T11edesignrequstarestrictandthequalitystandardishJ【gh．Ithasexceededthewaterconservancyandwaterelectricityconstructionnormandqualitystandard．Wehavetodependonthetop—gradeconstructiontechniquetoaccomplishthePruject．Thethirdstagerolledcompactedconcretecofferdamprojectisthekeyitem，itdecideswhethertheobjectivesofreservoirimpoundment，navigationandpowergenerationin2003couldbeachieved．Itsstrengthisveryhigllandunprecedentedinhydropowerconstructionhistoryoftheworld．AtthesametimewemustinsuretheProjectconstructionqualityaccordingtotherequestofcreatingexquisitearticle．Basedonparameterselectionofmixingprocessrolledprocess，treatmentofbondinginterface，thinliftplacingandmodifiedconcreteconstructionprocessofthethirdstagerolledcompactedconcretecofferdamprojectandtestingresults，thispapersuggestsreasonableConstructionparametersandtheparametersareappliedinactualconstruction．Researchonreversedformworkhasbeendone．Thisformworkhasbeensuccessfullyappliedinthethirdstagerolledcompactedconcretecofferdamproject．Itshowsthattheformworkhashighusevalueandextensiveexpansionforegroundsinconstructionofrolledcompactedconcretedams．Basedontheresearchandpracticeoftowerbeltsystem，separation，concentrationandcombinationbetweenlayersofaggregatesinconcreteplacinghavebeensuccessfullysolved．Thcprojectqualityhasbeeninsured．Manyconstructionproblemshavebeensolved，Bytheresearchandusingofthekeytechniquesmentionedabove，Theprojectsqualityhasbeeninsured．Variousconstructiontechniquesthatithasadoptedisworthothersimilarrojectsreferenceanddrawinglessonsfrom．Keywords：thirdstagerolledcompactedconcrete；processingparameter；formworkconstructiontechnology；towerbeltsystemusing；．Ⅱ． 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：w(年觯．7月／学位论文版权使用授权书日本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本授权书。本论文属于不保密口。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：，翔j(；弘·指导教师签名：日期瓣年7月／日日期伽。年7月台日 华中科技大学硕士学位论文1．1引言1绪论三峡工程举世瞩目，规模宏大，工程建设任务艰巨，责任重大，党和国家领导历来十分重视三峡工程，将三峡工程建设提升到“千年大计，国运所系”的高度，其设计要求之严，质量标准之高，超过了部颁水利水电施工规范和质量标准，只有依靠一流的施工技术，才能创造一流的三峡工程。长江三峡水利枢纽采用“三期导流”方案。第一期围右岸，江水从左侧主河槽下泄，在一期土石围堰保护下开挖明渠，修建混凝土纵向围堰；第二期围左岸，拦断大江主河槽，填筑二期上、下游土石围堰，在围堰保护下修建河床泄洪坝段、左岸厂房坝段及电站厂房；第三期再围右岸，拦断明渠，先施工三期上，下游土石围堰，在其保护下浇筑三期碾压混凝土围堰至高程140m，在三期碾压混凝土围堰及三期下游土石围堰保护下修建右岸厂房坝段、右岸电站厂房及右岸非溢流坝段。三峡三期碾压混凝土围堰工程是影响三峡工程2003年蓄水、通航、发电三大目标能否实现的关键项目，堰体全长380m，混凝土总方量约为110．52万m3，合同工期不到6个月，其强度之高在世界水电建设史上是没有先例的111。如此高的施工强度，加上施工场地狭窄，工序复杂，质量要求高，特别是进入三期工程以来，国务院三峡建设委员会提出了“三峡三期工程施工质量再上一个台阶”，并最终实现三峡三期工程“质量创精品，管理创一流”的且标。基于此，必须确保碾压混凝土围堰施工质量。通过分析，在碾压混凝土围堰施工中必须解决好三个方面的质量问题：一是碾压混凝土层面结合质量问题；二是堰体上游面外观质量问题；三是由于塔(顶)带机的使用，施工中的骨料分离、VC值损失大等质量问题。本文着重通过对碾压混凝土围堰施工工艺参数、翻转模板设计与施工、塔(顶)带机的使用等关键技术进行研究，并就如何解决好上述施工质量问题进行探讨和介绍，以期对其它工程提供借鉴【甜。 华中科技大学硕士学位论文1．2国内外施工概况碾压混凝土筑坝技术在我国起步较晚，但发展很快。我国于1979年开始研究碾压混凝土的施工方法，并在一些工地进行了试验，如1986年建成的高56．8米的福建坑口重力坝和高27．5米的铜街子副坝。已建成和在建的坝有37座，其中重力坝有32座，全断面为碾压混凝土的29座；拱坝有5座，均为全断面碾压混凝土。此外，碾压混凝土围堰有12座。利用碾压混凝土做临时性工程效益更加明显，岩潍、隔河岩、万安、水口、大朝山等工程都采用碾压混凝土围堰【“，总方量达280万立方米。我国已完成碾压混凝土约510万立方米(不包括围堰280万立方米)。已建坝高超过100米的岩滩、水口2座坝部分坝段采用碾压混凝土，另外江垭、大朝山、棉花潍等3座高104至128米的坝均为全断面的碾压混凝土。己完成设计的6座超100米的高坝中，龙滩为最高，初期坝高192米，最终坝高216．5米。自从70年代碾压混凝土筑坝技术出现以后，由于其具有机械化程度高、施工速度快、投资少的特点而受到各国坝工界人士的广泛重视。四川沙牌水电站碾压混凝土围堰混凝土施工采用低线公路汽车直接入仓和高线公路左岸真空溜管入仓方案。根据沙牌拱坝的结构，该工程使用的施工大模板，其面板尺寸设计为上游3m×3．1m，下游3mx3．2m(宽×高)。