浅议三峡三期碾压混凝土围堰工程施工与管理

'华中科技大学硕士学位论文三峡三期碾压混凝土围堰工程施工与管理姓名：李萍莉申请学位级别：硕士专业：水利工程指导教师：王乘20061001 华中科技大学硕士学位论文摘要三峡三期碾压混凝土围堰是三峡三期工程上游挡水围堰，是确保三峡工程2003年蓄水、通航和发电目标按期实现的关键项目，也是右岸厂房坝段和右岸电站厂房等后续项目安全施工的保障。三期碾压混凝土围堰混凝土总方量为110．52万m3，施工工期紧，混凝土浇筑强度高。根据设计单位提出的施工组织设计，三期碾压混凝土围堰要在一个枯水期内，即2003年1月至6月由高程50m浇筑至堰顶高程140m，拟定的混凝土月最高浇筑强度为35．0万m3，最大小时浇筑强度为900m3，月最大上升高度为20．1m，这在世界水电建设史上是没有先例的。本文主要对三峡三期碾压混凝土围堰施工与管理进行了研究，以安全、优质、低成本以及快速施工为目标，将并行工程原理、接力技术以及系统分析原理和方法引入施工项目的组织与管理中，在三峡三期碾压混凝土围堰施工的具体工期要求、质量要求、施工的各种约束条件、水文气候条件以及各种技术参数等大量相关信息集成的基础上，利用计算机辅助设计技术虚拟整个施工过程，预估和发现在施工过程中存在的问题、优化工程施工方案，运用并行工程理论中的过程重构、组织重构理论去进行旌工资源的合理配置、调度，对大量集成的信息进行定量分析，根据分析结果对项目的整体施工组织进行统筹、优化，并指导工程施工。本人作为项目施工的主要技术负责人之一，全过程参与了项目的施工管理研究和施工技术方案研究工作。在施工技术方案研究过程中，又作为具体施工方案的直接设计者，从施工与管理两方面对影响碾压混凝土工程旋工的几个关键性问题进行了系统的分析论证和全面总结。三峡三期碾压混凝土围堰混凝土施工仅用4个月便提前完成，并创下了混凝土月最高浇筑强度47．5万m3，最大小时浇筑强度1278m3，月最大上升高度27．8m等多项世界记录。这不仅对确保三峡工程2003年按期实现蓄水、通航、发电具有重要的现实意义，而且对进一步提高我国的快速筑坝技术水平，缩短水电工程建设工期，节省工程造价具有深远的影响。关键词：三峡三期碾压混凝土围堰并行工程与接力技术施工与管理 华中科技大学硕士学位论文AbstractPhase—IIIRCCcofferdamofThreeGorgesProject,theU／ScofferdamretainingwaterfortheProject(TGP)，isthekeyitemguaranteeingthetargetofYear2003(i．e．waterimpounding，navigationopeningandpowerproduction)tobeachievedontime，isalsotheguaranteeforsafeconstructionofsubsequentitemofright-bankpowerhousedamsectionandright—bankpowerhouseetc．Itstotalquantityofconcreteis1．1052millionm3，whichshallbecompletedwithinatightduration，resultinginhighplacementproductivity．InaccordancewiththeConstructionPlanningandMethodStatementmadebytheDesigner,Phase-IIIRCCcofferdamwouldbeliftedfromE1．50muptothetopofE1．140withininadryseason，namelyfromJanuarytoJune，2003．Subsequently,asscheduled，themaximummonthlyplacementproductivityshouldbe350，000m’，maximumhourlyproductivityshouldbe900m3andthemaximummonthlyliftedheightshouldbe20．1m，allofwhicharebeyondtheexampleinthefieldofhydropowerconstructionintheworld．ThisarticlestudiestheconstructionmanagementofPhase—IIIRCCcofferdam，aimingatthesafeandquickconstructionofgoodqualityandlowcost，introducingthetheoryofconcurrentengineering．technologyofrelayandtheory＆methodologyofsystemsanalysisintotheprojectconstructionorganizationandmanagement．Also，basedontheintegratingsuchinformationofTGPphase·IIlRCCCOfferdamlikeconstructiondurationrequirement．qualityrequirement，allbindingconditionsofconstruction，hydrology&weatherconditionandallkindsoftechnicalparameters，thearticlestudiesthewaythatsimulatingtheoverallconstructionprocesswithCADtechnologytoestimateandfindtheproblemwhichwouldcomeoutintheactualconstruction，andtooptimizetheconstructionscheme，usingthetheoryofprocessrestructure&organizationrestructureofconcurrentengineeringtoreasonablycollocateanddeployconstructionresources，executingquantitativeanalysisofagreatnumberofintegratedinformation，planningandoptimizingtheoverallconstructionorganizationanddirectingtheprojectconstructionaspertheanalysisresult．Actasoneofthemainpersoninchargeforthetechniqueoftheprojectconstruction，1wasengagedintheresearchofconstructionmanagementaswellasthetechnicalproposalforthisproject．Duringthestudyofconstructionprogramme，asadirectdesignerofthedetailedconstructionscheme，IhaveanalyzedandsummarizedseveralcriticalquestionsU 华中科技大学硕士学位论文whichinfluencetheRCCprojectconstructionfromboththeconstructionandmanagementaspectssystemicallyandcomprehensively．Ittakesonly4monkstocompletetheTGPphase·IIIRCCcofferdam，whichcreatesfollowingworld’srecords：Maximummonthlyproductivity：475，000m。Maximumhourlyproductivity1，278m。Maximummonthlyliftedheightshouldbe27．8mAllofthesenotonlyhaveimportantoperationsignificanceguaranteeingrealizationofwamrimpounding，openingnavigationandpowergenerationontime，butalsohaveaprofoundeffectuponfurtherimprovingtechnologyofdamconstruction，shorteningconstructiondurationofhydropowerprojectanddecreasingtheprojectcostinChina．Keyword：PhaseIIIofThreeGorgesProject，RCCCofferdam，ConcurrentEngineeringandTechnologyofRelay，ConstructionandManagement111 独创性声明Y101G3G6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已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：惫酶南日期：沁6年I口月俨日学位论文版权使用授权书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“4”)学位论文作者签名：日期：如萨10月妒杏肄南指导教师签名：日期孙白。月 华中科技大学硕士学位论文1．1引言1．1．1碾压混凝土的研究背景1绪论自从20世纪70年代出现碾压混凝土筑坝技术以后，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的广泛重视，世界各地现已修建了大量的碾压混凝土坝。该技术在我国起步较晚，但发展很快，目前已建和在建的碾压混凝土坝有37座(其中重力坝有32座，全断面为碾压混凝土的29座；拱坝为5座，均为全断面碾压混凝土)，此外，碾压混凝土围堰有12座。碾压混凝土是利用强力振动和碾压的共同作用，对超干硬性混凝土进行压实的一种新的筑坝技术。与传统的常态混凝土筑坝技术相比，它具有水泥用量少，施工速度快，工程造价低，温度控制简单，施工设备通用性强等特点。1．1．2问题的提出三峡工程三期碾压混凝土围堰是当今世界上施工强度最大和坝体最高的碾压混凝土坝之一，这对我们碾压混凝土筑坝技术提出了新的挑战和新的研究课题。三峡工程三期碾压混凝土围堰为重力式坝型，平行大坝布置，轴线位于三峡大坝轴线上游114m。围堰轴线全长约580m，堰顶高程v140m，顶宽8．Om，最大堰高115m，围堰总方量167．36万m3，设计最高挡水水头110．4m，拦蓄库容147亿m3。根据国务院三峡建设委员会批准的《长江三峡水利枢纽初步设计报告》，三期碾压混凝土围堰按I级临时建筑物设计，设计洪水标准为5％的频率，最大日平均流量为72300m3／s，相应的水位为V135．4m，保坝洪水标准为1％频率，最大日平均流量为83700m3／s，相应水位为V139．8m，洪水不漫顶。三期碾压混凝土围堰分二阶段施工，第一阶段已在三峡工程导流明渠过水之前施工完毕，完成混凝土浇筑57万m3，并已于1997年4月通过三峡大江截流前阶段验 华中科技大学硕士学位论文收；第二阶段工程修建的堰体全长380m，要在一个枯水期内，即2003年1月至6月将其从第一阶段施工的堰体断面(高渠V58m，低渠V50m高程)，浇筑至堰顶V140m高程，根据设计单位提出的三期碾压混凝土围堰施工组织设计方案，其拟定的施工进度及施工强度见表1-1。表卜1三期碾压混凝土围堰施T进度及施工强度表序月份统计项目单位号1月2月3月4月5月6月1日历天数day112831303162混凝土浇筑净工日day2242625265月浇筑混凝七量万32．132．43527．112．71．36m3／mon4日浇筑混凝土龟万ma／day1．051．351．080．49O．275平均浇筑强度m"／hour5256755402451376月上升高度m／mon1．216．520_322．924．64．57日平均上升高度m／dayO．60．690．780．920．950．98月到达高程51．26888110．9135．51409累计混凝土量万m32．134．569．596．6109．3110．52从表中可知，围堰施工时混凝土月最大浇筑强度为35．0万m3，相应同平均浇筑量为1．35万m3，平均小时强度为675m3／11，发生在2003年3月份；最大上升高度为24．6m，相应日平均上升高度为0．95m，发生在2003年5月份。考虑到碾压混凝土施工历时较短，按不均匀系数1．4考虑，则最大施工强度将达到950m3／h，最高日浇筑量约1．89万m3／d，最大上升高度1．2m／d。从国内外已建及在建的碾压混凝土坝的施工情况来看，月浇筑强度35．0万m3及日浇筑强度1．89万m3从未达到过，三峡工程三期碾压混凝土围堰的施工强度、月上升高度等在世界水电建设史上是没有先例的。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。普定碾压混凝土拱坝是我国采用碾压混2 华中科技大学硕士学位论文凝土筑坝技术修建的第一座拱坝，该工程在9．5个月仅浇筑碾压混凝土12．3万rn3，上升高度75m；江垭工程施工时，月最大浇筑强度为12．O万m3，最大同浇筑量为7180m3，而最大月上升高度仅为4．