皂市大坝混凝土快速施工方法探讨与研究

梁晶晶

摘 要：皂市RCC主坝碾压混凝土总量大，施工强度高、工期紧，受施工条件改变、变更门机布置方案等诸多因素制约，能否按目标工期履约至关重要。在实际施工中选用以自卸汽车和负压溜槽运输为主、以自卸汽车和门机吊罐及皮带运输为辅的入仓方式。对平浇法、斜层碾压法及台阶法施工工艺进行质量控制，取得了较好的效果。

关键词：混凝土 快速施工方法 探讨

1 概述

皂市水利枢纽属Ⅰ等工程，是澧水流域骨干防洪工程之一，位于湖南省石门县皂市镇上游约2Km的渫水上。拦河大坝为碾压混凝土重力坝，坝轴线长351m，共分为18个坝段，坝顶高程148m，河床建基面高程60m，最大坝高88m。水库总库容14.39亿m3，防洪库容7.83亿m3，正常蓄水位140m。电站装机容量120MW。

1.1 工程特点

坝址位于峡谷处，两岸山体陡峻，混凝土拌和系统位于回填区。工程区所处位置气候炎热，尤其是夏季日平均温度更高。混凝土浇筑工程量相对较大，工期要求较短。

1.2对策

混凝土拌和系统布置在王儿峪弃渣场，使骨料、混凝土物流运输方向一致，缩短远距。拌和楼靠近山体布置，采用筏基基础，增加承载能力；混凝土温控采用冷水拌和，风冷骨料、加冰屑拌制等措施，保证混凝土出机温度小于14°，6～9月份不进行大体积混凝土浇筑；加大设备投入，使坝基开挖和混凝土浇筑施工时间缩短，按合同要求工期内完工。

1.3混凝土施工工艺

皂市大坝全长351m，分18个坝段，沿坝段分若干坝块，沿坝块分几十个升层。由于坝块浇筑仓位及分层多，要求各工艺流程紧凑并循环推进，因而在工程高峰期时大坝施工部位经常出现多个仓面同步浇筑及升程的景象。

采用传统的混凝土浇筑工艺如散装钢模板，人工手持式振捣等已远不能满足如此高强度和十分复杂的混凝土浇筑需要，必须相应采取新的施工仓面配套和施工工艺。

2 大坝混凝土快速施工方法布置及方案

根据皂市大坝实际施工特点拟采用以自卸汽车和负压溜槽运输为主、以自卸汽车和门机吊罐及皮带运输为辅的入仓方案；门机与皮带机相结合的浇筑一条龙作业，生产效率高，适应于连续高强度的混凝土施工，承担混凝土浇筑的主要任务；门机和皮带机相结合的供料线布置为一机一带，确保门机和皮带机相结合的运行的可靠性。

2.1 混凝土拌和设备

混凝土拌和系统设两台拌和楼，一台为日本产2×3m3石川岛拌和楼，一台为光洋1×1.5m3拌和楼，总拌和能力324m3/h。拌和系统设有制冷水系统、风冷骨料系统、制冰系统。

2.2混凝土运输设备

大坝碾压混凝土52.46万m3，常态混凝土为28.66萬m3，经对各种运输方案的综合经济技术比较，大坝混凝土运输拟采用以自卸汽车和负压溜槽运输为主、以自卸汽车和门机吊罐运输为辅的入仓方式。大坝混凝土浇筑采用汽车直接入仓浇筑量为16.5万m3，负压溜槽入仓混凝土量为41.5万m3，门机吊罐入仓混凝土量为23.1万m3。

混凝土运输形式为：基础常态混凝土采用自卸汽车运输，75t履带吊吊罐入仓。低部位碾压混凝土利用开挖出碴路自卸汽车直接入仓。上部混凝土则在左岸下游94.25m高程以及左右岸坝顶各设一条溜槽，常态混凝土由真空溜槽送至坝面后，自卸汽车运输，门机吊罐入仓，碾压混凝土送至坝面后，自卸汽车直接入仓。