面板采用4mm厚钢板，钢板与次梁之间用螺栓连接，支撑桁架由[18、[12、[10槽钢组成，整块模板重1．5t。为了更快地提高碾压混凝土围堰的施工速度，沙牌电站在普定工程改性混凝土应用的基础上，扩大了使用范围，将与两岸坡基岩面接触的垫层常态混凝土、坝面上游防渗区混凝土、下游斜面混凝土均用改性混凝土代替，整个施工仓面未浇常态混凝土，坝面上除了碾压混凝土外就是改性混凝土。还有周宁水电站，碾压混凝土围堰入仓方式采用自卸汽车直接入仓和汽车+负压溜槽入仓两种方式。挡水坝段下游坡面混凝土预制块模板改为斜面翻转保温钢模板。此外，从国内外已建及在建的碾压混凝土围堰坝的施工情况看，月浇筑强度35．0万m3及日浇筑强度1．89万m3迄今还没有达到过。美国上静水坝最大日浇筑量约为8000m3，埃尔克溪坝最大日浇筑量约为9470m3。普定碾压混凝土围堰拱坝是我国采用碾压混凝土围堰筑坝技术修建的第～座拱坝，该工程在9．5个月浇筑12．3万m3， 华中科技大学硕士学位论文上升高度75m：江垭工程施工时，月最大浇筑强度为12．O万m3，最大日浇筑量为7180m3，而最大月上升高度仅为4．25m；岩滩工程碾压混凝土围堰施工时虽然日最大浇筑量达到8190m3，但施工均匀性较差，平均日浇筑量仅为3500m3；三峡一期纵向碾压混凝土围堰施工时，采用塔带机浇筑阴，月最大浇筑强度为15．4万m3，仅及三期碾压混凝土围堰的一半。目前，尽管碾压混凝土施工在我国发展较快，但与普通混凝土施工比较起来，为确保工程质量，它对混凝士性能、连续施工的要求以及施工手段的要求、结合面的处理、温度控制的要求等相对更为苛刻，在这方面，三峡一期右纵碾压混凝土围堰由于上述问题解决得不够好，施工冷缝的存在以及结合面碾压不到位等问题【羽，导致混凝土内部存在渗漏通道，经补强处理才满足设计要求。在三峡三期碾压混凝土围堰施工中，我们总结三峡一期右纵碾压混凝土围堰施工经验，把重点放在工艺参数、翻转模板以及塔带机的运用与研究上，取得了较好的效果。1．3碾压混凝土施工工序及研究方向1．3．1施工工序施工工序主要包括基岩面(老混凝土面)清理、基岩面(老混凝土面)缺陷处理、砂浆摊铺、拌和、运输、卸料、平仓、碾压、检测等【引。1、基岩面、缝面处理(1)基岩面处理堰体6号堰段一阶段施工时右侧4m范围基岩面未覆盖，在混凝土浇筑前用高压水冲毛枪将基岩上的淤积物冲洗干净，表面松散块石人工撬挖清除。(2)老混凝土面处理采用高压水冲毛枪将基础面上的淤积物冲洗干净，表面松散的块石由人工撬挖清除。基础面清理完后，混凝土开仓浇筑时先在基础面上铺一层2cm～3cm厚的比所浇混凝土高一级标号的高流态砂浆，砂浆按照随用随铺的原则铺设【41。由于导流明渠过水期间的流水冲刷，15号堰块高程50m老混凝土面出现一条长 华中科技大学硕士学位论文约40m、宽0．5m～1．1m、深O．3m～0．65m的顺流向冲坑，采用将冲槽周边凿成毛面，然后浇筑二级配常态混凝土将冲槽填平的方式进行了处理。(3)层间缝处理根据施工安排，6号～8号堰块施工至高程69．8m、6号堰块施工至高程81．5m、6号堰块高程82m廊道上游高程85．1m及6号～15号堰块高程107．6m施工层面须间歇，这些层面在混凝土收仓48h～72h间内用高压水冲洗，以露出粗砂和小石为准2、混凝土拌和混凝土采用高程84m和150m两个拌和系统拌和。水泥砂浆及素水泥浆采用自设在高程140m的搅拌站拌制。3、混凝土运输入仓高程90．Om以下采用汽车运输入仓为主。施工道路随堰体浇筑上升而升高。高程90．Om以上主要采用供料线运输，塔带机直接入仓，混凝土入仓强度不足时，辅以胎带机入仓。4、混凝土卸料(1)汽车卸料卸料采用两点叠压式卸料，即汽车将料分两次卸在已摊铺好的混凝土料上，第一次卸料1／3～1／2后汽车行驶lm左右后再进行第二次卸料，以减小堆料高度，减轻骨料分离现象。料堆在仓面上成梅花形布置，料堆中心间距8m，排距5m。料堆周边集中的骨料用耙子分散到摊铺好的混凝土面上或在平仓时推土机沿料堆边缘推料使其分散到摊铺好的混凝土面上。汽车卸料时与模板距离不小于3m，避免混凝土料直接冲击模板f5lo仓内的汽车必须在仓面指挥规定的车道内行驶，转弯半径不小于15m，车速控制在5km／h以内。(2)塔带机布料布料前先在模板上画出分层线，布料厚度控制在45～50cm左右，按仓面组织要求布料。布料方向为顺围堰轴线方向进行摆动布料，皮筒距仓面高度不大于1．5m，下料导管应顺铺料方向缓慢均匀移动，用鱼鳞式布料法形成坯层，以减少骨料分离。一块布料完毕后即进行另一块的布料，如此依次进行。分散的骨料用人工或推土机均匀 华中科技大学硕士学位论文分散到摊铺好的混凝土面上。高程89．6～93m、107．1～110．5m廊道上下游对称布料，防止廊道走样。5、平仓混凝土采用汽车运料式，每车料卸完后就开始平仓，平仓机刀片先从料堆边缘切入后推动平仓，按“少刮、浅推、快提、快下”的操作要领操作。刀片推料时宽度方向上搭接50cm，以便将从刀片边缘散落的骨料重新拌和一次。平仓后的摊铺厚度按34～36cm控制。仓面中间平仓采用大型推土机完成，模板边缘，排水管、分缝板等细部结构附近派人指挥推土机平仓，混凝土料推到离模板等细部结构30cm左右时推土机即停止前进，此30cm范围的混凝土料派人工采用耙子扒料平仓。高程90m、高程107．5m廊道上游窄小仓面人工平仓。为便于仓面排水，平仓后混凝土表面形成从下游向上游倾斜的斜面，斜面坡度按1：50～1：100控制。仓面高程和坯层厚度通过架在仓内的水准仪和仓内人员跑标尺控制。采用塔带机运料入仓时，为避免平仓机平仓时影响塔带机布料，布料长度达15m～20m后才可进行平仓，平仓机将局部不平的地方赶料找平，并将集中的骨料均匀推散到混凝土料中，边角部位辅以人工散料平仓。三期碾压混凝土围堰采用分层施工，每层厚度为30cm，由施工人员用红油漆将施工分层线划在周边模板或混凝土壁面上，混凝土摊铺按照标识的分层线进行控制。混凝土摊铺主要采用平仓机平仓，止水、模板等周边由人工摊铺。摊铺厚度按33cm～35cm控制，以保证压实厚度为30em。6、混凝土碾压混凝土碾压由德国产BW-202AD型振动碾为主要碾压设备，靠近模板边角部位则用BW-80AD型振动碾，振动碾压次序按“无振2遍+有振6～8遍”控制，具体碾压遍数须通过生产性试验确定。碾压作业采用条带搭接法，条带长30m～40m，碾压条带间搭接宽度15～20cm，条带端都搭接长度100em左右。碾压后仓面应平整，并有从下游倾向上游的坡度1：50～1：100。振动碾在仓内行驶速度控制在1．5km／h，行驶方向偏差控制在20cm以内。混凝土料从拌和到碾压完毕，控制在2小时以内。碾压时若混凝土表面失水过多而发白，则用振动碾自带水箱喷水润湿后碾压，条带间搭接处的混 华中科技大学硕士学位论文凝土埂须在碾压遍数达到后再无振碾压一道压平。碾压混凝土允许层问间歇时间参见下表(具体间歇时间以试验室提供的数据为准)，若层间间歇时间超过下表规定时间，则须对层面按冷缝或施工缝处理要求进行处理。对碾压前摊放过久或气温较高而造成表面大面积发白的混凝土应做废料处理。7、混凝土检测混凝土入仓后，由专设实验人员负责对混凝土VC值进行抽样检测，合格后再摊铺，经检测VC值大于lOs的作废料处理。混凝土碾压完毕后，对混凝土湿容重进行取样检测，每层混凝土取样合格并经质检员确认后才能填下一层。取样密度在高程115m以下上游4m防渗层按lOOm2～200m2取一个样控制，其余部位按200m2～500m2取一个样控制；高程115m以上全部按lOOm2～200m2取一个样控制。