棉花滩大坝碾压混凝土施工

　　水利水电技术棉花滩大坝碾压混凝土施工王松春许剑华阮锦发（中国水利水电闽江工程局，福州市，350003）筑坝施工工艺和施工技术进行大胆创新，形成棉花滩大坝碾压混凝土施工自己的特色，得到国内碾压混凝土方面专家的肯定。一些科学实用的机具和装置的应用，进一步提高了碾压混凝土的施工质量。笔者对棉花滩大坝碾压混凝土的施工技术进行初步总结分析，以期进-步提高碾压混凝土筑坝的施工技术水平。

　　1原材料和配合比棉花滩大坝碾压混凝土所用集料为花岗岩人工集料，大粒径80mm，采用全干法生产工艺，人工砂中石粉含量控制在19~22，其中小于0.08mm细粉含量约占石粉总量的31.细集料的细度模数在22-28之间波动，粗集料颗粒较好，针片状含量较低。

　　水泥采用龙岩三德水泥厂生产的525号普通硅酸盐专用水泥，熟料中含有3.0~3.5的MgO，具有微膨胀性。

　　粉煤灰采用厦门嵩屿火电厂二级灰，检测指标除细度外，其余均达到一级灰的标准。外加剂选用三明佳宏外加剂厂生产的BDV高效缓凝减水剂。

　　碾压混凝土配合比如表1所列。

　　表1碾压混凝土配合比混凝土强度等级粉煤灰掺量/外加剂/砂量水灰比混凝土材料用量大石：中石：小石值水泥吩煤灰砂石2碾压混凝土的拌和与入仓方式21拌和系统5m3强制式拌和楼一座，200冰泥罐2个，800t粉煤灰罐2个，拌和时间95s，平均产量300m3 2入仓方式22.1汽车直接入仓入仓前汽车经过自动冲洗台冲洗轮胎，经过50~ 60m脱水段后入仓，入仓口采用预制混凝土梁作模板，因受地形限制，97.00m高程以下采用汽车直接入仓方式。

　　22.2负压溜槽入仓在右坝肩设置两条相同断面的负压溜槽，单条输送能力240m3 127.00m高程以下，负压溜槽接水平皮带输送机再接垂直落料器，127. 00m高程以上负压溜槽接自卸汽车。垂直落料器大下落高度30m，出料口安装自行设计的抗分离装置，具有良好效果，在国内属首次采用。

　　3碾压混凝土施工工艺及模板工程3.1仓内主要施工设备75S振动碾一台。平仓设备有：D31P湿地推土机一台，CATD3P二台。测定密实度装置有：美国3440中子仪一台，国产DN-50中子仪二台。VC值测量仪一台。

　　3.2卸料与平仓采用两点叠压式卸料，即自卸汽车分两次将料卸在摊铺的条带上，以减少集料集中，平仓机从料堆底部开始分两次平仓，有两次扰动分散集中集料的机会，后人工辅助减少集料分离现象。

　　3.3碾压层厚及碾压全面采用斜层平推碾压施工工艺。97. 00m高程以下为下游向上游倾斜；97.00m高程以上为从左岸向右岸倾斜。倾斜坡度在1：1化1：15之间，大斜面面积2400m2，碾压层厚度一般为松铺3f36cm，压实30cm.碾压过程为无振2遍、有振8遍，再无振2遍。碾压后表面全面泛浆，且略有弹性。遇到温度较高气候，采用振动碾钢轮上喷水补充失水的方式碾压。

　　3.4层间结合层间覆盖时间一般控制在8h以内，其中从拌和楼投料到仓面碾压完毕控制在2h以内。迎水面二级配区每一碾压层间均喷洒一层层厚2mm的水泥粉煤灰净浆，以加层间结合，提高防渗能力。

　　3.5结构缝造缝采用简易的切缝机造缝。切缝机由小型电动夯机加装刀片改造而成，具有操作灵活、方便施工的优点。

　　隔缝材料米用双层彩条布，切缝深度一般大于20cm，成缝面积大于切缝面积2/3. 3.6缝面处理缝面在混凝土终凝后，采用水压大于25MPa的高压水进行冲毛处理，冲毛机为自行制造的HVW-M型，冲毛施工效率高，效果好。

