水利工程土石坝混凝土施工技术探讨

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水利工程土石坝混凝土施工技术探讨

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 2180


摘要:随着我国大规模的水利工程建设,水利工程施工的新技术、新工艺、新装备广泛应用,取得了长足发展,堤防工程防渗技术、机械化施工新技术有突破性进展:土工合成材料在水利工程中的推广应用提高了一个新的水平。 关键词:水利工程;土石坝施工;土工合成材料;混凝土   1 土石坝施工   据不完全统计,已建成和在建的土石坝,坝高大于100m的有31座。混凝土面板堆石坝、土质心墙堆石坝、沥青混凝土防渗土石坝有的也已进入了10m的高坝行列。土工膜防渗的土石坝开始用于中低坝。高土石坝的建设规模和技术难度都取得了关键性进展。   1.1 防渗土料选取。   通过大量研究,劣质土料也能用于工程,如红粘土、湿陷性黄土,膨胀土,各种含砾土、粘质的砾石土,风化料,残积、冰积、洪积的碎石土等。只要有正确的û计,合适的机械施工设备。科学的压实参数,这些劣质土料均可以作为防渗土料。   1.2 基础的防渗技术。   在深厚砂砾石层的基础筑坝,建造防渗墙技术非常重要。近几年来,造墙技术采用冲击及反循环钻机钻主孔、抓斗挖掘副孔成墙;200t液压拔管机起拔接头套管,用孔内聚能爆破大孤石钻进等。这些完善的施工工艺,保证了成墙的施工质量。小浪底的防渗墙的造墙深度达到81.9m。   1.3 大型的施工设备。   近期我国建成的高土石坝,施工设备已达到很高水平。以20t自卸汽车为主,最高月强度22.33万m3 ;以60t自卸汽车为主体,最高月强度118万m3,并使用碾重约16t的自行式振动碾。这些标志着我国土石施工设备达到世界级水平。   2 混凝土面板堆石坝施工   全国已建和在建的混凝土面板堆石坝,坝高大于100m的有25座,面板堆石坝的主要技术叙述如下。   (1)利用堆石体临时挡水或过水度汛,从而简化了导流和度汛设施。   (2)采用混凝土防渗墙处理砂砾石基础,将混凝土面板的趾板与防渗墙连接,组成完整的防渗体系。   (3)对传统的周边缝三道止水作了改进。底部铜止水片仍为基本的止水构件,中间塑料止水带闪承受的水压力不能超过IOMPa,对高坝不适应.倾向省去。表面止水研究了塑性填料,取得了良好效果。   (4)面板模板改进设计了一套重量轻、配套简单、效率高、浇筑灵活、转移和操作方便的无轨滑模系统。它比有轨滑模效率提高3倍,已在国内普遍推广。   (5)施工期垫层上游坡面保护,采用喷混凝土或砂浆、乳化沥青剂等措施,以低标号碾压浆技术使用较普遍。施工简单,不需专门设备,质量稳定,速度快,造价低。   (6)采用重型振动碾薄层碾压,可以达到高密实和较小变形的堆石体,现已选用20~25t的自行式或牵引式振动碾的机械设备。   3 混凝土坝施工   (1)混凝土筑坝技术,经过工程实践,在混凝土骨料、外加剂、施工机械配套设备等方面都有许多创新和发展。尤其是高拱坝,在体型、坝肩、坝基的稳定温度应力,以及300m级拱坝抗震安全及泄洪消能等方面,都取得了突破性进展。我国混凝土坝技术达到国际领先水平。至今混凝土坝完建和在建的超过100m坝高的有24座。   (2)为满足大坝高强度浇筑混凝土的需要,在拌和、运输和仓面作业等方面,系统配置了大容量、高效率的机械装备。拌和系统方面。使用了大型塔机、缆式起重机、胎带机和塔带机,代表了我国混凝土运输的先进水平。采用的MD2200T30塔机,工作幅度80m,提升高度86m,提升速度80m/min,起重量20t。实现了混凝土浇筑的高度机械化,保证了混凝土浇筑的质量。   (3)大型工程混凝土温度控制,主要采用风冷骨料技术。三峡混凝土要求出机口温度不大于7℃,为此,采用了骨料二次预冷技术。二滩工程采用喷淋冷水浸泡法预冷骨料,具有效率高、预冷相对简单、效果稳定实用的优点。   (4)减少混凝土裂缝,广泛采用补偿收缩混凝土。应用了低热微膨胀水泥混凝土筑坝技术,在短时间内就可以从基础浇筑到了坝顶。节省了投资,简化了温控,缩短了工期,获得了经济效果。有一些高拱坝的坝体混凝土,采用了外掺氧化þ进行温度变形补偿的技术。如某地区成功地建成一座不设横缝的整体式拱坝,运行良好。模板费用一般占混凝土总造价的15%~ 30%,且直接影响施工速度及混凝土表面质量和美观程度。中型工程广泛采用组合钢模板;大型工程普通采用大型钢模板和悬臂钢模板。