对水工碾压混凝土施工规范(2009版)修编的几点建议
2020-12-14
(中国水利水电第16工程局有限公司 福建福州 350003)
1 概述
自1986年第1座坑口碾压混凝土坝建成以来,碾压混凝土筑坝技术已发展了40多年。据不完全统计,我国已先后在东南沿海、云贵川桂地区、新疆戈壁、东北雪原、华北黄土高原等区域建成了300座碾压混凝土大坝。继2007年修建了最大坝高192m的龙滩水电站碾压混凝土大坝后,2012年修建了最大坝高200.5m的光照水电站碾压混凝土大坝;2018年修建了最大坝高203m的黄登水电站碾压混凝土重力坝,200m级高碾压混凝土坝筑坝技术已较成熟。近年来碾压混凝土筑坝技术研究应用了许多新技术、新材料、新工艺和新设备,实现了突破性发展。在国内首个大型水电站重建项目丰满水电站大坝工程中则应用了智慧管控系统,探索形成了严寒地区碾压混凝土快速筑坝技术和数字化、智能化施工建设经验。目前正在深入研究北方大江大河碾压混凝土筑坝技术。碾压混凝土性态与施工工艺要求越来越高,建设施工质量标准要求也越来越严,对碾压混凝土筑坝的设计和施工规范有必要进行修订编写。
碾压混凝土筑坝施工技术标准先后有 《水工碾压混凝土施工暂行规定》(SDJ 14-86)、《水工碾压混凝土施工规范》(SL 53-94)、《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2000)、《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)等多种版本。2019年1月,按照中国电力企业联合会、电力行业水电施工专业委员会关于该规范编写修订工作的总体要求,中国电力建设集团有限公司召开了 《水工碾压混凝土施工规范》编写修订启动会,规范编写修订工作由中国电力建设集团有限公司主持,水电八局为牵头组织单位,水电十六局、水电四局、水电七局、水电十一局等单位为参加单位。在此,笔者根据修编工作中的调研和思考,对《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)提出一些修编建议。
2 修编建议
(1)现规范条文4.0.2,规定了碾压混凝土施工前应进行现场试验,验证配合比、施工工艺流程、施工系统和施工设备的适应性,确定施工工艺和参数。建议在修编的条文说明中提及:工艺试验需检验室内试验确定的主要配合比混凝土的可碾性、工作度(VC值)、现场条件下的混凝土初凝时间和终凝时间、碾压混凝土连续升层的允许间歇时间、碾压参数与压实度的关系,并宜验证卸料摊铺工艺、仓面喷雾小气候工艺、通水冷却管埋设工艺、切缝工艺、层缝面结合处理工艺、混凝土保温被覆盖层数、数字化监控工艺等施工参数的适宜性。
(2)现规范条文6.0.3,规定了碾压混凝土配合比设计参数选定中的水胶比、砂率、单位用水量、掺合料、外加剂的相关要求。建议在修编的条文或条文说明中提及,浆砂比宜大于0.42,并可提及灰浆富裕系数α宜为1.2~1.5和砂浆富裕系数β宜为1.4~1.8的相关规定,并在条文说明中列出相关工程实践中的取值案例。
(3)现规范条文6.0.3,规定了掺合量超过65%,应做专门的试验论证。建议在修编的条文说明中提及:马马崖水电站碾压混凝土粉煤灰掺量达70%以上。
(4)现规范条文7.2.3,规定碾压混凝土的拌和时间、投料顺序、拌和量,都应通过现场混凝土拌和均匀性检验确定。建议在修编的条文说明中提出,当采用连续式拌和机时,应根据现场混凝土拌和均匀性检验,确定拌和机设定拌和时间的适用性。