3 大坝混凝土快速施工仓面配套及工艺

采用门机和皮带机相结合的浇筑混凝土，其浇筑强度将成倍地提高，因此，对浇筑仓面各项资源配置无论是容量还是数量都将明显增加，对仓面组织管理水平的要求也将显著提高。

3.1门机和皮带机相结合浇筑仓面配套

3.1.1仓面组织管理

为保证门机和皮带机相结合的浇筑混凝土一条龙正常运行，需建立一个组织严密、运行高效、信息反馈及时的仓面组织管理系统。

（1）综合协调系统：对混凝土一条龙施工提供技术、质量、安全、机电设备保障，确定拌和楼、浇筑手段及开仓时间，协调浇筑过程中出现的各种矛盾，组织处理突发事情。

（2）浇筑系统（仓面指挥）：仓面指挥由浇筑队长担任，负责浇筑仓面的组织指挥，对仓位的要料、下料、平仓振捣、温控、排水等负责，确保混凝土浇筑质量。

（3）操作系统：由调度室负责组织、协调，确保各操作系统正常运行，拌制合格的混凝土，并使混凝土准确、快速入仓。

3.1.2仓面人员、设备等资源配置

（1） 浇筑仓配置各1台平仓机和平仓铲，死角部位辅以人工平仓振捣。对于素混凝土或钢筋不太多的混凝土浇筑仓，通常配备平仓振捣机加3～4部手持式振捣棒；对于钢筋非常密集或有水平钢筋网和过流面等比较特殊的仓位，配5～8部手持式振捣棒用人工振捣。在高温季节浇筑混凝土时，每仓配备2～3部摇摆式喷雾机。

（2） 施工人员应按照仓位情况进行合理配置，仓面配备值班木工、钢筋工、预埋工、电工和止水专职人员，并有专人分散集中的粗骨料。

（3） 在混凝土开仓前，保证风、水、电通畅，每个浇筑仓应配置专用工具对仓面处理。配备洒水器，用以收仓后对仓面洒水养护。

（4） 采用平铺浇筑法施工时，浇筑仓应及时覆盖保温被，以确保保温效果。雨季施工时，仓面配有彩条布和钢筋等材料，搭设活动防雨棚等。

3.2 仓面的工艺设计

3.2.1设计原则

仓面条带布置要尽量简化，标号切换次数尽可能少，门机和皮带机运行线路要短且易于操作，整个下料过程要易于实现，资源配置要充分，来料流程要优化。

3.2.2 浇筑工艺及要求

（1）RCC平层与斜层施工法

针对皂市工程碾压混凝土工程量大、工期紧的特点，经过经济技术比较，对RCC混凝土主要选择了平层铺筑、斜层铺筑和台阶法施工方法。对仓面相对较小，并布置有廊道、放水孔等建筑物部位及浇筑气温较低时，宜采用平层通仓浇筑，其余均采用斜层平推铺筑法和台阶法浇筑。平层法施工共完成5.51万m3，斜层法施工40.69万m3。台阶法施工23.15万m3。

斜层铺筑法取消了浇筑单元的分区模板，减少了分区模板支模、拆模、等强时间，实现了RCC长历时的连续铺筑，提高了总体施工效率；大大提高了RCC施工设备（拌和、运输、摊铺、碾压）的系统利用效率。在已完成的江垭水库施工过程中，对平层法和斜层法的效率曾做过详细比较：对于一个3.5万m3左右的3m高坝体升程，使用平层法约需13天，而使用斜层法施工仅需9天时间，极大地提高了施工速度。

（2）卸料和摊铺

自卸汽车采用退铺法卸料，摊铺使用D65P-8型湿地推土机推离卸料位置向前平仓，每个卸料堆分2-3次推完，先推两边，后推中间，以解消卸料堆周边的骨料分离。摊铺后局部的骨料集中，由人工均匀散布到未碾压的混凝土层面上。

施工采用大型悬臂模板施工，浇筑块一次浇筑高度3.0m，每个RCC压实层厚度为30cm，摊铺厚度33cm。对于上游防渗层，则每个碾压层分两次摊铺，一次17cm左右。

自卸汽车在仓内行驶，速度控制在5km/h以内，并避免急刹车、急转弯。行走路线要避开已铺砂浆。入仓口及行车次数较多的短龄期混凝土面上，铺设12mm厚钢板，防止损坏混凝土。

