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擠壓式混凝土邊墻施工新技術在鯉魚塘水庫工程大壩中的應用

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一、工程概述
 鯉魚塘水庫工程位于重慶市開縣境內(nèi),地處長江三峽區(qū)段小江流域的二級支流桃溪河上游。壩址距三溪口1.5km,距萬州區(qū)和重慶市的公路里程分別為122km和464km。鯉魚塘水庫的開發(fā)任務是以農(nóng)業(yè)灌溉和城鎮(zhèn)供水為主,兼有發(fā)電等綜合利用效益,并為灌區(qū)內(nèi)安置三峽水庫移民提供有利條件。鯉魚塘水庫壩址控制流域面積235.8km2,占桃溪河流域592.3km2的40%;壩址多年平均的流量5.60m3/s,多年平均徑流量1.77億m3;水庫正常蓄水位450.00m,死水位405.00m,總庫容為億1.024億m3,調(diào)節(jié)庫容0.8286億m3,庫容系數(shù)0.466,屬多年調(diào)節(jié)水庫。工程分樞紐和灌區(qū)兩大部分,樞紐包括大壩、溢洪道、排沙放空洞、引水隧洞和壩后電站;灌區(qū)包括總干渠、跌水電站、東河分干渠、南河分干渠、6條支渠等。

    工程規(guī)模為Ⅱ等大(2)型。樞紐壩址選在小黑灘,壩型為混凝土面板堆石壩。樞紐采用右岸岸邊開敞式溢洪道,河床混凝土面板堆石壩、左岸排沙放空洞、引水隧洞和壩后地面電站廠房的總體布置方案。灌區(qū)工程設計灌溉總面積24.28萬畝;為解決新縣城的用水問題,水庫向新縣城駟馬和白鶴兩水廠供水,規(guī)模分別為12萬t/d和4萬t/d;壩后電站和跌水電站裝機分別為6MW和9MW,多年平均發(fā)電量分別為2022萬km.h和2959萬km.h。

    樞紐工程攔河壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,設計壩頂高程453.8m,最低建基面高程350.0m,最大壩高103.8m,壩頂長度243m,寬8m,是重慶市首座100m級鋼筋混凝土面板堆石壩。堆石壩體分區(qū)為:面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、排水反濾區(qū)、拋石區(qū)、大塊石護砌。大壩墊層外原設計采用C20噴混凝土護坡,后經(jīng)業(yè)主、設計、、四方有關人員對國內(nèi)在建工程的關于墊層護坡進行考察,并參照水布埡工程的擠壓式混凝土邊墻技術,經(jīng)討論,決定采用。

    二、擠壓式混凝土邊墻的優(yōu)點

    邊墻擠壓斷面為不對稱梯形,以鉸接的方式使邊墻適應墊層區(qū)的變形,防止其底部因碾壓不達標而形成空腔,有效控制對面板的不利影響。墻身高度為40cm,上游坡比為1:1.4,與面板坡比一致,頂部寬度為12cm,底部寬度為70cm,內(nèi)側(cè)坡比為8:1,主要結(jié)合邊墻與墊層間的接縫情況,保證在碾壓過后達到設計標準。該技術與傳統(tǒng)工藝相比存在許多優(yōu)點。

    1、提高了大壩進度。邊墻擠壓式速度可達40~80m/h,在邊墻成型后2~3小時即可進行墊層料的鋪筑、碾壓,兩者銜接緊密、順暢,幾乎可同步上升。

    2、由于擠壓式邊墻在上游坡面的限制作用,墊層料不需要超填,以水平碾壓替代了斜坡碾壓,既提高了的安全性又保證了墊層料的質(zhì)量。

    3、邊墻擠壓技術簡化了工序、設備和機具,擠壓機操作簡單,方便、快捷。

    4、擠壓邊墻在上游壩面形成了一個規(guī)則、平整、壓實的坡面,而且坡面整潔美觀。

    5、提供了一個可抵卸沖刷的坡面,提高了度汛安全性,避免洪水對墊層料的沖刷,省掉了上游壩面的恢復工作,這對大型工程特別是導流標準較高的工程及南方多雨地區(qū)修建混凝土面板堆石高壩是十分有利。

