一.混凝土面板堆石坝的优缺点
混凝土面板堆石坝与土坝和混凝土坝相比有它的优点: (1)面板堆石坝是随着大型振动碾压设备、大型自卸卡车的发展而发展,可进行大型机械化施工,建设速度比较快。
(2)可就地取材,减少外来建筑材料的供应,对地基处理要求比较低,对施工的气候条件要求也比较低,相对造价较低。
(3)坝体安全、可靠、不易溃坝。 混凝土面板堆石坝也有它的局限和缺点:
(1)坝顶不能过流,需要专门的溢洪道或其他泄洪建筑物。 (2)需大量开采石料,对施工区的生态环境有较大影响。 (3)外形相对比较粗糙。
(4)面板和趾板混凝土裂缝目前尚难辟免。 选择该坝型需因地制宜,通过技术经济比较确定。
二. 近期建设的福建省高混凝土面板堆石坝
1 金钟混凝土面板堆石坝(H=97.5m) 2.金造桥混凝土面板堆石坝(H=111.3m) 3.芹山混凝土面板堆石坝(H=120m) 4.街面混凝土面板堆石坝(H=126m) 5.马尾混凝土面板堆石坝(H=57m)
设计单位:福建省水利水电勘测设计研究院(全部)
施工单位:中国水利水电第十二工程局(全部)
福建省浙闽联合体(责任方中国水利水电第十二工程局、合作方中国水利水电闽江工程局)(4.街面)
安鉴单位:中国水电顾问有限公司(3.芹山)
中水珠江规划勘测设计有限公司(4.街面)
福建省水利水电勘测设计研究院(1金钟)(2.金造
桥)
三.混凝土面板堆石坝的结构特点
钢筋混凝土面板堆石坝坝体断面一般从上游至下游依次为:上游防渗砂性粘土填筑及石碴护面,混凝土面板和趾板,趾板下的固结灌浆和帷幕灌浆,面板分缝,面板和趾板接缝的止水,砂浆固坡或垫层面上混凝土挤压边墙,周边, 上游面特殊垫层料,垫层料,过渡层料,主堆石,次堆石,下游坝面干砌石护坡,下游坝脚量水堰(或胶凝砂砾石)等。
四.混凝土面板堆石坝施工实例
金造桥混凝土面板堆石坝施工和质量(H=111.3m) 金造桥大坝为钢筋混凝土面板堆石坝,坝顶长348.508m,最大坝高111.30m,合同填筑量176.137万m3。 1.坝基及其趾板基础开挖 (1)设计要求
左岸坝基为流纹质晶屑凝灰熔岩,局部有厚度不大的坡残积层。河床坝基大部份为流纹质晶屑凝灰熔岩,发育一条辉绿岩脉和规模较小高倾角断层,靠左侧主河槽宽5~10m为块石及砂卵石层,厚1.2~2.8m,砂卵石层碾压密实后进行填筑堆石体。左岸坝基550m高程以下为流纹质晶屑凝灰熔岩及凝灰岩,550~590m高程为强风化凝灰质粉砂岩,辉绿岩脉及流纹质晶屑凝灰熔岩,590~620m高程为全风化流纹质晶屑凝灰熔岩。
大坝为其趾板基础开挖合同工程量为86620m3,其中土方10000m3,石方76620 m3,自2004年9月5日开始开挖至2004年11月18日全部结束。
设计对大坝、趾板基础开挖的技术要求:
①趾板下游0.3倍坝高范围内的坝基需开挖到弱~强风化基岩,0+110至大坝轴线开挖至强风化基岩,坝轴线下游坝基开挖至强~全风化基岩,彻底清除坡残积土、表层覆盖物、土状风化物,建基面坡度不陡于1:0.25。
②趾板基础应开挖到的弱~微风化基岩。
③趾板基础开挖应采用预裂爆破或光面爆破,基岩面应留有1.5m左右厚度进行保护层开挖。
④趾板基础局部遇到断层、破碎带、岩脉软弱夹层等应加深1.5倍宽度,回填C15混凝土。表面松动岩块应采用人工撬挖并冲洗干净。
⑤趾板开挖边坡要求:全风化坡度1:1,强风化坡度1:0.75,弱风化1:0.3,高边坡开挖每15m高应留有3m宽的马道平台,利于边坡稳定。
(2)开挖方法及程序
岸坡开挖自上而下分步进行,第一步先用反铲剥离覆盖层,第二步用手风钻钻孔,将裸露的弧石、凸变岩体进行钻孔爆破,作顺坡处理,剥离一段,处理一段,石碴运至上游弃碴场。基坑开挖主要是石碴清理,局部辅以爆破。基坑石碴清理从上游往下游逐层、逐块进行,用反铲装车,20t自卸汽车运至弃碴场。
趾板基础开挖采用自上而下,手风钻钻孔,分层梯段爆破的开挖方式,边坡开挖采用光面爆破技术,建基面采用预留保护层开挖,对于软弱破碎岩基最后留20cm的人工撬挖层。对地质条件差、节理裂隙发育的部位采取缩短孔距、减少炸药量等措施,以提高光面爆破效果。趾板基础局部遇到断层、破碎带、岩脉软弱夹层等按设计和监理
要求加深加宽开挖,清除表面松动岩块后回填C15混凝土至设计开挖面,局部小的软弱破碎带,岩脉软弱夹层开挖到尖灭程度或按加深1.5倍断层宽度开挖后回填趾板同标号混凝土。 (3)开挖施工质量
