高溫地區(qū)碾壓混凝土壩溫度控制施工技術(shù)研究

趙盛忠

(中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 洱源650041)

【摘要】碾壓混凝土壩在施工過程中大多工期較長(zhǎng)，澆筑強(qiáng)度要求較高。因此，需要跨越高溫季節(jié)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)全年連續(xù)性施工。本文結(jié)合西盟南康河二級(jí)水電站工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，圍繞高溫地區(qū)碾壓混凝土壩施工技術(shù)及其優(yōu)化中的關(guān)鍵溫度展開了系統(tǒng)分析與研究，希望能夠?yàn)橥愋凸こ淌┕ぷ鳂I(yè)提供參考與幫助。

【關(guān)鍵詞】高溫地區(qū)；碾壓混凝土壩；溫度控制；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：TV642

Research of temperature control construction technology of

RCC dam in high temperature area

ZHAO Shengzhong

(PowerChinaSinohydroBurear14Co.,Ltd.，Eryuan650041,China)

Abstract:Most RCC dams are characterized by longer construction period and higher requirements on casting strength during construction period. Therefore, they should pass across difficulties in high temperature season, thereby meeting annual continuous construction. In the paper, practical experience of Ximengnankang River Secondary Hydropower Station Project is combined for systematic analysis and study on RCC dam construction technology in high temperature area and optimizing key temperature thereof. It is expected that the paper can provide reference and assistance for construction and operation in similar projects.

Key words: high temperature area; RCC dam; temperature control; construction technology

碾壓混凝土是一種具有干硬性特征的混凝土，在目前的技術(shù)要求下大多通過通倉薄層連續(xù)工法施工。但該施工工法比較容易受到高溫、強(qiáng)烈日曬以及蒸發(fā)等氣候環(huán)境因素的影響。因此，在碾壓混凝土施工過程中，根據(jù)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際氣候特點(diǎn)，盡量回避高溫，將其施工時(shí)間安排在低溫時(shí)進(jìn)行。

西盟南康河二級(jí)水電站工程位于滇緬交界處，受孟加拉灣西南暖濕氣流影響，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，工程現(xiàn)場(chǎng)具有常年高溫的特點(diǎn)。因此，無論如何進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃安排，都不可避免地要在高溫氣候下進(jìn)行碾壓混凝土施工作業(yè)[1]。為了能夠使碾壓混凝土壩的施工質(zhì)量更加可靠，施工效果更為理想，就需要工作人員充分考慮到該地區(qū)特殊的區(qū)位因素，采取針對(duì)性措施，對(duì)混凝土壩施工技術(shù)進(jìn)行全面優(yōu)化與質(zhì)量控制，以確保碾壓混凝土能夠連續(xù)快速地完成施工，減少可能由溫度因素產(chǎn)生的裂縫[2-3]。

1工程概況

西盟南康河二級(jí)水電站壩型采用混凝土重力拱壩，最大壩高68m。該工程位于云南省西南邊陲西盟縣與緬甸交界河南卡江的一級(jí)支流南康河上，地理位置為東經(jīng)99°29′43.5″～99°25′51.2″、北緯22°35′14.8″～22°37′50.5″。

南康河流域受孟加拉灣西南曖濕氣流影響，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，降水量豐富，根據(jù)距工程最近的西盟氣象站多年統(tǒng)計(jì)資料，年均降水量2771.70mm，最高年1968年降水量為3289.6mm，最低年1978年降水量為2041.4mm，降雨多集中在每年的5—10月，占全年降雨量的90.1%，冬春時(shí)節(jié)雨量偏少，僅占全年降雨量的9.9%。多年平均氣溫15.3℃，最冷月(1月)平均氣溫10.3℃，最熱月(5月)平均氣溫17.9℃，年溫差小，四季不分明。極端最高氣溫28.9℃，極端最低氣溫-2.3℃。測(cè)區(qū)海拔600～1600m，高差變化較大，山嶺起伏綿延，地勢(shì)險(xiǎn)峻而復(fù)雜。

2碾壓混凝土壩施工技術(shù)

結(jié)合該工程具體情況，按照工序流程展開對(duì)碾壓混凝土壩的施工作業(yè)(見圖1)。在整個(gè)施工過程中，需要嚴(yán)格執(zhí)行的技術(shù)要點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

圖1　碾壓混凝土壩施工流程示意圖

2.1配合比設(shè)計(jì)