    三、配合比設計

    擠壓邊墻混凝土各項指標是考慮擠壓邊墻的需要,因此邊墻混凝土總的原則是低強度、低彈模、適當?shù)臐B透性,并易于成型,方便。本工程邊墻混凝土設計標號為 擠壓邊墻混凝土配合比 材料名稱 水泥 砂 小石 中石 水 每m3用量(kg) 73.5 690 640.7 640.7 105 質(zhì)量比 1 9.39 8.72 8.72 0.7 說明:1、外加劑為重慶遠吉外加劑廠,品名為液態(tài)速凝劑,推薦摻加量為水泥質(zhì)量的4%;2、配合比以干料計,各種材料符合規(guī)范要求,如材料發(fā)生變化應通知試驗室更改配合比。

    四、工藝過程

    1、程序

    在每填筑一層墊層料之前,將下層(已填筑)墊層料碾壓整平,測量定位畫線后用邊墻擠壓機擠壓出一條高40cm的低強度、低彈性模量、半透水的混凝土墻,待其達到一定強度后(一般2小時左右),在其下游側(cè)按設計要求鋪填墊層料,攤鋪平整,振動碾靜碾4遍,再動碾8遍,靠近邊墻部位40cm內(nèi)采用小型振動碾進行碾壓,防止因激振力過高而破壞邊墻。

    2、邊墻混凝土擠壓

    ⑴平整場地

    墊層表面的平整度直接影響著擠壓邊墻成型后的外觀尺寸,因此,必須提供一個平整的作業(yè)成績面便于擠壓機行走作業(yè)。時,應將前一層擠壓邊墻和墊層料填筑后的高差和平整度進行檢查,如果存在高差及凹凸,則應用人工修補、找平并碾壓密實。

    ⑵測量放線

    在邊墻前,根據(jù)邊墻擠壓機的寬度,在其內(nèi)側(cè)放一根平行于壩軸線的細線,用以指導擠壓機的行進方向,使成型的擠壓墻平直,位置準確,每5米左右用鋼釘將細線固定在墊層料表面。

    ⑶擠壓機就位與定向

    擠壓機在吊裝前,先檢查其各部件是否連接牢固,確認發(fā)動機及其它構(gòu)件運行狀況是否良好,熄火停機以備吊裝,吊裝可采用反鏟。

    將邊墻擠壓機吊裝到指定起點,就位是應盡量滿足前進的直線方向,利用水準儀對擠壓機進行機身調(diào)節(jié),使機身處于水平狀態(tài),并使外墻板與已成型邊墻外坡面重合。及時進行高度校核,保證邊墻高度。

    ⑷混凝土拌和及入倉

    直接在攪拌樓拌和后,用20t自卸汽車運至工地現(xiàn)場,再由反鏟挖料入倉。

    ⑸成墻

    混凝土成型是依靠成型密實的混凝土邊墻為支撐向前移動的,因此時,由專人控制擠壓機的行走方向,擠壓機水平行走控制在±20mm,確保其擠壓邊墻的直線滿足要求。并讓邊墻擠壓機保持一定的速度,一般為40m/h。邊墻擠壓成型后,對出現(xiàn)的缺陷,如每層邊墻的接坡間出現(xiàn)明顯的臺階、邊墻跨塌、平整度超標、位置及外形尺寸誤差過大、成型混凝土缺陷等,應立即對其采用人工修補處理。

    ⑹混凝土邊墻兩端與趾板接口處理

    由于擠壓機體本身占有一定長度,成墻不能與兩端混凝土趾板連接,應人工立模澆筑混凝土(使用的混凝土材料與邊墻混凝土相同),人工用打夯機夯實,使擠壓墻兩端與趾板連接,基本不留空隙。

    ⑺墊層料填筑碾壓

    由于在邊墻混凝土里加了速凝劑,因此每層邊墻結(jié)束2~3小后,就進行墊層料,墊層料分一次鋪填,每層40cm,采用18t自行式振動碾,先靜碾4遍后,再動碾8遍,靠近邊墻部位40cm內(nèi)采用小型振動碾進行碾壓,防止因激振力過高而破壞邊墻。

    ⑻擠壓邊墻迎水坡面處理

    將坡面浮碴及松散混凝土洗凈,進行澆筑面板混凝土前,應采取措施對表面進行保護。

    五、擠壓機工作原理

    利用雙聯(lián)液壓泵柴油機的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能,一路通過低速大扭矩液壓馬達驅(qū)動攪拌旋轉(zhuǎn),將進入攪拌倉的混凝土拌和料輸送到成型腔,另一路通過高速液壓馬達驅(qū)動振動器,使成型腔中的拌和料產(chǎn)生高頻振動,成型腔內(nèi)拌和料在攪龍擠壓力和振動器激振力的作用下,邊墻擠壓機以密實的混凝土支撐向前移動,機后形成連續(xù)的梯形斷面混凝土小墻,其梯形斷面尺寸為上頂寬12cm,下底寬70cm,前坡1:1.4,后坡8:1,高40cm。

