水利工程坝体碾压混凝土施工工艺

施工技术与应用　豳圈四豳　水利工程坝体碾压混凝土施工工艺　摘要：水工碾压混凝土由水泥、掺合料、水、外加剂、粗骨料以及细骨料等材料经过拌合制成的干硬性混凝土，水工碾压混凝土的　施工类似于土石方填筑施工工艺，经过拌合、运输、卸料、平仓以及最后采用振动碾压而成型的一种新的混凝土筑坝施工技术。碾压　混凝土坝有着节约混凝土体积、且强度高、加上防渗性能好等特点，又具有施工程序简单、方便、快速的优势。本文对碾压混凝土坝　的施＿Ｔ－技术进行了分析和总结，并对具体施３７－中坝体裂缝问题，进行阐述。　关键词：碾压混凝土坝；建筑材料；构造设计；温度控制　０．引言　水工碾压混凝土坝体一般分为全碾压式和外包常态式两种形式。全碾压　混凝土坝采用水灰比例低，经过碾压机振动碾压而形成坝体。它的结构比较　简单，其优点在于施工机械化强度高，工期短、伸缩缝少、水泥用量低、花费少　且环境污染少等。我国在２Ｏ世纪８０年代开始研究全碾压混凝土坝技术，直至　９Ｏ年代初我国完成了阶段性研究工作。随着技术的不断发展和进步，通过对　１００ｍ以上的碾压混凝土进行了大量的研究表明，坝工界已经确认全断面碾　压混凝土坝要优于“金包银”形式。在非寒冷地区的试验中，通过采用二级配　富胶凝材料自身直接防渗实现全断面碾压经验是成功的。我国碾压混凝土筑　坝技术已达到国际水平。其次是外包常态混凝土碾压混凝土坝采用碾压混凝　土填筑中心部分，用一般为２至３米厚常态混凝土防渗和保护外部，形成一种　包裹剖面形式。在日本，从１９７４年以来推进包括ＲＣＤ的混凝土坝和现化施工　的有关研究，层面间结合较好，坝体的抗渗性和抗冻性高是日本ＲＣＤ技术的　特点。但是存在施工工艺不同，坝内常态混凝土比例过高，导致仓面施工相互　影响，两种混凝土同时施工会造成工作干扰大，施工的效率降低，通仓薄层碾　压连续上升施工工艺的优势也得不到很好的利用。由于将一定的常态混凝土　加入坝体，会提高整体工程的造价，所以适用于寒冷地区的中高坝工程。　１。碾压混凝土建筑材料构成：　水泥、活性掺合料、砂石骨料，外加剂及拌合用水是碾压混凝土主要建筑　材料。其中胶凝材料中掺合料所占的重量比，在内部碾压混凝土中不宜超过　总胶凝材料的６５％，在外部碾压混凝土中不宜超过总胶凝材料的５５％。　（１）水泥，与普通混凝土水泥要求基本一致凡适用于普通混凝土使用的　水泥，均可用于碾压混凝土。其中性质稳定的水泥最好。优选３２．５Ｒ或４２．５Ｒ低　热矿碴硅酸盐水泥，达到控制坝内温升，有效降低坝体内温度应力的作用。　（２）砂石骨料，在混泥土中加入适当的石粉（ｄ≤０．］６ｒｎｍ的颗粒）有利于改　善碾压混凝土的和易性和保水性，提高混凝土的密实性、抗渗性等力学指标，　经过实践表明，人工生产的砂石骨料优于天然骨料，原因就是人工骨料更加　细致均匀，因此，在施工中多采用人工砂石骨料。如果采用天然骨料，多掺岩　粉或粉煤灰代替，这样有利于提高碾压混凝土的密实性和坚固性。　（３）粉煤灰、火山灰、粒化高炉矿渣等活性掺合料能与水泥化物中的氢氧　化钙发生二次水化反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，有利于改善混凝士　的性能。为达到连续、快速施工，降低水泥用量的目的，碾压混凝土中均掺人　掺合料，一般为水泥用量的３０％～６５％，其中使用较多的是粉煤灰。由于各个　火电厂所用的煤及燃烧条件不同，导致粉煤灰的化学成分及质量也有很大差　别和不同。这对于混凝土质量有较大影响，所以宜采用Ｉ级灰或ＩＩ级灰，满足　ＧＢ１５９６—９１的质量规定。在粉煤灰资源匮乏的地区，可以就其当地的资源，选　择合适的掺合物代替，以达到相同效果。　（４）外加剂，一般包括木质素磺酸钙、奈系列、糖蜜复合剂等。由于碾压混　凝土中胶凝材料用量少而且混凝土无坍落度，是以掺入减水剂可以达到改善　其粘聚性与抗离析性能的目的。