25m；岩滩工程碾压混凝土施工时虽然最大浇筑量达到8190m3，但施工均匀性较差，平均日浇筑量仅为3500m3；三峡一期纵向围堰施工时，月最大浇筑强度为15．4万m3，仅及三峡三期碾压混凝土围堰的一半。因此，如何安全、优质、快速、低成本地完成三期碾压混凝土围堰施工任务，不仅对确保三峡工程2003年6月通航和2003年10月按期发电具有重要的现实意义，而且对进一步提高我国的筑坝技术水平，缩短水电工程建设工期，节省工程造价具有深远的影响。1．2国内外水电工程施工管理研究现状及发展水电工程施工管理是一个牵涉众多因素的问题：施工管理与组织管理、风险管理、资金运用、信息管理、施工技术等方面有着紧密的联系。施工管理要求组织机构变革，要求能正确把握风险，辩识施工系统内外存在的各种风险，施工管理离不开决策，而正确及时的决策是施工管理非常重要的一个方面，这就要求信息及时、准确。1．2．1施工管理方法研究水利水电工程施工过程，实际上就是制造一个投资巨大、特征唯一并同时满足用户(业主)各种需求的产品过程，项目组织过程相当于产品开发过程，项目施工过程相当于产品制造过程，因此施工管理很多思想源于产品开发和机械制造研究。自20世纪80年代以来，在产品开发和机械制造领域新出现了一种受到国内外众多研究单位与制造企业重视的理论——并行工程(ConcurrentEngineering)11】。并行工程理论是研究单位与制造企业产品开发研制组织管理方面的一个重要内容。1．2．1．1并行工程理论的起源和发展并行工程是近几年来新出现的一种产品开发模式，由美国国防先进性研究设计局(DARPA)最先提出的，它作为一个系统化思想，越来越受到国内外研究单位与制造3 华中科技大学硕士学位论文企业的重视I”。并行工程是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期中的所有因素，包括质量、成本进度和用户需求121。20世纪80年代以来，自动化、信息、计算机和制造技术相互渗透，发展迅速，新知识应用于生产实际的速度是惊人的。随着航空技术的进步、信息时代的到来，世界大大变小了，这一切大大加速了世界市场的形成与发展；而世界市场的形成与发展又使得在世界范围内的市场竞争变得越来越激烈。竞争有力地推动着社会进步，使技术得到了空前的发展。不论一个企业原来的基础如何，是处于先进、后进或中间，都遵循着同一竞争尺度，即用户选择原则。制造业将提高竞争能力的要素总结为TQCS，即短时间(Time)，高质量(Quality)、低成本(Cost)和好服务(Service)。TQCS成了企业追求的目标。为提高TQCS，企业不断地更新着自己的技术和手段使它们与当时的科技发展水平相适应。随着世界工业市场竞争的不断加剧，各国企业纷纷采用各种新思想、新方法、新技术来改进自己的产品开发模式，力图使企业及其产品具有较强的竞争力和生命力。用户对产品的要求是多元化和个性化，降低产品成本的主要手段不再仅仅局限于廉价的原材料和劳动力，而是快速、准确的信息来源和高科技含量111。美国国防先进研究设计局(DARPA)于1987年12月举行了并行工程专题讨论会，提出了发展并行工程的DICE计划(DARPA"sInitiativeinCE，1988～1992年)。与此同时，美国国防部指示美国防御分析研究所(IDA)对并行工程及其用于武器系统的可行性进行调查研究。IDA通过研究与调查，1988年发表了其研究结果，公布了其著名的R一338的研究报告，明确提出并行工程的思想，把并行工程定义为对产品及下游的生产及支持过程进行设计的系统方法。至今这一定义已被广泛接受。并行工程通过组织以产品为核心的跨部门的集成产品开发团队，改进产品开发流程，实现产品全生命周期的数字定义和信息集成，采用新的质量哲理满足不断变化的用户要求，并开发新的计算机辅助工具，如DAF，DFM等，保证在产品开发过程的早期能作出正确决策，能够有效减少设计修改，缩短产品的开发周期，降低产品总成本。1988年DARPA发4 华中科技大学硕士学位论文出了并行工程倡议，为此美国的西弗吉尼亚大学设立了并行工程研究中心(CERC)，美囤很多大的软件公司、计算机公司开始对支持并行工程的工具软件及集成框架进行开发。并行工程在国际上引起了各国的高度重视，并行工程的思想正在被越来越多的企业及产品开发人员接受和采纳，各国政府都在加大力度扶持并行工程的技术开发，把它作为抢占国际市场的重要技术手段。经过十多年的发展，并行工程已在一大批国际上著名的企业获得了成功的应用，如波音、洛克希得、雷诺、通用电力等大公司均采用并行工程技术来开发自己的产品，并取得了显著的经济效益。并行工程及其相关技术也成了90年代的热门课题。并行工程作为现代制造技术中重要的一环，以CIMA信息集成为基础，以实现产品开发过程为主要目标，是今后主要的产品开发模式之一。1．2．1．2并行工程理论在施工管理中的应用探讨目前在国内外并行工程理论主要应用于产品开发和机械制造领域，在水利水电施工领域的表现并不多见。并行工程是对CIMS的进一步的深化和发展，而CIMS在信息的集成上为并行工程的实旌提供了有力的基础。以安全、优质、快速、低成本为目标，如何在大量相关信息集成的基础上，运用并行工程理论中的过程重构、组织重构理论去进行施工资源的合理配置、调度，对大量集成的信息进行定量分析，根据分析结果对项目的整体施工组织进行统筹、优化，然后去指导施工，是本文作者试图探讨研究的课题。1．2．2信息管理研究信息管理是实现施工管理的重要方面，施工管理离不开决策，要求决策具有准确性、及时性和前瞻性，这一切离不开有效的信息，另一方面，工程进展的顺利，重要的是各工序、各部门协调一致，这种情况下也离不开交流和沟通，因此，保证信息的畅通对于施工管理非常重要。管理信息系统【31(ManagementInformationSystems，简称MIS)，广义的MIS是指存在于任何组织内部，为管理决策服务的信息收集、加工、储存、传递、检索和输5 华中科技大学硕士学位论文出系统，狭义的MIS是指按照系统思想建立起来的以计算机为基础，为管理决策服务的信息系统。从其发展变化来看，管理信息系统大体可以分为三个阶段：(1)单项信息处理阶段(20世纪50年代中期～60年代中期)，也称为电子数据处理(EDP)阶段。(2)综合信息处理阶段(20世纪60年代中期～70年代末)。(3)系统信息处理阶段(20世纪70年代中期～现在)，这是管理信息系统从单一功能发展到多功能、多层次、系统化的高级阶段。管理信息系统的概念是不断发展的。从历史的角度看，面向企业管理的信息系统先后出现过以下一些不同功能的类型【41：(1)统计系统；(2)数据更新系统；(3)状态报告系统；(4)数据处理系统(业务处理系统)；(5)办公自动化系统(OAS)；(6)决策支持系统。这些系统是管理信息系统的一部分，而不是全部。管理信息系统是这些系统的集成，随着计算机信息技术应用的发展，管理信息系统正朝着能更好地模拟人的决策过程方向发展，同时与计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)相组合形成计算机集成制造系统(CIMS)。决策支持系统f31(DSS)是计算机技术在经济管理中应用的高级阶段，项目管理支持系统(PMSS)实际上是决策支持系统技术在项目管理中的具体应用，或者说是项目管理决策的支持系统，在重大项目中建立项目管理支持系统是非常必要的。1．2．3施工技术研究施工管理必须以一定的技术为支持，施工管理是技术改革、技术发展的产物，从技术对施工管理的促进上看，技术可分为“硬技术”、“软技术”，对于水利水电工程施工管理的相关研究集中在以下方面：(1)硬技术坝型——如堆石坝、混凝土重力坝、碾压混凝土坝等筑坝的坝型；施工机械——如混凝土坝施工用的塔带机、胎带机、大型振捣设备、钢模台车等施工设备；6 华中科技大学硕士学位论文施工工艺——如光面爆破、预裂爆破、微差挤压爆破、组合钢摸板、翻转模板等；新材料一如新型高效外加剂等；(2)软技术施工管理软技术方面的研究包括：文明施工、招投标体制变革、管理模式变更、接力技术以及计算机模拟技术【5l等。计算机模拟技术又包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、物流管理工程以及计算机仿真。计算机对施工过程系统的仿真又称为“虚拟制造”，系统仿真理论是近三十年来发展起来的一门新兴技术学科，起初只用于航空、航天、原子反应堆等少数领域，后来逐渐发展到电力、冶金、机械等一些主要工业部门，近十年来进一步扩大应用于社会经济、交通运输，工程建设计划、生态系统等各个方面。土建工程应用系统仿真技术，一般需要解决以下问题【6】：①系统仿真理论解决随机服务系统问题工程施工中存在大量的随机服务系统问题，如本文在运用并行工程理论研究快速施工时，在虚拟制造时研究的砼拌制、运输、浇筑过程即属于此类问题。随机服务系统理论(排队论)的研究源于1918年丹麦电话工程师爱尔朗对电话系统的研究，目前对排队系统的研究主要着眼于系统的最优控制和最优设计。解决排队系统最优设计的方法有两种门：一是解析法，只适用于简单的模型；一是逼近法，就是通过某些特殊手段得到精确解的近似值，其中应用于较广泛的是随机模拟方法，亦称系统仿真。在工程建设领域，系统仿真理论在随机服务系统上的应用，近十年来取得了可喜的成果，从国内外资料看，目前研究的主要目的是通过分析设备的运行情况及工艺流程的各环节配合来确定机械设备的合理配套。目前比较成熟的方法有蒙特．卡罗方法【8】等等。②系统仿真理论应用于坝体填筑美国的JohnW·Leonard在1973年召开的第十一届国际大坝会议上提出提高设备7 华中科技大学硕士学位论文的利用率【91，建议在不同的施工阶段使用不同的设备配套，并对不同特征的坝块进行了定性分析。JeckW．Hilf和MerlinD．Copen结合拱坝的施工【10l，说明了坝体分缝的原则及其经济意义，并建议采用新的施工方法和工艺。D．HBassgen结合砼拱坝的施工【11l，指出在全面考虑约束条件的情况下，对坝体进行分缝分块，并提出了运输与浇筑的配合问题。朱光熙运用系统仿真理论，对二滩砼拱坝方案进行了研究，提出了在满足大坝施工各约束条件下，大坝最优浇筑的次序，提出了运用缆机数量的定量意见。朱光熙、孙锡衡等结合三峡砼坝施工进行了仿真研究，找出了既满足工期要求，又使得各种机械设备得到充分发挥的机械配套方案。③气候对工程施工的影响问题1972年Davis．C．S首次提出将气候对施工的影响用模拟模型来确定【12】并针对实际工程进行了分析，从此陆续建立了一些其他模拟模型。从目前国内外资料看，系统仿真理论解决随机服务系统问题已取得了不少成果，主要是用以确定机械设备的配套，对机械设备的联合运行状况及各个环节的相互制约关系的研究偏少。1．3本文的工作内容本文试图运用并行工程理论和系统分析方法去研究三峡三期碾压混凝土围堰的施工管理问题。总体的研究思路是：以安全、优质、低成本以及快速施工为目标，在三峡三期碾压混凝土坝围堰施工的具体工期要求、质量要求、施工的各种约束条件、水文气候条件以及各种技术参数等大量相关信息集成的基础上，利用计算机辅助技术模拟实际施工过程，通过虚拟的整个施工过程，预估和发现在施工过程中存在的问题、并运用并行工程理论中的过程重构、组织重构理论去进行施工资源的合理配置、调度，对大量集成的信息进行定量分析，根据分析结果对项目的整体施工组织进行统筹、优化，并指导工程施工。8 华中科技大学硕士学位论文具体进行的工作为：(1)运用系统分析思想，对碾压混凝土施工管理概念进行描述：(2)探讨碾压混凝土施工的并行工程理论和系统分析方法；(3)从“硬、软技术”两个方面对碾压混凝土施工管理进行了研究；(4)运用计算机辅助设计技术，主要研究了对工程施工产生决定性影响的几个问题：堰体下部汽车入仓的仓面设计、仓面工艺之间的协调与组织、入仓强度的论证问题；围堰上部施工设备选择问题；碾压混凝土的施工组织与管理问题。(5)通过计算机辅助设计技术模拟实际施工过程并进行分析、研究，提出相应对策，优化和调整施工方案，并运用并行工程理论中的过程重构，组织重构理论去进行施工资源的合理配置、调度，对项目的整体施工组织进行统筹、优化。9 华中科技大学硕士学位论文2施工管理系统研究碾压混凝土施工是一项系统工程，它由混凝土拌和系统、运输系统、仓面作业系统和其他生产辅助系统等多个子系统组成，如何进行碾压混凝土快速施工系统分析，确定系统目标，分析系统结构，建立系统模型；如何进行各子系统之间的协调，使系统的整体功能大于各子系统功能之和，使各子系统之间通过信息、能量、物质交流达到协调工作，形成有序化的系统结构，是一个很值得研究的问题。2．1系统分析系统分析是一种以人为中心的、服务于管理决策的一门新兴的边缘学科，是对客观世界进行认识、描述、模拟和评价、协调的过程，其目的是帮助决策人对所要决策的问题逐步提高清晰度f”】，它是通过采用系统的方法对所研究的问题提出各种可行性方案或策略，进行定性和定量分析、评价和协调，以便决策者选择行动方案。通过几十年的实践证明，系统分析方法对于改进和提高决策系统的功能和有效性是极为有益的，并且随着它在各学科领域理论研究方面取得的一系列成果和科技发展水平的不断提高，系统分析方法越来越广泛地应用于各项人类活动之中。水利水电工程建设作为能源丌发和环境改造的重要建设项目，运用系统分析方法组织施工对节省投资、优化方案、保证工期等具有重要意义。2．1．1水电工程施工系统概述2．1．1．1水电工程施工特点水利水电工程建设大致分为勘测、规划、设计和施工四个阶段，施工是最后的一个阶段，其主要任务是：充分发挥技术人员的能动性和创造性，把包括能源、原材料和设备在内的各种物质资源结合施工技术，进行科学的组织、筹划、协调和管理，达到利用最少的人力、物力、财力和最短的时间把设计付诸实施，要达到此目的，必须运用系统的分析方法组织施工，在此，首先必须弄清水电工程的特点。