下浒山水库工程大面积基础垫层砼施工技术及质量控制

何万社

（中国水电建设集团十五工程局有限公司, 陕西 西安 710065）

1 工程概况

下浒山水库工程大坝基础范围为坝上0-005.0~坝下0+061.74,坝基垫层砼涉及7个坝段,从左向右分别为左非7、泄1、泄2、泄3、泄4、右非6、右非5。大坝右岸建基面高程为45.0 m,左岸建基面高程为45.5 m,大坝垫层砼顶部高程为47.5 m。设计大坝基础垫层砼为C9020 W8 F100,厚度为2 m~2.5 m。

2 垫层混凝土施工方案

2.1 分仓设计

2.1.1 分仓原则

下浒山水库工程大坝基础垫层砼共涉及7个坝段,分别为左非7、泄1、泄2、泄3、泄4、右非6及右非5。浇筑最大长度109 m,最大宽度61.74 m,浇筑高程为45.5 m~47.5 m和45.0 m~47.5 m,浇筑厚度2 m~2.5 m,总浇筑面积6364.9 m2,总浇筑方量约1.42万m3。

大坝基础垫层砼为C9020 W8 F100,二级配,拟按每个坝段设横缝,每个坝段分为2 ~3 个浇筑仓。具体分块见图1。

图1 大坝垫层砼浇筑分块图

2.1.2 浇筑顺序

根据分块图,将大坝基础共划分为15个浇筑块,除泄1坝段分成3个浇筑块外,其每个坝段分成2个浇筑块。

大坝基础垫层砼分块浇筑顺序如下：左非7-Ⅰ——泄2-Ⅰ——左 非7-Ⅱ——泄2-Ⅱ——泄3-Ⅰ——泄1-Ⅰ——泄3-Ⅱ——泄1-Ⅲ——泄4-Ⅰ——右非5-Ⅰ——泄4-Ⅱ——右非5-Ⅱ——右非6-Ⅰ——泄1-Ⅱ——右非6-Ⅱ,浇筑顺序见图2。

图2 大坝基础垫层砼分块浇筑顺序图

2.1.3 浇筑方法

坝基垫层砼总体遵照浇筑分块图进行施工,从左向右跳仓浇筑,先浇筑上游块再浇筑下游块。

根据大坝基础垫层砼分块浇筑顺序图,各个浇筑块主要工程量见表1。

从表1中可以看出右非6-Ⅱ仓面面积和浇筑方量均最大,因此右非6-Ⅱ仓面成为控制砼浇筑强度仓位。

表1 基础垫层各浇筑块特性表

大坝基础垫层常态混凝土拟采用HZS120拌合站集中拌制,自卸汽车直接入仓,1.2 m3挖机平仓,挖机不能到达的地方辅助人工平仓,振捣台车进行振捣。HZS120拌合站实际拌制能力约80 m3/h。根据仓面特点,拟采用台阶法浇筑,布料顺序为：从上游向下游。每层铺料厚度40 cm~50 cm,每一台阶宽度按2.0 m。台阶法浇筑见图3。

图3 垫层砼台阶浇筑示意图

根据上图计算,每浇筑一个循环的最大砼方量为右非6号坝段：110 m3,大坝基础垫层混凝土主要浇筑时段为10 月~11月,属温和季节,砼初凝时间按2 小时考虑,则砼浇筑最低入仓强度为55 m3/h。