压实度控制标准为：上游4m防渗层不小于98％，其余部位不小于97％。12～3月自然入仓，4月入仓温度16。C，5～6月入仓温度18"C，每2小时用温度计检测一次碾压混凝土入仓温度，如超标则通知拌和楼降低混凝土出机口温度或增加仓面喷雾力度。1．3．2施工研究方向(1)对碾压混凝土围堰施工工艺参数进行研究，根据试验研究成果，提出合理的施工参数，并应用和指导实际施工。(2)对翻转模板的使用、推广进行设计和研究，并就解决堰体上游面错台、漏浆、挂帘等外观质量问题进行探讨。(3)对塔(顶)带机的使用进行研究，采取相应措施成功地解决施工中骨料分离、VC值损失等质量问题。 华中科技大学硕士学位论文1．4本课题内容安排本文是根据三峡碾压混凝土围堰施工特点，通过对碾压混凝土围堰混凝土施工中工艺参数、模板工艺、塔(顶)带机使用等关键施工工序、手段和技术，以及对碾压混凝土围堰施工中的一些主要质量问题的有效解决进行研究和探讨。论文共分五章：第一章介绍课题背景、意义以及国内外的研究近况：第二章工艺参数研究第三章翻转模板施工技术研究第四章塔(顶)带机使用技术研究第五章论文总结 华中科技大学硕士学位论文2工艺参数研究2．1问题的引出三峡三期碾压混凝土围堰浇筑工期紧、强度高、工序复杂、质量要求高，围堰没有采取传统的“金包银”形式，而是在上游50cm设计为与混凝土同标号的改性混凝土【9I，由于其具有上述特点，与传统碾压混凝土工艺存在一定的区别，有必要对施工工艺参数进行研究，以确保工程施工质量。在三期碾压混凝土围堰施工中，我们着重对拌和工艺、碾压工艺、结合面处理工艺、薄层铺筑工艺以及加浆改性混凝土施工工艺参数进行了研究，从而提出了合理的施工参数，并应用于实际施工1101。2．2拌和工艺参数研究一般而言，采用强制式拌和机来拌制混凝土，其拌和时问远低于采用自落式的拌和机，一般为60～90s，而自落式拌和机的拌和时间一般为150s～180s，另外不同骨料下料顺序对拌和物均匀性的影响也低于自落式的拌和机【11l。三峡三期碾压混凝土围堰工程拌和系统采用自落式拌和机，浇筑采取薄层、连续上升的方式，混凝土生产强度高，因此选择合理的拌和工艺至关重要。基于三峡采用的拌和手段考虑，混凝土拌和工艺参数研究主要针对骨料下料顺序和拌和时间两个方面。2．2．1骨料下料顺序研究骨料下料顺序研究总的思路为：先骨料与胶凝材料拌和均匀，然后下水剂，为防止材料特别是胶凝材料遇水结团堵塞下料管道112】，安排一种骨料最后下料，利用其自重将粘附在下料管道中的材料带入搅拌罐中。结合三峡一、二期工程拌和工艺实施经验，结合试验成果，我们最终选定采用如下两种投料顺序进行试验：(1)中、小石—啼水泥+粉煤灰—+外加剂+水+砂—+大石但)大、中、小石—+水泥+粉煤灰—斗外加剂+水、砂 华中科技大学硕士学位论文2．2．2拌和时间研究混凝土拌和均匀所需时间受混凝土配合比、搅拌设备类型、投料顺序及拌和楼的影响。根据经验，碾压混凝土的拌和时间一般为150s一180s。为寻求更短拌和时间的可能性，加快混凝土拌和速度，对拌和时间为120s的混凝土拌和物均匀性也进行了试验。试验中拌和时间采用120s、150s和180s，对罐前、罐后拌和物的VC值、含气量、砂浆含量和抗压强度进行检测，试验结果见表2-1。从表2-1试验成果中可以看出，拌和时间120s时混凝土拌和物VC值较大，罐前罐后混凝土含气量和砂浆含量相差均较大，表明混凝土拌和不充分，混凝土拌和物均匀性较差。拌和时间为150S时VC值要小于120S和180S拌和时间的VC值，而且罐前、罐后砂浆含量均匀性好于120S和180S，混凝土含气量较高，有利于提高混凝土的抗冻性能。虽然第二投料顺序180S拌和时间的7d、28d抗压强度偏差率最小，但是VC值较大且含气量较小。从下料顺序看，拌和时间为150S时两种顺序罐前罐后混凝土VC值、含气量和砂浆含量均差不多，但第二投料顺序的7d、28d抗压强度偏差率低于第一投料顺序。经试验研究，最后确定生产碾压混凝土采用第二种拌和程序(大、中、小石二呻水泥+粉煤灰——◆外加剂+水、砂)，拌和时间为150S。 华中科技大学硕士学位论文表2．1碾压混凝_十投料顺序试验成果表投料拌和取样部试验VC含气量砂浆抗压强度(MPa)时间含量偏差率偏筹率顺序位编号(S)(％)7d28d(S)(％)罐前T120．19．70．929．29．115．012011．79．1罐后T120．29．42．633．O10．316．5第一150罐前T150-16．82．838．911．615．519．614．3顺序罐后T150．26．53．236．89．816，8罐前T180-18．92．433．89|416．518013．86．2罐后T180．28．52．838．610．917．6罐前L150．16．93．735．O10．820．O第二1502．76．1罐后L150-26．62．836．711．121．3顺序罐前L180．1821．537．49．716．31801．04．7罐后L180．28．01．941．69．617．12．3碾压工艺参数研究首先我们要了VC值的涵义，VC值是碾压混凝土拌和物的一个重要特征值，在一定上反映了混凝土的可碾压密实性。碾压混凝土刚在国内使用时，认为现场VC值控制在10～20s比较合适，但随着碾压混凝土筑坝技术的不断发展，大量的施工实践表明，适当降低VC值既能使混凝土有一定的粘聚性，又能提高混凝土抗分离性能和可碾压性能，加快混凝土浇筑速度，改善层面结合状态。但VC值也不能过低，过低一是会增加混凝土用水量，碾压后混凝土容易产生集中泌水现象，二是也容易陷碾，同时混凝土也不容易碾压密掣”】。在三峡三期碾压混凝土浇筑中，我们主要根据碾压机具的性能和碾压混凝土拌和物特性来研究选择合理的VC值和碾压遍数【14】。通过对不同VC值、不同碾压遍数与碾压混凝土压实容重关系试验研究，不同VC值、不同碾压遍数与容重的关系曲线见图2．1。 华中科技大学硕士学位论文2420240023舳23602M0232023002碾压遍数(遍)图2-1不同VC值、碾压遍数与容重的关系曲线图从图2-1可以看出，当VC值控制较大时，达到最大压实容重所需的碾压遍数较多，当碾压遍数在无振2遍+有振8遍范围内，随着碾压遍数的增加，混凝土容重值也随着增大；当VC值控制较小时，达到最大压实容重所需的碾压遍数相对较少，当压实容重达到最大后，碾压遍数再增加时，混凝土容重值幅度降低较大。另外也可看出，当VC值控制较小时，其最大压实容重也低于VC值控制较大的混凝土，这也说明现场VC不能控制太低，太低混凝土密实性反而差，而且当压实容重达到最大后再碾压时容重降低幅度较大，施工中也较难控制l”】。综合上述研究成果，三峡三期碾压混凝土施工VC值控制在5～10s，碾压遍数按无振2遍+有振6～8遍进行控制。2．4结合面处理工艺研究碾压混凝土层间结合质量一直是人们关注的焦点。对层间冷缝的处理对结合面质量至关重要【16】。美国ACI-207委员会认为，当一个铺筑层已初凝时，继续在其上填筑混凝土，则构成一条冷缝。日本为防止出现冷缝，采取每填筑一层(50～100cm)停歇3～5天，让其散热，在继续填筑上层混凝土。我国《水工碾压混凝土施工规范》DUT5112．2000规定，层间间歇时间超过了加垫层铺筑允许时问的层面即为冷缝。碾压混凝土层间结合质量，不可能如常态混凝土那样，在振动作用下，上层混凝土的骨料陷于下层，下层的砂浆渗于上层，从而在层间形成犬牙交错的状态。三峡三期碾压混凝土围堰工程设计技术要求规定，当层间间歇时间达到6～12h 华中科技大学硕士学位论文为I型冷缝，超过12h为II型冷缝。