与一般土木工10 华中科技大学硕士学位论文程建设施工不同，水电工程施工具有以下特点：(1)水电施工一般都是在高山峡谷的江河上进行，受地形、地质、水文、气象和社会经济条件的制约比较大。(2)大型水电工程一般是多目标丌发项目，涉及许多部门和地区的利益，矛盾十分复杂。(3)水电工程的工程量巨大，修建时需要花费大量的资金、材料和劳动力，需要使用各种类型的机械设备和较长的工期。(4)受江河水文季节性变化限制，水电工程施工对工期要求非常严格，施工进度往往要和洪水“赛跑”，必须在规定的时间内完成巨大的工程量，将建筑物修筑到拦洪高程。(5)水电工程通常包括许多单项工程，工程量大，投资多，工期紧，相互干扰大。按系统的观点，大型水电工程施工是由许多相互密切联系，相互依存，相互作用的部分(即系统、工种、工序、环节等)组成，它们之间存在着固有的、不以人的意志为转移的必然联系。(6)正是因为有这些特点，在水电工程施工组织与管理中就必须采用系统分析的方法，统筹兼顾，才能充分利用先进的施工技术和设备，进行科学的组织管理，达到既完成工程的施工任务，又能最有效，最经济地使用人力、财力资源。2．1．1．2水电工程施工系统结构和目标(1)系统结构：所谓系统，是指由相互依存又相互制约的若干部件集合而成的具有特定功能和目标的有机整体，这些部件可以是具体的物质，也可以是抽象的组织，它们在系统内彼此相互影响而构成系统的特性f131。任何一个存在的系统都必须具备三个要素，即：系统的诸部件及其属性，系统的环境及其界限和系统的输入及输出。其中当系统中的某个部件本身也是一个系统时，就可以称此部件为该系统的子系统。因此我们可以知道，一个水利水电枢纽工程是一个系统，它的组成部分有：挡水建筑物、泄水建筑物、发电建筑物等，这些建筑物结合起来组成一个有机整体～水利枢纽。同样，作为水利枢纽的建设过程——水电工程施工，我们也可以把它看作一个系统，这个系统也是由若干相互联系、相互制约、相互影响的子系统构成，主要包括混凝土11 华中科技大学硕士学位论文拌和系统、运输系统、仓面作业系统和其他生产辅助系统等。(2)系统目标：任何一个系统的运行都是有一定目标的，选择目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【131。由于制定目标十分重要，故而在确定目标的过程中，要善于对复杂的决策目标进行分类，同时还要制定相应的价值准则和其他评价标准，进行数量化和定量分析，通过多次反复的模拟检验，才能逐步完善，提出明确无误的目标。现代社会经济和技术系统一般均具有多元或多重目标，各个目标的量纲也可能不一样。例如，兴建水利枢纽工程取得的综合效益这个总目标就包含有防洪、灌溉、发电旅游等分目标。而对于水电工程施工企业来说，成本目标、效益(工期)目标、质量目标和市场目标等构成水电施工系统运行的目标，因此可以说水电施工系统是多目标系统，且这些目标相互之间往往又存在着矛盾：要拓广市场就必须以较高的生产效率和优良的施工质量为保证，也就要相应增加成本投入；若要提高工效，保证工期，有时就要影响施工质量或降低施工精度。通常情况下，在进行多目标系统研究时，可将量纲相同的目标通过构成综合函数的办法形成综合目标，也可以按照各个目标的重要性排列成轻重缓急的实现次序，把全部目标分成为“必须实现的”和“希望实现的”两大类，然后在每类中再按轻、重、缓、急排列顺序，在选择行动方案时，就可以把注意力首先集中在“必须实现”的重要性大的目标上，然后再考虑其他目标，如果情况不允许考虑那么多目标时，甚至可以把“希望实现的”目标中重要性小的目标暂时不予考虑，以利于下一阶段进行系统设计时的可行性方案的筛选。例如三峡工程三期碾压混凝土围堰，由于它是关系到三峡工程2003年6月通航和2003年10月按期发电的关键项目，必须在一个枯水期内建成挡水，因此，效率(工期)目标是施工系统“必须实现的”目标，又由于三期碾压混凝土围堰是临时挡水工程，为保证工期目标的实现，对该工程的质量要求就不能超出临时工程的设计标准，而成本目标也应在保证工期目标的前提下结合市场目标束综合考虑。2．1．2水电工程施工系统分析与协调2．1．2．1系统分析水电工程施工系统各子系统之间的关系是随着时间的变化而不断改变的，因此它 华中科技大学硕士学位论文是一个动态的系统，另外，施工系统总是处在一定的外界环境条件下运行的，是一个开放的系统。根据水电工程施工的特点，气温、降|i阿等自然因素对整个施工系统的运行影响较大，且还是不可控制因素。同时，系统内部某个子系统的输出也可对其他子系统施加影响，成为其他子系统的一个环境因素，例如，拌和系统的生产能力(输出)是影响仓面工作系统的一个环境因素。根据施工系统的特点，我们可以把一个施工系统(ConstructionSystem--CS)定义为由施工对象(ConstructionObject--CO)或建设对象、施工主体(ConstructionSubject--CS)构成，如下式所示：cs={co，cs}(2-一1)各个部分还可以进一步分解，例如我们还可以把施工主体分为施工组织(ConstructionOrganization-COR)和施工资源(ConstructionResource--CRS)，于是一个施工系统可以进一步定义为：CS={CO，COR，CRS}(猢)施工系统CS的各个组成部分作为构成系统的子系统具有一定的状态，我们把系统在不同时刻所呈现出的状态用状态变量束描述，例如施工对象CO有开始建设时间ts，建成时间te，本身尺寸(不同建筑物具有不同度量尺度)等，施工系统CS有开始时间、建设效果、建设质量等。对于以上系统，内部各个子系统之间的相互作用会改变系统的状态和性能。例如，施工组织COR、施工资源CRS相互作用可能提高资源的利用水平，从而提高工程的施工速度；施工组织COR与施工对象CO相互作用(工艺改变等)改变系统速度；’施工环境(ConstructionEnvironment--CE)CE制约旋工对象CO和施工资源CRS，从而影响系统建设的速度。2⋯122系统协调系统协调作业是在系统分析工作基础上进行的，目的是对现实生活中大量存在的一些包含若干具有相互矛盾和冲突的子系统所组成的复杂系统进行协调，使之在宏观层次上通过组织方式形成有序的宏观结构以及在整体效应和功能上使之能大于组成该系统的各个子系统功能之和。需要进行协调的人工系统一般部是各子系统之I’HJ既有 华中科技大学硕士学位论文合作又有竞争的系统，有时会有多个独立的决策人参加决策，并各自控制自身的决策变量，可能会出现某个决策人或某些决策人的决策影响其他决策人的利益，这就需要第三方介入协调，最后作出的决策或解只能是各决策均可接受的满意决策或满意解。例如，三期碾压混凝土围堰施工系统内部的各子系统分属各归口单位管理，每个单位均存在各自的经济利益，如拌和系统，由于生产常态混凝土比生产碾压混凝土单价要高，受生产能力限制，优先为其他标段提供常态混凝土能带来好的经济效益，而仓面组织系统根据施工强度需要，必然要求拌和系统优先为三期碾压混凝土围堰提供碾压混凝土，又会降低拌和系统的经济效益，这就需要上一级部门进行协调；同样，三期碾压混凝土围堰的施工道路布置会占用其他标段的施工部位而影响该标段的施工进度，这时就需要业主进行协调。2．2并行工程项目组织过程相当于产品开发过程，项目的施工组织设计就是产品的制造工艺设计，施工过程就是产品的制造过程【141。并行工程是以缩短产品开发周期为主要目标，因此在水利水电工程建设中运用并行工程理论，为保障和加快工程施工进度提供了有力保障。并行工程的核心是组织重构和过程重构。组织重构能有效的解决目|；i『水电建设行业实行招投标体制后，形成的业主、监理、设计、施工单位因各自利益主体不同，行政关系隶属不同的矛盾，组成以项目开发为主线的，多功能，跨单位，跨部门的项目开发团队(IntegratedProductTeam，IPT．下同)，通过团队的有效沟通和协调，及时解决产品开发过程中的各种矛盾和困难，避免相互推委和扯皮造成不必要的工期延误。并行工程产品开发的本质是过程重构，它由传统的串行产品开发流程转变为集成的并行的产品开发过程，更主要的是下游工程早期参与设计过程，在机械制造行业，可以通过虚拟制造技术，发现产品的可制造性和可装配性，在水利水电工程项目中我们可以将施工组织设计中的施工方案通过计算机辅助设计技术和系统分析，论证方案的可行性和发现方案的不足之处，及时进行方案修改和进一步优化，以避免临时修改方案和返工造成不必要的工期延误，以保证工程施工的顺利进行。14 华中科技大学硕士学位论文在传统的串行产品开发模式中，开发人员按要求完成本职工作后将成果抛向下游，出现问题后则抛回上游，这就使得在设计阶段不能很好地考虑用户需求，加工，装配，支持和计划等，进而使得产品开发过程变成了设计、加工、试验、修改设计的大循环，而且可能多次重复这一过程，造成产品在开发过程中存在很多大的反馈，从而导致设计改动量大，产品开发周期长，产品成本高的结果【15】。传统的串行产品开发模式存在的主要问题：(1)由于设计时间在整个开发过程中所占比重相对较小，设计时考虑的设计方案非常有限，最后只能选定一种特定方案执行。(2)设计过程是一个刚性序列，即灵敏度不高【11；(3)产品开发过程下游存在的问题只有等到过程进行到下游时才暴露出来。此时，为保证产品质量，开发过程不得不返工，既浪费资金又延误时间；(4)生产规划、可制造性及可靠性等问题在开发过程中是分别考虑的，不能做到从系统的角度分析和协调。(5)设计数据零散分布于开发过程，缺乏统一有效的管理，数据无法保持一致，数据信息很少进行文档管理，容易丢失。(6)设计者通常不知成本信息，故他们不能有意识地把成本作为设计目标之一。并行工程是对传统的产品开发方式的一种根本性的改进，是一种新的设计哲理，我们可以把并行工程定义为对产品及下游的生产及支持过程进行设计的系统方法，它是通过组织以产品为核心的跨部门的集成产品开发团队来改进产品开发流程，同时采用新的质量哲理满足不断变化的用户需求，并开发新的计算机辅助工具，保证在产品开发过程的早期能作出正确决策，能够有效减少设计修改，缩短产品开发周期，降低产品的总成本。它的一个重要特点就是在设计一开始就考虑到影响产品质量的各个环节的所有因素，在开发过程早期就研究并发现不同工程学科设计人员、功能、可制造性、可装配性及可维修性等因素之间的冲突关系，最大程度的避免设计错误，减少设计的更改和重复次数，使开发过程接近一次成功的目标。并行工程的核心内容包括四个方面116l：(1)产品开发队伍重构：将传统的部门制或专业组变成以产品为主线的多功能 华中科技大学硕士学位论文集成产品开发团队。(2)过程重构：从传统的串行产品开发流程转变成集成的、并行的产品开发过程。并行工程不仅是活动的并发，更主要的是下游过程在产品开发早期参与设计过程；另一个方面是过程的改进，使信息流动与共享的效率更高。(3)数字化产品定义：包括两个方面，即数字化产品模型和产品生命周期数据管理。(4)协同工作环境：用于支持IPT协同工作的网络与计算机平台。2．2．1并行工程过程重构技术与组织重构并行工程与传统产品开发方式的本质区别在于它把产品开发的各个活动视为一个集成的过程，从全局优化的角度出发对该集成过程进行管理和控制，并且对已有的产品开发过程进行不断的改进与提高，这种方法称为产品开发过程重构。并行工程产品开发的本质是过程重构，企业要实行并行工程，就要对企业现有的产品开发流程进行深入的分析，找到影响产品开发进展的根本原因，重新构造一个能为有关各方所接受的新模式【171。传统的按功能部门划分的组织形式与并行工程的思想是相悖的，并行工程要求打破部门间的界限，组织跨部门、多专业的集成产品开发团队，它是按产品零件组成结构梯阶划分的，产品的组织形式呈阶梯结构，其成员来自各个功能部门，因此，它与各功能部门之间存在着密切的联系。其工作的目标是：提高质量、降低成本、缩短开发周期。2．2．2并行工程协调管理并行工程需要在协同工作的环境下具体实施，协同工作环境是并行工程实施的必要条件，这一特点使得冲突成为并行工程实施过程中的一个重要现象。为使产品开发过程顺利进行，使并行工程的效益得以充分体现，必须具有一种协调管理的支持技术、工具及系统，来建立各功能小组问的依赖关系，协调各功能小组之间的活动，支持各小组及产品信息的透明访问，以保证把正确的信息和资源送到正确的小组或小组成16 华中科技大学硕士学位论文员。根掘冲突的方式不同，协调可分为静态协调和动态协调两种【18】：(1)静态协调是指采用合适的关系表示机制，将产品开发过程中的关系全面确切的表示出来，通过维护这些关系的有效性来避免冲突的产生。(2)动态协调足指发生了冲突或发生了将来会引起冲突的事件(新的方案、数据等)，必须通过调整事件的内容／J。能化解冲突。它应包括发现冲突、定义冲突、定义解空间、冲突化解、执行及历史记录等内容，其中：冲突化解则可以看作是一个多目标决策问题。2．3接力技术接力技术pJ致力于研究非线形作业工序如何自动衔接、如何保持自身运动的最佳状态以及如何创造和保护相应的外部环境。其基本原理是：以具体工序为基本元素，研究其对上工序的“接”、对于本工序的“作”和对下工序的“交”的最佳协调操作，并沿着接力的有关环节，作到个人与整体的密切配合，整体与个人的高度协调，各部门同步运作，坚持正点对接，力争提前搭接，避免晚点脱节，实现个人自动、企业自约、外部环境相协调的社会化支持系统，以消除运作中出现的环节脱节和不可抗拒的突发性梗滞。