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水利工程大坝施工技术研究

水利工程中的碾压混凝土大坝施工技术,既具备混凝土成型的砂石料制备、拌合、运输、平仓等工序,有具有一定的土石坝施工特征,如将混凝土的振捣改为振动碾压等。因此碾压混凝土施工技术对制备能力、拌合与运输能力都有更高的要求,在施工技术及管理上也更为严格。

一、碾压混凝土大坝施工技术概论

碾压混凝土大坝常按照坝型分为混凝土重力坝与混凝土拱坝。相对于传统的土石坝与常态混凝土坝,碾压混凝土坝的施工速度更快,且由于水泥用量更少、温控要求低、模板工程量少等特点而具有更低的工程造价。但同时,也产生的横缝温度控制、耐久性控制以及碾压层面结合质量等施工技术难题。1、碾压混凝土的施工材料。碾压混凝土的施工材料就是常用的大坝混凝土材料,包括热硅酸盐水泥或低热矿渣酸盐水泥、人工砂石骨料、粉煤灰或凝灰岩粉掺合料,以及具备减水、引气、缓凝等作用的掺合料等,都有利于提高大坝的施工质量。2、搅拌设备的常用类型。大坝施工中,常用的混凝土搅拌机包括锥形自落式搅拌机以及强制式搅拌机等。前者依靠搅拌筒自身旋转的离心作用将混凝土物料抬升至一定高度后依靠重力作用使其下落并充分混合,其结构简单、功耗较小,具备较长的使用寿命;强制式搅拌机具有固定的筒身,仅依靠筒内叶片的旋转使物料混合均匀,其搅拌作用更为强烈。除此以外,在大型的碾压混凝土坝工程中,为了满足规模的混凝土用量,常常组装建成混凝土拌合楼,将混凝土生产从进料到出料的流程自动化,以提高生产效率。

二、碾压混凝土坝施工的关键技术

1、混凝土的拌合技术。我国的大中型混凝土坝,基本都采用多次投料拌合技术。在该过程中,混凝土原料的投料顺序,是决定拌合质量的关键。对于不同的原材料配合比,以及不同的搅拌设备类型,投料顺序都有所不同。另外,由于碾压混凝土用水量更少,因此需要更长的拌合时间。2、拌合料的运输入仓控制。在碾压混凝土运输过程中,为了保证运输能力的机动性和通用性,自卸汽车运输被广泛采用。该种方式转运次数少,适用于坝体的中下部等易于布置交通道路的部分施工。若建设有拌合楼,则更常采用胶带运输机或有轨运输设备进行水平运输,使用胶带运输机可以避免运输过程中发生骨料分离,还可以运输砂浆等流态物料。在坝体的上部施工时,为了满足垂直输送的需要,还应该根据地形选用缆索起重机或门式起重机等。其中,缆索起重机适用于地形狭窄的工程,设备可以布置在较远的岸坡上,不干扰主体工程施工,也不受度汛的影响,可以一次性连续浇筑至坝体顶层,具备更高的运行效率;而门式起重机更适合于较高的混凝土坝浇筑,其具有较好的变幅性能,能够灵活水平移动。3、仓面的施工技术。在仓面施工前,要根据施工技术规范对浇筑仓提出明确的施工方案,包括所在位置、起止高程、浇筑时段、层数划分以及质量要求和人员配置要求等。在卸料与摊铺过程中,为了保障层间结合牢固,需要在旧有混凝土层面上铺设砂浆并同时进行摊铺,卸料摊铺方向应当平行于坝体轴线,避免形成薄弱带;摊铺使用推土机和摊铺机等设备,压实厚度保障在30cm;碾压工序的目的是使混凝土拌合物的结构变得密实,作用机理是依靠振动碾以压力波的形式产生振动力,并传递到混凝土体的内部,使内部骨架间的空隙在重力作用下被流动的浆体填实,因此在选用振动碾时,首先要考虑其是否具有足够的振动功率。4、结合部位关键技术。实际上,为了防止出现混凝土裂缝,在结构施工过程中,通常会将大体积的混凝土分为较小的块体,因此为了保证浇筑层间的结合质量,通常要采取措施对结合面进行处理。首先,在摊铺碾压过程中要保障施工的连续性,尽可能加快施工节奏;同时要控制仓面的小气候,保障合适的仓面温度和较高的湿度,为此可以采用喷雾剂、喷雾枪等设备,以及采用加冰、冷水拌合等方法对材料进行处理;如果在施工过程中采用了异种混凝土(如金包银结构的坝体以及不同的坝体结构之间),除了保证同步浇筑以外,也常采用先碾压后常态的施工方法。

总而言之,要想提高碾压混凝土坝体的施工质量,不仅需要制定合理的施工方案,对施工过程的技术控制也十分关键。我国幅员辽阔,各地气候条件差别较大,因此不具备广泛适用的施工方法。只有因地制宜,针对不同地区的碾压混凝土施工制定适宜的运输、拌合、摊铺方案,积累成熟的施工经验,才能形成最为可靠的施工技术。本文仅针对常用的施工技术予以分析,对相关工作的改进具有一定的参考意义。

作者:何玉娟 单位:黑龙江省林口县龙爪镇政府水利站

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