掺人缓凝剂，可以达到在大面积施工的时候，　延长初凝时间，减少混凝土中的缝隙。为了提高抗渗抗冻防裂性能，还可以掺　入适量膨胀剂（Ｍｓｏ），不过根据标准，Ｍ　的掺入量应必须控制在胶凝材料的　６％以内，这样才能达到最佳效果。　２．碾压混凝土坝的施工工艺　２．１如何做到分缝：因为碾压混凝土重力坝，所以不适合设置纵缝，需要　根据工程的具体条件和需要设置横缝或诱导缝。这些都要根据坝基地形的地　质条件、坝体位置、坝体断面尺寸、温度应力、施工强度等因素综合比较确定，　其间距宜为二十到三十米。　２．２如何设置廊道：根据碾压混凝土坝体内观测、灌浆等一系列要求和坝　体的结构布置、运行条件和地质条件等因素，可以在大坝的基础设置中增加　排水廊道。廊道一般可以是变态混凝土、常态混凝土等形成。为了达到减少干　扰和施工作业面，可以减少廊道层数和数量，采用一道多用。合并碾压混凝土　坝的基础灌浆、排水、检查、安全监测及交通等廊道。同时廊道的断面必须满　足施工和运行的要求。　２．３如何做到防渗：在碾压混凝土坝的上游面，应当设置防渗层。防渗层　需要采用二级配碾压混凝土，对于坝体的抗渗等级的最小允许范围为：当高　度小于三十米时，Ｗ４；当高度在三十到七十米之间时，Ｗ６；当高度在七十到　一百五十米之间时，Ｗ８；当高度大于一百五十米时，需要进行专门研究，具体　决定。二级配碾压混凝土防渗层的厚度应该为坝面水头的三十分之一到十五　分之一之间，最小的厚度不应超过相关的标准。　当混凝土防渗层上游表面，采用变态混凝土时，其混凝土的厚度宜为三　十厘米到五十厘米，但是最大厚度小于一百厘米。当采用常态混凝土做防渗　层时，和碾压混凝土的结合在初凝时间上不同，而且由于操作容易受到干扰，　所以很难做到同步浇筑混凝土，因此这是一个困难问题环节。现在，已经普遍　使用二级配碾压混凝土作为大坝防渗层。也可以采用沥青作为大坝防渗层，　其最大的优势在于便于施工，但后续维护起来比较复杂，所以在现实中不适　宜采用沥青做防渗层。　２．４如何做到排水和止水：碾压混凝土坝需布置坝体排水设施以达到减　小坝体内的渗透压力。在碾压混凝土重力坝高坝的横缝或者在诱导缝上游面　附近设置止水，可采用两道厚度分别为一毫米到一点六毫米的止水铜片。对　于中、低坝的横缝或诱导缝，可简化。但对于中坝的横缝或诱导缝上游面的第　一道止水片，选用止水片一侧埋人混凝土内的长度为二十厘米到二十五厘米　的止水铜片为宜。对于坝内竖向排水孔，应设在上游防渗层下游侧，一般可采　用钻孔、埋设透水管或拔管等方法形成，孔距一般为两米到三米。孔径一般是　七十六毫米到一百零二毫米，透水管或者拔管的孔径为十五厘米到二十厘米。　３．碾压混凝土坝的防裂措施　我们可以采用三维有限元法对碾压混凝土重力坝的高坝和中坝的坝体　温度、温度应力进行分析，控制坝体温度，对低坝可以参照以往类似的工程经　验，提出一些控制坝体温度的有效的方法和措施。　３．１首先应收集坝址区的各项水文资料，包括各年的气温变化图，月份气　温变化图等，还有当地的河流水温变化等资料。　３．２还需要研究基础容许温差大小、内外温差之比和坝内最高温度的资　料，还有关于对高温和抗寒等的设计。根据坝址地区的气候条件、碾压混凝土　的抗裂性能等因素确定高、中坝的基础容许温差。与此同时，对于在基础约束　范围内长期间歇或过水的浇筑块；基岩变形模量与混凝土弹性模量相差较　大；基础回填混凝土、混凝土塞及陡坡坝段这三种情况的基础容许温差应进　行专门论证确定。　３．３确定合适的掺合料的掺量、尽量采用发热量较低的水泥，使用高效减　水剂等措施减少水泥使用量，这样就可以减少发热量，但是不能影响坝体的　坚固度和耐用度。　３．４利用低温季节有利时机浇筑混凝土，安排好工程进度。必要时可采取　洒水、喷雾、设置凉棚；加片冰拌和碾压混凝土；利用流水养护仓面；埋设冷却　管等温度控制测试。　３．５优先采用连续均匀上升的碾压混凝土铺筑方式，不（下转第３４８页）　‘３３９‘