(5)现规范条文7.3.2,规定了汽车入仓的相关要求。建议条文中增加说明:经分析认证,可在大坝碾压混凝土内部或下游区域增加汽车运输仓内通道。并在条文说明中增加说明:仓内通道不宜在上游防渗区布置,并宜在大坝纵向方向上整个坝段通长布置。仓内通道顶部宽度不应小于6m,两侧坡度宜不缓于1:0.5,行车方向坡度不宜大于1:6。
(6)现规范条文7.3节,无对满管溜槽(管)的相关规定。建议增加1条,当采用满管溜槽(管)方案时,宜采用箱式满管溜槽,满管溜槽的坡度宜为40~65°,长度不宜超过100m。
(7)现规范条文7.5.1,规定铺筑方法宜采用平层通仓法,也可采用斜层平推法,建议改为:铺筑方法可采用平层通仓法或斜层平推法,并建议在条文说明中增加说明:坝址区风大、干燥或者雨水频繁的,或者大坝仓面平面尺寸呈长条形的,宜采用斜层铺筑工艺施工,沿左右岸方向斜层推进碾压或从下游向上游斜层推进碾压均可。斜层碾压层间直接铺筑允许时间宜控制在6h以内。
(8)现规范条文7.5.6,规定当压实厚度为300mm左右时,可一次平仓铺筑。为了改善分离状况或压实厚度较大时,可分2~3次铺筑。建议在条文说明中,除马堵山水电站工程外,增列压实厚度超过300mm的工程案例,如黄花寨水电站厚层碾压工艺试验和沙沱水电站四级配碾压混凝土筑坝工程实践。沙沱水电站四级配碾压混凝土经试验确定的主体工程施工工艺参数为:人工砂含水率控制在3%~6%,石粉等掺和料含量为16%~18%,仓面VC值范围控制在3~5s,碾压摊铺厚度约为500~600mm,20t单钢轮振动碾碾压,碾压方式为2遍无振+6~8遍有振,收仓时2遍无振。
(9)现规范条文7.6.2,规定对无法靠近的部位,采用小型振动碾压实,建议改为:对难于靠近碾压的部位,采用插孔加灰浆振捣密实,并对单轮碾压区增加碾压遍数,或采用小型振动碾压实。
(10)现规范条文7.6.3,规定振动碾行走速度应控制在1.0km/h~1.5km/h。振动碾行走速速度小于1.5km/h,有利于旁站质控人员现场检查,建议改为:振动碾行走速度宜控制在1.0km/h~1.5km/h;当采用GPS定位数字化碾压施工工艺时,振动碾行走速度可控制在1.5km/h~3.0km/h。
(11)现规范条文7.8.2的条文说明中提及:实际施工中直接铺筑允许时间采用初凝时间。按7.8.1直接铺筑允许时间是层间间隔时间的一种工况,按照3.0.6层间间隔时间的定义,层间间隔时间为上下两层的施工时间,为在下部一层的初凝时间内完成碾压,直接铺筑允许时间似宜为初凝时间的一半。
据了解,碾压混凝土初凝时间在12h以上,一般为16~20h,直接铺筑允许时间取6~10h,碾压混凝土终凝时间一般为22~28h,加垫层铺筑允许时间取12~18h,与规范条文说明中的相关要求和案例介绍能大致吻合。
(12)现规范条文7.9.1,规定坝内常态混凝土浇筑宜与碾压混凝土同步进行浇筑。建议在条文说明中,增加说明:溢流坝段常态混凝土浇筑也可与碾压混凝土施工同步上升,并在条文说明中增加光照水电站等工程实例。
(13)现规范条文7.11.5,规定必要时采用冷却水管进行初期或中期通水冷却,降低碾压混凝土温度,通水时间由计算确定。建议增加一句:宜采用智能通水冷却方式,并在条文说明中,介绍丰满水电站的智能通水冷却实践案例;如有,也可列入黄登水电站等其他工程实践。
(14)现规范条文第7章,无对寒冷地区碾压混凝土筑坝的越冬保温规定。建议增加:7.16寒冷地区越冬保温,增加2条规定:①越冬保温可采用橡塑海绵和棉被保温方法。宜选择具有吸水率低、密度小、保温性能好、导热系数低、施工方便以及耐火等级高的保温材料。②保温被揭除宜分阶段进行。揭除时需做好混凝土表面温度、内部温度和外部气温的动态监测,缓慢下降混凝土表面温度,内外温差控制在设计允许范围内。