碾压混凝土施工管理研究中运用接力技术的要点在于：(1)孥持“以人为中心”，将人的精神力量与技术力量强力结合与渗透，形成自觉参与、自觉的纪律和自觉的接力精神；(2)提高对各种不定型作业及恶劣环境的适应能力；(3)坚持为上道工序服务的原则，突出一个“接”字；(4)衔接环节比运行环节更重要，运行环节通常是在创造好了的环境中进行的，而衔接环节则除了自身主动协作外，更关联到外部环境的创作；(5)均衡生产寓于突击运行之中，针对失控(衔接脱节、运行中断)环节发生的因素，研究爆发力(快速突击处理失控现象的能力)的“储”(分析隐患，作好各种处理失控的准备)、“放”(高效运行与快速敏捷地排除失控)，只有对局部的偶发性失控进行短暂而高效的快速突击，才能获得大面积的整体的均衡运行。17 华中科技大学硕士学位论文2．4碾压混凝土施工管理研究碾压混凝土【19】施工有其自身的特点，施工速度和上升强度远大于常态混凝土，要达到快速施工的目的，从“硬技术”上来说，必须具备相应规模的生产能力，如：骨料加工系统及混凝土拌和系统的生产储备能力、混凝土输送与入仓强度(包括水平输送和垂直输送)、混凝土摊铺和振捣能力、仓面模板具备连续上升条件以及其他辅助条件(如温控、防日晒)等。从“软技术”上来说，利用并行工程原理，组织重构，组成以项目开发为主线的，多功能，跨单位，跨部门的项目开发团队，通过团队的有效沟通和协调，及时解决产品开发过程中的各种矛盾和困难，合理调配资源，各工序之间衔接合理、流畅，决策及时、正确并具备前瞻性，避免反复、相互推委和扯皮，造成不必要的工期延误；过程重构，从整体优化的角度出发对施工过程进行管理和控制，将施工组织设计中的施工方案通过系统分析，论证方案的可行性和发现方案的不足之处，及时进行方案修改和进一步优化，以避免临时修改方案和返工造成不必要的工期延误，达到快速施工的目的。2．4．1碾压混凝土施工系统的结构及特点碾压混凝土坝是把混凝土结构及材料和土石坝施工方法两者的优越性加以综合，经过择优改进，相互结合而形成的一种新的筑坝技术。因此，它既具有土石坝的施工特征，但又不违背混凝土成型的工序，其主要特点如下：(1)碾压混凝土的浇筑强度远大于常态混凝土；(2)由于碾压混凝土也须经过砂石料制备、拌和、运输、平仓、碾压各个工序，只不过把振捣改为振动碾压，因而碾压混凝土必须是超干硬性的，相应的上述各个程序必须满足超干性混凝土施工的要求；(3)碾压混凝土的浇筑强度大，因而砂石料的制备设施、拌和容量、运输能力都将比同类型的常态混凝土的需要量大；(4)碾压混凝土各组成成分的波动允许范围，要求比常态混凝土更加严格，因18 华中科技大学硕士学位论文而更加突出了施工管理的重要性和对工人素质的严格要求。从这些特点我们不难看出，碾压混凝土施工不仅是在施工技术方面将混凝土坝施工和土石坝施工结合起来，而且还在施工系统的组成和结构方面将两者进行择优结合。2．4．2混凝土生产系统2．4．2．1原材料的料源与储备由于碾压混凝土筑坝施工的运输、摊铺、碾压基本上都使用了土石坝的机械，而施工组织在一定程度上仍然属于混凝土坝施工范畴，因此其准备工作远比土石坝施工复杂。以砂石骨料为例，一方面砂石骨料储备是影响碾压混凝土筑坝强度的一个重要因素，它突出地表现了浇筑工作量的集中，如美国的柳溪坝在短短17个星期中基本完成30万m3的碾压混凝土量120】；盖尔斯维尔坝44天完成了17万m3的浇筑量；我国隔河岩围堰59天浇筑了12．6万m3的碾压混凝土量；岩滩围堰工程上下共约28万m3的工程量只用四个月的时间，日浇筑强度达到了8189m3。岩滩与隔河岩工程都是因为砂石料供应不及时不得不放慢旅工速度。另一方面，碾压混凝土不论天然骨料和人工骨料都适用，就需要从施工强度、成本等方面进行综合比较后选择合适的料源，但不论使用那种骨料，都必须通过筛洗。一般骨料的脱水比较容易，而砂子通过螺旋沈砂机后，砂子含水量降低至合格要求所需时间较长，但碾压混凝土不允许使用高含水量或含水量不稳定的砂子，否则碾压混凝土的VC值将难以控制。由此可见，在考虑碾压混凝土坝施工组织时，须适当考虑增加砂石料的生产强度和扩大储备料场，同时，砂子成品料仓的容积需根据碾压混凝土大于7天的浇筑料的用砂量设计，并设置两个料仓分别轮换使用。2．4．2．2混凝土拌和系统碾压混凝土筑坝由于施工仓面大，可以连续浇筑，要求拌和容量大一些，可以实现快速施工，但是，过多增加拌和设备也未必合理经济，拌和设备容量的选择必须和整个工程的施工计划统一起来，从加强拌和系统的施工组织入手，提高拌和系统生产19 华中科技大学硕士学位论文效率，如：可根据拌和系统的性能指标拟定合适的投料次序；根据混凝土配合比选择所用拌和机的最佳拌和时间；在条件允许的情况下，也可以与其他标段的拌和系统进行协调，以保证碾压混凝土的施工强度。例如：三峡工程三期碾压混凝土围堰就可以考虑由三期工程的84m、150m拌和系统和二期工程的98．7m拌和系统联合供料。2．4．3混凝土运输入仓条件要实现碾压混凝土快速高强度的施工，混凝土的入仓方式起控制作用，由于碾压混凝土的运输与填筑基本上与土石坝的施工相类似，因此土石坝施工中常用的汽车与皮带也被用于运输碾压混凝土，其功效远胜于一般混凝土坝施工中用汽车加吊车配吊罐的入仓方式，主要原因是因为前者便于连续施工，而后者则是间断性的。碾压混凝土坝的运输入仓一般采用自卸汽车和皮带机运输的方式。2．4．3．1汽车运输入仓我国已建的各碾压混凝土工程基本上主要都是采用这种运输入仓方式，它比较适用于坝高60m以下混凝土坝的运输方式，如沙溪口、坑口、岩滩、隔河岩工程等。对于坝高超过60m的则必须综合考虑入仓道路填筑量和坝体不同高程的施工强度等因素分阶段采用不同的运输入仓方式。如三峡三期碾压混凝土围堰工程高程90m以下仓面大，施工强度高，可布置多条入仓道路同时入仓；以上部分仓面小，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，这时就可选择采用塔带机入仓。汽车运输入仓的优点是：汽车机动灵活可靠，即可以作为拌和楼到现场的设备，又可以直接入仓作为布料设备，运输效率高，倒运次数少，可减少混凝土的骨料分离，保证施工质量。它的另一个优点是由于入仓道路的设置，施工生产所需器材和其他施工机械可以直接进入仓内，减少施工环节。汽车运输入仓的缺点是：随着坝体的上升须不断进行道路的加高回填，对混凝土汽车运输存在一定的干扰。采用汽车运输入仓，入仓道路(尤其是入仓口路段)的布置和填筑方式对坝体施20 华中科技大学硕士学位论文工速度起控制性作用，从经济、快速、安全的角度出发，运输道路应利用已有的施工道路，道路填筑可与其他标段的基坑开挖相结合，在施工过程中，还要加强协调管理，对拌和楼和入仓路口两个交汇点进行严格控制，同时，汽车入仓道路的路面结构及轮胎冲沈应严格管理，防止汽车入仓污染仓面。2．4．3．2皮带机运输入仓皮带机是连续运输的一种运输机械设备，对碾压混凝土高速浇筑适应性较大，从创造了高强度浇筑记录的已建碾压混凝土坝工程来看，除了汽车直接运输入仓外，都是采用皮带机运输，以现有施工成果来看，对碾压混凝土快速施工而言，采用皮带机运输是一种极有发展前途的输送设备，但是，皮带运输也有一个显著的缺点，它不能运输器材、设备，也不能吊装模板等附属设施，必须另外专门布置起吊设备负责完成这些工作，为此，我们可以选择既能够满足皮带机连续运输，又能进行起吊作业的塔带机来进行混凝土运输入仓，但塔带机投入成本太大，仅适用于大型水电工程建设。2．4．4仓面组织系统碾压混凝土虽然是采用土石坝施工方法，但是，混凝土坝体内的管道埋设、止水结构等细部构造和施工时的模板安装、层问结合、缝面处理、常态混凝土施工、高温施工、雨天施工等细节施工问题仍属于混凝土坝施工范畴，采用土方机械施工会对这些细部结构的施工质量带束不利影响，因此在进行细部结构和特殊部位施工时，必须精心组织，精心施工，使工程质量和进度满足总体要求。2．4．4．1模板施工碾压混凝土一般采用连续浇筑上升的施工方法，模板如何随坝体的上升而连续上升就成为突出的问题。因此，在进行模板设计时，应以结构简单可靠、拆装安全方便为主要目标，同时，由于碾压混凝土的施工是采用各种土石方机械在仓内作业，为了避免对机械运行的干扰，模板应力求不用斜拉筋，宜采用水平锚筋，从以往的实际经验来看，采用悬臂撑拉式混凝土预制模板也能够起到很好的效果。由于碾压混凝土坝施工仓面较大，每小时升高速度并不是很快，加上超干硬性混21 华中科技大学硕士学位论文凝土的内摩擦角都大于常态混凝土，因此模板承受的侧压力是不大的，但是由于模板周边的混凝土一般采用变态混凝土，锚固模板的螺栓能承受多大拉力必须经过试验来确定，同时要考虑碾压混凝土的施工多安排在低温季节施工，混凝土初期强度发展较慢等不利因素，锚筋的布置应适当留有余地。2⋯442施工设备配置碾压混凝土施工设备在能力匹配上应以满足入仓强度和确保质量为前提，充分考虑设备完好率，留有适当的设备储备，以确保碾压混凝土的快速施工。以满足工程施工工期为目标，在施工仓面面积一定的情况下，设备配置随旋工方案的不同而不同。2．4．4．3碾压混凝土的摊铺与平仓根据我国各工程的实际，采用30cm层厚对国产振动碾是适宜的，进口振动碾采用50cm层厚也取得了良好的效果。但是，考虑碾压层厚度时，不单纯是振动碾的适应能力，尚须考虑仓面大小和混凝土之『日J的间歇时间【2l】。碾压混凝土的摊铺与平仓【221直接关系到混凝土的碾压质量，如果处理不当将影响坝体均质性。甚至导致坝体渗漏，应当注意的几点是：(1)在摊铺过程中要严格注意防止混凝土拌和料产生分离，不允许大骨料聚集在一起【211：(2)分层厚度要适应振动碾的性能，厚度要均匀，避免过大；(3)覆盖上层混凝土时，要注意上下层的间歇时间不能太长，以免产生冷缝【23l；(4)要注意摊铺时的环境条件，采用相应的防护措旌。不论采用何种运输机械，卸料都将成堆分布，不得不采用推土机摊平，但在成堆卸料时，大骨料容易在料堆的堆角。解决这种半和骨料分离不是推土机所能奏效的，目前都采用人工铁锹重新分配，但功效甚低难免遗漏，也就容易造成某种程度的粗骨料集中，产生局部不能密实，解决这种拌和料分离大体有几种方法f刎：(1)选择适当的配合比：在选择配合比时，粗骨料的相邻级配的比例不能相差过大，砂浆含量宜留较富裕的余地，最大粗骨料的粒经要小一些；(2)多次铺料一次碾压：粗骨料的局部集中，在大仓面摊铺过程中存在着一定的随机性，多层摊铺一次碾压不仅减少睾H骨料过分集中机遇，也给粗、中、小骨料和 华中科技大学硕士学位论文砂浆的重新调整带来方便。从同本大川坝不同方法芯样检查结果束看，凡分两次平仓的碾压层其岩心的外观部很好【捌。(3)采用适当的平仓设备：平仓设备功率太小，产量较低，不宜使用于大仓面摊铺平仓；功率过大又难以控制施工厚度，影响施工质量，一般以D80或D85推土机为佳，平仓机平仓时应按照少刮、快提、快下的方式进行操作。2．4．4．4环境的保护碾压混凝土由于用浆量较少，其VC值对环境条件的变化甚为敏感，如日晒、高温、低温、高风速等因素都将影响碾压效果，因此，施工中采用适当的防护措施是不可忽略的。(1)日晒的保护碾压混凝土由于日晒，水分容易蒸发，造成VC值损失，导致碾压困难，降低工程质量。相关实验表明，日晒不超过2小时，质量不受任何影响，但长达6小时，则质量大幅度下降。因此，在目晒条件下，在覆盖上层混凝土前或是进行碾压以前，新摊铺的混凝土须考虑给予遮盖。(2)保持一定的温度当气温干燥时，由于新填筑的混凝土表层的干缩，极易产生裂缝，上下层混凝土的层面结合强度也将降低。岩滩围堰施工中曾采用喷雾方法。经检测喷雾可使仓内温度比气温低3～4度。这种方法对碾压混凝土来说是有效的。而且由于仓面保持一定的温度，对上下层混凝土的间隔时间不仅可得到适当延长，也将增进混凝土层面的结合强度。(3)雨季施工的防护根据规定，降雨量大于3mm／h时应停止施工。在实际工程施工中，应根据工地降雨特点，采取当地气象预报结合工地水文气象站估测的方法，对降雨、尤其是暴雨情况进行预测，及时有效的指导仓面混凝土的施工。对已进仓混凝土，及时平仓碾压并用塑料薄膜覆盖，并采取必要的仓面排水等措施。2．4．4．5施工程序堡匡显筮圭蕉王囱查圭要鱼堑茎鲞亘!耋盈筮圭亘2煎堡：基鲞亘(耋暹筮±亘223 华中科技大学硕士学位论文缺陷处理、混凝土料运输、仓面组织、卸料、平仓、碾压、质量检查等【261。其主要施工流程【21见图2-1。图2一l碾压混凝土平层施工流程图 华中科技大学硕士学位论文3三峡三期碾压混凝土围堰施工方案研究3．1"I-程概况长江三峡水利枢纽采用“三期导流、明渠通航”方案。第一期围右岸，江水从左侧主河槽下泄，船舶照常通航，在一期土石围堰保护下开挖明渠，修建混凝土纵向围堰及三期碾压混凝土围堰高程50m～58m以下基础部位，同时在左岸修建临时船闸，并进行升船机、永久船闸及左岸1撑～酣机组厂房坝段和厂房施工；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，继续修建升船机和永久船闸，江水改由右岸导流明渠宣泄，船舶由明渠和左岸临时船闸通过；第三期再田右岸，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堰顶高程140m，江水从河床泄洪坝段设置的导流底孔及永久深孔宣泄，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。库水位蓄至135m，左岸电站机组开始发电，永久船闸通航。三期碾压混凝土围堰为重力坝型，属I级临时建筑物，围堰平行于大坝布置，轴线位于大坝轴线上游144m，右侧同右岸山坡相接，左侧与混凝土纵向围堰堰内段相连，全长约580m。堰顶高程140m，顶宽8m，最大底宽107m，最大堰高115m。迎水面高程70m以上为垂直坡，高程70m以下为l：0-3的边坡；背水面高程130m以上为垂直坡，高程130至高程50m(高程58m)平台间为1：0．75的台阶状边坡。