2.1.4 入仓道路设计

每仓砼浇筑入仓道路设计：

1#仓：自卸汽车轮胎经冲洗后,沿下游围堰下基坑道路、护坦、泄1坝段至左非7-Ⅰ下游侧进入仓内。

2#仓：自卸汽车轮胎经冲洗后,沿下游围堰下基坑道路、护坦、泄2坝段至泄2-Ⅰ下游侧进入仓内。

3#仓：自卸汽车轮胎经冲洗后,沿下游围堰下基坑道路、护坦、泄1坝段至左非7-Ⅱ下游侧面进入仓内。

4#仓：自卸汽车轮胎经冲洗后,沿下游围堰下基坑道路、护坦至泄2-Ⅱ下游侧进入仓内。

5#仓、6#仓：自卸汽车沿下游围堰下基坑道路、5#道路、上游下基坑道路至泄2-Ⅰ,将砼直接倒入仓内。

7#仓、8#仓：自卸汽车沿下游围堰下基坑道路、5#道路、上游下基坑道路至泄2-Ⅱ,将砼直接倒入仓内。

9#仓：自卸汽车轮胎经冲洗后,沿下游围堰下基坑道路、护坦至泄4坝段下游侧进入仓内。

10#仓：自卸汽车轮胎经冲洗后,沿下游围堰下基坑道路、护坦至泄4坝段、右非6坝段至右非5-Ⅰ下游侧面进入仓内。

11#仓：自卸汽车轮胎经冲洗后,沿下游围堰下基坑道路、护坦至泄4-Ⅱ下游侧进入仓内。

12#仓：自卸汽车轮胎经冲洗后,沿下游围堰下基坑道路、护坦、右非6坝段至工作面。

13#仓：自卸汽车沿下游围堰下基坑道路、5#道路、上游下基坑道路至泄4-Ⅰ,将砼直接倒入仓内。

14#仓：自卸汽车沿下游围堰下基坑道路、5#道路、上游下基坑道路至泄1-Ⅰ,将砼直接倒入仓内。

15#仓：自卸汽车沿下游围堰下基坑道路、5#道路、上游下基坑道路至泄4-Ⅱ,将砼直接倒入仓内。

2.2 施工方法

2.2.1 基础面清理

基础开挖完毕,达到设计断面尺寸及建基面高程后,人工配合高压风水枪进行基础清理。岩面清理干净,达到基础无积水、无松动岩块、无残渣,监理工程师验收合格为止。

2.2.2 模板安装、加固

大坝上游迎水面及每仓分缝处均采用3 m×3 m大模板,模板底部铺设5 cm厚的方木做垫块,方木外侧打设Φ20 地锚,防止模板发生位移,模板内侧预埋Φ22 拉锚杆,模板外侧采用φ48 mm钢管进行支撑。

大坝下游斜坡面采用3 m×1.5 m大模板,模板内侧预埋Φ22 拉锚杆,同时内外均采用Φ16拉锚筋固定,必要时在模板内侧采用φ48 钢管进行支撑。

集水井、止水基座等部位均采用6015、2015及2015组合钢模板,在P1015 钢模上间隔75 cm布置一个φ16孔,以穿套拉锚螺杆。模板内侧布置Φ25 钢筋托架以架立并定位钢模板,模板外侧由φ48 mm钢管纵横围囹配合φ14 mm拉锚螺栓加固。

2.2.3 铜止水安装

铜止水由定型模具按照设计尺寸压制加工而成,人工搬运至现场,按照设计要求在止水鼻腔内填塞沥青麻丝。在建基面以下按照设计尺寸伸入坝段分缝位置的止水坑内40 cm后固定,采用C25 砼浇筑密实,表面压光。坝段结构缝上游侧及上游止水埂均埋设2 道铜止水,其间隔尺寸需满足设计要求。铜止水长度不足时采取搭接焊接,搭接长度不小于20 mm。A型、B型止水基座回填砼浇筑龄期达7天后再浇筑垫层砼,B型止水埂基座斜坡段表面涂两道沥青。

