龙首水电站碾压混凝土施工工艺研究

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1、龙耆水电站碾层混凝土施工工艺斫宪摘 要 龙首水电站工程地处西北夏季酷热，冬季严寒，雨量稀少,蒸发强烈。拼水建筑物为碾圧混凝土半重半 拱坝。木文介绍了高寒下燥地区磔压混凝土在高温低温季节矗工的温控设计和施工工艺，以及实施过程中的方案 调整和施工工艺研究，可供类似工程参考。关键词 碾压混凝土 温度控制 施工工艺 龙首水电站龙首水电站位于廿肃省张掖市西南30km的黑河中游，处于祁连山中段北麓与河西走廊交界处，电站 总装机容最52MW，总库容1320X 104 m坝址区气候为典型的人陆性气候，夏季酷热，用最稀少，蒸发 强烈，冬季严寒，冰期长达4个刀，多年平均降水量为171.6mm,年平均水量蒸发为13

2、78.7mm,年平均气 温为8.5C,绝对最高气温37.2C,绝对最低气温-33.()C,最人冻土深度1.5m。龙首水电站挡水建筑物为 碾压混凝土半重半拱坝，山左岸重力坝、右岸推力墩及河床双曲拱坝组成，沿坝轴线长度为217.3m,坝体 碾压混凝土方最为18.71万nA1设计施工方案1.1开挖龙首水电站大坝总开挖量为35.04万nA设计安排在截流前完成左岸1697m高程以上的开挖，左岸大 坝1697m以下、右岸坝肩和坝基均安排在截流后开挖。人坝基础开挖在右岸安排了坝顶1751m、重力坝基 础1697m高程和下基坑三层公路。1.2混凝土工程为便于大坝混凝土浇筑和金属安装，特布置了 2台固定式缆机，

3、1台为20t, 1台为10(。大坝混凝土采用 自卸汽车及混凝土搅拌车运输，2台固定式缆机和真空溜管联合入仓浇筑方案。左岸重力坝1708.5m高程以下 混凝土采用15t白卸汽车运输直接入仓；1708.51751.5m高程碾压混凝土采用H卸汽车运至坝肩，转真空溜管 入仓，汽车仓内转运；拱坝碾压混凝土山于受坝身布置的中、表孔的限制，不能全部采用真空溜管浇筑，故考 虑在通过中孔和表孔时，右岸的碾压混凝土用缆机吊运入仓浇筑，中孔和表孔常态混凝土采用6品混凝土搅拌 运输车运至坝肩，用吊运入仓；人坝樂层混凝土位于坝棊的部分，用15t自卸汽车运料直接入仓；位于两岸的 混凝七 W 6m3混凝土搅拌运输车运至坝肩

4、1751m高程的受料平台，转入混凝土罐，由缆机笊罐入仓浇筑；右 岸推力墩碾压混凝土同样受中孔和表孔的影响，不能川真空溜管连续浇筑，考虑川缆机浇筑；大坝护坦混凝土 采用15t自卸汽车运料直接入仓浇筑。碾用混凝土入仓示采用推土机平仓，平仓厚度34cm左右，振动碾分条 带碾压。在大仓而铺料施工吋，采用“平移错辙法”；对小宽度仓而，采用“往返错撤发”碾压，错撤宽度为 1020cm,各相邻碾压条带的结合部位，重叠碾压20cm左右。碾压程序为先无振碾2遍，麻有振碾8遍，最 后无振碾压2遍；靠近边缘、角落部位铺料厚度宜减薄，用手扶式BW75S振动碾碾压。通仓浇筑采収30cm厚 薄层碾压，连续上升,在气温较高

5、时,采取薄层连续碾压3m左右深层短间歇、人面积喷雾降温、散热养护后 再上升的方式，间歇时间为5d左右。由于工程地处西北，空气干燥，风人，故设计要求碾斥混凝土摊铺的同 吋，进行仓面喷雾，制造仓内的小气候，使混凝土表面不发白，以保证混凝土质量。层间结合采用铺水泥砂浆、 铺水泥粉煤灰浆、铺细石混凝土三种方式，具体采用哪一种山现场实验确定。1.3温度控制拟定坝体最低稳定温度为9.5C,混凝土允许温差见表lo龙首冬季12、1、2月为對冻期，平均气温 低于零度，不安排室外施工。在高温季节 68月浇筑混凝土,耍求对砂石骨料进行保温,并对骨料进行预 冷；混凝土生产采用掺冰加冷水拌和。在运输过程中，对混凝土装运