并建议增加相应条文说明:7.16.1橡塑海绵保温实施时,先在越冬层面铺设一层塑料薄膜(厚0.6mm),然后在其上面铺设相应层厚(按设计要求或按设计提出的等效导热系数换算,一般宜不多于9层)的保温材料(橡塑海棉板),最后在顶部铺设一层防水三防帆布。
(15)现规范条文8.3.1,表8.3.1中的表观密度控制标准,规定为每个铺筑层测得的表观密度应全部达到8.3.4规定的相对密实度指标,而8.3.4中规定外部混凝土不宜小于98%、内部混凝土不宜小于97%,考虑到设计可能有更高的要求,表8.3.1中的表观密度控制标准,宜增加相关明确规定:并应符合设计压实度要求。
(16)现规范条文8.3.2规定,表观密度检测采用核子水份密度仪或压实密度计。建议改为:表观密度检测可采用核子水份密度仪、压实密度计、GPS定位数字化监控等方法。现有的单杆型表面核子密度仪一般适用于250~300mm深部的压实度检测,对厚层碾压,宜采用相适应的检测方法,如挖坑结合单杆型核子密度仪检测法,或双杆型核子密度仪检测法等。
另外现规范条文8.3.2最后一句,规定以碾压完毕10min后的核子水份密度仪测试结果作为表观密度判定依据。建议改为:采用核子水份密度仪检测时,以碾压完毕10min后的核子水份密度仪测试结果作为表观密度判定依据;采用GPS定位数字化碾压施工工艺时,压实度控制宜以数字化监控检查结果为主,并以核子水份密度仪测试结果进行定期复核。
(17)现规范条文8.3.5,规定核子水份密度仪的使用应按SL275有关规定执行。SL275宜采用相应的DL标准替代。
(18)对碾压砼施工规范信息化章节的几点建议:①卫星定位基站布点宜通视性好、接收信号能力强、干扰少、精度满足施工要求。②GNSS主机供电宜采用UPS电源。UPS电源持续时间以当前断电恢复的最长时间计算。③GNSS主机和GNSS天线间应采用GNSS电缆连接,并宜采用PVC套管防雨防晒。④碾压压实监测系统使用前,应对所有用户端进行调试。⑤斜层铺筑超厚、摊铺超长时或信号丢失造成自动控制系统卡机时,对已碾压压实的部位,宜设定自动升层,避免过碾。⑥遇两岸坝基超挖、计划外坑槽等不规则结构物边缘,宜采用施工变态混凝土等方式进行过渡。⑦数字化碾压施工压实度检测,可以碾压遍数达到设计遍数的90%且不存在集中漏碾区为合格控制标准,并通过每碾压层的核子密度仪检测成果辅助控制。
(19)建议相关条文说明,提出对COPS基站建设的要求:①场地稳固,无滑坡、振动、地基移动等现象。②视野开阔,无遮挡现象。③无电磁干扰,周围无雷达、大功率电台、微波传输塔等设备。④网络环境优良,利于搭设网络。
3 结语
《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T 5112-2009)已发布10年,指导了大量水电水利工程水工建筑物的碾压混凝土施工建设,碾压混凝土筑坝技术日臻成熟。黄登水电站碾压混凝土大坝工程和丰满水电站重建碾压混凝土大坝工程均在现场展示了坝体钻孔取芯最长芯样,其中黄登大坝二级配区碾压混凝土φ193芯样最长长度为24.6m,丰满大坝三级配区碾压混凝土φ219芯样长度为23.18m,均为目前世界上最长的碾压混凝土芯样。另外黄登大坝三级配区碾压混凝土φ219芯样最长长度20.6m,丰满大坝二级配区碾压混凝土φ219芯样最长长度为22.53m,都达到芯样长度的高水平。相信随着《水工碾压混凝土施工规范》新的修订,必将促进碾压混凝土筑坝技术迈上新台阶。