首先需要通過非生產(chǎn)性試驗(yàn)，合理選擇混凝土原料配合比，在上報(bào)監(jiān)理批準(zhǔn)后方可投入正式施工環(huán)節(jié)中，在混凝土開始澆筑前12h內(nèi)，需要將料單送至實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)單據(jù)上所記錄的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行配料，層層遞進(jìn)，確保配合比的質(zhì)量可靠[4-5]。

2.2倉面設(shè)計(jì)

在碾壓混凝土原料澆筑前，需要由工作人員根據(jù)技術(shù)性資料，對(duì)施工方案進(jìn)行階段性標(biāo)注，確定各個(gè)碾壓生成狀態(tài)下的澆筑標(biāo)準(zhǔn)圖。在圖中需要明確澆筑部位、澆筑高程、混凝土界限、入倉方式、鋪筑方向、碾壓方向、預(yù)埋件情況、機(jī)械配置及人員配置等在內(nèi)的各項(xiàng)內(nèi)容。同時(shí)，需要在混凝土澆筑前集中面向工作人員進(jìn)行技術(shù)交底，明確倉面的負(fù)責(zé)人與指揮人。

2.3碾壓混凝土拌和運(yùn)輸溫度控制要點(diǎn)

調(diào)度室對(duì)于有溫度控制要求的碾壓混凝土，在澆筑前要通知拌和系統(tǒng)，通過應(yīng)用一次風(fēng)冷、二次風(fēng)冷、加水、加冰等措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)拌和樓出機(jī)溫度的合理控制。在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)室需要結(jié)合倉面施工的實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)配合比允許范圍內(nèi)，對(duì)配料進(jìn)行合理調(diào)整，對(duì)碾壓混凝土原料出機(jī)VC溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，使其質(zhì)量更加科學(xué)與合理。

該工程施工期間，對(duì)入倉碾壓混凝土VC控制方法為：在10：00—12：00時(shí)間段內(nèi)3～8s，在20：00—10：00(次日)時(shí)間段內(nèi)6～10s。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)碾壓混凝土拌和料進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^程中，若環(huán)境溫度達(dá)到25℃以上，需要設(shè)置必要的遮陽及防曬設(shè)施，減少混凝土在運(yùn)輸過程中可能出現(xiàn)的溫度回升問題，并達(dá)到控制混凝土運(yùn)輸時(shí)間的目的。

2.4倉面施工管理

每個(gè)倉面需要設(shè)置1名總指揮，對(duì)本倉面碾壓混凝土施工的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行安排組織與協(xié)調(diào)。倉面施工過程中遵守現(xiàn)場(chǎng)交接班工作制度，對(duì)倉面鋪筑層覆蓋時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制。若所澆筑混凝土發(fā)生大面積溫度回升問題，需及時(shí)通過倉面噴霧方式加以處理。

2.5澆筑層角度調(diào)整

倉面施工中還可通過應(yīng)用斜層平推工法的方式，改善施工期間溫度控制的質(zhì)量[6]。在施工過程中，對(duì)澆筑層角度進(jìn)行合理調(diào)整，將水平面與鋪筑層水平夾角提升至3°～6°，形成1∶20或1∶10的緩坡，以斜層面方式進(jìn)行鋪筑工作。在該鋪筑方案下，使層間塑性結(jié)合要求得到滿足(見圖2)。結(jié)合圖1在碾壓混凝土壩斜層鋪筑過程中，實(shí)現(xiàn)碾壓混凝土澆筑塊頂面與底面充分相交，達(dá)到控制鋪筑面積的目的。由此，在其他條件恒定的基礎(chǔ)上，層間覆蓋時(shí)間得到合理縮短，覆蓋速度有明顯提升，一方面能夠使?jié)仓囟鹊目刂聘屿`活有效，另一方面能夠支持自開倉至收倉的連續(xù)性、動(dòng)態(tài)性施工。

圖2　斜層平推施工工法示意圖

在斜層平推施工過程中，施工技術(shù)要點(diǎn)為：避免在坡角部位出現(xiàn)大骨料集中或尖角問題，且碾壓作業(yè)實(shí)施期間，不得直接穿越坡腳邊緣。在這一區(qū)域內(nèi)，需要至少預(yù)留寬度20～30cm，使其能夠與下一帶同時(shí)進(jìn)行碾壓。在此基礎(chǔ)上，不得將斜坡坡腳延伸至防滲區(qū)域內(nèi)，且防滲區(qū)內(nèi)的碾壓混凝土應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠綄愉佒绞健?/p>

