高碾压混凝土拱坝施工工艺

高碾压混凝土拱坝施工工艺
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高碾压混凝土拱坝施工工艺

  2.4.1热工计算分析

  2.4.1.1计算条件

  (1)计算前提:选取全年最冷月元月份进行热工计算。

  (2)砂石骨料温度:取高于元月平均气温1.6~1.8℃作为砂石料的计算温度值。

  (3)拌和水温度:在科研楼配水箱内配置140kW电热管,改装成为热水箱,并在水箱外包裹隔热材料1 人工清槽及钎探施工方案1,要求能提供45℃左右的热水。

  (4)运输条件:考虑从拌和楼装料到仓内卸料,整个过程共历时30分钟,对自卸汽车车箱采取保温隔热措施。

  (5)仓内施工:采用自卸汽车直接入仓,采取退铺法依次卸料以及边摊铺边碾压的施工措施。

  2.4.1.2混凝土出机口温度、入仓温度及浇筑温度

  根据上述计算条件,计算混凝土的出机温度、入仓温度及浇筑温度。由计算成果可知:在环境气温为-3℃~-5℃的低温情况下,能控制混凝土的出机温度在5℃以上,浇筑温度在3℃左右,满足低温季节混凝土的施工要求。但随着施工工序时间的延长,浇筑温度下降,因此必须制订相应的施工技术措施,保证各道施工工序满足时间控制要求。

  2.4.2冬季施工的技术措施

  综合上述基本资料分析以及热工计算成果,按规范要求,制订沙牌工程冬季施工技术保证措施,主要有以下内容:

  (1)骨料储存及保温。成品料仓必须有足够的堆料高度,堆料高度以不小于6m为宜。

  (2)混凝土拌和。采用45℃左右的热水拌和,热水由科研楼配水箱改装成的热水箱供应。

  (3)混凝土运输。自卸汽车车厢左右两侧挡板外侧贴4cm厚的泡沫塑料,底板上密铺3cm厚的木垫板,车厢上覆盖保温被,被上缝铁环后套在与车厢板焊接的钢筋上。

  (4)混凝土施工与保温。沙牌工程采用蓄热保温法在露天进行混凝土碾压施工。但沙牌坝区的元月份月平均气温较低,结合具体施工条件,采取如下措施:

  a.选择合适时段进行施工。当日气温低于-3℃~-5℃时,在加强现场检测和管理的同时,做好停止施工的准备。在大雨、大雪天停止施工。

  b.利用保温被对外露混凝土面进行保温,仓内所有孔洞均应进行封堵,并保证其严实性。

  c.在上游坝面模板内侧紧贴2~3cm厚泡沫塑料板或双层气垫薄膜保温层,在下游坝面模板外侧悬挂稻草帘,要求搭接牢靠。

  d.采取退铺法依次卸料,摊铺时辅以人工铲料,做到边摊铺边碾压。浇筑仓内小范围的平仓摊铺未及碾压部位,用保温被随时覆盖,碾压时揭开保温被,碾压完毕又立即恢复覆盖。

  e.浇筑改性混凝土时,在坝区设置制浆站和热水箱,现场配制水泥粉煤灰净浆。混凝土摊铺后及时洒铺净浆,然后马上振捣,振捣后及时覆盖保温被进行保温。

  (5)养护与拆模。混凝土浇筑完后养护时间不少于28天(或至上一层混凝土覆盖前)。

  上、下坝面模板要尽量晚拆,特别避免在夜间或气温骤降期间进行拆模,拆模时间应根据混凝土强度实际上升情况确定。拆模后,表面及时保温。

  3施工过程的计算机模拟

  经过国内科研院所、大专院校十多年的艰苦努力,模拟技术已成功运用于水电行业的各个方面,除混凝土坝(重力坝、拱坝)外,碾压混凝土坝、土石坝(心墙坝、面板堆石坝)、超大型地下洞室施工等建筑物的施工模拟研究也有所突破,在国内水电工程的辅助设计和施工中得到了不同程度的应用。

  3.2高碾压混凝土拱坝施工系统

  碾压混凝土坝施工作业,按施工过程可分为两个子系统,即坝面作业系统和混凝土运输系统。混凝土供料强度为联系两个子系统的中间环节。碾压混凝土坝施工受许多外界条件的影响,除了坝体结构、施工机械、施工工艺等对坝面施工有直接影响外,混凝土料的生产和运输也是制约碾压混凝土坝施工的重要因素。因此,在认真做好坝面施工过程研究的同时,也必须研究混凝土的生产和运输,将两者协调起来考虑,找出其中的关键因素,有针对性地进行施工过程分析,提出解决的措施,以及工期和进度。

  本研究运用计算机模拟技术和Windows编程技术建立数学模型,对混凝土运输和大坝浇筑过程进行仿真模型处理,编制了相应的模拟程序,对大坝施工全过程进行模拟浇筑,以实现快速、多方案和定量化分析。

  3.3工程应用及分析

  3.3.1模拟计算基本参数(见表4)