因此，在三峡三期碾压混凝土施工中，我们分别进行了I型冷缝及11型冷缝层面处理试验研究1171。冷缝处理方式分为：冲毛铺砂浆，冲毛不铺砂浆，未冲毛铺砂浆，未冲毛不铺砂浆四种。检测结合面情况的方式为钻孔检查和压水检查。试验结果见表2．2。表2-2不同冷缝处理方式检测成果表、、＼检查方式芯样层面获得率(％)压水试验透水率(Lu)处理方式、、＼I型冷缝Ⅱ壁冷缝I型冷缝11型冷缝铺砂浆，66．7，o．14冲毛不铺砂浆／33．3，14．78铺砂浆10033．32．450．128不冲毛不铺砂浆33．32．911．96从表2。2统计成果可以看出，四种处理方式对于I、II型冷缝的处理效果是不同的。对于I型冷缝，从芯样获得率的情况看，未冲毛铺砂浆最好，而未冲毛不铺砂浆效果最差；从压水试验透水率的角度分析，未冲毛铺砂浆效果好。对于Ⅱ型冷缝，从芯样获得率的情况看，冲毛铺砂浆芯样获得率最好；从压水试验透水率情况的角度分析，冲毛铺砂浆与未冲毛铺砂浆的效果最好。因此，上述研究成果表明，对三期碾压混凝土围堰工程I型冷缝合适的处理方式为铺砂浆方案，II型冷缝合适的处理方式为冲毛铺砂浆方案。2．5薄层铺筑研究在三峡三期碾压混凝土围堰施工中，我们进行了薄层碾压试验研究，研究结果见表2．3。 华中科技大学硕士学位论文表2．3仓面VC值及不同碾压遍数与容重，骨料级配检测结果表级配及铺仓面VC值碾压遍数容重骨料级配筑厚度(s)(遍)(kg『m3)碾压前碾压后8．52+4230426：39：3515．22339三级配14．52+4+2235328：36：3625cm厚20．4237412．62+6+2236226：36：3819．1241032：39：295．02+4234840：48：127．02346三级配7．22+4+2238246：45：920Cln厚7．523717．82+6+2238632：36：328．023966．42+4235552：487．O2310二级配5．32+4+2235853：4749：5120cm厚5．523645．2“6+2238052：485．22316从表2．3结果看，三级配混凝土随着碾压遍数增加，容重不断增加，在碾压遍数为无振2遍+有振8遍时容重最大；而二级配混凝土在碾压遍数为无振2遍+有振6遍时容重最大。从骨料筛分试验结果看，三级配混凝土在碾压层厚控制在25cm时，骨料破碎不明显，碾压层厚控制在20cm时，大石有一定的破碎，但对混凝土容重没有影响；二级配混凝土在碾压层厚控制在20cm时，骨料基本没有破碎。根据上述研究成果，在实际施工中，三级配混凝土采用25cm进行薄层碾压，二级配混凝土碾压层厚采用20cm进行薄层碾压。2．6加浆改性混凝土工艺研究三峡三期碾压混凝土围堰采用全断面碾压混凝土设计，其防渗主要依靠上游50cm的改性混凝土，改性混凝土的施工质量好坏直接影响到整个围堰的防渗效果。因此有必要对改性混凝土施工工艺进行研究，以确保施工质量118J[19】。改性混凝土施工工艺研究主要涉及两个方面：一是注浆方式，二是注浆量。注浆方式目前较常采用的有三种：插孔注浆，表面洒浆以及挖槽注浆。注浆量主要通过注 华中科技大学硕士学位论文浆后混凝土性能来决定，必须通过现场试验确定。为测试改性混凝土的水泥粉煤灰浆掺入量和掺浆后的混凝土性能，我们对加浆改性混凝土加浆方式和掺入量进行了试验研究。注浆后混凝土性能试验结果见表2-4。注浆注浆后混凝土性能检测蝴t(1／m3)坍落度抗压强度(MPa)方式(mm)1d2d3d28d45挖槽261A4．14．913．145表面洒浆161．33．75．312．145插孔111．34．55．113．230挖槽201．54．35．O13．O从表2-4结果及现场注浆情况看，现场所采用的三种注浆方式注浆效果不一样，采用挖槽方式坍落度最大。净浆损失最少，注入量相对最多；从所取芯样及压水情况看，采用挖槽方式注浆的混凝土芯样获得率较高，在86．3％．100％之间，平均为94．0％，其透水率最低，混凝土内部较密实，采用插孔方式注浆的混凝土芯样获得率较低，在66．0％．92．O％之间，平均为77．7％，其透水率最高，三种方式注浆后的混凝土强度相差不大。因此，从表2．4结果看，挖槽注浆效果要好一些，结合芯样情况及现场注浆情况看，最终确定采用挖槽注浆，注浆量按以301／m3左右控制。2．7施工工艺参数研究小结结合三期碾压混凝土围堰施工特点，采用如下施工工艺参数：(1)对拌和工艺参数进行研究，确定采用大、中、小石—+水泥+粉煤灰—+外加剂+水、砂的碾压混凝土拌和顺序，拌和时间采用150s12们。(2)对碾压工艺参数进行研究，确定碾压混凝土施工VC值控制在5～10s，碾压遍数按无振2遍+有振6～8遍进行控制【”1。(3)对结合面处理工艺进行研究，确定I型冷缝合适的处理方式为铺砂浆方案，II型冷缝合适的处理方式为冲毛铺砂浆方案。(4)对薄层铺筑进行研究，确定三级配混凝土采用25cm进行薄层碾压，二级配 华中科技大学硕士学位论文混凝土碾压层厚采用20cm进行薄层碾压【22I。(5)对加浆改性混凝土进行研究，确定采用挖槽注浆方式，注浆量以3011m3进行控制。实践证明，在三峡碾压混凝土围堰工程施工中采用了上述工艺参数，效果较好：(1)碾压混凝土入仓后，仓面VC值共检测3325次，最大值为17．6s，最小值为0．6s，平均值为4．6s，合格率99．5％；(2)碾压混凝土碾压完毕后，对混凝土湿容重取样检测，共检测12542次，合格率100％；(3)拌和系统仓面强度共抽样检测81次，碾压混凝土28天龄期抗压强度平均值为17．2MPa，7天龄期抗压强度平均值为9．9MPa，90天龄期抗压强度平均值为27．0MVat23l：(4)对碾压混凝土芯样进行检测，强度最大值为27．3MPa，最小值为21．6MPa，平均值为24．3MPa；抗渗标号均大于W13：抗剪强度f’：1．78～2．08，C’-2．24～2．61。抗压强度、抗渗性能及抗剪强度检测成果均能满足设计要求。 华中科技大学硕士学位论文3翻转模板施工技术研究3．1翻转模板的研究背景要保证三期碾压混凝土围堰施工连续不间歇上升，上游面模板除了满足结构可靠、稳定性好、拆装方便的基本要求外1241，还必须能够满足仓内各种机械施工荷载、风荷载及紧靠模板的变态混凝土施工产生的侧压力，同时，根据堰体形式，模板的研究还必须考虑围堰在上游面高程70m转折处不间歇连续施工的要求。结合三峡二期工程经验，我们在上游面采用翻转模板并其进行研究和改进[251。在查阅了以往相关的工程技术资料后发现，国内外连续上升所使用的翻转模板基本上是用两块模板作为一个单元交替上升。每块模板高度为3m左右，在垂直方向布置2～3排锚筋，调节模板螺杆固定在背架上。这种模板有以下不足之处：一是需埋设锚筋的混凝土施工层层数较多，相应对混凝土施工干扰较大；二是堰体形体出现转折时无法连续施工；三是由于上下层锚筋间距较小，锚筋开始受力时相应锚筋埋设层混凝土的龄期较短，埋设锚筋拉拨力太小，模板易走样。混凝土连续上升的可行性较小。考虑上述因素，我们经过认真分析、计算，对翻转模板形式进行了优化改进，达到了既能满足质量安全要求又能保证快速连续上升的目的。3．2翻转模板结构研究与受力计算3．2．1翻转模板结构上游翻转模板以垂直叠放的三块模板为一个施工单元，在混凝土浇筑过程中交替上升，每块模板长300cm、宽210cm、重约1吨，主要构件包括面板、支撑桁架、调节螺杆、操作平台、锚固件等，全部为钢结构，如图3-1所示。 华中科技大学硕士学位论文册夕响。,tlo-≮1星旧非-／I一善l一一』啦“‘弋筋作平台锚筋布置图侧视图背面立视图图3-1翻转模板结构图(1)面板采用三峡二期工程施工已有的多卡面板，每块宽300era、高210cm、厚12cm。