2.2.4 接地扁铁安装

人工接地体为-50×5扁钢,按照设计位置敷设在开挖建基面上,并按设计位置留出向上引接线及接地引出端子。接地扁钢需搭接焊接牢靠,搭接长度不小于扁钢宽度的2倍。

2.2.5 砼拌合

混凝土在拌和站集中拌制,水泥、砂石骨料、外加剂等原材料需经现场监理工程师见证取样并检验合格后方可使用,砼拌制严格按照试验室出具的砼配合比通知单。

2.2.6 砼运输

大坝垫层砼为干硬性砼,考虑罐车运输不易卸料,计划采用20 t自卸汽车直接运输入仓。自卸汽车运输砼时在车厢顶部搭设遮阳防晒棚,防止运输途中混凝土温度上升。

2.2.7 砼浇筑

（1）底板垫层砼浇筑前,对建基面凹凸不平的大坑进行填塘处理,回填采用高一级别细石混凝土。回填标准满足自卸汽车直接入仓为宜,对回填砼表面进行凿毛处理,浇筑时随仓面砼在其表面铺筑一层M25 水泥砂浆。

（2）基岩面的浇筑仓和新老混凝土结合部位的浇筑仓面,在浇筑第一层混凝土前,必须先铺一层2 cm~3 cm的水泥砂浆,砂浆的水灰比应较混凝土的水灰比减少0.03~0.05。一次铺设的砂浆面积应与混凝土浇筑强度相适应,保证新混凝土与基岩或老混凝土结合良好。

（3）成品砼经20 t自卸汽车运输车入仓,人工配合1.0 m3反铲或平仓机平仓。机械不能到达的地方采用人工进行平仓。

2.2.8 混凝土振捣

仓面内采用振动台车进行振捣,入仓的砼随卸料随平仓随振捣,不得堆积。埋件部位、钢筋密集区域采用振捣棒辅助振捣,加密振捣点并适当延长振捣时间。振捣器在振捣时不要碰撞模板,振捣器插入下层砼5 cm左右,振捣器插入砼的间距不超过振捣器有效半径的1.5 倍。砼振捣时按顺序依次振捣,振捣时间以砼不再显著塌陷、不出现气泡并开始泛浆时为准,同时避免振捣过度。振捣器距模板的垂直距离不小于振捣器有效半径的1/2,并不得触动钢筋及预埋件。

2.2.9 拆模养护

待仓内砼初凝后可洒水或流水养护,养护期间保持仓面湿润,养护时间14 天。仓内砼浇筑完成后,待砼强度达到2.5 MPa以上,可进行模板拆除,并开始下一仓号的准备,拆模时注意保护好混凝土边角。混凝土冲毛在砼初凝后终凝前之间进行（砼浇筑完成后5~8 小时内）,冲毛采用高压水抢进行冲毛,冲毛水压50 MPa,局部面积较小或者钢筋密集部位及边角部位采用人工凿毛。表面处理做到表面无松动,无灰浆浮渣,无乳皮及污染,以露出粗砂或小石为准。

2.3 混凝土施工强度分析

2.3.1 最大仓面浇筑强度

根据大坝基础垫层砼混凝土施工特点,结合混凝土生产系统设计能力,本次仓面最大面积为649 m2,浇筑砼方量约1622.5 m3。砼浇筑采用台阶法浇筑,每层铺料厚度控制在50 cm,每浇筑一个循环最大方量为110 m3,砼初凝时间按2 h考虑,最低入仓强度为55 m3/h,因此仓面入仓强度按55 m3/h进行资源配置。拌合站本和能力为80 m3/h,满足浇筑强度要求。

2.3.2 仓面混凝土施工机械强度分析

（1）振捣设备配置

垫层砼振捣采用振捣台车进行振捣,振捣台车每小时振捣混凝土浇筑量在50 m3左右。考虑道模板周边及其他特殊部位,再另外配置2 台ZDN100 A变频振捣棒,每台振捣棒振捣能力在10 m3/h,因此振捣设备可以满足入仓强度要求。

（2）平仓设备配置

平仓采用卡特320 D挖机进行平仓,每分钟可挖平2 斗,每斗按1.2 m3考虑,每小时可平仓144 m3,满足要求。在靠近模板和钢筋密集处采用人工平仓。

（3）混凝土拌和运输强度分析

大坝基础垫层砼采用HZS120 拌合站集中拌制,20 t自卸汽车运输。经测试拌合站实际拌合能力为80 m3/h。从拌合站至仓面距离1 km左右,车速为15 km/h。自卸汽车运输一次需时间8 min,拌合站拌制砼拌合约10 min,装卸料、轮胎冲洗等待5 min,总计约23 min,一车平均装15 m3,小时进仓强度约30 m3,因此需配备3 辆20 t自卸汽车,另外再考虑1台备用,初步选用4 台20 t自卸汽车。