　　7模板工程3m双层翻升模板，模板单块重约1200kg，板面为6mm厚钢面板。翻升模板具有刚度大，适应于连续上升施工等优点，板面顶部边缘设有30mmK30mm角钢装饰条，使浇筑成型的混凝土表面留下规则有序的线条。大坝下游坡斜面模板，米用四层翻升模板，单块模板3riK12.5m，重量约500kg，这在国内属首次采用，浇筑形成的下游坡面美观大方，线条优美，而且便于大坝的运行管理。

　　4变态混凝土的应用变态混凝土在棉花滩大坝碾压混凝土施工中得到广泛应用，整个大坝岸坡基础找平层、上下游模板面、伸缩缝、上下游止水材料埋设处、廊道、电梯井周边、观测电缆周边及振动碾碾压不到的部位全部采用变态混凝土。整座大坝碾压混凝土浇筑方量为54万m3，其中变态混凝土方量就达6 5万m3左右。

　　1铺料变态混凝土在铺料时，若采取同大仓面碾压混凝土一起直接使用平仓机进行摊铺，变态混凝土区域往往存在集料集中，且局部会高出碾压混凝土大仓面，致使振实后变态混凝土部位高出碾压混凝土仓面，不利于振捣作业，且易造成变态混凝土的灰浆流失。因此，变态混凝土的铺料采取人工辅助摊铺平整，同时为防止变态混凝土的灰浆流入碾压混凝土仓面，一般要求变态混凝土区域摊铺成低于碾压混凝土6~10cm左右的槽状（见）。

　　4.2浆液的生产变态混凝土所使用的浆液采取集中拌制，制浆站设在右岸坝头，制浆站生产能力为3.5m3/h.净浆通过管道从制浆站输送至浇筑仓面，仓面上用机动翻斗车盛装净浆运往使用地点。变态混凝土的加浆量是通过，一般铺浆前先在摊铺好的碾压混凝土面上用纟10cm的造孔器进行造孔，插孔按梅花形布置，孔距一般为30cm，孔深20cm.然后采用人工手提桶（有计量）铺洒净浆，加浆时控制一桶浆液加入既定的加浆孔内，从而达到控制加浆量的目的。

　　4.4振捣变态混凝土的振捣一般先于邻近的碾压混凝土进行，有时也可在周边碾压完后进行。振捣一般采用令100高频振捣器或纟70软轴式振捣器。振捣一般要求在加浆15min之后进行，振捣时间控制在20~30s之间，振捣时振捣器插入下层的深度要达到10cm以上。在与碾压混凝土搭接交错部位，要求高频振捣器振捣范围超过搭接范围，使两者互相融混密实。对于变态混凝土与碾压混凝土局部搭接凸出部分，一般采用小型振动碾把搭接部位补充碾压平整夯实。

　　5特殊部位变态混凝土施工根据原设计要求在棉花滩大坝基岩面需覆盖一层1m厚的常态混凝土垫层，岸坡的垫层常态混凝土与坝体碾压混凝土同步上升。由于两种混凝土的初凝、终凝时间有差异，要作到同步上升有一定难度，同时在实际施工中两种混凝土的同步施工，存在诸多不便因素。为了简化碾压混凝土筑坝施工程序，进一步提高碾压混凝土筑坝速度，在棉花滩大坝施工中进行大胆创新，把变态混凝土的应用范围进一步扩大到岸坡基岩面的垫层混凝土上，取消原来1m厚的常态混凝土垫层。

　　浇筑岸坡垫层变态混凝土时，先在基岩面上铺洒一层砂浆，再在上面履盖碾压混凝土料。并且要求做到先碾压坝体碾压混凝土，后加浆浇筑岸坡基础垫层变态混凝土，两种混凝土均应在2h内浇捣完毕。岸坡基岩面变态混凝土施工，达到设计要求厚度后，可直接在其上进行碾压混凝土作业。

　　4.6机拌变态混凝土棉花滩大坝的垫层采用变态混凝土，对于岸坡平台等变态混凝土数量大而集中的地方，若按现场加浆的施工方法，加浆工作量过大，并且加浆均匀性很难保证。在实际施工中，在能够应用汽车运输直接入仓的部位采用拌和楼直接拌制变态混凝土。机拌变态混凝土是在拌制碾压混凝土时，加入规定比例的粉煤灰浆液而制成一种干硬性混凝土。这种新的变态混凝土施工工艺，不仅简化了变态混凝土的操作程序，而且对大体积变态混凝土的质量更有保证。