(2)支撑桁架每块面板背面用螺栓垂直固定两榀支撑桁架，两榀桁架水平间距为180cm，每榀桁架由[10槽钢和Z63角钢焊接而成，其中内弦杆(连接面板的弦杆)长210cm，采用2[10槽钢，外弦杆和腹杆均采用2263角钢，内、外弦杆间距为lOOcm，各杆件通过节点板焊接固定。每块模板背面的两榀桁架外弦杆间用3根1．5英寸钢管通过扣件相连，形成空间整体结构。在进行上游面高度方向为直线段施工时，上、下层模板桁架内弦杆直接用插销铰接，外弦杆则通过调节螺杆连接，在高程70m转折处，如图3-2所示，根据转折角度和桁架内、外弦杆问距通过几何计算，外弦杆长度设计为183cm。 华中科技大学硕士学位论文见大样大样图图3．2内、外弦杆直接用插销铰接图桁架不仅要作为整个模板的支撑系统，而且提升吊环和操作平台也设置安装在桁架上，其中提升吊环采用f20圆钢加工而成，焊接固定在每榀桁架内弦杆上端外侧；操作平台布置在两榀桁架之间，两端分别连接固定在桁架中间腹杆上。(3)调节螺杆调节螺杆长27cm，两端通过销孔与上、下层模板桁架的外弦杆铰接相连，中间段为M40的螺杆，丝口行程为5cm，通过转动中间段的螺杆调节模板上口，使之符合安装精度要求。(4)锚固件锚固件的结构与多卡模板定位锥相类似，由蛇型锚筋和锚锥组成，其中锚筋是长80cm、直径f15的高强螺纹钢筋，其末端／jn-r成弯钩状；锚锥采用40Cr钢加工而成，长42．5cm，其与锚筋连接的一端为长5cm的锥型螺纹套筒，另一端为M30的螺杆。施工时蛇型锚筋预埋在混凝土中，锚锥与锚筋旋紧后在锥型套筒表面套上塑料套以便于拆除，周转使用，锚锥另一端通过螺帽和钢瓦斯将模板固定。每块模板在距上口45cm处布置1排4根锚筋，锚筋两两一组以30cm的间距垂直面板对称安装在每榀桁架内弦杆两侧。3．2．2翻转模板受力计算 华中科技大学硕士学位论文翻转模板在工作状况时为悬臂结构，作用在模板上的所有荷载最终转换为集中力由锚固件承担，锚固件承载能力的大小不仅影响施工质量，而且直接关系到施工的安全，因此，受力计算是模板设计过程中的重要环节之一【2矾。(1)基本受力情况翻转模板采用3层模板为一个单元交替上升(此时竖直向的3榀桁架己连成一体，计算时按整体桁架考虑)每单元模板宽3m，由两榀桁架的锚筋承担，当浇筑距第③块模板上口60cm混凝土升层时，第①块模板锚筋受力最大，同时锚筋埋设层混凝土凝期最长；该层混凝土浇筑完毕后，先将第②块模板锚筋紧固，然后将第①块模板翻转至第③块模板之上，此时第②块模板锚筋开始受力，锚筋受力最小，但锚筋埋设层混凝土龄期最短。浇筑升层及锚筋布设见图3-3。(2)荷载取值混凝土侧压力见示意图3．4。碾压混凝土模板侧压力目前在国内暂无成熟的经验公式可套用，影响因素很多，而三期碾压混凝土围堰靠模板边50cm范围浇变态混凝土，混凝士侧压力可按照常态混凝土的规律取值。经计算，在振捣时模板所受侧压力合力为：P’一2．028t／In，作用点在距新浇混凝土面97cm处。Mz⋯⋯W③ 华中科技大学硕士学位论文图3-3浇筑升层及锚筋布设图图3-4混凝土侧压力示意图自重作用：3块模板和操作平台自重2．9t，则每榀桁架承担自重荷载作用：w=2．9／2=1．45t，在悬挂状态时其自重偏心的等效作用如图3-4所Mz：坐x形；79．7＆．硎示，其中，Z风荷载：根据三峡地区风速及《建筑结构荷载规范》相关规定计算得，风荷载标准值Wk-o．0818t／m2均布作用于模板面上，合力Pf作用点在迎风面高度的中点处。(3)锚筋受力计算：桁架受力计算简图如图3．5所示。A—万_砸—J卜———{—』寻wA——盈r—■7西———]厂————————r——一’于wJP{玮图3-5桁架受力计算简图A点为桁架下端点，B点为锚筋固定点，因此LAB=210--45=165cm，C点为侧压力作用点，D点为风荷栽作用点，E点为为模板上口。因AB段为面接触，其合力作用点为A，点，其中：工∞一妄L∞-110cm三期碾压混凝土每层碾压厚度为30啪，按最快上升速度1．2m／天计算，则每层施工用时为6个小时，因此，锚筋开始受力时相应埋设层混凝土龄期为42小时，混凝土上升7层后结束受力，此时埋设层混凝土凝期为78小时，经计算，随着混凝土浇筑上升，锚筋各对应层在混凝土不同龄期时所受拉拔力见表3-1。表3-1混凝土不同龄期时锚筋拉拨力计算值f泓凝士龄期(h)42485460667278拉拔力(t)4．5884．6194．975．3165．6575．9946．325由于三期碾压混凝土围堰施工多在低温季节进行，混凝土初期强度较低，为保证锚筋达到设计的拉拨力，我们在上游变态混凝土浆液中掺加了122HE早强剂，以提高 华中科技大学硕士学位论文混凝土早期强度，通过试验，确定122HE的掺量为2％，每立方浆液中掺加122HE原液21．88Kg。为确定翻转模板锚固件的实际拉拨力，我们进行了现场生产性试验，对混凝土龄期为42h、48h、60h、72h和7811共5组的锚筋抗拔力进行检测，每组3根，经检测，混凝土不同龄期各组锚筋的最小抗拔力均大于锚筋所承受的拉拔力，具体检测结果见表3．2。表3-2混凝土不同龄期时锚筋拉拨力试验值混凝土龄期(h)I42I48I54f606672l78Il各组最小拉拔力(t)7．58．51}／}9．5，10．08l10．73I(4)桁架计算在进行模板翻转提升前的最后一层混凝土浇筑时，桁架上口位移和桁架各杆件受力最大，根据受力状况按照平面桁架体系计算得最大位移计算：A=6．62mm满足混凝土允许误差的规范要求。最大压弯应力计算桁架各杆件压弯应力最大值：s=479Kg／cm2小于弯应力允许值p】一1700Kg]cm2，桁架稳定性满足要求。3．3翻转模板施工工法研究3．3．1翻转模板配板布置(1)水平布置：三期碾压混凝土第二阶段旄工的堰体全长380m，为保证模板安装时多开工作面，并考虑模板安装时可能出现的误差，将翻转模板沿堰体上游面分9段布置，每段14个施工单元，长42m，段与段之间留出一条宽20cm的缝，该缝隙用专门设计加工的丁字板补缝。(2)竖向布置：由于堰体上游面在高程70m处存在转折，因此必须以此高程作为模板分层线，然后以每块模板高度2．1m高为模数向上和向下依次布置，向上直至堰项140m高程，向下则必须根据建基面高程来确定翻转模板的起始安装高程。堰体 华中科技大学硕士学位论文高、低渠建基面高程分别为58m和50m，经几何计算，高、低渠翻转模板的首块模板高度分别确定为1．915m和1．87m，该模板按设计高度并考虑其与上部翻转模板的连接设计成专用首仓模板【”I。3．3．2施工方法研究翻转模板在加工厂内拼装好后，经汽车运输至施工现场，然后用汽车吊或布置在堰体上游的建筑塔吊配合安装。(1)首仓模板安装：首仓模板为钢木混合结构，木制面板宽3m，竖围令为钢桁架，桁架结构形式与翻转模板桁架大致相同。模板采用内拉内撑的方式安装固定，其上口按高程59．915m(高渠)、51．87m(低渠)控制。(2)翻转模板安装及上升翻转模板安装时，吊车通过平衡梁对准下块模板上口，徐徐落下，使模板准确就位，然后将桁架内、外弦杆铰接，此时，吊车与模板脱钩，安装人员通过调节螺杆来实现面板内外倾斜度的调整，使其达到施工精度要求，当混凝土浇筑至锚筋布置高程后进行锚筋预埋【28l。随着混凝土浇筑的上升，以同样的方法依次将三层模板的底层模板翻转至顶部以达到混凝土连续上升的目的。在浇筑过程中，中间层模板锚锥螺锥不紧固，所受荷载全由底层翻转模板锚筋承担【29l。