堰体分14个堰块，堰块问设置永久横缝，甜～1甜堰块每个堰块中间上游设置一条4m长的诱导缝和直径500mm的应力释放孔；永久横缝和诱导缝上游均设有两道止水。堰体内高程107．5m设有一条爆破拆除廊道，出口设在酣和15#堰块下游；在甜、谢堰块高程82m设有灌浆廊道，右侧与5撑堰块第一阶段施工的高程82m廊道连通；在15#堰块高程90m设有横向交通廊道，作为第一阶段施工的高程90m廊道出口。围堰基础采用帷幕灌浆防渗，幕后钻设基础排水孔。三期碾压混凝土围堰按两个阶段施工方案实施，第一阶段主要是基础工程施工， 华中科技大学硕士学位论文河床部分于1996年11月施工完毕，岸坡部分于1999年3月施工完毕。第二阶段工程修建的堰体全长380m，按照招标文件要求，要在一个桔水期内，即2003年1月至6月将堰体全线修建至堰顶高程140m，同时还要完成灌溉、排水孔等项目的施工。第二阶段堰体上下游面、模板、预埋件等周边50cm厚范围浇筑变态混凝土，6号堰块外露基岩面以上2m浇筑R90200常态混凝土，其余由碾压混凝土浇筑而成。碾压混凝土标号均为Rml50S8。3．2工程施工特点三峡三期碾压混凝土围堰施工具有以下显著的特点：(1)施工工期短、浇筑强度大。碾压混凝土围堰的浇筑时段是2003年1月上旬至2003年6月，在153天日历天内，浇筑110．52万m3碾压混凝土，浇筑强度与施工速度居世界之首。高强度、高速度施工需要有与之相配套的运输手段及模扳快速上升措施。(2)由于第一阶段工程将基础部分已浇筑至50～58m高程，不需要另浇筑垫层混凝土，三期碾压混凝土一开始浇筑就进入施工高峰，因此碾压混凝土浇筑前必须做好充分准备。(3)三期碾压混凝土施工作业场地狭窄、施工干扰大，三期碾压混凝土围堰施工是在三期导流明渠截流后进行的，施工场地为上游土石围堰与三期厂坝之间的狭长地带。在浇筑过程中，三期厂坝、厂房同时施工、爆破振动及飞石对三期碾压混凝土围堰均有影响，另外基坑道路共用等方面存在相互干扰问题。(4)浇筑仓面大、施工条件复杂。三期碾压混凝土围堰采用通仓薄层连续上升方案，单层最大铺筑面积1．9万mz，仓面施工人员、机械种类、数量多，各工种交叉作业，施工组织难度大。(5)受结构制约，局部施工难度加大。在90m和107．5m高程设有两层廊道，廊道预制混凝土模板的安装，将浇筑仓面分成两个部分，廊道上游仓面宽度仅为4．5m，高程130m以上10m高范围，堰体宽度仅为8m，碾压混凝土施工操作难度较大。 华中科技大学硕士学位论文3．3控制性工期要求招标文件规定的三峡三期碾压混凝土围堰的控制性工期非常紧张。2003年1月8日，三期碾压混凝土围堰开始施工；2003年4月25日，基础帷幕灌浆全部完成；2003年5月10日围堰需浇至高程118．5m；2003年5月31日围堰需浇至高程135．5m；2003年6月9日，高程107．5m以下的堰体排水管需全部完成；2003年6月10日围堰需全部浇至堰顶高程140m。3．4施工总体布置3．4．1布置原则三峡三期碾压混凝土围堰施工总体布置考虑的原则为：(1)充分考虑地形、地质、水文、气象等因素，本着有利生产、方便管理、安全可靠、经济合理的原则进行f2町。(2)充分考虑与其它标段之问的施工协调，减少相互干扰。(3)施工道路和混凝土运输系统布置充分考虑现场地形、拌和系统生产能力、现有设备能力及碾压混凝土大仓面高强度连续入仓需要，减少转运环节【29l。3．4．2辅助企业布置3．4．2．1混凝土预制构件厂混凝土预制构件厂主要承担下游面台阶混凝土预制模板、混凝土预制廊道模板和封仓口预制模板制作。3．4．2．2制、供浆系统(1)灌浆供浆系统：在右岸高程140m平台设置集中制浆楼，水泥经DN38输浆管输送至三个供浆中转站，再由供浆中转站分送给各灌浆作业点。(2)变态混凝土、混凝土防渗层灰浆站：布置在高程140m平台，设置有自动制 华中科技大学硕士学位论文浆楼一座。3．4．2．3材料综合加工厂布置在右岸120m平台，主要作为模板拼装、存放及钢筋、沥青杉板等加工制作场所。3．4．3风、水、电布置3．4．3．1供风布置本标段生产供风主要用于三期碾压混凝土围堰基岩固结灌浆、帷幕灌浆、排水孔施工及仓面用风(喷雾，打拉条孔等)。除仓面用风风源采用布置在仓面或仓面附近的9m3／min移动空压机外，其余施工项目风源均取自高程140m平台集中供风站。3．4．3．2供电布置本标段施工主电源由右岸浸水湾新、旧两个35／6Kv变电站提供。在高程150m系统左侧边坡下大坝二号路旁设置6Kv配电站一座。3．4．3．3供、排水布置(1)供水布置本标段供水水源为业主提供的右岸高程120栈桥、高程84m系统、高程150m系统三个接水点。自高程84m系统引DN250水管沿高程82m挡水石埂铺至碾压混凝土围堰下游，供仓面施工和基础廊道内灌浆用水；自高程150m系统接一支DNl00水管铺至碾压混凝土围堰右侧上游，供仓面施工和制浆站用水；自高程120栈桥接一支DNl50水管铺至碾压混凝土围堰左侧下游，再下游台阶向右延伸至右岸侧，分一支DNl00水管进高程107．5m廊道，供钻孔用水，沿途分立4根DN50水管至仓面供施工用水，立管至高程140m后供堰顶排水孑L钻孑L用水。(2)排水饰置在堰体上下游坡脚入仓道路坡脚设置沟槽并铺管将冲仓、洗车废水引至相临标段集水坑。基础廊道钻灌施工阶段，安装一台水泵，并铺设一趟排水管从基础廊道下游出口引出廊道。 华中科技大学硕士学位论文3．4．4混凝土拌和系统三期工程右岸设置有高程84m与高程150m两座混凝土生产系统，均为碾压混凝土围堰工程施工的供料拌和楼，其中高程150m拌和楼主要通过供料线给汽车和塔(项)带机供料，高程84m拌和楼主要给汽车供料。3．4．4．1混凝土拌和系统布置(1)高程84m混凝士生产系统位于右岸坝轴线下游西陵大道与上升公路夹角处，拌和楼地面高程84m，距坝轴线约lkm。(2)高程150m混凝土生产系统位于右岸白云尖下游，拌和楼地面高程150m，距坝轴线约250m。3．4．4．2混凝土拌和系统生产规模(1)拌和楼生产能力：高程84m混凝土生产系统配置2座4x3m3拌和楼，单座楼常态混凝土铭牌生产能力240m3／h，系统制冷能力可满足76C预冷混凝土生产能力180m3／h：高程150m混凝土生产系统配置2座4x4．5m3拌和楼，单座楼常态混凝土铭牌生产能力320m3／h，预冷混凝土生产能力250m3／la。(2)高程84m混凝土生产系统两座楼均可生产(不能同时)7℃预冷混凝土，两条线预冷混凝土生产可相互切换；高程150m混凝土生产系统两条线能同时生产TC混凝土。3．5碾压混凝土施工方案研究3．5．1碾压混凝土入仓手段的总体布置研究混凝土运输方案是碾压混凝土快速、高强度施工的关键㈣。适应碾压混凝土高强度运输入仓的主要手段有：自卸汽车、塔(顶)带机、My—box管、胎带机等。对于三期碾压混凝土围堰这样的高坝、大方量、高强度的碾压混凝土施工，不可能采用单一手段将围堰浇筑到顶，必须根据具体情况，结合设备的性能，综合运用多种手段。根据三期碾压混凝土围堰旅工地形条件及施工特点，以满足质量要求、适合高强度大 华中科技大学硕士学位论文方量浇筑、确保工期为前提，在诸多方案进行分析的基础上，重点对以下两种方案进行研究：方案1：自卸汽车+胎带机+My．box管方案2：自卸汽车+塔(顶)带机两种施工方案中，围堰下部混凝土均利用汽车直接入仓方式，根据围堰周边地形条件，汽车入仓道路可修筑至高程84～90m，其上须利用塔(顶)带机或My．box管的施工方式。现将两种入仓方案的优缺点列于表3—1进行比较。表3--1三期碾压混凝土围堰混凝士入仓方案比较表比较项目方案1方案2入仓设备自卸汽车、2台胎带机、2条皮带机、自卸汽车、2条供料线，2台塔(顶)带机2套My·box管。高程90m以下由自卸汽车直接入仓，高程90m～113m由胎带机输送高程90m以下由自卸汽车直接入仓，高程方案简述入仓，仓内再由汽车转料，高程90m～113m以塔(顶)带机入仓为主、汽车113m以上由2条皮带机输送’混凝七入仓为辅；高程113m以上全部采埘塔(顶)经布置在5#堰块的My．box管入仓，带机入仓。仓内汽车转料。胎带机可依地形灵活布置；该方案可确保碾乐混凝土围堰浇筑到顶：塔主要优点辅助设施．[稃量小。(顶)带机集运输、布料于一体，中间环节占用场地小、利"F狭窄场面施工、少，减少摊铺工作量；浇筑强度高、不影响不影响相邻标段开挖。仓内其它设备施工。混凝土转运次数多，易造成骨料分离和Ve值损失；上部仓面小，汽车在仓内转料易干扰其它工序施塔(顶)带机及供料线安拆工稃量大、工期主要缺点工；上部施工方式利用My．box时，紧、施工成本较高；骨料易分离，须采取措入仓强度受限制，且只能进行一个施克服。工作面浇筑，混凝十的覆盖时间无法控制在允许间歇时间内完成。由上表可见，方案1对围堰施工质量和施工进度有不利影响，不适应高程90m以上仓面施工要求；方案2明显对施工进度有利。经过综合分析比较，选择方案2为碾压混凝土围堰施工的总体方案，即堰体高程90m以下采用汽车入仓，高程90m～113m选择以塔(顶)带机入仓为主、汽车入仓为辅；高程113m以上全部采用塔(顶) 华中科技大学硕士学位论文带机供料的施工手段布置。3．5．2汽车入仓道路布置为合理利用工期，削减高峰期混凝土浇筑强度，围堰在高程70m以下，根掘高低渠基础混凝土面的不同高程和不同出水时间分两仓施工。即当基坑水位抽至高程58m以下，首先清理高渠酣～晰堰块基础，将混凝土浇筑至高程70m后暂停上升；在低渠9撑～15群堰块露出水面后，即开始基础混凝土面的清理，继之浇筑碾压混凝土到高程70m，再实现与甜～黜堰块通仓浇筑上升。汽车入仓道路据此布置。3．5．2．1上下游汽车入仓道路方案的比较在高程90m以下汽车入仓方案中，有两种方案可供选择：一种是上游方案；另一种是下游方案。上游汽车入仓道路主要有3条，分别布置在碾压混凝土围堰酣下游、鲥和15#堰块上游，该入仓方案可将围堰浇筑至高程84m；下游汽车入仓道路则在15#、鲥和酣堰块的下游共布置了3条汽车入仓道路，可将围堰浇筑至高程90m。两种汽车入仓方案的道路设计标准一致：道路最大纵坡不大于lO％，主干道设计宽度16m，入仓口路面最终宽度保证在24m，入仓道路上设置洗车池和汽车冲洗平台，在距入仓口30m距离填干净碎石脱水路面，上铺钢栏栅。两种入仓道路的分析比较详见表3—2。表3—2汽车入仓道路分析比较表比较上游入仓方案下游入仓方案项目1、上游入仓道路的布置对其它标段的施1、下游入仓口封仓操作简单，对仓面施主要工不发生干扰。工影响较小。2、15#堠块上游入仓道路不需拆除，且道2、可保证堰体上游面防渗层的施工质餐。优点3、塔(项)带机的安装可保证在仓面混路同填时车辆的通行与其它部位施1[干凝土浇筑至高样90m时投产，汽车入仓方扰较小。案与塔(顶)带机入仓方式可顺利转换。31 华中科技大学硕士学位论文1、由于上游横缝处和诱导缝处施工环节较复杂，封仓口处施-【=时对仓面覆盖进度影响较大。2、汽车入仓口处堰体防渗部分的施工质1、15#堰块下游汽车入仓道路回填料近20鼍难以保证。万m3须拆除。主要3、堰体上升至高稃84m时，15#堰块上游2、15#堰块F游汽车入仓道路占压三期丈缺点汽车入仓口处模板由预制模扳改为翻转坝及厂房标段部分部位，影响开挖开始施模板时为满足锚筋处混凝七的龄期要求，工时间，但由于碾压混凝土围堰提前施高程84m处全部仓面须按七作缝处理并工，影响时间很短。间歇三天时间。4、塔(丁贞)带机在仓面上升至高程84m时如不能投产，堰体则无法正常上升。从上表中可知：汽车从下游入仓方案较上游入仓方案更加稳妥、可靠，对田堰施工质量和施工进度有利，经比较采用了下游汽车入仓方案。经计算，汽车入仓方案浇筑强度最大可达到910m3,／h，满足堰体在高程90m以下正常连续上升时最大小时浇筑强度825m3的强度需求。3．5．2．2下游汽车入仓道路布置按照各堰段和各高程段施工时间的先后和混凝土入仓强度的要求先后布置了6条入仓道路，全部布置在碾压混凝土围堰下游，详见图3-1“三期碾压混凝土围堰施工道路布置图”。(1)l拌道路：下游右侧高程58m～70m入仓道路。由下游高渠58m平台随堰体上升逐渐填高到高程70m，入仓口布置在酣堰块下游，作为高渠酣～跚堰块58m～70m高程混凝土入仓道路。(2)2群道路：下游低渠高程50m～70m入仓道路。由下游高渠58m平台靠明渠45m～58m高程边坡填筑，随堰体上升逐渐抬高到高程70m，入仓口布置在9群堰块下游，与3撑路共同完成低渠鲫～15撑堰块50m～70m高程的混凝土浇筑。(3)3撑道路：下游左侧高程50m～90m入仓道路。该道路布置在一期下游混凝土纵向围堰右侧，从导流明渠渠底45m高程开始填筑，随堰体上升逐渐抬高到高程90m，入仓口布置在14#～15#堰块下游。(4)1-1撑道路：下游右侧高程70m～84m入仓道路。从围堰下游三让路高程82m加宽平台靠明渠护坡填筑至酣堰块下游70m高程，随堰体上升逐渐抬高到高程84m，32 华中科技大学硕士学位论文与3挣号入仓道路共同完成酣～15撑堰块70m～84m高程的混凝土浇筑。(5)1．搿道路：下游右侧高程84m～90m入仓道路。该道路继续在1．1撑号入仓道路的基础上填筑形成，以满足汽车直接从甜堰块下游入仓配合塔(顶)带机浇筑围堰高程84m～90m混凝土的需要。(6)大坝勰路延伸道路：下游右侧高程90m～93m入仓道路。大坝2挣路在甜堰块下游延伸并降至90m高程与1—2带道路相接。由于堰体90m以上仍须汽车入仓，因此利用大坝2撑路延伸道路将入仓道路由90m回填至93m以满足堰体高程90m93m入仓需要。该道路最大坡度10％，最大可达到高程113m，运行后入仓强度可达到300m3／h，与塔(顶)带机联合可满足高程90～113m时段的入仓强度要求。3．5．2．3临时交通道路临时交通道路布置有4条，即：上、下游围堰下基坑道路、高渠下基坑道路和TBr2#塔带机安拆道路。