浅析上石盘一期闸坝混凝土拌合系统设计

谭 翔， 邵 芳

(中国水利水电第十工程局有限公司二分局，四川 都江堰 611830)



浅析上石盘一期闸坝混凝土拌合系统设计

谭 翔， 邵 芳

(中国水利水电第十工程局有限公司二分局，四川 都江堰 611830)

混凝土施工是一项系统工程，砂石拌合系统的规划设计是关键，两大系统规划不合理、设计欠缺都将影响进度目标的实现。嘉陵江上石盘电航综合枢纽工程自开工至完工，通过精心规划，合理设计砂石拌合系统，高效组织施工，加强过程管控，并采取相应的保证措施，施工期间混凝土两大系统满足施工强度及进度要求，确保节点工期和总体目标的实现。

上石盘电航；混凝土施工；拌合系统设计；温控措施

1 工程概况

嘉陵江上石盘电航综合枢纽工程属三等工程，工程主要建筑物及防洪堤为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。电航枢纽建筑物垂直河流呈“一”字型排列，沿坝轴线自左至右依次为左岸连接坝段、船闸、泄洪闸、冲砂闸及右岸厂房。本工程混凝土总量为322 509 m3，其中常态混凝土318 374 m3，预制混凝土约4 135 m3。根据施工进度计划安排，一期施工右岸9#～13#泄洪冲沙闸及厂房工程，一期混凝土总量约14.9万m3；二期施工左岸1#～8#泄洪闸及船闸一期工程，二期混凝土总量约17.35万m3。一期混凝土施工高峰月出现在2014年5月份，施工高峰强度约5.37万m3，2014年4月～9月混凝土均衡施工。

2 一期进度与施工强度

根据施工进度计划分析，2014年完成混凝土浇筑164 330 m3，混凝土施工高峰月出现在2014年5月份，施工高峰强度约5.37万m3，2014年4月～9月混凝土均衡施工。

3 一期进度计划关键线路

一期围堰高喷加强处理→恢复一期基坑抽水→一期基坑抽水完成→一期闸坝基坑水下开挖→闸底板混凝土施工→闸墩混凝土施工→闸门槽安装→闸门槽二期混凝土浇筑→闸门安装。

4 一期闸坝混凝土施工

4.1 混凝土施工的特点

(1)本工程分两期施工，施工范围大，设备布置相对较多。根据施工进度计划的安排，一期施工右岸9#～13#泄洪冲沙闸及厂房工程，一期混凝土总量约14.9万m3；二期施工左岸1#～8#泄洪闸及船闸一期工程，二期混凝土总量约17.35万m3。一期混凝土施工高峰月出现在2014年5月份，施工高峰强度约5.37万m3，2014年4月～9月混凝土均衡施工。

(2)一期采用全年围堰，二期采用枯期围堰，混凝土施工进度紧，月浇筑强度集中，一期混凝土施工高峰强度约5.37万m3。

4.2 一期混凝土施工方法

由于一期混凝土浇筑强度很高，从施工场地、资源投入和均衡施工方面综合考虑，主汛期前，主要以覆盖底板混凝土为主。根据设计要求，闸室基坑开挖深度达到25 m，主汛期基坑水头达到33 m，为保证围堰安全，闸坝上游和左侧基坑采取边浇筑边回填的方法施工，这样既可起到降低渗水压力，减小渗水流量的作用，又能起到保护围堰安全的作用。闸坝基础采用边开挖边浇筑的方案施工，即：开挖一个浇筑一个，从左至右的顺序施工。

素混凝土底板浇筑采用25吨自卸汽车直接入仓，并配合16m长臂挖机入仓，钢筋混凝土底板采用钢栈桥配合16 m长臂挖机入仓。仓外采用高压水枪冲洗汽车轮胎，避免泥浆或渣料带进仓内。闸墩混凝土可采用16 m长臂挖机浇筑两层，浇筑高程为457 m～465 m，465 m以上原计划采用M900塔机(臂长70 m时，吊重为12 t)垂直入仓，由于465 m～476 m混凝土浇筑工程量较小，施工期间采用泵车入仓，其入仓速度快于M900塔机入仓速度。