当混凝土浇筑至距顶层模板上12160em左右时，先将中层模板锚锥紧固，然后将底层模板拆装至顶部之上，如此反复，实现交替上升的目的。模板安装均以测量放样点进行控制，安装好后需经测量校核，直至满足精度要求。考虑模板受力后将产生走样的因素，每块模板安装时顶部一律按向仓内预倾lena控制。(3)劳动力组合每块模板拆装按8T或16T吊车一台、操作人员4人(不包括吊车司机)进行组合，其中吊装指挥1人，拆装操作2人，辅工一人。 华中科技大学硕士学位论文3．4翻转模板研究小结与国内外使用的翻转模板工艺相比，经过研究，在三峡三期碾压混凝土围堰施工中我们作了如下研究和改进：(1)翻转模板以垂直叠放的三块模板为一个施工单元，在混凝土浇筑过程中交替上升，每块模板在距上口45cm处布置1排4根锚筋，锚筋两两一组以30cm的间距垂直面板对称安装在每榀桁架内弦杆两侧；(2)为解决堰体在高程70m转折时的连续上升问题f301，我们以此高程作为模板分层线，然后以每块模板高度2．1m高为模数向上和向下依次布置，向上直至堰顶140m高程，向下则必须根据建基面高程来确定翻转模扳的起始安装高程，从而较好地解决了这一问题；(3)为解决上下层锚筋间距较小，锚筋开始受力时相应锚筋埋设层混凝土的龄期较短，埋设锚筋拉拨力太小，模板易走样的问题，为保证锚筋达到设计的拉拨力，在上游变态混凝土浆液中掺加了122HE早强荆，以提高混凝土早期强度。翻转模板设计完成后，分别经过了锚筋拉拔力试验和提升工艺试验，在证明其操作简便、安全可靠并能保证工程质量之后，筑施工。施工完毕后经对上游面外观检查，共批量生产378块用于三期碾压碾围堰浇堰体上游面无错台、漏浆、挂帘现象，平整度满足要求，经体型测量，上游混凝土面超出设计位置20mm以内的测点数为86．7％，超出设计位置40111111以内的测点数为13．3％，满足测量规范的技术要求13”。三峡三期碾压混凝土围堰使用的翻转模板构思新颖，结构合理，操作简便，运行可靠，围堰上游面翻转模板共翻转40次，90m高的围堰除在高程107．5m爆破拆除廊道麓工时仓面问歇一次以外，其余全部做到了不问歇连续上升。翻转模板通过在三峡三期碾压混凝土围堰施工中的成功应用说明，该模板在碾压混凝土大坝的施工中，具有较高的使用价值和广泛的推广前景。 华中科技大学硕士学位论文4．1研究背景4塔(顶)带机施工技术研究要实现混凝士快速高强度施工，混凝土运输入仓方式起控制性作用，三峡工程三期碾压混凝土围堰下部仓面大，施工强度高，可布置多条入仓道路同时入仓；上部仓面小，施工强度相对较小，同时，若继续对入仓道路进行加高回填，所增加的回填方量和填筑强度很大，相应对混凝土汽车运输入仓的干扰也将增大，因此不宜再继续采用汽车运输入仓，而塔(顶)带机具有将混凝土的水平运输、垂直运输和仓位布料功能三合为一的优点，特别适用于现代大型水利水电工程大体积混凝土、高强度、连续快速施工，根据我们在二期工程中大规模应用塔(顶)带机的成功经验132】，选择采用塔带机入仓。塔带机是在皮带输送机基础上新发展起来的皮带浇筑专用设备，它是将输送皮带机与塔式起重机相结合而形成的“塔吊皮带机”。它采用可自行加高的塔身做支撑，以起重臂长50～lOOm的大型现代塔式起重机作为混凝土输送皮带机的仓内布料手段，通过直接联接于大型混凝土拌和楼的供料皮带系统，将拌和楼生产的新鲜混凝土连续不断地直接送入混凝土施工仓位，并按要求完成布料作业。它具有将混凝土的水平运输、垂直运输和仓位布料功能三合为一的优点，适用于现代大型水利水电工程大体积混凝土、高强度、连续快速施工【331。尤其适用于碾压混凝土坝(围堰)施工，具体表现为：1、碾压混凝土坝(围堰)具有结构简单，钢筋用量少、廊道数量少的特点，对塔带机下料干扰少，适合塔带机高速连续下料、推土机、振动碾快速平仓、碾压的特点，有利于发挥塔带机、平仓机、振动碾效率；2、碾压混凝土坝(围堰)标号品种少，减少了塔带机变换混凝土标号品种时间，有利于发挥塔带机效率；3、塔带机布料对仓面平仓、碾压设备干扰小，有利于发挥平仓机、碾压碾效率；4、周围无其它设备干扰：5勿需处理入仓口，减少了施工环节。但综合一、二期工程施工中我们使用塔带机的经验，塔带机在浇筑过程混凝土骨料分离严重，且由于供料线运送混凝土一般需经过11～15条皮带，运送距离在 华中科技大学硕士学位论文700～900m之间，皮带运行线速度较快(3～4m／s)，拌合物经薄层远距离、高速运输后料子表层一部分水分被蒸发，同时皮带运输时有8～12次转料，各转料点虽设计有刮刀减少砂浆损失，但仍然不能将砂浆彻底截留，再加上刮刀经常磨损，始终存在少量灰浆损失和VC值损失。我们在对塔带机的布置进行研究和改进，并采取相应的措施着重对这两方面的问题加以解决。4．2塔(顶)带机及供料线的布置研究(1)塔(顶)带机技术参数塔(顶)带机主要技术参数见表4．1：表舢1塔带机主要技术参数＼参数带机最带机最大塔机额塔柱标机八塔机最大起升高度准＼＼大幅度俯仰角度定力矩节K度TC2400塔带机100m一30。～+30。94m(10个标准节)2400t．m9．3mMD2200项带机105m一25。～+25。92．8m(14标准节)2200t．m5．78m(2)布置三期碾压混凝土围堰在酽、12"堰块下游分别布置有一台顶带机和一台塔带机，从V150m拌和系统至塔、顶带机各配一条供料线。顶带机供料线水平投影长699．9m，塔带机供料线水平投影长872．4m。布置在12’堰块下游V50m平台的是ROTEC公司的TC2400型固定式塔带机，塔身由若干个直径3．5m圆筒式标准节组成，每个标准节高9．3m。其输送系统主要由给料皮带、转料皮带及1’、2。布料皮带组成，皮带的一端固定在爬升平台上，随爬升架的爬升而整体升高。布置在跚堰块下游V58m平台的是法国POTAIN公司和日本NC公司联合生产的MD-2200型固定式顶带机，除塔身采用5．5mx5．5rn正方形截面的桁架结构外，其工作原理和性能结构与塔带机类似。塔(顶)带机及其供料线布置见图4．1。 华中科技大学硕士学位论文图4-1塔带机及供料线布置图(3)塔(顶)带机的覆盖范围布料皮带控制平面范围似桃形，“桃心”位置由塔柱固定方向决定。三期碾压混凝土围堰在两端及中部均存在布料盲区，盲区在围堰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，中间盲区长约40m，右侧盲区长约80m。4．3塔(顶)带机及供料线的仓面组织研究‘塔顶带机从2月14日试运行到4月16日浇筑到顶j历时2个月。塔顶带机浇筑范围从高程v92m～v140m，浇筑面积从14000m2到3000m2，共浇筑碾压混凝土21．9万方。在此范围内，仓面面积变化大，且还存在107．5廊道、爆破药室、断裂炮孔等结构，这就对对仓面组织提出了很高要求。三期碾压混凝土围堰在采用塔顶带机入仓施工过程中，根据堰体结构和与汽车运输入仓的转换的要求，先后采用了4种仓面组织方式，下面简要介绍一下v113m～v140m塔顶带机浇筑时仓面组织形式。4．3．1仓面分区 华中科技大学硕士学位论文为便于现场施工设备、人员的组织、管理，根据塔、顶带机浇筑强度基本相同的特点，将仓面分为左右两个面积相等的浇筑区域，每个区域均配备相同数量的平仓、碾压设备和人员，除一个区域的设备出现故障需支援外，两区的设备、人员均在各自的工作区域内活动，不得随意变换。浇筑时两个区域均从分区线起头，从中间向两边分开浇筑。4．3．2塔(顶)带机布料塔(顶)带机须沿围堰轴线方向进行鱼鳞式布料，为避免料堆边缘骨料集中在防渗层内，布料时宜从布料范围下游端开始进行。塔(顶)带机下料皮筒长度限定6～9m，且混凝土料自由下落高度=1．