模板尺寸有2m×3m、3m×2.5m、3m×3m多种规格。滑动模板在大坝溢流面、隧洞、竖井、混凝土井简中广泛采用。牵引方式有的为液压千斤顶提升,有的为液压提升平台上升,有的有轨拉摸。有的已发展为无轨拉摸。   4 碾压混凝土坝施工   (1)近几年,碾压混凝土坝的施工技术有了很大的发展,建成和在建的共60座。其中,建成45座,在建15座:另有Χ堰12座。目前碾压混凝土高拱坝已占高坝总量的 1/6坝高超过 100m的重力坝的有江垭(130m)、百色(130m)和索风营(120m);拱坝有沙牌(129m)、石门子(109m),蔺河121(100m)等。   (2)目前建设的碾压混凝土坝,采用高掺粉ú灰(60%、65%)和低水泥用量(50%一60kg/m3)的做法。由于水泥用量少,水化热温升减少,最大温升12~16℃。某工程采用水泥用量40kg/m3 ,粉ú灰49kg/m3 。混凝土强度完全满足设计R90100 的要求。   (3)采用低于5sVc 值混凝土。这有利于改善层面结合质量且不影响混凝土强度,使碾压混凝土的性能得到更好的发挥。   (4)变态混凝土为我国所独创,其性态由硬性混凝土变成低坍落度(1~2cm)常态混凝土。通过掺入适量的水泥胶浆,经强力插入式振捣器振捣密实而形成。其层面的结合质量和常态混凝土û有区别,所以在坝的上游面、孔洞结构周边、岩石边坡接合等部λ可以采用同一种混凝土。这就使施工作业十分方便,消除了两种混凝土结合不好的现象。   (5)造缝技术。在某工程采用振动式夯改装手提式振动刀板,将PVC编织布条带压到碾压混凝土内。在拱坝的诱导缝需进行灌浆,某工程研制出一套可进行重复灌浆的预制混凝土组合块诱导缝造缝技术,并在拱坝中推广使用。   (6)连续上升浇筑混凝土碾压混凝土坝是施工的关键技术。普定工程中采用了翻转模板,实行升程连续浇筑的方法,创造出连续40多天不间歇施工,一次上升15m的快速施工记¼。   5 土石方明挖、高边坡开挖   (1)在我国近期大型水利工程的建设中,土石方开挖量和开挖强度达到了世界级水平度。工程明挖的特点是工程量大,工期紧,开挖深度大,形成高陡边坡,工程地质条件复杂多变及与其他工序交叉作业,施工中需不断调整工序。   (2)由于工程量巨大,施工强度高,必须选择性能稳定、质量好的配套的先进施工机械设备。选择了挖掘机斗容8.0m3 77t的自卸载重汽车。   (3)某地区,形成开挖深度170m的高边坡,总开挖量1891万m3 ,边坡轮廓线复杂。进水口最大高边坡120m,前缘宽度仅280m。由于岩体风化、岩石破碎软弱。给开挖边坡稳定带来了很大困难。工程现已建成,开挖技术达到国际先进水平。   6 大型地下工程及长隧洞开挖   (1)多年以来,我国地下工程建设有了非常迅速的进展,一批特大的地下洞室工程相继建成。以某工程为例。在左岸不足1km2的范Χ内开凿了108条纵横交叉、上下几层有各种用途的地下洞群。地下厂房开挖尺寸251.5m×26.2×57.94m(长×宽×高)。三条导流洞最大开挖洞径19.8m,总长度3352m。此外,还有泄洪洞、发电洞、灌溉洞、排沙洞等。此外,地下厂房开挖尺分别是92m×31.2m×71.4m、388.5m×28.9m×72.7m (长×宽×高),都取得了令人瞩目的成就。   (2)岩壁吊车梁技术已广泛应用于地下厂房,它可以取消吊车柱,减少厂房开挖跨度1~2m,减少施工难度。节省投资。它是通过砂浆ê杆或预应力ê杆使混凝土梁支持撑在某岩壁上 。   (3)利用掘进机开挖长隧洞是我国目前的主要施工方法。它可以提高掘进速度,减少Χ岩扰动,有效利用Χ岩的承载能力。为使工程尽早通水发挥效益,采用了6台全断面双护盾掘进机,开挖了8条总长122km的隧洞,占一期隧程工程的3/4。掘进速度创造了日最高进尺113m的记¼,达到了国际先进水平。   7 堤防工程   (1)垂直防渗墙是防渗处理最有效的措施。为了适应堤防建设的需要。各种薄防渗墙(小于30cm)造墙设备引进或研制了出来,加快了施工进度,提高了工程质量。施工方法大体可分为深搅法、置换法、挤压法和高喷法。   深搅法应用最为广泛。使用搅拌机将土层与水泥浆一起搅拌,固结成水泥土柱。凝固后抗压强度为0.5~1.0MPa(砂性土为1.0~3.0MPa),渗透系数为n×10-6cm/s。搅拌机已发展为三头、五头、六头多头机具.工效高,可保证墙体的完整性:置换法是利用机械开槽。填充防渗材料而形成防渗墙。开糟方法有液压抓斗(厚度29cm,墙深40m)开槽,以及射水法(厚度2