　　5次高温期施工1间易温控措施5.1.1原材料的温控成品集料仓安装喷头，对集料喷水，使之有50cm以上厚度保持湿润状态；人工砂仓上架设遮阳挡雨棚。

　　成品料堆高度保持5m以上，使之经过若干天的散热降温后才到达底部出料口。成品料生产尽量安排在夜间进行，酷热晴天暂停生产。

　　搅拌用水引用温度较低的山涧泉水，不足时抽取汀江水，也安排在夜晚进行。购置冷水机，将混凝土拌制用水降至5C以下。

　　水泥、粉煤灰罐顶部覆盖泡沫板防晒，并对罐壁喷5.1.2运输过程温控为减少原材料及混凝土运输拌和过程中升温，采取了一系列简易可行的防晒措施。包括：砂石料成品料仓至拌和楼料仓输送皮带上安装遮阳棚，并尽量在夜间和早晚气温较低时进料。混凝土运输汽车上安装活动遮阳棚，防止混凝土在运输过程中受太阳直晒。混凝土溜筒、储料箱上也搭盖遮阳棚。拌和楼安装空调，白天气温较高时关闭门窗，夜晚凉爽时开窗透风等。

　　5.1.3仓面温控为使RCC碾压仓面有较好的小气候环境，采用冲毛机喷雾的措施。气温高时在碾压过的RCC层面上覆盖双层保温泡沫板并喷水，防止热气倒灌。在混凝土上、下游面及侧面吊挂保温材料并淋水，防止热气倒灌。

　　5.1.4混凝土级配的调整尽可能减少水泥用量，从而减少水化热的产生，并采用高效缓凝减水剂。

　　5.1.5其他温控措施其他温控措施包括：（1避开高温时段，尽量选择傍晚时分开浇，当气温高于33C时，停止混凝土拌和，施工暂停；（2）加快施工节奏，采用斜层碾压以减小仓面积，加快卸料、摊铺、碾压速度，减少混凝土暴露阳光下的时间，缩短层间覆盖时间；（3）加浆与养护，对高温时段覆盖的层间结合面铺洒净浆，采用混凝土面覆盖泡沫板与流水双重养护措施；（4）加强与气象部门协作，提高天气预报准确度。

　　5.2简易温控效果，人工砂石成品料仓降温效果显著，出料口各规格粗集料和人工砂温度大部分时间维持在18C19C以下，仅5月中、下旬有少数日子材料温度超过2C，甚至达到21C左右。而且材料的温度相对稳定，日变幅一般不超过1.5C.较低的砂石料温度，是控制RCC温度的基本保证。

　　第二，水的温控措施效果也明显，引用的山泉水，水温一般在2C以下。冷水机开启后，拌和用水低可降至5C以下。当然，由于拌和用水量较少（8~ 90kg/m3），故其作用有限。

　　第三，各类遮阳装置对防止混凝土热气倒灌作用明显，在暑热天气下，经3~4km运输，仓面混凝土温度一般较机口混凝土温度升高1C，阴天，夜晚凉爽天气，则无明显温度变化。

　　第四，仓面喷雾对改善仓面RCC温控状况有良好作用，经测试，喷雾区域的气温较其他区域气温低第五，在碾压后的混凝土层面覆盖保温泡沫板必须有喷雾或喷水措施跟上，可起到防止混凝土温升作用。但如果相关措施跟不上，则会引起热气倒灌，并影响层间结合质量。

　　第六，高效缓凝剂的使用对改善RCC的水化热性能起到了良好作用。

　　第七，综合效果，各项温控措施对降低RCC温度起到良好作用，即便在气温很高的情况下，入仓混凝土也能保持相对较低的温度，温度差可达6~8C以上。

　　5.3若干问题的认识5.3.1允许浇筑温度技术规范规定RCC应在日平均气温3~情况下进行，并按有关公式计算出各浇筑月份的允许浇筑温度。按此要求，则在安排的RCC浇筑低温期内（10月下旬至次年4月中旬）将有很多日子不能进行施工，除非有降温手段。其实，早在1999年2月就出现过3C以上的高温天气，元月底至2月出现连续11d日平均气温大于16C的时段，2~ 3月间有14d（见表4）。如果拘泥于允许温度的限制，则2，3月份将有一半的时间不能浇筑RCC.实际上1999年2，3月份在无温控措施条件下浇筑的88. 00m高程以下大坝RCC，其质量良好，并无因浇筑温度超过允许值而出现问题。