5m，防止布料时混凝土粗骨料撞击破碎、分离严重。为减少平仓机推料距离，一次布料长度控制在lO～15m、宽度控制在15～20m，堆料厚度为70～lOOcm。将塔(顶)带机浇筑条带顺流向分成上、下游两幅。当下游条带起头段混凝土布料长度达lO～15m时塔(顶)带机转向上游条带布料后，平仓机开始摊铺下游条带混凝土料。当上游条带混凝土布料长度达10～15m后，塔(顶)带机随即转向下游在已摊铺好的松散混凝土上继续布料。两幅条带间如此循环交替布料、摊铺，使混凝土料始终下在已摊铺好且未碾压的混凝土面上，保证混凝土料始终是“软着陆”，避免“硬着陆”骨料严重分离，且分散在层面上的粗骨料在平仓时能被平仓机推散重新混合，减少了骨料分离程度134】。4．3．3塔(顶)带机盲区的施工当仓面宽度大于15m时，自卸汽车停在塔(顶)带机工作区域边缘，塔(顶)带机定点下料到汽车上，然后由汽车转料至盲区。当仓面宽度小于15m时，汽车在仓内行驶不便，故只能用仓内现有的设备(推土机、装载机)转料。为防止盲区混凝土骨料严重分离，在塔(顶)带机布料区域边缘 华中科技大学硕士学位论文先铺一层二级料作为垫层，然后在垫层上定点下料，用推土机或装载机转料至盲区。为防止在同一位置定点下料形成上下串通的渗水通道，相邻两层分区线和定点下料的位置和应错开5～10m。4，3。4平仓平仓机宜沿围堰轴线方向进行混凝土料的平仓摊铺。平仓时先平料堆上骨料较集中的两边，后平中间。摊铺后的混凝土面上若仍有大面积的骨料集中则用平仓机将其推教使粗细骨料重新混合一遍，小面积的骨料集中人工分散即可。摊铺长度达20～30m后，用平仓机刀片将混凝土面层反刮一道整平，然后上振动碾碾厨351。4．3．5平仓、碾压设备配备为保证塔顶带机下料不停歇，充分发挥塔带机效率，必须配备足量的平仓机和振动碾，平仓机和振动碾数量根据浇筑强度和设备能力并考虑适当富裕后确定。三期碾压混凝土围堰主要碾压设备参数及数量见表禾2，主要平仓设备参数及数量见表4．3。表4-2主要碾压设备参数及数量静态线性压配设备重量力(kg／em)轮宽振动频率振幅生产能力备类型型号(t)后(ram)(Hz)(mm)(m’／h)数前轮轮量振动BW202AD．210．723．423．9213546，500．74／0．3560～7512碾表4．3主要平仓设备参数及数量l设备类重量接地比压功率铲刀容量铲刀宽度生产能力配备型型号(t)(MP)(KW)(m’)(mm)(m3／h)数量l推土机TY22023．40．0771624．7～6．43725130～1508l推土机TYl60170．0661204．4～4．5337090～100l4．4塔带机浇筑关键问题的解决 华中科技大学硕士学位论文在国内塔带机大规模浇筑碾压混凝土，仅在三峡一期纵向围堰旌工过程中使用过，当时是为二期工程大量使用塔(顶)带机摸索经验，因受自然条件限制且对塔带机浇筑碾压混凝土工艺不熟悉，浇筑过程中混凝土骨料分离较严重，后期补强做了很多工作。在三期碾压混凝土围堰施工过程中，针对一期工程塔带机浇筑碾压混凝土时出现的骨料分离和vc值损失较大等问题开展技术攻关研究【36】，较好地解决上述问题。4．4．1混凝土运输过程中产生的骨料分离4．4．1．1原因(1)三期碾压混凝土围堰原设计上游4m防渗层采用R90150#=级配变态混凝土，其余部位均为同标号三级配碾压混凝土，但在施工过程中，二级料与三级料的频繁转换对施工效率影响很大，并且随着仓位的升高，仓面宽度逐渐缩小，导致在两种料子交界处骨料集中现象较严重。(2)碾压混凝土为超干硬性混凝土，胶凝材料少，骨料间粘聚力小，混凝土拌合物经过皮带的逐节转运，供料线托辊振动和皮带运输机尾部混凝土料的自由下落使粗骨料与砂浆散开，造成了砂浆与骨料的初步分离。当混凝土拌合物以一定的速度到达1群布料皮带卸料时，粗骨料因与皮带间粘力小一般运动在最前面，砂浆与皮带间粘力较大一般运动在后面，这样当混凝土拌合物通过卸料斗进入下料皮筒时骨料和砂浆也存在分离现象。4．I．1．2对策(I)经过研究，将128．Om高程以上的防渗层混凝土改为三级料，实践证明效果较好。同时优化混凝土施工配合比，对混凝土配合比进行适当调整，尽可能减少大石含量，将混凝土料中的大石减少5％，砂的细度模数应严格控制在2．6±O．2以内，砂率控制在32％～34％，石粉含量应控制在15％左右【37】。(2)控制拌合物VC值，为防止VC值变化幅度较大，砂含水率严格控制在6％ 华中科技大学硕士学位论文以内，使出机口VC值控制在1～3s，增加粗骨料与砂浆间的粘聚力；(3)确保供料强度，尽量做到‘‘一楼、一带、一机”，并安排技术熟练的操作人员控制拌和楼放料弧门的开启程度及每罐混凝土料的放料时间，保证拌和楼高效运行和供料线上料流有一定的堆积厚度、均匀、快速、连续，避免因料流间断产生运输过程中的骨料分离1381。(4)对1群皮带卸料斗进行改造，增加简易二次搅拌装置。(5)使用真空下料皮筒，使混凝土在下料过程中形成真空阻止拌合物自由下落，起N-次拌合的作用13鲥。4．4．2混凝土下料过程中产生的骨料分离4．4．2．1原因下料过程中布料方式不当，混凝土直接下在己碾压好的坚硬混凝土面上；拌和物堆积高度过高，料堆周围产生骨料集中；下料皮筒长度太长，混凝土自由下落高度较大。4．2．2．2对策(1)将塔(顶)带机浇筑条带顺流向分成上、下游两幅。当上游条带混凝土布料长度达10～15m后，塔(项)带机随即转向下游在已摊铺好的松散混凝土上继续布料。两幅条带问如此循环交替布料、摊铺，使混凝土料始终下在已摊铺好且未碾压的混凝土面上，保证混凝土料始终是“软着陆”，避免“硬着陆”导致骨料严重分离，且集中在层面上的粗骨料在平仓时能被平仓机推散重新混合，减少了骨料分离程度140】。(2)塔(顶)带机布料时须沿围堰轴线方向进行鱼鳞式布料且仓面拌合物堆料高度控制在70～lOOcm；(3)塔(顶)带机下料皮筒长度限定6～9m，且混凝土料自由下落高度=1．5m；(4)大面积集中的骨料用推土机推散重新拌合，局部少量的骨料集中用人工散 华中科技大学硕士学位论文到松散混凝土面上。4．4．3VC值损失4．4．3．1原因供料线运送混凝土一般需经过11～15条皮带，运送距离在700～900m之间，且皮带运行线速度较快(3～4m／s)，混凝土表面空气流动速度较大，拌合物经薄层远距离、高速运输后料子表层一部分水分被蒸发；VC值受气温影响很大，温度较高时很容易将皮带上的拌合物热透，温度上升导致料子表面水分散失很快；皮带运输时有8～12次转料，各转料点虽设计有刮刀减少砂浆损失，但仍然不能将砂浆彻底截留，再加上刮刀经常磨损，始终存在少量灰浆损失和VC值损失。混凝土经过供料线皮带机运输后VC值损失如下：气温15℃～20℃时损失1s～2s；气温20℃～25℃时损失2s～3s，气温25℃～30℃时损失3s～4s。4．4．3．2对策(1)补偿损失的VC值：将出机口VC值控制在1～3s，使拌合物有一定的VC值储备。(2)补偿损失的灰浆：将砂的石粉含量控制在15％左右，石粉含量增加能增大浆液富余系数，保证拌合料有足够的灰浆包裹。(3)减少温度回升：在供料线沿线设置遮阳棚，避免太阳直接照在拌合料上，减少拌合料温度回升。4．4．4特殊天气施工4．4．4．1雨季施工 华中科技大学硕士学位论文(1)供料线设防雨棚，防止混凝土在运输过程中遭雨水冲刷。(2)为防止混凝土被雨水冲刷后灰浆流失影响混凝土强度，雨天施工时将三级配混凝土改为富灰三级配混凝土。(3)当降雨强度小于3mm／h时，将碾压混凝土VC值适当调大至6～10s，对已入仓的混凝土应迅速摊铺，先全面静碾2～3遍，然后逐条带加振碾压。