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力,故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定,如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定,聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道:“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明,它们的化学和生物稳定性高;织物的最大损坏是在施工中;铺设以后没有大变化;……可预期超过100年的稳定性。

0~30cm,深度30m)、锯槽法(厚度,20~40cm,深度一般在20m以内)等。气举反循环法是近年来开发的一项新技术,成墙深度37m,性能良好,工效高,有推广价值;挤压法是将刀具或模具振动挤压到土体中,当起拔刀具或模具而形成空间的同时,注入浆液建造成墙。墙体厚度7.5~15cm,深度在18m以内;高喷法是利用能量高度集中的射流冲切掺搅地层,使浆液与土层混合凝结。高喷法的双管和三管适用于防渗工程(定喷、摆喷厚度10~30cm,深度25~30m:旋喷直径70~150cm.深20~25m)。   (2)护岸工程广泛应用了新技术,主要有铰链式混凝土沉排护岸、模袋混凝土及合金纲丝笼块石。铰链混凝土沉排工艺:采用钢制扣件将预制混凝土块连接成排。其特点是集柔性与整体性于一体,能较好地适应河床变化,确保坡脚稳定,基本上不需维修。模袋混凝土(砂)护岸是用高强度锦纶丝袋均匀贴在坡面上,用泵充灌流动混凝土或砂的一种新技术。它具有施工速度快、可在水下施工、整体性能好、抗风浪冲击能力强、适应复杂地形的优点,其结构具有良好的柔性和透水性;合金钢丝笼是用合金钢丝制成的网兜,内装块石沉放于河底。网兜大小由实施地段的水流条件和河床变形情况决定。它具有强度高、柔性好、耐腐蚀、整体性能好、抗冲能力强、适应河床变形等优点。   8 结束语   综上所述,土石坝、混凝土坝、碾压混凝土坝施工技术进展情况。并阐述土石方明挖、高边坡开挖、大型地下工程及长隧洞开挖以及堤防、地基防渗墙的施工深度和接头技术。


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