（3）变态混凝土和富胶混凝土施工

在坝体上、下游模板、廊道电梯井、止水周边以及两岸边坡基础部位采用变态混凝土，富胶混凝土主要用于坝体上游防渗层。变态混凝土所用浆液，利用左右岸集中制浆站制备，浆液制备后，沿岸坡经两级低速拌和筒经4吋钢管自流放至仓面。仓面内用5t平板车，载3m3浆液桶将浆液运至使用地点，人工喷洒。喷洒前根据配比与用量率定喷洒容器与喷洒面积对应关系，以保证灰浆掺量准确、均匀。

4 质量控制与管理

4.1骨料分离控制措施

为了控制在平仓振捣中出现RCC混凝土骨料分离，采取如下措施：通过系统的室内试验选择合适原材料及配合比；通过现场碾压试验，把碾压混凝土的工作度调整为最优，使之具有良好的抗分离性和保水性能；自卸汽车进仓卸料摊铺时，采取合理的方式，以消解卸料堆周边的骨料分离，推土机未能处理的分离骨料，采用人工散布处理，自卸汽车在拌和楼及溜槽下接料时，卸成双堆，减少卸料分离；采用负压溜槽運输RCC时，溜槽出口安装铅直向下的弯头，使RCC混凝土在出口弯头处重新混合，随时调整溜槽盖带与槽体之间的间隙，把混凝土在溜槽内运行速度控制在允许范围以内，并及时修补更换破损的盖带。

4.2层面结合质量处理措施

碾压混凝土由于施工仓面大、运输或拌和能力不足、施工时间过长等因素影响，造成层间混凝土或层间铺设的砂浆变干，影响层间混凝土强度甚至形成冷缝。混凝土在摊铺时，由于骨料的自重作用，有可能使底部的骨料偏多，而铺设的砂浆又没有完全填充骨料空障，尤其是连续升程的层面上，极易出现层面骨料架空现象，碾压很难使骨料空隙填满、压实，因而影响层间结合质量。当在已压实的混凝土面上进行铺筑下一层混凝土时，原混凝土面受到扰动，尤其是在间歇式施工的水平施工缝面施工时，施工机械不可避免要在老混凝土面上行走，对已超过终凝时间但强度又不很高的老混凝土层面有不同程度的扰动，层面上形成一个薄弱面，是形成水平裂缝甚至引发纵向裂缝，致使混凝土耐久性降低的根源。

基于上述原因，对层面结合要进行认真处理。具体处理措施是：停浇面严格按施工缝处理，间歇3-5d后再浇筑上个浇筑层。上游防渗区保护层的富胶凝材料二级配碾压混凝土A1与坝体碾压混凝土A2区结合处采用变态混凝土过渡；坝上游面浇筑30cm宽变态混凝土，坝下游面及侧面浇筑20cm 宽变态混凝土。A1区混凝土碾压层间均铺水泥净浆结合，其余部位连续铺筑的碾压混凝土，层间间隔时间不超过初凝时间的不必处理，继续铺筑上一层；超过初凝时间，层面上铺砂浆或水泥浆，再继续铺筑上层混凝土。放置时间超过终凝时间的按施工缝处理。

4.3混凝土养护

混凝土收仓完毕之后应立即进行养护，在终凝前注意混凝土面水分不能损失太快，及时喷雾保持表面湿润，终凝后可洒水养护到下次施工，长时间间歇养护28d。养护龄期未满3d的混凝土停浇面（施工缝面或冷缝面），应做好防护，对混凝土的边、棱角部位重点防护，施工机械不得在其上行走，也不得在其面上停放以防对面层混凝土造成损伤或剪切破坏。

5结语

根据皂市工程混凝土浇筑工程量相对较大，工期要求较短，施工强度特高的特点，混凝土浇筑选定以自卸汽车和负压溜槽运输为主、以自卸汽车和门机吊罐及皮带运输为辅的入仓方式。经过大量的研究、论证、试验和实践，全面推行仓面工艺设计，制定一整套严密的浇筑施工工艺，配备与入仓强度相匹配的仓面资源，形成了皂市工程所独有的混凝土快速施工工法。该施工工法既有工艺硬件的突破，也有管理理念的创新，体现了浇筑工艺与浇筑手段的高度协调与融合。简化了施工工艺，实现了快速、大仓面碾压施工，达到了速度快、造价低、质量易保证、安全可靠，正在被越来越多的水利枢纽工程采用。