5 砂石骨料生产系统设计

本枢纽工程混凝土设计工程量约33万m3。根据本工程施工总进度计划安排，混凝土浇筑高峰时段强度约5万m3/月，为此砂石系统按高峰月浇筑强度5.5万m3规模设计，砂石系统毛料处理能力为：5.5×104×2.2×1.3/(22×16)=446.9 t/h(其中2.2为1方混凝土中骨料容重)，考虑一定的富裕，调整毛料处理能力取500 t/h。按高峰强度月两班生产，每月工作22天，每天工作16小时，根据系统生产规模高峰月毛料处理能力500 t/h和成品率可以算出高峰月成品砂石料生产能力为400 t/h。

根据施工进度计划安排，混凝土浇筑月高峰强度为5万m3左右，按混凝土浇筑月高峰强度5万m3进行计算，则成品砂石料的月需用量为：

Qmd=QmcA×1.25=50 000×2.2×1.25=137 500 t/月

设计作业时间：加工系统规模需满足混凝土浇筑高峰月强度要求，按8小时，二班制生产。

则成品砂石料每小时的生产能力为：

Qh=Qmd/(MN)=137 500÷(22×16)=390 t/h

每月有效工作时间按22天计，每天有效生产二班，一班有效加工时间8小时。

根据《水利工程预算定额》和以往施工经验，常态二级配混凝土骨料设计级配拟定为：

中石∶小石=60%∶40%，砂率40%。

常态三级配混凝土骨料设计级配拟定为：

大石∶中石∶小石=35%∶35%∶30%，砂率35%。

大石∶中石∶小石=30%∶40%∶30%，砂率35%。

混凝土级配参数表见表1。

表1 混凝土级配参考值 单位：%

根据上表数据，计算出枢纽工程混凝土所需要各级成品骨料，统计见表2。

表2 各级成品料需要量表 单位：m3

注：以上包含采运及加工等在所有损耗在内的成品骨料总需用量，按照相关规范砂和粗骨料的综合损耗系数分别取1.33和1.16。

加工系统的小时生产能力为390 t/h，根据工程需要各级骨料的生产强度为：

砂 (〈5 mm )Q砂=390×40.89%=159.5 t/h

小石(5-20 mm)Q小=390×21.58%=84.2 t/h

中石(20-40 mm)Q中=390×28.07%=109.5 t/h

大石(40-80 mm)Q大=390×9.46%=36.9 t/h

各级配骨料生产强度见表3。

表3 各级配骨料生产强度

砂石系统生产能力完全能够满足5月份混凝土最高强度5.37万m3施工需要。

6 混凝土拌合系统设计

本工程混凝土总量约33万m3，其中二级配常态混凝土量为16.2万m3，三级配常态混凝土量16.8 m3。根据实际施工总进度计划，一期混凝土月最大浇筑强度约5.37万m3，月有效工作时间按22天计算，日有效工作时间按18小时计算，每小时生产能力应达到135 m3/h(Qh=KhQm/(18×22)、Qh为小时生产能力m3/h、Kh为小时不均匀系数1.5、Qm为混凝土月高峰强度m3/月、22为月工作天数，18为天工作小时数)。

结合混凝土浇筑强度，配置两台套HZS120-1Q3000型混凝土拌合系统。根据本单位在国内外项目使用此类拌合系统的情况，一台HZS120-1Q3000型搅拌机正常生产能力为60～70 m3/h，月有效工作时间按22天计算，日有效工作时间按18小时计算，两台套HZS120-1Q3000型拌合机能够满足5.37万m3/h月高峰浇筑强度要求。考虑到一期底板混凝土浇筑在汛期5、6月份进行，同时二期混凝土施工强度持续较高，二期高峰强度约为6.5万m3/月。为提高混凝土施工保证率，在原有HZS120-1Q3000型混凝土拌合系统的基础上增加一套HZS120-1Q3000型混凝土拌合系统。混凝土拌合系统占地面积约17 500 m2，拌合系统上游为砂石系统成品料堆，两大系统共用成品骨料堆。砂石拌合系统平面布置图见图1。

图1 砂石拌合系统平面布置图

混凝土拌合系统生产工艺流程如下：

砂、石料输送流程

水泥输送流程

6.1 混凝土分层分块

严格按照设计图纸或设计要求进行建筑物的分层、分块。如果设计图纸未做要求，根据枢纽建筑物各项工程的施工进度安排和施工特点进行分层、分块，报监理人审批后实施。分层、分块的原则是：