2.6混凝土養(yǎng)護(hù)

在整個(gè)碾壓混凝土壩施工過程中，需要始終確保混凝土倉面處在一定的濕潤(rùn)狀態(tài)。對(duì)于正處于施工狀態(tài)下的混凝土倉面或是完成碾壓的混凝土倉面而言，需要做好必要的防護(hù)措施，避免外來水流入倉面對(duì)其造成影響。

混凝土終凝后，需要安排專人對(duì)混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。若氣候條件比較干燥或環(huán)境溫度較高，則需要將養(yǎng)護(hù)時(shí)間提前至混凝土終凝前，且通過噴霧方式養(yǎng)護(hù)，確保其表面有一定濕潤(rùn)度。對(duì)于水平施工縫及冷縫，需要在上一層碾壓混凝土開始進(jìn)行鋪筑作業(yè)時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，特別是對(duì)于已經(jīng)碾壓初凝、但還沒有達(dá)到終凝標(biāo)準(zhǔn)的混凝土表面，不允許設(shè)備或人員通過次區(qū)域路段。終凝后需要等待2～3d，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)后，方可開放通行。

3溫度控制優(yōu)化措施

除了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)的合理設(shè)計(jì)、實(shí)施外，在整個(gè)碾壓混凝土壩施工作業(yè)過程中，還要考慮溫度控制的實(shí)際要求，采取優(yōu)化措施。

3.1對(duì)混凝土澆筑溫度進(jìn)行合理控制

研究數(shù)據(jù)顯示：在混凝土澆筑溫度下降1℃的條件下，混凝土最高溫度可下降0.3～0.6℃。因此，為了控制澆筑溫度，可從運(yùn)輸角度入手，做好對(duì)車輛運(yùn)輸期間的防曬隔熱措施。

在車輛頂部設(shè)置專門的防曬棚，盡可能地縮短混凝土車待卸時(shí)間，縮短澆筑坯覆蓋時(shí)間。除此以外，還可直接在倉面噴霧，對(duì)其表面溫度進(jìn)行調(diào)整控制。同時(shí)，也可從保溫角度入手，在骨料運(yùn)輸及保存環(huán)節(jié)中做好保溫工作，將骨料堆存高度控制在6m之內(nèi)，或?qū)橇线M(jìn)行二次風(fēng)冷，采取冷卻水加冰的方式完成對(duì)碾壓混凝土原料的拌和工作。

3.2在高溫季節(jié)澆筑碾壓混凝土?xí)r均需要鋪設(shè)冷卻水管進(jìn)行通水冷卻

有關(guān)研究認(rèn)為：在其他條件完全一致的情況下，斜層法所對(duì)應(yīng)的施工強(qiáng)度較平層法更低。受這一因素影響，在斜層法施工過程中，層間覆蓋時(shí)間大多比較短，因此施工過程中多不需要設(shè)置冷卻水管對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行通水冷卻。而在其他情況下，應(yīng)用冷卻水管的一般方案為：選擇高強(qiáng)聚乙烯管作為冷卻水管，在剛剛完成混凝土澆筑工作或正在進(jìn)行混凝土澆筑工作時(shí)，同步進(jìn)行通水冷卻方面的工作，其目的是控制并降低混凝土在澆筑過程中受水化熱影響而產(chǎn)生的溫升。同時(shí)，冷卻時(shí)間控制在14d之內(nèi)，通水冷卻中注意對(duì)水溫的合理控制，避免因溫度差異過大而造成澆筑面出現(xiàn)裂縫問題。

4結(jié)語

碾壓混凝土筑壩技術(shù)具有突出的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益，施工工藝簡(jiǎn)單、上壩強(qiáng)度高、施工工期短、工程造價(jià)低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ膲涡椭?，在大壩建設(shè)領(lǐng)域有巨大的發(fā)展前景。

針對(duì)高溫地區(qū)環(huán)境溫度高的特殊性，需要在整個(gè)施工過程中做好碾壓混凝土溫度控制工作，通過對(duì)施工技術(shù)的組織及對(duì)溫度的合理控制，確保施工質(zhì)量及其效果。

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