三峡三期碾压混凝土田堰施工道路布置见图3—1。图3一l三期碾压混凝土同堰施工道路布置图 华中科技大学硕士学位论文3．5．3塔(顶)带机及供料线的布置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50～100m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【3l】。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。3．5．3．1塔(顶)带机布置由于碾压混凝土围堰施工过程中上游土石围堰将进水，塔(顶)带机不可能布置在碾压混凝土围堰上游面。因此，将两台塔(顶)带机及供料线只能白置在碾压混凝土围堰下游。塔(顶)带机的性能参数见表3—3。为最大限度覆盖仓面并考虑安拆方便，根据三期碾压混凝土围堰施工地形条件，在阱、12#堰块下游分别布置有一台顶带机和一台塔带机。在12#堰块下游V50m平台布置的足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静、拼布料皮带组成，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。布置在蹦堰块下游V58m平台的是法国POTAIN公司和日本NC公司联合生产的MD一2200型固定式顶带机，除塔身采用5．5mx5．5m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3_-2。 华中科技大学硕士学位论文塔(顶)带机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。塔(顶)带机在高程90m投产后，在三个部位形成浇筑盲区：15#堰块左上边三角形区域，面积850m2；10#堰块左上边三角形区域，面积180m2；酣堰块右半仓梯形区域，面积990m2。塔(顶)带机浇筑盲区总面积2020m2，且随着围堰的上升，塔(顶)带机布料皮带仰角渐渐增大，相应控制范围不断减小，盲区宽度不断增大，到堰顶高程140m时，左侧盲区长约50m，中间盲区长约40m，右侧盲区长约80m。表3—3塔(顶)带机性能参数表带机最带机最大塔机最大塔机额最大输送强度机型大幅度俯仰角度起升高度定力矩(三级碾压料)TC2400塔带94m100m--30～+302400t．m200m"／h机(10标准节)MD2200琐带92．8m105m一25～+252200t．m200ma／h机(14标准节)图3—2三期碾压混凝土围堰施工塔(顶)带机布置图 华中科技大学硕士学位论文3．5．3．2供料线布置(1)供料线组成供料线主要利用二期工程已使用的ROTEC设备进行选择配置。ROTEC供料线是一组头尾相接、可空『日J变位的架空式胶带输送机，主要结构由立柱、皮带机桁架和转接平台组成。立柱是架空式胶带输送机的依托，转接平台套挂或插立在立柱上，胶带机桁架滚支或联挂在转接平台上。(2)计量皮带布置计量皮带是联接150拌和楼出料口与供料线胶带机的一套单独的伸缩式胶带机，兼有供料、转换、计量和均载的综合功能。150拌和系统由2座4x4，5m3拌和楼组成，每座拌和楼两个出料口。设计采用每个出料斗配一条计量皮带，每条计量皮带均可分别向不同的供料线供料，又可让出车道供汽车接料。(3)汽车转料入仓阶段供料线布置塔(顶)带机投产前，采用自卸汽车转料入仓。为减少汽车从150拌和楼至仓面的运距，在碾压混凝土围堰下游侧的V82m平台设置两座受料斗，自150拌和楼布置两条供料线至汽车受料斗，供料线由供料立柱和两条临时胶带机组成，与计量皮带相联，将混凝土从拌和楼输送至受料斗中，自卸汽车从受料斗接料并转运至仓面，以满足围堰低高程混凝土浇筑的需要。(4)塔(顶1带机入仓阶段供料线布置此阶段拆除Z910．8至转料斗的两条I临时皮带，转挂至Z910．9柱，从z910一蹦柱架设RDl0皮带至鲥柱，从鲥柱引REl0胶带机直接给项带机上料。塔带机的上料则由11#柱架设RE9皮带，经RZ910--12#柱转接后由RF皮带完成。建成自Z910．8至Z910-12柱的供料线，并通过分支皮带给塔(顶)带机供料，形成碾压混凝土围堰从汽车入仓向用塔(顶)带机入仓浇筑的转换。塔(顶)带机及供料线在围堰浇筑到高程90m时投产并开始正常浇筑混凝土。(5)塔(顶)带机及供料线强度设计供料线最大供料能力按满足640m3／h(150系统铭牌生产能力)的连续运输能力设计。两台塔(顶)带机的最大浇筑强度可达到400m‰，满足高程113m以上仓面连 华中科技大学硕士学位论文续上升所要求的最大小时400m3的强度要求。高程90～113m仓面要求连续上升的最大混凝土供料强度为650ma／h，与塔(顶)带机的400m3／h供料强度相差250m3／h。经过仔细分析研究，利用大坝标勰路连接至甜堰块下游入仓。该道路运行后入仓强度可达到300m3／h，与塔(顶)带机联合可满足高程90～113m时段的入仓强度要求。3．5．4辅助施工手段布置3．5．4．1建筑塔吊布置碾压混凝土围堰上游面采用翻转模板施工，共有126套，每套翻转模板由三块面板带桁架组成。仓内碾压混凝土每浇筑7层(2．1m)就需将面板提升1次，如果全部采用仓内的16t吊，则需相当数量的吊车，将严重影响仓内正常施工。为此，在14#堰块上游V50平台布置1台FO／23B型建筑塔吊，最大起重量10T／5m，最大控制幅度50m／2t，可控制范围为13#、14#、15#堰段，最大控制堰体高程115m。建筑塔吊除用于部分翻转模板提升外，并用于107．5m高程预制廊道、爆破药室的安装等，在上游土石围堰进水J；{『予以拆除。3⋯542电吊布置围堰浇筑到高程113m之前，在5撑堰块140．0m平台上布置一台wl【-_4电吊，电吊起重臂长度21m，额定起重量范围4．34～64．9T；额定起重量对应的幅度范围为6．54～41．12m，可覆盖酣堰快2／3仓面，可满足堰体高程113m以上材料和设备进出仓的起吊需要。3．5．5混凝土入仓手段的备用方案15#堰块下游3撑入仓道路填至90．0m高程时，经回填扩展成长85m、宽45．5m的平台，然后在其上布置两台胎带机作为高程90．0m～113m塔带机出现故障或入仓强度不足时的备用和补充手段，两台胎带机小时最大入仓强度可达到400m3，满足此阶段浇筑强度需求。5#堰块下游大坝标2挣入仓道路填至高程113．0m时，继续回填扩展成长30m，宽20m的平台，其上布置1台胎带机作为高程113．0m～120m塔带机出现故 华中科技大学硕士学位论文障或入仓强度不足时的备用和补充手段，同样能够满足浇筑强度需求。3．6施工仿真研究3．6．1计算机模拟仿真利用计算机模拟仿真技术，来模拟和仿真项目施工过程，预估和发现项目的组织在资源的调配、设备配套、施工手段、相互干扰等方面存在的问题，以及在目标的保证率上存在的风险，从而采取措施优化、改进将来项目实施上可能存在的问题，规避项目实施风险【32】。在三峡三期碾压混凝土围堰施工进行计算机模拟时，主要模拟仿真了以下几个方面对施工进度产生决定性影响的问题【33】：(1)堰体下部汽车入仓的仓面设计、仓面工艺之问的协调与组织、入仓强度的论证问题；(2)碾压混凝土围堰上部旌工设备选择问题；(3)降雨时节碾压混凝土的施工问题：(4)施工组织与管理问题。通过仿真模型的模拟计算与运行发现，如果按照原施工组织体系，在保证质量安全的前提下，按期完成三峡三期碾压混凝土围堰施工任务，有一定风险。为规避风险，根据模型运行结果，从施工道路布置以及设备的配备对原施工组织进行了优化调整，取得了很好的效果。3．6．2碾压混凝土围堰浇筑上升过程模拟模型据前述分析可知，碾压混凝士围堰施工同人坝施工具有相同原理，我们可以把混凝土坝施工系统分成三个主要类别的子系统【叫：一是人坝分缝分块和形体系统，二是混凝土垂直和水平运输设备、混凝土拌和系统，三是施工控制系统。3．6．2．1混凝土运输、拌和系统本研究给出的可能相关的混凝土运输设备：塔带机、自卸汽车、胎带机、门机。 华中科技大学硕士学位论文3．6．2．2施工控制系统本研究考虑了以下方面的施工控制条件：基础处理完毕、具备开浇的时间；浇平控制：特殊部位控制：时间参数控制；相邻高差限制等。3．6．2．3机械控制机械控制包括浇筑范围控制、优先浇筑控制等。3．6．2．4降雨序列的随机生成根据国内外研究和三峡三期碾压混凝土围堰招标文件中提供的降雨特征，本研究对施工期降雨进行100次随机模拟，形成100个随机序列。降雨模拟的基本依据是各月降雨总体具有统计规律性，而每日何时降雨、降雨历时具有同等统计频率的特征。3．6．3模拟计算和结果分析3．6．3．1降雨资料本研究基于的气象资料来源于三峡三期施工招标文件。3．60．2施工设备主要有：32t自卸汽车；塔带机；拌和楼；摊铺设备：碾压设备等。3．6．3．3碾压混凝土围堰浇筑主要考虑：初凝时间；终凝时间；升程；摊铺层厚；间歇期等。3．6．3．4施工控制性进度施工丌始时间：高渠2003年1月8日、低渠2003年1月24日；2003年5月10日之前达到118高程、2003年5月底之前达到135．5高程，2003年6月lO日前完工。3．6．3．5时间参数在考虑降雨影响的随机模拟模型中，各月施工天数就直接取日历天数；在确定性模拟中，1月、3月取30天，2月取27天，4月取25天，5、6月取20天。在两种模拟模型中，每天的有效工作时问都取20小时。 华中科技大学硕士学位论文3．6．3．6模拟原理与流程本研究基于的基本原理为计算机模拟原理，鉴于篇幅因素这罩我们不介绍计算机模拟基本原理与模拟流程。3．7施工方案优化与实施根据并行工程理论集成化的思想，我们建立了三峡三期碾压混凝土围堰计算机仿真模型，认真研究模型的运行结果，对于我们规避方案中存在的风险，优化方案具有十分重要的意义。3．7．t计算机模拟运行结果分析与对策3．7．1．1仓面运输模拟结果分析针对三峡三期碾压混凝土围堰施工，我们选择了不同入仓口和配备不同车辆数时的情况进行计算。考虑到篇幅，本文只给出了50m高程一个入仓口的模拟结果，该入仓口负责的仓面范围120mx74m，工分为6个条带，砼运输采用了32吨自卸汽车。模拟计算结果为：优化计算的车辆为25辆，仓面一层总填筑时间420min，平均填筑强度431．63m3／h。根据计算情况可以看出：V50m～V90m各个高程层面浇筑过程中，每一仓的浇筑小时强度并非均一，而是存在从低到高再到低的变化过程。分析其原因在于：先期浇筑时由于要求条带间保持一定的顺序，相对而占，卸料面少，随着先浇条带进行到一定长度至第一个条带浇筑封仓部位卸料工作面达到最多，这段时间的浇筑强度是仓面整个一层浇筑过程中小时强度最高的时段，当先期浇筑的条带到达封仓口施工区时，由于前后条带封仓要求有先后顺序，先期条封仓影响其后条封仓速度和开始时间，因而造成封仓部位浇筑较慢。小时浇筑强度变化随仓面长度、宽度的变化而变化。在从低到高再到低的变化过程中，仓面越长高峰强度持续时间越长；仓面越宽Ij{『期强度略低(由于初始仓面运行墅蜜缯四：运征吐间加迭2：甚后高蝰强度逐逝埴立日，囚此t回搓长度监涩．工。企面40 华中科技大学硕士学位论文宽度越宽高峰强度越高。入仓口冲突区域大小影响仓面填筑强度变化过程。从相关计算结果和动画显示来看：每个仓面的浇筑有一半左右的时间用于封仓区浇铸，因此封仓区越大的仓，仓的后期低强度持续的时间就长一些。3．7．1．2仓面运输方案的对策(1)根掘运行结果说明三峡三期碾压混凝土围堰下部采用自卸汽车入仓方案，设置两个入仓口可以满足大坝上升要求，且汽车入仓具有灵活、可靠的优点，建议尽量提高进仓道路填筑高程，增加汽车入仓运输量，提高方案的可靠性。(2)根据仓面汽车入仓小时强度并非均一的特点，建议入仓口设置应在仓面的两端，整个仓面两个入仓口分成至少四个区域平仓、碾压、检测，以确保下一层进入封仓口阶段后，上一层具备填筑条件，并开始填筑从而增加入仓强度。(3)根据入仓口冲突区大小影响填筑强度变化过程，建议入仓口区域宽度不宜过大，按20m控制，且应加大对入仓口封仓设备和资源的投入，尽量缩短封仓时间，减少因封仓对入仓强度的影响。(4)根据汽车运输模拟模型和防止冲突的规则要求，建议整个仓面应分为条带分区域管理，整个仓面按2个入仓口分成两个区域，按仓面宽度分成4-6个条带组织施工，在冲突多的地区，如入仓口、封仓区域、卸料点等处，应每班派专人进行指挥，确保运输车辆在仓内安全行驶，使仓面施工组织有条不紊。(5)根据汽车运输小时高峰入仓强度(单仓口)达768m3／h，反算可知(768+12+60=1．06min)，约1分钟有一台32t汽车入仓，加之仓面应有的平仓、碾压、模板提升吊车、切缝设备等，仓面设备将达到35～40台套，建议模板提升吊车尽可能移至仓外，减少干扰。(6)根据汽车运输模拟模型，建议仓面质检人员、监理人员，平仓、碾压、检测设备也应分区域分条带管理，严格责任范围，避免因仓面大，出现漏碾、漏振和漏检测的情况，确保工程质量。41 华中科技大学硕士学位论文3．7．1．3三峡三期碾压混凝土围堰堰体填筑上升模拟结果与分析本次三峡三期碾压混凝土围堰堰体填筑上升模拟供三种情况的模拟计算，三种情况我们分别称为情况一、二、三，其中一、二两种为确定型，其各月降雨影响按照设计提供的月有效天数考虑，两种计算情况的差别是：情况一和情况二分别取O．8和0．9倍砼初凝时间覆盖上一层砼。情况三为随机降雨模拟情况下的模拟，上一层砼覆盖时间为初凝时间的80％。考虑计算时间和计算结果精度，我们取了100个降雨序列进行上升过程模拟(与取50个序列相比，模拟结果差异不大)。对于各种相关计算情况可以看出：降雨对三峡三期碾压混凝土田堰施工进程影响高度在lOre左右，四月份差别最大，达到17．