　　表4不同时期日均气温超过RCC浇筑允许温度日数统计时段年2月3月4月上、中旬4月5月9月下旬10月下旬11月规范允许温度C超温天数年假定允许温度C超温天数年如人们对RCC的VC值认识由大趋向于小的认同一样，允许浇筑温度也引起我们思索：对温度的要求是否需要那么严格，允许温度计算的有关参数是否可以放宽，假定允许浇筑温度放宽至表4中下半栏所列数据（仅是假设，未经计算）。则所能利用的时间长得多，所要采取的温控设备、手段也简单得多。当然，这有待研究人员的试验分析。

　　5.3.2RCC施工时段问题技术规范规定一年当中RCC施工时间只有半年，1999年上半年棉花滩大坝根据工程需要，在采取简易温控措施下于次高温期继续RCC施工，延长施工期40d，顺利实现阶段目标。成功的实践表明，在次高温期可以进行RCC施工，采取简单的措施可以达到温控要求，保证RCC质量。认同这一点，对于南方地区RCC筑坝具有重要意义。

　　6质量水平及施工技术的主要特点6.1质量水平两个枯水期共浇筑碾压混凝土约45万m3，现场质控结果为：机口VC值平均为6.3s，仓面VC值平均为7.1s，平均碾压密实度99.7.碾压混凝土抗压强度：对于设计要求为R1S150的碾压混凝土，其平均值为37. 3MPa；对于设计要求为R200的7，长芯样达到8.38m，芯样外观评述优良率达85.7.芯样物理力学性能测试全部满足设计要求，碾压混凝土总体质量优良。

　　6.2施工技术的主要特点棉花滩大坝碾压混凝土施工在总结了目前国内碾压混凝土筑坝先进施工经验的基础上，结合棉花滩大坝的具体工程特点，取得了一些新的经验，得到了国内碾压混凝土方面专家的肯定和赞誉。

　　6.2.1应用全干法工艺生产人工砂'石料该工艺流程在国内属首次采用，不仅克服了传统湿法生产人工砂石对水资源造成不可避免的污染，而且人工细集料的石粉含量高、混合均匀，特别是石粉中0.08mm以下颗粒的含量大大高于湿法工艺生产的人工细集料，十分有利于碾压施工的可碾性及碾压层面充分泛浆。同时，由此工艺生产的人工粗集料不仅粒形好，针片状的含量也很低，有利于提高碾压混凝土施工质量。

　　6.2.2全面应用斜层平推碾压施工工艺棉花滩大坝基础找平层常态混凝土以上，全部采取斜层平推碾压施工工艺，这在国内同类型工程中属首例。在此工艺的薄弱环节坡脚的处理上进行了多种方式的比较（如：采取在坡脚加浆做成变态混凝土、把坡脚小于10cm的部分切除等），取得不同的经验，并且将通过相关的试验数据来支持优的处理方式，以支持斜层平推碾压施工工艺的推广应用。

　　6.2.3岸坡基础找平层改常态混凝土为变态混凝土棉花滩大坝基础找平层除基础底部分采用常态混凝土外，岸坡基础找平层与碾压混凝土同时施工，并将常态混凝土改为变态混凝土，从而进一步简化碾压混凝土施工准备工作，加快了碾压混凝土的施工速度。采用拌和楼拌制变态混凝土，利用碾压混凝土的进仓流程，应用于大面积变态混凝土施工，这是棉花滩大坝工程对变态混凝土应用的创新。

　　6.2.4大坝下游斜坡面采用四层翻升模板国内己建成碾压混凝土重力坝的下游斜坡面均采用台阶形式。棉花滩大坝下游面采用边碾压边翻升模板的施工工艺。直接形成1：0.75的下游斜坡面，使坝体具有美观的外形，下游坡面变态混凝土用量同台阶面相比加不多，更符合设计要求。