当降雨强度大于3mm／h时，拌合楼停止供料，已拌和好的碾压混凝土须迅速送到仓内后进行平仓、碾压。停止铺筑处的混凝土面碾压成不大于1：4的斜坡面。当降雨强度降至3mm／h以下，当层间间歇时间在允许间歇时间内时，处理层面后对即将覆盖的混凝土面层均匀洒一层2-3mm厚水泥净浆，然后恢复碾压混凝土施工【41】。(4)当层间间隔时间小于加垫层铺筑允许时间时，清理层面后在即将覆盖的层面上用塔带机布一层砂浆，振动碾将砂浆摊匀，然后继续施工。(5)当层问形成冷缝后则暂停仓面上升，待雨停后处理层面，间歇3天后在老混凝土面上均匀摊铺2～3cm砂浆后恢复上升。4．4．4．2高温季节施工根据合同要求，四月即开始进行温控，拌和楼开始生产制冷混凝土，混凝土出机口温度控制在12℃以下。一般气温在25"C～30"C时，供料线输送的混凝土温度回升4。C～6"C，为防止阳光直射引起的温度回升，供料线需加设遮阳棚。另外气温大于25"C时，因仓面混凝土受阳光照射而失水较快，需在下游台阶上布置高压水冲毛机进行喷雾，以补偿仓内混凝土表面蒸发的水分，保持仓面小环境的温、湿度‘4御。4．5塔(顶)带机施工技术研究小结在采用塔(顶)带机运输入仓浇筑过程中，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、集中、层问结合不良的问题，保证了工程质 华中科技大学硕士学位论文量和进度。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4m防渗层采用R90150#-级配变态混凝土，其余部位均为同标号三级配碾压混凝土，但在施工过程中，二级料与三级料的频繁转换对施工效率影响很大，并且随着仓位的升高，仓面宽度逐渐缩小，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)对混凝土配合比进行适当调整。尽可能减少大石含量，将混凝土料中的大石减少5％，砂的细度模数应严格控制在2．6±0．2以内，砂率控制在32％～34％，石粉含量应控制在15％左右。为防止VC值变化幅度较大，砂含水率严格控制在6％以内，混凝土VC值尽可能小，一般控制在1～3s。(3)加强施工工艺控制。安排一座拌合楼供应一条供料线，以保证供料线料流量的高强、连续和均衡；下料时皮筒长度限定6～9m，皮筒下料口距仓面高度保持在1．5m以内，同时混凝土料还必须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”；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)加强特殊天气施工质量控制，搞好雨季与高温季节施工。塔(顶)带机是集混凝土水平运输、垂直运输、仓位布料于一体的现代化新型施工设备，国内使用其大规模浇筑碾压混凝土只有三峡一期纵向围堰施工时应用过，成熟的经验尚少。在三期碾压混凝土围堰施工过程中成功地解决了浇筑过程中骨料分离、集中、层间结合的问题，国务院三峡工程质量专家组对三期碾压混凝土围堰施工质量给予了充分肯定。根据现场随机抽取的质量检查孔压水资料来看：13．1．矿孔(L=55m)1～8段透水率为0，9～11段透水率均小于0．01Lu；8-1．矿孔(L=47m)3～7段透水率为O，其余各段透水率均小于O．15Lu[431，两个检查孔透水率均小于设计值(O．3Lu)对三期碾压混凝土质量是一个很好的论证【4卅【45】。 华中科技大学硕士学位论文5．1本课题研究成果5论文总结本课题在充分吸收同类工程经验的基础上，针对三峡三期碾压混凝土围堰工程施工存在的难点和特点，为保证施工质量，从技术和管理的角度，在施工中有针对性地进行研究、改进和提高。本文着重对三期碾压混凝土围堰工程施工工艺参数进行试验和研究、对翻转模板进行设计和研究、对塔(顶)带机在碾压混凝土围堰施工中的使用进行研究，并通过一步一步的实践来验证研究的可行性。通过对三峡三期碾压混凝土围堰工程拌和工艺、碾压工艺、结合面处理工艺、薄层铺筑工艺以及加浆改性混凝土施工工艺参数的选择程序及试验研究成果，提出了合理的施工参数，并应用于实际施工。通过对翻转模板的研究与实践表明，翻转模板构思新颖，结构合理，操作简便，运行可靠，围堰上游面翻转模板共翻转40次，90m高的围堰除在高程107．5m爆破拆除廊道施工时仓面间歇一次以外，其余全部做到了不问歇连续上升。翻转模板通过在三峡三期碾压混凝土围堰施工中的成功应用说明，该模板对碾压混凝土大坝的施工具有较高的使用价值和广泛的推广前景。通过对三期碾压混凝土围堰施工过程中塔(顶)带机的研究与实践，成功地解决了浇筑过程中骨料分离、集中、层间结合的问题，确保了工程施工质量。将上述关键技术的工艺研究应用于三期碾压混凝土围堰施工实践中，取得的效果是明显的。自2002年12月16日围堰正式开仓浇筑，2003年4月16日达到140m设计高程，仅用4个月浇筑混凝土110万m3，较合同工期提前55天。并创造了小时强度1278m3、班产7250m3、日产21066m3、日上升高度1．2m、月产47．6万m3等多项世界纪录。此外，碾压混凝土围堰混凝土浇筑高强度持续，堰体不间断上升，对质量控制提出了极为严格的要求。我们通过对方案的优化和改进，同时加强对碾压混凝土围堰工程质量标准的再认识，树立“进度必须服从质量”的指导思想，不断强化质保体系和制度建设，制定碾压混凝土围堰质量计划、工艺导则和 华中科技大学硕士学位论文10余种质量规章，严格实施，实行全过程、全方位的质量监控。施工期间，仓面检测达26000次。碾压混凝土固堰工程累计完成混凝土浇筑689个单元工程，单元工程优良率达到91．1％。工程质量得到质量专家组、安全鉴定专家组、验收专家组的一致肯定。5．2对同类工程的借鉴作用三峡三期碾压混凝土围堰工程之所以取得如此好的成绩，最主要得益于施工技术上的不断创新和优化，比如施工工艺参数、翻转模板的成功运用、将塔(顶)带机这一新型手段成功地运用于碾压混凝土围堰施工等这些关键技术的使用，解决了施工的诸多难题，确保了工程质量，它所采用的各项施工技术值得其他类似工程参考和借鉴。5．3下一步需要研究和探讨的地方在碾压混凝土围堰施工中，采用新型手段——塔带机输送虽然取得了一定的经验，但其存在的骨料分离、层间结合质量问题，还没有达到完全根治和解决，对这一新型手段的使用还需要不断的研究和实践。碾压混凝土坝在我国起步较晚，虽然三峡三期碾压混凝土围堰关键技术的研究方面作了一定的尝试，但因施工条件、工程类型、质量要求和发挥的作用等不尽相同，如何实现碾压混凝土在我国水电施工中的大规模使用，以及解决好由此带来的一系列质量问题，留下来的研究空间还很多很多。 华中科技大学硕士学位论文致谢本文是在华中科技大学水电与数字化工程学院刘昌玉教授的精心指导下完成的，因为有了刘教授的多次精心修改和亲赴三峡工地的亲临指导，我才能完成该论文，刘教授渊博的知识、诲人不倦的态度、踏实认真的研究作风给我留下了深刻的印象，对我以后的学习和工作将产生深远影响。在此谨致以诚挚的感谢!本人在学习期间得到了三峡指挥部指挥长邢德勇、总工程师曾明的悉心指导，对我的专业学习和论文提出了宝贵的意见，在此对他们的帮助一并表示衷心的感谢!感谢研究生院、水电学院的其他同志们，是你们的帮助、鼓励使我顺利地完成此文!同时也感谢各位评委，您们在百忙之中认真听取了本人的汇报，并提出了许多宝贵意见，使本人终生受益!最后，感谢审阅本文并给予指正的所有专家学者! 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