6、设备加装保温设施，入仓温度控制在 19C,坝体混凝土内最高温度不高于32C。在仓面上，采取隔热和降温措就，进行仓面喷雾保护，就工时 避开高温时段，尽量利用早、晚间进行。在低温季节，对砂石骨料进行保温，加热水拌和，控制入仓温度 不低于5C,加快施工速度，以保证混凝土施工质量。按混凝土规范规定，当日平均气温在24天内连续 下降69C时，未满28d龄期的混凝土的暴露表面应采取表面保护捲施，对于封冻期的坝体混凝土表面，也需要作表面保护，对混凝土表而用泡沫塑料板保护，在低温季节可以减少混凝土衣层温度梯度和内外温 差，保持表面湿度，在高温季节，可防止外界高温热量的倒灌。表1混凝土允许温差C基础温差内外 温

7、差上下层 温差强约束区弱约朿区14172017C选用永登水泥厂所产的中热硅酸盐水泥，掺用永昌电厂为产的粉煤灰，调整砂的细度模数到2.62.7, 以改善砂石骨料的级配，以降低混凝七的绝热温升。2实施方案2.1开挖根据龙首水电站原始地形及合同的工期耍求，施工单位在原设计3条主要公路的基础上，在右岸1742m 高程乂增设了一条施工道路，作为右坝眉的开挖及混凝土浇筑公路，对工期的提前冇一定作用。2.2混凝土浇筑实际沌工采用了设计提出的3种不同入仓方式：即汽车入仓、真空溜管入仓及缆机入仓。将设计提岀 的2台固定式缆机改成了 1台辐射式缆机，各部位混凝土的入仓手段也有所不同。汽车入仓主要用于重力 坝169

8、91713m高程，拱坝1676.51709 m高程及推力墩图1龙首水电站混凝土浇筑入仓方式示意1713.71751.5 m高程；真空溜管入仓主要用于重_ 的1713.71751.5m高程;缆机入仓用于拱坝1690 1750.5m高程，如图1所示。碾压混凝土采用美国产850G705型平 仓机进行平仓，平仓厚度为O.33O.35m，平 仓宽度控制在34m,满足1条碾压带的要求。 碾压设备采用了 2台徳国产宝马BW202AD振动碾（大碾）及2台德国产宝马BW75S振动碾（小碾） 进行碾压，人碾碾压遍数同设计要求，小碾碾压遍数为无振2遍，有振26遍，在改性混凝十与碾压混凝十 的搭接处，采用小碾进行碾压

9、。碾压混凝土的层间结合采用在每层铺设2mm的水泥净浆，水泥净浆山设在 施工现场的强制式搅拌槽板制，通过管路运送到仓内。夏季施工由于采用仓面喷雾的施工工艺,很好地解决了混凝土层面发口的问题，保证了层间结合的质最。在冬季施工中，为防止混凝土表面受冻,对已碾好的层血、覆盖鴉料布及保温被，效果很好。2.3温度控制在施丄中，混凝土稳定温度按1（）C计算,控制温差如表2所示。在夏季混凝土施工中，严格控制混凝土出机口温度，对砂石骨料釆取遮阳防晒、喷淋降 温等手段降低骨料温度；对水泥罐、粉煤灰罐、配料 仓、拌和楼及各种上料皮带结合冬季保温，外侧用竹基础温差内外上下层强约束区弱约束区温羌温差141617 191

10、5 20表2控制温度C帘、保温被等搭设防晒棚，防止运输过程中阳光直射混凝土料，产生温升；在仓内采取喷雾降温与混凝土 而覆盖结合的方式，减少碾压混凝土层间允许间隔时I可内由于阳光直射热量倒灌产生的温升。在碾压混凝 土丿施工过程中，设计单位依据国内大朝山水电站等碾压混凝土坝的丿施工经验及本工程的温控计算成果，决 定在碾压混凝土坝内埋设冷却水管，对碾压混凝土采取强制冷却降温，实践证明降温效果很好。在混凝土 内按层高1.5/2.1m （拱坝/重力坝）一层，间距1.5m埋设冷却水管，每一通水冷却区水管长度控制在200m 以内，用天然河水冷却，冷却水管单管进水量M20L/min, 24h更换1次进水方向，