　　2.5结合工呈施工的需要，进行一系列施工技术和施工机具的创新垂直落料抗分离装置的应用，使得碾压混凝土在垂直落料30m后，不发生分离；利用小型电动穷实机改造成切缝机，使得碾压混凝土的切缝变得简单方便；变态混凝土简易打孔器的应用使得变态混凝土的加浆方式和加浆量都得到较好的控制；针对负压溜槽输送RCC有部分分离的现象，对运输车厢进行分仓改造，取得较好的效果。

　　7存在问题棉花滩大坝碾压施工中，虽然进行了多方面的施工工艺和施工技术的创新和发展，但仍有一些施工中的问题没有得到很好的解决。

　　1仓面VC值的动态控制碾压混凝土的VC值是体现碾压混凝土工作性能的一个重要指标，现场质量控制的VC值是从拌和机出料口测试得到的。碾压混凝土从拌和机出料口到在仓面上碾压完毕，须经过近2h的搁置、卸料、平仓等过程，期间VC值发生较大的变化，而且这种变化是随机的，很难通过一般试验来确定，因此较难以建立碾压混凝土在仓面上被碾压时的VC值同机口VC值之间的关系，而要使碾压施工的碾压层面充分泛浆，碾压时的VC值控制是至关重要的，如何控制机口的VC值以达到碾压混凝土在碾压时有合适的VC值，一直无法得到很好解决。

　　7.2坝内排水孔的施工碾压混凝土二级配防渗区后面，坝内排水廊道前面，一般设有一排坝身排水孔。排水孔的施工，采用拔管法不会对碾压混凝土施工造成较大的妨碍，但是经常会在碾压时造成排水孔堵塞塌孔，以致几个浇筑层后全部失效。而采用后期造孔，则造价过高，或者施工水利水电技术棉花滩碾压混凝土重力坝温控设计毛影秋（国家电力公司上海勘测设计研究院，上海市，200434）问题就显得相当重要。基础混凝土允许温差根据基础浇筑块的温度应力不超过混凝土的抗裂能力计算确定，RCC在0-内外温差，RCC在0~ 4L时为22C，常态混凝土为23C.上下层允许温差控制在13°C.寒潮保温设计经计算后选用3cm厚的泡沫塑料板。

　　1基本资料1.1气温、水温及降温寒潮坝址位于北回归线附近，属亚热带季风带，气候温暖，年平均气温20.1C，月平均气温均在10C以上，极端高气温39.2C，极端低气温-4. 8C，月平均气温高达27.（7月份），低为10.7C（1月份），月气温年变幅8.4C.坝址以上流域多年平均降雨量1657.1mm，年平均相对湿度为80，库区多年平均水面蒸发量为1163.2mm，全年风向以静止无风为多，西北风次之，历年平均风速为2.4m/s.各月气温。水温统计如表1所列。

　　坝址区历年降温寒潮较为严重，多年平均降温次数达15. 4次，寒潮持续时间卜5d，其中12月至来年3月浇筑有利月份的寒潮为严重，平均每月发生2.1次，占全年发生寒潮次数的55以上，大降温都在15C以上持续3d以上的次数达47.；不同持续时间的寒潮其大降温值（降温值天数）分难度很大。寻找方便经济方式形成坝内排水孔，有待继续探索。

　　8结语棉花滩大坝工程碾压混凝土施工在吸取国内先进的施工经验的基础上得到了国内碾压混凝土方面的专家的帮助，在业主、监理、设计等方面的支持下，在施工工艺和施工技术方面进行大胆的创新，取得较为明显的工程效益。施工中一些有效的机具和装置得到应用，对提高混凝土的施工质量起到很好的保证作用，但施表1坝址区各月气温。水温统计C项目/月份多年平均极端高极端低气温水温气温水温气温水温全年工中仍然存在一些有待解决的问题，在今后的施工中将得到继续的探索和改进。我们将通过棉花滩大坝碾压混凝土的施工，为我国碾压混凝土筑坝技术水平的提高略尽微薄之力。

　　部副总经理兼总工。

　　许剑华，男，55岁，教授级高工，棉花滩项目经理部质安环保部部长。

　　阮锦发，男，28岁，助理工程师。

　　（：2000~08~17责任编辑陈小敏）