    六、檢測與試驗

    1、擠壓邊墻檢測指標

項目 干密度 滲透系數(shù) 彈性模量 抗壓強度 單位 g/m3 cm/s mpa mpa 指標 >2.15 10-3~10-4 3000~5000 3~5

    2、原材料及中間產(chǎn)品檢測頻率

    ⑴選用32.5級水泥,品質(zhì)應符合《普通硅酸鹽水泥》要求,水泥每批檢測1組;

    ⑵速凝劑每批檢測1組;

    ⑶砂石料每200~300m3各檢測1組;

    ⑷擠壓邊墻混凝土(擊實法)抗壓強度,每5層(2m)檢測1組;

    ⑸擠壓邊墻混凝土彈性模量取3000~5000MPa,每20層(8m)檢測1組;

    ⑹擠壓成型的邊墻混凝土干密度,每10層(4m)檢測1組;

    ⑺擠壓邊墻混凝土滲透系數(shù),每25層(10m)檢測1組。

    3、擠壓成型的邊墻混凝土表面外觀采用2m直尺進行檢查。

    4、配料稱量不應超過下列規(guī)定的數(shù)值:

    水泥±1%

    砂石骨料±2%

    水、外加劑溶液±1%

    5、試驗

    與常規(guī)混凝土、土工試驗方法基本一致,可參見《水工混凝土試驗規(guī)程》(DL/T5150-2001)及《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(DL/T50081-2002)有關試驗標準,測試擠壓邊墻混凝土的干密度、抗壓強度、彈性模量、滲透系數(shù)等。

    七、分部(單元)工程劃分、表格、質(zhì)量評定

    1、2005年11月28~29日,某工程質(zhì)量監(jiān)督中心站有關負責人在鯉魚塘水庫工程召開了混凝土面板堆石壩擠壓式邊墻質(zhì)量評定與檢驗的專題研討會。會議的主要目的是針對本市幾個采用擠壓邊墻的工程的實際,研討、擬定邊墻相關參數(shù)和工藝,為全市同類水利工程提供較完善、統(tǒng)一的以及質(zhì)量檢驗依據(jù)。本次會議建立了技術攻關領導小組和攻關情報組,其任務是負責混凝土面板堆石壩擠壓式邊墻質(zhì)量評定與檢驗工作的資料收集與技術攻關;并討論制定了《砼面板堆石壩擠壓邊墻技術要求》、《砼擠壓邊墻單元工程質(zhì)量評定表》、《砼擠壓邊墻單元工程驗收表》和《砼面板堆石壩擠壓邊墻砼試驗方法》等資料(提到的表格、資料見相關文件,此處省略)。

    2、單元工程劃分,由于擠壓邊墻的層高與墊層料相同,不宜每層劃分一個單元,結(jié)合鯉魚塘水庫工程面板壩高和擠壓邊墻工程量,宜按高差4m(即10層)做一個單元,比較合理,共計26單元。

    3、擠壓式混凝土邊墻按一個分部工程劃分。

    八、存在問題及改進辦法

    1、擠壓式混凝土邊墻在本工程尚屬新工藝,在國內(nèi)也不多見,沒有規(guī)范可循,所以還有待于在后期作進一步考證。

    2、邊墻擠壓機必須根據(jù)現(xiàn)有工程實際情況進行改進,主要是改進邊墻擠壓機的外觀、受力、進料、成型尺寸等,要解決在一個工程用完之后,也可用在其它工程上。

    九、結(jié)論

    擠壓式邊墻是混凝土面板堆石壩中的一項新技術。該技術簡化了上游壩面的工序,減少了干擾,以水平碾壓代替了斜坡碾壓,提高了安全性,并保證了墊層碾壓質(zhì)量,加快了進度,汛期可以較好地抵抗水流的淘刷,有利于安全度汛,且整個上游壩面平整美觀。因而,在國內(nèi)已越來越多的工程采用了這項技術,據(jù)悉,鯉魚塘水庫是全國第五座采用這項技術的水利工程。但我國水利工程采用這項技術為時不久,經(jīng)驗還不豐富、成熟,目前理論上對其材料性能、工藝,對面板受力及變形的影響等研究尚不夠充分,特別是質(zhì)量的檢驗方法很不成熟,質(zhì)量評定尚處“空白”,值得進一步探討,加強交流,把科技注入到工程里去,為提高我市的水利水電工程質(zhì)量更上一臺階而努力。

發(fā)布:2007-07-28 09:35    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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