11、通水时间不小于3个月。碾压混凝土面采川分层养护水漫流养护，加强表面散热。在高温季节，对碾压混凝土拌和物VC值进行动态控制，根据施匸时段的天气状况、运输入仓摊铺时 间、仓内作业条件等，以及碾压混凝土拌和物VC值损失规律，选取合适的出机口 VC值，一般白天时段 出机U VC值在24S之间，加快运输、入仓、摊铺、碾压等中I可环节，减少混凝土拌和物晾晒时间以减 少VC值的损失；最大限度延缓碾压混凝土的初凝时间，加快混凝土入仓速度，以使碾压层间隙时间小于 初凝时间，保证层面结合，采用喷雾及表面覆盖麻袋片等措施，降低仓面温度，增加仓而湿度，保持混凝 土面湿润；调整混凝土外加剂掺虽，增加缓凝成分等，可在一定

12、程度上延长碾压混凝土初凝时间。由于发电时间提前，工期紧张，必须安排全年施工，这对于高寒地区冬季碾压混凝土施工还是一个难 题。为此，在冬季施工中主要采取了以下措施:用蒸汽对砂石骨料进行预热,热水拌和混凝土以提高出 机口温度；用棉保温被对混凝土运输车辆搭设保温棉棚，减少混凝土在运输过程中的热最散失；对仓 而进行加温，采取仓而蓄热法进行混凝土浇筑；加快混凝土入仓覆盖速度，减少混凝土表而暴露吋间； 浇筑混凝十采用保温模板，在仓面摊铺及碾压过程中，及时用保温被对混凝十进行覆盖；延长拆模时 间，尽可能到气温变暖后再拆除，若确实要拆除，混凝土龄期不小于710d,拆模后及时川保温被对混凝 土而进行覆盖保温，待

13、气温变暖后再考虑拆除；在混凝土配合比中根据气温悄况适量掺加合适品种的外 加剂，同吋掺加防冻剂，为碾压混凝土可能遇到的负温养护条件下强度增长提供条件。通过以上手段，保证了碾压混凝十的出机温度在8C10C,浇筑温度在4C6C,及时用保温被覆 盖等措施，对保障混凝土质量起了一定的作用。3结语3.1实践表明，设计所提出的口卸汽年、真空溜管、缆机的混凝土浇筑方案是对行的。但施工单位将2台 固定式缆机改为1台辐射式缆机，由于辐射式缆机浇筑产量低，致使混凝土浇筑进度拖后，不得已才增加了 1台高架门机用于浇筑拱坝，右岸增加1条5km左右通至下游拌和楼的公路，用丁浇筑右岸推力墩碾压混凝 土，増加了投资，但速度较

14、快。3.2相对于普定及人朝山水电站来说，真空溜管在龙首水电站运川效果不太理想，没有达到设计的预期效果。 3.3从核了密度仪检测的结果看，碾压混凝丄相对压实度均达98%以上，故设计提出的碾压工艺是满足要求的。 3.4龙首水电站由于特有的气候特点和施T特点，实地进行了高温、低温季节条件下的碾压混凝土施T, 从取得的检验结果看，丿施工效果基木达到了预期冃的，闯过了在高寒、高温低温、地区全年施工碾压混凝土 这一道难关，为其他工程提供了宝贵经验。(2) 严格控制仓内喷雾间断时间，使仓内气温保持在2&C以下。(3) 用扰动法，延缓混凝土初凝，即每间隔34小时，由振动碾在无振情况下在混凝土面上行走12遍。(

15、4) 加强覆盖质量，做到及进覆盖，并覆盖严密。在低温期，由于温度太低初凝时间相对较长，可适当减少缓凝剂掺量。但在龙首工程施工中，因气候 干燥易出现结壳现象，也为了保证层间结合质最，减少在丿施工中可能出现环节上不协调而带来仓面处理的 难度，均未改变原缓凝剂的掺量。5结束语龙首工程从施工准备开始到首台机组发电，工程仅用两年时间，大坝混凝土施工也仅用一年时间，这与突 破高低温季节碾压混凝土施工禁区，勇于创新是密不可分的。到目前工程已运行4年，未发现坝体裂缝和渗漏。 通过龙首工程在高温期和低温期的施工证明，碾压混凝土在这种高温高寒、蒸发屋大、湿度低、温差大的条件 下是完全可正常施工的，而所采取的措施和常态混凝七施工基木相同，都主要用绕着如何控制温度来展开工作, 但比常态混凝土施工速度快，也充分体现了碾压混凝土的优势。通过龙首工程的施工，为低温期碾压混凝土的 施工开拓了一条思路，也収得了一些经验，为今后在类彳以环境下施工碾压混凝土打下了好基础。