  3.3.2模拟计算及分析

  沙牌水电站碾压混凝土拱坝施工于1997年初开始招标,同年4月21日华西沙牌发电有限责任公司与水电八局签订了施工合同。由于受各种因素的影响,开挖的实际施工进度较合同工程计划滞后,坝肩、坝基开挖于1999年2月底基本完成。鉴于此情况,1999年底第一台机组发电的总目标肯定不能实现,那么要完成大坝混凝土浇筑,到底需要多长时间?工程施工期间冬、夏季停工与否对工期影响如何?模拟系统将围绕工程施工的具体问题进行方案研究。

  3.3.2.1方案拟定

  (1)大坝混凝土运输模拟。大坝混凝土运输方式低线采用自卸汽车直接入仓,高线采用自卸汽车转真空溜管入仓。根据道路布置及车辆配置情况,进行大坝混凝土运输模拟计算。

  从计算结果看,仅考虑大坝混凝土运输车,其车流量仅22~25车次/h,且行车间距均在200m以上,低线和高线道路行车状况均较闲。低线公路运输在入仓前由于填筑道路较窄及冲洗汽车轮胎,出现2~3辆车排队,但等待时间较短,排队概率较小。高线运输系统由于需经过3km长的交通洞,洞内行车速度按10~15km/h考虑,在交通洞进出口均出现不同程度的排队等待现象。尤其在交通洞进口大坝真空溜管卸料处,最长出现5辆车排队等待卸料的情况,但出现2辆车排队情况概率较大。因此,工程实施时采取了交通洞进出口的交通管理、进口重车卸料道路和空车返回道路单向行驶、缩短卸料时间等措施。总体看来,沙牌大坝混凝土供料运输相对较简单,仅需加强道路管理即可。

  (2)大坝施工过程模拟。经业主、监理工程师和沙牌施工局的共同努力,大坝坝基开挖施工于1999年2月底基本完成,同年3月9日开始大坝混凝土浇筑,4月21日坝体浇筑至1754m高程(垫座以上4m,1750m廊道施工完成)。后进行钻孔取芯和试验,至1999年9月18日坝体开始复工浇筑,11月4日坝体浇筑至1768m高程,因资金周转问题,坝体浇筑被迫停止,至1999年12月底仍无复工迹象。

  针对沙牌电站的情况,坝体混凝土浇筑何时复工难以确定,且此时沙牌工区日平均气温在0℃左右,尤其夜晚气温均在0℃以下,施工条件较差,因此为了对未来的坝体施工进行预测,按冬季不施工,拟定了两个2000年3月复工的方案。

  方案2001:2000年3月复工,冬、夏季均不停工,按拟定浇筑参数预测大坝后续工期。

  方案2002:2000年3月复工,夏季白天停工,冬季晚上停工,按拟定浇筑参数预测大坝后续工期。

  3.3.2.2模拟计算及分析

  按拟定的方案及施工边界条件,对两个方案进行了模拟计算。从两个方案预测情况看,二个方案施工强度和月上升高度均基本一致,不同之处在于冬、夏季停工与否将直接影响发电工期1.5个月。由此可见,在冬、夏季采取一些有效的温控措施,花较少的代价使坝体连续施工,可获得1.5个月工期JCT564.1-2018 纤维增强硅酸钙板 第1部分:无石棉硅酸钙板,直接经济效益是非常明显的。

  因篇幅原因,现仅列出2001方案的主要模拟成果,详见表5.施工强度柱状图见图1。

  模拟施工进度:1999年4月9日大坝浇筑至1750m高程,设置廊道,大坝停止施工10天后继续施工,至1999年4月25日浇至1754m高程,日浇筑大坝3层,单层施工时间7~8h.工程实施进度:大坝于1999年3月9日开始浇筑混凝土,待基础常态混凝土达到75%设计强度后开始进行碾压混凝土施工,至1999年4月8日,大坝浇筑至1748m高程,同年4月24日大坝浇筑至1754m高程,大坝停工钻孔取芯。对比分析,大坝实际浇筑进度、日上升层数与模拟软件预测进度几乎完全一致,说明所取施工参数和边界条件是符合沙牌大坝施工实际的,模拟系统能用于指导后续大坝施工,并能进行合理、准确的进度预测。

  3.4大坝施工真三维图

  运用深度缓冲区消隐技术,真正实现了大坝施工过程的三维仿真模拟,能从任意视角直观反映坝体的施工过程。运用矩形网格技术对坝区周边地形和坝肩开挖情况进行三维化处理,建立坝区地形数字模型,生成坝肩及坝基开挖三维图,使坝体与周围地形紧密结合施工组织设计锅炉专业篇,真实地反映工程所在地的开挖面貌和坝体施工过程。

  结合已开工建设、坝高132m的碾压混凝土拱坝的施工,对施工工艺、入仓方式、施工过程仿真管理系统进行了研究,提出了碾压混凝土的入仓工艺、冬夏季施工及温控措施、改性混凝土使用范围及施工方法和工艺,试验和研究提出的方法满足了大坝混凝土的施工要求,使碾压混凝土施工工艺及筑坝技术得到进一步的落实和提高。提出的大坝计算机模拟程序,为直观地反映大坝施工过程及大坝体型研究提供了强有力的分析工具。

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