1m，这是因为四月份安排的工作量大于五月，且很多降雨序列大坝在五月己到顶。情况一的特点是前期的施工强度高，通过运输模拟结果来看，砼入仓运输可达到碾压混凝土围堰上升要求的小时平均强度。而情况二前期强度低，其Ii{『期上升过程与情况三的最不利情况、平均情况接近，后期才高于最有利情况，因此，按照情况二的层覆盖时间组织施工，Ii{『期不能有效利用可能遇到的有利天气情况，后期强度高。根据情况三的计算来看，如遇不利天气情况，按照80％初凝时间覆盖尚有不能满足填筑进度要求的情况，因此，对三峡三期碾压混凝土围堰施工来说，有必要提高前期施工强度和机械配备，以便尽可能利用出现的有利天气情况，提高碾压混凝土围堰按期完成的可能性。综上所述，通过该模型对三峡三期碾压混凝土围堰上升填筑过程进行模拟计算分析，可以得出以下基本结论：(1)三峡三期碾压混凝土囤堰采用下部自卸汽车入仓，上部塔带机入仓的施工方案是可行的。(2)降雨对三峡三期碾压混凝土围堰施工的影响较大，对最大月升高影响达lOm左右，若按照80％初凝时间覆盖上一层砼，则按期完成有较高的保证率，因此，在施工安排上应尽可能提高前期(元月、2月、3月)的施工强度，减少降雨对施工工期影响的风险。(3)后期配备塔带机是十分必要的，因为在110高程以后，按80％初凝时间覆盖的要求，砼入仓的小时强度仍要达到400m3／h。 华中科技大学硕士学位论文(4)掘模拟计算结果可知，塔带机在3月15日投入运行后，其入仓强度需达到近10万m3／mon，这与塔带机在三峡二期工程实际运行4．0—5．0万m3／mon出入较大，虽然其在二期工程是浇筑常态钢筋砼，对其效率有一定的影响，但其三期碾压混凝土围堰的安装、调试能否在45天完成(二期工程为60天工期)，运行后能否达到规定指标(240．260m3m)以及运行的故障等不利因素的出现，因而存在一定的风险。3⋯714三峡三期碾压混凝土围堰上升方案的对策(1)为规避降雨对三峡三期碾压混凝土围堰施工的影响，应采取以下的对策：①由于三峡三期明渠截流及围堰防渗闭气，基坑抽水等项目均为葛洲坝集团承建，在长江11月份来水条件允许的条件下(截流设计流量13400m3／min)即低于10000m3／min，可建议业主尽早截流，为后期三期碾压混凝土围堰争取宝贵时间。⑦三期碾压混凝土围堰施工的所有前期施工准备工作必须提}；i『完成，为尽早开工浇筑创造条件。③加强仓面组织培训和职工技能培训，确保仓面施工组织有条不紊，紧张有序，为提高前期汽车入仓强度打下基础。④加强前期汽车入仓的设备配置，按1．2～1．4倍的设计量配置，尽可能提高前期砼浇筑强度，减少4月份进入雨季以后的浇筑施工压力。(2)为规避塔带机不能按期投产或投产运行后入仓能力不能达到设计强度及可能存在机械故障等风险，应采取以下对策：①应尽可能提高汽车入仓道路的高程，建议将原上游两条入仓道路改从下游入仓，以解决当堰体填至85m高程时上游两条入仓道路即不能使用的问题，下游道路按90m高程考虑。②当堰体填至90m高程时，仓面面积仍有14440m2，按80％初凝时间覆盖的要求，其入仓强度仍有541m3／h，仅靠两台塔带机供料入仓仍有一定的风险，建议增加一个辅助供料道路。③加强塔带机安装前的检修、保养，储备一定数量的塔带机备品、配件和培训塔带机的抢修保养人员，确保其运行后出现故障能及时、快速处理。 华中科技大学硕士学位论文3．8碾压混凝土仓面施工组织与管理三峡三期碾压混凝土围堰施工时间短，而且强度高的时段主要出现在前期，后期上升速度受到降雨、高温的影响，在施工管理组织方面没有缓冲的余地，因此，必须在施工一丌始就充分考虑到整个施工期可能出现的问题，尽早提出解决方法和应对措施。仓面施工组织遵循的原则为【35J：(1)保证施工各工序紧密衔接，做到及时运输、摊铺及碾压，确保混凝土的浇筑质量；(2)施工现场的合理组织，保证仓面连续、快速上升；(3)控制碾压混凝土层间间歇时问在允许范围内，混凝土料出楼后必须在2h以内完成摊铺、碾压。3．8．1施工区域及条带的划分碾压混凝土浇筑采用薄层通仓平浇法进行施工【361，根据计算机仓面运输模拟运行的结果及仓位大小分区域、分条带，依次进行混凝土的铺筑。施工区域根据仓面长度、混凝土生产能力来进行划分。施工条带方向平行于围堰轴线，条带宽度根据施工仓面具体宽度按正比调整。条带宽度一般为12m～25m。旌工区域及条带具体划分见表3—4。3．8．2汽车运输入仓的仓面组织混凝土施工前将仓面沿左右方向划分为I、II两个施工区域，根据不同仓面的宽度从上游至下游划分3～4个施工条带，并在坝轴线方向按lO～16m划分为不同的施工块。仓内平仓机、振动碾停放在分区线下游。I、II两个施工区域同步进行混凝土的浇筑。浇筑时，自卸汽车分别从6号堰块和15号堰块下游入仓道路进入各自施工区域卸料，按照相对于入仓口远端优先摊铺的原则，首先进行上游条带的卸料。卸料形成12～16m宽、12m长的面积后，平仓机及振动碾即沿分区线进入施工部位进行混 华中科技大学硕士学位论文表3—4仓面施工区域和条带划分情况表堰块高稃(m)施工区域数(个)施工条带数(个)甜～脒堰块50．0～69．8146#堰块69．8～81．5139#～1肼堰块50．0～58．0249#～15#堰块58．0～69．824W～15#堰块69．8～76，124硝～15#堰块76．1～81．523甜～15#堰块81．5～107．62础～15#堰块107．6～113．02础～15#堰块113．0～140．O21凝土料的平仓、碾压，平仓及碾压按条带铺料方向次序进行。施工条带形成后，汽车将混凝土料卸在已摊铺好的混凝土斜坡面上，同时进行相邻的下游条带的卸料。依此施工顺序，形成仓面所有施工条带，使施工仓面形成左右方向的台阶形状，相邻条带间距控制在20～60m。各施工区域每个条带均分配平仓机1台，每个条带及条带分界线上向置振动碾1台，每层条带浇筑完毕后，平仓机、振动碾退回分区线下游准备下一层次施工。具体施工流程详见图3—3。3．8．3塔(顶)带机入仓的仓面组织仓面分成I、II两个面积相当的施工区域同步进行施工。每个区域均配备相同数量的平仓、碾压设备和人员，塔(顶)带机布料沿围堰轴线方向顺次薄层布料，旆料时宜从布料范围下游端开始进行，避免料堆边缘骨料集中在防渗层内。靠料长度控制在lO～15m，宽度15～20m。I区由顶带机从分区线往右供料，II区由塔带机从15#堰块向右进行供料。盲区段由平仓机或装载机转料浇筑。浇筑时，顶带机在塔(顶)带机交叉盲区边缘定点下料，由平仓机或装载机转料浇筑盲区，盲区段浇完后，顶带机由左向右接浇。当顶带机浇 华中科技大学硕士学位论文6孝一15#堰段汽车八仓浇筑流程图图3--3三期碾压混凝土围堰施工汽车入仓浇筑流程图至其右侧盲区边缘后定点下料，由装载机转料浇筑。塔带机在其左侧盲区边缘定点给自卸汽车供料，汽车转料浇筑盲区段。盲区浇完后，汽车转至15#堰块停放，塔带机从左向右接浇剩余部分。具体施工流程详见图3__4。。!匹堡辜堕p基-f目曾曰目0曰日目窜麟·-黛寨溉j』-·淤。-，。I_I_．I。l目芦音1日|_目L目L目L日J目}∞L目L目I_目L目『目L目L目I目I目、‰臣％分畦绂《B自圭【=发笮∞亘扳明磊王q口艿僻蔓砼面I：i习：簪苛考，瓷瓮吉苫[：翌4p机田}一小暖，K帆El：刁巳《嚷完成面图3—4三期碾压混凝土围堰施工塔顶带机入仓浇筑流稃图 华中科技大学硕士学位论文3．8．4仓面施工机械配置及组织3．8．4．1施工机械配置碾压混凝土施工设备在能力匹配上应以强度和质量为前提，充分考虑设备完好率，留有适当的设备系统，以确保碾压混凝土的快速施工，一般可分为基本设备能力和最大设备能力。系统能力的匹配一般对此两者进行技术经济综合分析，以满足工程施工工期为目标，在施工仓面面积一定的情况下，系统随施工方案的不同而不同【371。(1)混凝土运输车辆混凝土运输车辆配置以满足最大浇筑强度为原则进行配置，共配备32t、20t、25t各型自卸汽车72辆。(2)平仓机及振动碾振动碾以满足最大生产能力来进行配置。共配备16台，单机生产能力为75m3／h，另配4台小型振动碾进行仓面边角部位的碾压。平仓机按2台振动碾配置一台平仓机的原则进行配置，同时应保证每个施工条带上各配置一台平仓机。共需配备8台，单机生产能力为150m3／h，另配4台小平仓机配合小型振动碾进行仓面边角部位的混凝土料摊铺。围堰施工主要机械设备性能详见表3—5。3⋯842施工机械组织及调配(1)混凝土运输车辆的组织及调配采用自卸汽车入仓进行围堰浇筑时，由于要求条带问保持一定的顺序，开始卸料面少，随着施工条带的全部铺展，卸料工作面达到最多，当浇筑至封仓口施工区『日J时，由于前后条带封仓要求有先后顺序，造成封仓部位浇筑较慢，使得每一浇筑层次的小时浇筑强度并非均一，而是存在低一高一低的变化过程。根据仓面小时浇筑强度的变化规律，可在各时段内控制车流量，避免生产强度与仓面浇筑强度的要求不相吻合，造成资源的浪费。由于受到仓面宽度限制，运输重车和空车之间、空车和空车之间、重车之间将有可能在卸料、会车区域产生交叉和冲突，冲突的发生将影响车辆的运行速度，降低设 华中科技大学硕士学位论文表3—5主要施工机械设备性能表单台功率生产能力序号设备名称型号规格数量备注(KW)(单机)200m’／h1顶带机MD22001台10002塔带机TC24001台1000200m’／h4供料线ROTEC2条200m’／h5胎带机CC200．24l台275150m’／h备用手段7建筑塔机FO／23Bl台7510T模板提升8平仓机D85厂rY2208台160150m’／h9平仓机TYl601台117100m’／hlO平仓机D315．183台50m’／hll振动碾BW202AD15台7075m’／h12振动碾BW80／90AD4台25m3／h1332T汽车CAT76922辆33612m’1425T汽车_『F．15018辆25010m’1420T汽车STERYl49l32辆2069m’19汽车吊QY-085台998T备生产强度，并存在一定的安全隐患。因此，必须事先规定仓内汽车行驶路线，并采取以下措施来控制和减少车辆冲突：同一时刻如果多个条带需要车辆，优先派车去离入仓口远的条带；同一时刻如果多个条带存在排队等待车辆出仓，在不引起进一步冲突的情况下，优先离出仓口近的排队车辆先行；尽可能使同一条带不出现两车同时卸车；入仓口重车发车间距大于lOm。(2)平仓机及振动碾的组织及调配平仓机及振动碾作为配套设备，根据仓面施工区域的划分，每个施工区域配备相48 华中科技大学硕士学位论文同数量的平仓机和振动碾，同时在混凝土浇筑施工前以不影响运输车辆和塔带机布料路线为原则停放在仓内。施工过程中，根据施工条带的划分，保证每个施工条带均有相应的平仓机和振动碾进行摊铺、碾压作业。为防止发生仓面混乱，原则上要求设备不跨区域作业，使摊铺和碾压有机地衔接，最大限度地发挥设备的效益。3．8．4．3施工组织控制性因素(1)模板施工模板设计的优化与否是影响砼快速施工的主要因素之一。为保证围堰快速高强度施工，所有模板均须满足碾压砼连续不间歇上升的需要。根据堰体结构形式，在上游面采用了连续交替上升的翻转模板，在下游面高程130m以下采用了台阶交替上升模板和预制台阶模板，高程130m以上采用了连续上升的组合钢模板。模板结构形式见图3—5、3-6、3．7。图3-5上游翻转模板图3．6下游台阶钢模板图3-7下游垂直面模板三峡三期碾压混凝土围堰施工，采用翻转模板，解决了模板连续上升的问题，同时减少了混凝土仓面立模作业干扰，加快了施工速度。翻转模板结构见图3—8。翻转模板采用吊车进行提升作业，由于采用交替上升的型式，提升作业基本不受混凝土浇筑的干扰。下游台阶模板采用吊车或人工进行提升安装作业，施工作业必须随着碾压条带的推进而逐步跟进，施工干扰大。49群馘叫¨耩样馘喽1铁一 华中科技大学硕士学位论文锚筋布置图侧视图背面立视图图3-8翻转模板结构图碾压混凝土层面每浇筑1．8～2．1m(6～7层)上游翻转模板提升就需提升一次，下游台阶模板每浇筑O．6m(2层)就需提升安装，从提升时间上看，在某时段内极有可能同时进行上下游模板的提升作业。上下游模板同时进行作业，将会增加仓内施工机械是数量，干扰仓内的正常施工，增加劳动力资源的投入，给施工带来极为不利的影响。。为避开上述的施工交叉干扰情况，利用翻转模板提升的灵活性，在可能发生交叉作业的施工层面施工前，提前一个浇筑层次进行上游翻转的提升作业，同时积极作好下一层次模板提升的各项准备工作，为模板的顺利提升创造有利的施工条件。(2)入仓道路填筑50～95m高程段全部由自卸汽车进行混凝土运输。采用汽车运输入仓，入仓道路(尤其是入仓口路段)的布置和填筑方式对坝体施工速度起控制性作用，随着坝体的上升须不断进行道路的加高回填，对混凝土汽车运输存在一定的干扰。为保证汽车运输强度不受影响，围堰所有入仓道路路面均保证22m宽度，并采用半幅填筑上升，半幅车辆通行的施工方式，在混凝土施工过程中相互交替填筑，随堰体的上升逐步抬高。入仓口段道路的半幅加高填筑时间控制在仓内混凝土每层层面间歇允许时间内完成，扣除入仓口汽车脱水钢栏栅吊装倒运时间及其它干扰，每次道 华中科技大学硕士学位论文路加高回填实际允许时间为4～6个小时。入仓口每次加高回填量控制在600m3以内，填筑强度为100～150m3／，J、时，采用32t自卸汽车运输，相应车流量平均仅为9～13台，，J、时，对混凝土运输入仓影响不大。(3)塔带机盲区浇筑三期碾压混凝土围堰在两端及中部均存在塔(顶)带机的布料盲区，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。塔带机盲区段安排专用运输机械进行转料，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。