(1)控制混凝土的分层分块，减少混凝土温度应力，避免温度裂缝。

(2)根据入仓机械布置情况及入仓强度，确定单个仓位混凝土的最大浇筑面积或浇筑段。

(3)根据建筑物的体型，在分层、分块时结合建筑物结构，尽量避免造成“尖角”。一期闸坝分层分块施工图见图2。

图2 一期闸坝分层分块施工图

6.2 混凝土配合比设计

6.2.1 混凝土配合比设计

混凝土配合比设计试验按现行《水工混凝土施工规范》DL/T 5330-2005和《水工混凝土试验规程》SD105-82的有关规定执行。对混凝土配合比试验成果进行经济技术分析后，得出的施工配合比并报监理人审批后才能具体实施。梁、板、柱部位的混凝土配合比各项性能指标均满足招标文件和施工图纸的要求。

6.2.2 混凝土配合比设计原则

本工程为全年性施工，需要作好混凝土配合比设计的优选和对比工作，达到经济适用、技术合理的目的。在配合比设计中既要满足现行规程规范的要求，改善混凝土骨料级配，又要添加外加剂以减少单位水泥用量。

6.2.3 混凝土配合比调整和取样试验

在施工过程中，要加强施工现场管理，提高现场混凝土生产控制水平，当生产条件确有变化需要改变经监理人批准的混凝土配合比时，必须重新得到监理人批准。另在出机口和浇筑现场进行混凝土取样试验，并向监理人提交招标文件和有关验收标准规定的资料。

7 施工期混凝土温控措施

根据气象资料，广元市4～12月份最低气温为6.7 ℃、最高气温为26.1 ℃，多年平均气温16.1 ℃。因此，在施工中采用常规的温控措施能够满足施工的要求，具体措施如下：

(1)合理进行分层分块。

(2)做好混凝土施工配合比的设计工作。在施工进场后立即进行混凝土配合比的试验论证工作，严格按《水工混凝土施工规范》DL/T 5330-2005和《水工混凝土试验规程》SD105-82的有关规定执行。对混凝土配合比的试验成果进行技术经济分析后，报监理人审批后实施。

(3)夏季，对于较大的仓位尽量安排在气温较低的时段(中、夜班)进行浇筑；夏季混凝土运输设备要配置遮阳防风措施，以减少混凝土在运输过程中坍落度的经时损失和混凝土温升(降)。冬季混凝土入仓温度控制在5 ℃以上，必要时在混凝土配合比中掺入防冻剂。在混凝土浇筑过程中，在出机口和浇筑现场进行混凝土取样试验和温度检测工作，结合现场计算分析和气象预报采用必要的降温和保温措施。

(4)适当延长拆模与养护时间。在混凝土浇筑完成后，模板的拆除应在达到有关规范规定的强度后才能拆模，在不影响下一道工序施工时，尽量延迟拆模时间；避免在夜间或气温骤降期间拆模。混凝土浇筑完后12h内进行养护，一般采用洒水养护即可满足要求。当遇气温骤降时，须提前采取混凝土保温措施，即在混凝土表面铺设塑料薄膜、旧麻袋或保温被等进行表面保温。在干燥或大风季节采用塑料薄膜覆盖灌水养护，并保持薄膜内水汽充足。

8 结 语

混凝土施工是一项系统工程，砂石拌合系统的规划设计是关键，两大系统规划不合理、设计欠缺都将影响进度目标的实现。嘉陵江上石盘电航综合枢纽工程自开工至完工，通过精心规划，合理设计砂石拌合系统，高效组织施工，加强过程管控，并采取相应的保证措施，施工期间混凝土两大系统满足施工强度及进度要求，确保节点工期和总体目标的实现。本文通过对混凝土两大系统施工规划设计以及采取各种措施总结和归纳，对类似工程有一定借鉴作用。

(责任编辑：卓政昌)

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2016-09-12

TV663；TV42+1.1；TU642+.2

B

1001-2184(2016)05-0112-04

谭 翔(1975-)，男，重庆大足人，工程师，本科，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

邵 芳(1984-)，女，宁夏中宁人，工程师，本科，从事水利水电工程施工技术与管理工作.