3 施工质量保障措施

3.1 温控措施

根据《安徽省安庆市下浒山水库大坝及电站厂房混凝土施工技术要求》溢流坝段及非溢流坝段基础约束区在3 月、11 月允许最高温度为27℃,4月、10月允许最高温度为30℃的要求,需对大坝基础垫层混凝土进行温度监测和控制。

3.1.1 温度监测

（1）出机口温度测量

在基础垫层砼浇筑过程中,每4 h测量一次混凝土出机口温度。

（2）仓面温度测量

仓面每100 m2设不少于1 个测点,测点必须均匀分布在浇筑层面上。每一浇筑层不少于3 个测点,测点应均匀分布在浇筑层面上,测温点的深度不小于10 cm,专人负责测温,并做好记录。

3.1.2 温度控制

（1）优化砼配合比设计,提高砼抗裂能力

在砼浇筑前,搞好砼施工配合比（优化）设计,降低砼单位水泥用量,以减少砼水化热温升,提高砼抗裂能力。

（2）采取综合温控措施,降低砼出机温度和浇筑温度

控制砼最高温度的有效措施是降低砼浇筑温度和减少水化热温升,因此,施工中将采取综合温控措施,降低砼出机温度和浇筑温度,在施工中通过试验建立砼出机温度与现场浇筑温度之间的关系,从而可根据日照、气温、仓面实际情况,采取相应的控制措施,保证满足招标文件及设计控制温度要求。

（3）加强砼养护和表面保护

养护采取喷灌喷头通压力流水养护的方式,局部采用洒水养护。养护在砼终凝后开始进行。当气温骤降时,必须做好大坝砼的表面保护工作,以减少内外温差,降低砼表面温度梯度,避免出现坝体砼表面裂缝。

3.2 砼质量控制措施

（1）根据浇筑条件的变化,及时调整混凝土配合比,加强混凝土拌和质量控制,保证混凝土达到设计的塌落度。

（2）混凝土浇筑过程中,严格按照振捣要求进行,并加强周边混凝土的振捣,做到不漏振、不过振。

（3）混凝土浇筑时,严禁在拌和楼外加水,如发现混凝土和易性较差,采取加强振捣等措施,以避免出现峰窝麻面。

（4）浇筑混凝土允许间隔时间,严格按照试验确定或按有关规定执行,保证混凝土浇筑的连续性,避免出现冷缝。

4 施工安全管理措施

（1）项目部配置专职安全检查监督人员,安检人员每天巡视各个施工工作面,检查施工现场的安全情况,是否存在不安全隐患或者有违章作业的情况等；一经发现,及时制止或者断然采取措施防止事故发生,尽量把事故消灭在萌芽状态。

（2）施工过程中严格执行“布置生产任务的同时布置安全工作,检查生产工作的同时检查安全工作,总结生产的同时总结安全工作”的“三同时”制度。

（3）施工安全不仅是本工程建设的总目标,而且关系到施工人员的身体健康,在施工过程中加大对安全施工的资金投入,严格操作规程,避免人的不安全行为和物的不安全状态。

（4）项目部安排专职安全员和兼职安全员经常进行巡视检查,同时结合本工程安全管理办法实行定期的、全方位的安全生产大检查,检查过程中对于事故苗头和隐患应及时发现,及时处理,不留隐患。

5 结语

大坝基础垫层砼在安徽下浒山水库工程中,通过合理安排工期、合理划分仓段,采用,较合同工期提前15 天完成了基础垫层砼浇筑,且施工质量满足合同要求,也为类似工程起到借鉴的意义。