层面浇筑优先进行盲区段的浇筑。51 华中科技大学硕士学位论文4三峡三期碾压混凝土围堰工程施工实施情况4．1施工准备工作实施情况根据并行工程原理的过程重构【3刚和接力技术的“接”和“储”的观点139】，都要求下游工序参与或为上道工序服务的观点，认真扎实的做好各项施工准备工作是十分必要的，首先对三期碾压混凝土围堰工程所有的旌工准备工作进行分解，编制详细的《三峡三期碾压混凝土围堰准备工作责任清单》，明确准备工作的项目、工期、责任单位及责任人，对各项目进行详细安排，并随时检查，确保按期完成。其次是对该工程项目工序进行分解，编制出各工序的《作业指导书》对项目部管理层和操作层进行培训、考试，并针对三峡三期碾压混凝土围堰工期紧、强度高、施工环境复杂的特点，对全体参战员工进行“准军事化”培iJiI，增加职工的组织纪律性和时间观念。在施工准备的关键项目——翻转模板的产品开发中，我们采用并行工程的产品集成开发模式，组织由设计、科研、制造厂家和施工参加的项目开发团队，使产品开发时间大大缩短，仅用两个月时间就开发、试制、制造完成近400t的翻转模板任务。由于操作人员直接参与了该模板的设计和试验过程，提出了许多好的建议，使该模板具有很好的装配性，在实际施工仅用5～6分钟就可以拆装一块模板，比设计的15分钟拆装一块模板大大节约时间，提高了吊车的效率，减少了吊车对仓面干扰。4．2施工组织工作实施情况依据并行工程组织重构的原理，建立跨单位、跨部门、多层次的项目开发团队，加强现场的沟通与协调，加强施工组织管理，确保信息准确、政令畅通。(1)由业主、监理、设计、施工单位的高层次领导组成的企业级项目开发团队，定期召丌生产计划会，对项目的重大方案和总进度计划进行决策安排。(2)由业主、监理、设计、施工单位的现场负责人组成的项目级项目开发团队，每周召开一次协调会，对上周工作情况进行评述协调，对下周的工作进行安排。(3)由业主、监理、设计、施工单位的当班负责人组成的工程级项目开发团队， 华中科技大学硕士学位论文每天下午4：00时在现场办公室召开现场协调会，对当天的工作和遇到的问题进行小结和协调，对明天的工作进行安排。(4)由施工单位各部门和作业队、厂组成的任务开发团队，每天下午5：30时在施工现场开会，根据当天监理协调会的精神，对当天的工作进行小结，对第二天的工作进行安排，另外，各作业队、厂现场操作人员上班前还要召开10分钟的“班前会议”，对当班的任务、安全、质量工作进行交底和安排。由于多层次组建跨单位、跨部门开发团队和建立定期协调会制度，使整个施工现场组织管理紧张有序，忙而不乱，为快速施工的实现提供了良好的环境。根据计算机仓面运输模拟运行的结果，我们制定了详细汽车入仓仓面设计书，对仓面做出明确的区域、条带划分、对入仓口、封仓区域和条带卸料点都明确了专门的指挥人员，并明确其职责，每班进行技术交底，与业主、监理、设计协商将原设计在仓内吊装的下游台阶混凝土预制模板改为散装组合钢模板，减少了仓内设备的相互干扰，提高了入仓强度。4．3施工方案实施情况根掘并行工程过程重构的原理，在施工方案的编制过程中，应用计算机辅助设计技术，对三期碾压混凝土围堰在各个阶段的施工方案、施工工序进行了严密的分析，同时对方案中存在的各种风险进行了评价【加】，并制定了相应的对策。实施过程中严格执行制定的方案，使三期碾压混凝土围堰施工得以顺利进行。碾压混凝土围堰施工手段在实施中分五个阶段按不同部位和高程以及入仓方案进行了实施⋯，具体详见表4—1。4．3．1汽车入仓手段的实施汽车入仓道路根据围堰施工部位和高程的不同分阶段进行了实施：在第一阶段只形成了1撑入仓道路，汽车由1#入仓道路进仓浇筑高渠甜～8挣堰块高程58～70m。此 华中科技大学硕士学位论文表4—1碾压混凝土围堰不同阶段施工手段布置施工阶段施工部位及高程施工时段入仓手段入仓道路高渠甜～蹦堰块2002．12．16～第一阶段58～70m高程002．12．27汽车直接入仓1#入仓道路低渠辨～15#堰2002．12．28～块50～70m高程2003．1．19甜、3#入仓道路第二阶段汽车直接入仓甜堰块2003．1．9～2003．1．201．1#入仓道路70～82m高程酣～15#堰块2003．1．19～第三阶段70～90m高程2003．2．12汽车直接入仓1．册、3#入仓道路础～15#堰块2003．2．12～塔(顶)带机入仓为第四阶段甜入仓道路90～113m高程2003．3．19主，汽车入仓为辅础～15#堰块2003．3．19～第五阶段2003．4．16塔(顶)带机入仓113～140m高程阶段汽车入仓强度较低，平均为8000m3／d。第二阶段：同时形成嘶堰块下游的2撑和15#堰块下游的3带入仓道路，以满足低渠9挣～15带堰块高程50～70m混凝土浇筑，然后形成酣堰块下游的入仓道路，将甜堰块单独上升浇筑到高程82m。第三阶段，9拌～15#堰块与谢、酣堰块并仓后、与甜堰块并仓前继续填筑础堰块下游入仓道路，汽车利用甜和15#堰块下游的入仓道路进仓，实现酣～15#堰块通仓浇筑，直至浇筑到高程90m。第二、三阶段汽车入仓一直保持较高的浇筑强度。总共持续44天，达到平均1．5万m3／d，最高为21066m3／d，最大小时浇筑强度达到1278m3。第四阶段，在围堰浇筑至高程90m、塔(顶)带机投产时，汽车由大坝标2挣路至甜堰块下游的入仓道路进仓，作为围堰高程90～113m间仓面混凝土的辅助入仓手段。4．3．2塔(顶)带机及供料线布置的实施塔(顶)带机及供料线的安装工期非常紧张，在碾压混凝土围堰施工准备阶段即 华中科技大学硕士学位论文丌始供料线基础混凝土浇筑和供料线的安装。根据高低渠基础混凝土面不同出水时间，塔(顶)带机基础混凝土浇筑和塔(顶)带机的安装先后连续进行，与围堰的浇筑平行作业，入仓道路填筑过程中避免对其干扰，同时塔(顶)带机的工作臂摆在围堰下游安装其布料皮带，以不对仓面施工形成干扰。三期碾压混凝土围堰混凝土供料线于2002年9月9日开始施工，2002年12月8日具备汽车转料入仓阶段供料条件，至2月1日共由供料线转料25．87万m3，并同时完成了2台塔(顶)带机安装及9样～ll撑立柱及胶带机的安装。从2月1日起汽车转料阶段结束，开始拆除转料斗及临时胶带机，进行8撑柱至嘶柱桁架的搭接，快速完成了向塔(顶1带机入仓阶段的转换。在碾压混凝土围堰浇筑至高程90m时，塔(项)带机顺利投产并实现正常浇筑。从图3中可看出，塔(顶)带机作为主要入仓手段以来，其浇筑强度呈现逐渐下降趋势，这主要是由于仓面狭小、施工难度大、结构复杂等因素影响了混凝土浇筑强度。第四、五阶段共历时62天，扣除高程107．5m廊道安装7天，实际施工历时55天，平均日上升高度0．91m，平均日浇筑强度7100m3。塔(顶)带机单机小时浇筑强度达到200m3，单机E1浇筑强度达到4054m3，满足了仓面连续施工的强度要求。供料线系统在碾压混凝土围堰施工中发挥了速度快、效率高、高可靠连续供料的优势，特别是在碾压混凝土围堰v115m以上，所有汽车入仓道路退出，碾压混凝土围堰旌工处于最困难、最为关键的阶段，供料线一塔(项)带机系统作为唯一的入仓手段发挥了不可替代的作用，保证了碾压混凝土的连续快速上升，碾压混凝士围堰得以提前到顶。塔(顶)带机入仓阶段共由供料线一塔(顶)带机系统入仓21．79万m3。4．4施工进度实施情况三峡三期碾压混凝土围堰于2002年12月16日丌仓浇筑，比设计进度计划提|j{『23天；堰体于2003年4月16日到达堰顶140m高程，比设计进度计划提前55天。在整个过程中，除了施工方案设计中安排的停仓间隙外，没有出现意外停仓现象。按照相关计划，三峡三期导流明渠于2002年11月下旬截流，截流设计量为13400m3／s，对于截流施工而言，水文条件是一个重要的环境因素。根据当时水文气象55 华中科技大学硕士学位论文中长期预报，长江当年11月初来流量小于10000m3／s，这对提|j{『进行截流施工是十分有利的，经由业主、监理、设计、施工各方协商，报国务院三建委批准，于2002年11月8日胜利实现三峡三期导流明渠截流，在随后进行的2万m2高喷防渗墙和800万m3的基坑抽水施工中，由于科学组织，精心施工，使得三峡三期碾压混凝土围堰提Iji『23天开仓浇筑，为有效规避次年4、5月份降雨对碾压混凝土施工影响的风险，为实现顺利施工创造了良好的条件。4．5施工质量、安全实施情况三峡三期碾压混凝土围堰施工质量为：优良率90．5％，合格率100％。从实际压水检查资料看，各孑L段透水率均小于O．15Lu，远小于设计值0．3Lu，说明三峡三期碾压混凝土围堰质量优良。在项目施工过程中，没有发生一起重伤、工亡事故。实现了优质、安全、快速施工的目标。 华中科技大学硕士学位论文5结束语本文将并行工程原理及接力技术思想引入水利水电工程项目旌工的组织与管理中，并根据系统分析原理和方法，在研究三峡三期碾压混凝土围堰快速施工时，根据计算机辅助设计技术，对原施工组织设计进行优化，调整，并组织实施。本人作为项目旅工的主要技术负责人之一，全过程参与了项目的施工管理研究和施工技术方案研究工作，在施工技术方案研究过程中，本人同时又是具体施工方案的直接设计者，在研究和实施过程中深刻体会到管理对于项目实施的重要性。将并行工程及接力技术引入三峡三期碾压混凝土围堰工程项目施工的组织、管理中，是对水利水电工程项目施工组织管理的一种尝试，按照组织重构原理建立起来的各级项目开发团队，在项目组织设计以及项目实旌的管理协调上，可以做到事半功倍，相对于原来采用的“串行式”产品开发模式，其决策的正确性和决策的速度，以及问题的解决速度和协调力度，都是一个质的飞跃，大幅度加快了项目的施工速度，也大大缩短了水利水电项目的开发周期。三峡三期碾压混凝土围堰施工，运用并行工程原理及接力技术进行组织、管理，同时根据计算机辅助设计技术，对原施工组织设计进行优化，调整，并组织实施。取得了很好的成果。2003年4月16日到达堰顶140m高程，比设计进度计划提I；{『55天。最高小时强度、最高班产、最高日产和最高月产分别为1278吖／11，7250吖／s，21066lTlI／d，47万『11I／mon，同上升高度达到1．2m，连续不问歇上升达到57．6m，这些均创造碾压混凝土施工记录。对于确保三峡工程2003年6月胜利实现蓄水、通航，发电三大目标具有十分重要的现实意义，而且对进一步提高我国的快速筑坝水平，缩短水电工程建设周期，提高水电工程经济效益都具有深远意义。 华中科技大学硕士学位论文致谢本文是在导师王乘教授的亲切关怀和悉心指导下完成的。导师渊博的知识、诲人不卷的治学作风、勇于创新的科学研究方法使我感到由衷的敬佩。这些将鞭策鼓励我在今后的人生道路上攻坚克难、奋勇拼搏。在此，谨向导师表示最诚挚的感谢!论文的完成，同样也凝聚着课程授课老师们的心血，他(她)们精湛的专业知识，高超的讲授技艺，为我论文的完成提供了大量所需的知识，在此，谨致以诚挚的谢意。衷心感谢徐学军副教授、王恫生高级工程师、任波副教授在论文著述期间给予的诸多指点和帮助。衷心感谢孙燕讲师在论文著述期间给予的诸多指导和帮助。衷心感谢葛洲坝集团公司姜良闽与刘怀亮两位高级工程师、李鑫平工程师在论文著述期间给予的大力支持和帮助!我同样要感谢我的同事袁宝义、詹洁莹，他们帮助我进行资料的收集和整理，并和我一起讨论了本文研究的思路，给了我很多启发。我要感谢我的父母、我的家人，一直以来他(她)们在事业和生活上均给予了我极大的支持和帮助。我更要感谢我的丈夫戴志清，他在我课程学习和论文著述期间给予了我极大的支持、鼓励和帮助。感谢所有关心我、帮助我的人。李萍莉二00六年十月八日 华中科技大学硕士学位论文【11【21【3】【4】【5】【6】[7】【8】【9】【10】【11】【12】【13】【14】【15】【16】[17】[18】参考文献熊光愣，张和明，徐文胜等．并行工程的理论与实践．北京：清华大学出版社．2001．5项目总体组．863／CIMS重大关键技术攻关项目“并行工程”总体技术报告．1997．12顾培亮．系统分析与协调．天津：天津大学出版社．1998．10黎志成．管理系统分析与决策．北京：清华大学出版社．1989项目总体组．863／CIMS重大关键技术攻关项目“并行工程”总体集成与应用实例分析报告．1996．12项目论证组．863／CIMS重大关键技术攻关项目“并行工程”初步报告．1995．7唐明月．系统分析．中兴管理顾问公司．1984徐钟济．蒙特卡罗方法．上海：上海科学技术出版社．1985顾培亮等．协调对策的原理与方法．科学决策与系统工程．1990B．S．BBlanchard．SystemsEngineeringandAnalysisU．S．A：Prentice--Halllnc．1981E．Woolf．SystemsAnalysisandDesign．PitmanPublishingLtd．1986张和明，熊光愣，李伯虎．并行工程在我国的研究与应用评述．计算机集成制造系统CIMS．2000李伯虎，朱文海等．并行工程技术在复杂结构件开发中的应用．并行工程及其应用文集．863／CIMS主题科学技术报告．1996．12唐孝业，刘昌洪．复杂结构件设计及制造过程改进．并行工程及其应用文集．863／CIMS主题科学技术报告．1996．12ConcurrentConstructionandLifeCycleProjectManagement．JaafariJournalofConstructionEngineeringandManagementv01．123No．4Decl997王众托等．系统管理．沈阳：辽宁人民出版社．1985杨叔子．知识经济高新科技·机械制造．中国机械工程．1999顾基发．评价方法综述．科学决策与系统工程．1990 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