开挖后左右岸坝基基本平顺,表层植被和松散堆积体全部清理干净。河床部份已清理至强和弱风化岩石,趾板基础已按设计要求开挖到位,对不良地质地段已按设计要求处理,经业主、设计、监理、施工等单位联合验收,开挖质量合格,满足规范和设计要求。由于趾板处岩石节理裂隙发育,开挖后大部份建基面达不到光爆效果,表面平整度较差。 2. 趾板基础灌浆 (1)趾板基础固结灌浆
趾板基础共有2~3排固结灌浆,在灌浆帷幕上游设一排深孔固结灌浆兼作辅助帷幕,孔深10m,孔距3.0m。在帷幕下游在8m宽趾板设两排固结灌浆,在6m和4.5m宽趾板设一排固结灌浆,下游固结灌浆孔深5m,孔距3.0m,梅花型布置。由于河床段有断层横穿趾板基础,在坝左0+015至0+005上游一排固结灌浆孔深由10m增至15m,下游排固结灌浆孔深由5m增至8m。
固结灌浆按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2001)进行施工。固结灌浆在帷幕灌浆前进行,为在有压重条件下进行灌浆。固结灌浆按先排序后孔序、分序加密的原则进行,先进行第一、第三排的固结灌浆,后进行第二排的固结灌浆。同排孔分二序施工,采用自上而下,孔内循环法灌注。灌浆采用水泥为42.5R普通硅酸盐水泥、灌浆压力0.2~0.6MPa,水灰比2、1、0.8、0.5:1四个比级。
完成固结灌孔399个,灌浆总2862.27m,共注入水泥1368.51kg,平均注入率47.81kg/m,二序孔较一序孔的注入率递减37%,二序孔
单耗较一序孔单耗明显递减,二序孔的灌浆压力较一序孔大,可见固结灌浆效果明显。
监理布设22个检查孔,压水59段次,最小透水率0.23Lu,最大透水率4.0Lu,满足设计小于5Lu的要求。 (2)趾板基础帷幕灌浆
趾板设一排帷幕灌浆,帷幕灌浆孔深度除了满足相对隔水层(q<5Lu)以下5m外,还必须满足作用水头要求的帷幕灌浆孔深,不同高程的孔深20~50m,孔距2m。在坝右0+100.651~0+130.714的趾板块因地质条件差、帷幕灌浆效果差,在原帷幕灌浆上游增设一排帷幕灌浆。
趾板帷幕灌浆按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(DL/T5148-2001)进行施工。帷幕灌浆在固结灌浆后在趾板上进行。帷幕固结灌浆分三序进行,采用自上而下分段灌浆。第一段2m岩石与混凝土接触段采用常规阻塞法灌浆,以下各段1m、2m、5m……采用“小口径钻孔,孔口封闭,自上而下分段,孔内循环法灌注,水灰比有采用3、2、1、0.8、0.5:1五个比级,水泥采用42.5R普通硅酸盐水泥。灌浆压力为0.4~2.5Mpa。由于右岸中上部趾板基础地质条件较差,灌浆压力较大可能对趾板混凝土造成抬动影响,设计、监理对灌浆压力作了调整,调整后的灌浆压力为0.4~1.2MPa,右岸中上部1、2、3段灌浆压力分级升压,其余段不分级升压。
完成帷幕灌浆孔281个,灌浆总长度9454m,注入水泥336324.27kg,平均注入率35.57kg/m,一、二、三序平均注入率递减17.69%、28%,递减率明显,灌浆效果明显。监理布设23个检查孔,压水试验178段次,最小透水率0.14Lu,最大透水率3.25Lu。透水率大于3Lu的检查孔位于右岸E块孔的第四段13.3~18.2m范围,共一段,鉴于接触段及其下一段的合格率达到100%,不合格孔段的透水率小于规范允许的150%设计值4.5Lu,且不集中,检查孔在
孔口两段以下各试段的合格率为99%,经综合分析,帷幕灌浆施工质量满足设计和规范要求。 (3)趾板基础灌浆施工质量
趾板基础固结、帷幕灌浆均按设计和施工技术规范进行施工。 固结灌浆经22个检查孔(总孔数的5.78%,大于规定的5%)压水试验检查,透水率小于5Lu,满足设计要求。但灌后未作超声波检查,以证实设计要求的岩石声波速度大于3000~3500m/s。
帷幕灌浆经23个检查孔(总孔数的8.18%)压水试验,绝大部份孔段透水率小于3Lu,满足设计要求,但检查孔数未达到规范要求的10%总孔数。
3. 趾板锚杆及混凝土施工
趾板为平趾板结构,共有三种规格,左岸EL552.692m、右岸EL552.981m以下宽8m,厚0.8m,左岸EL552.696m至EL577.749m、右岸EL552.981m至EL582.874m,宽6m、厚0.7m,左岸EL577.749至EL603.7m、右岸EL582.874m至顶EL604.2m,宽4.5m、厚0.6m。趾板共分20块,其中河床4块,左右岸各8块,河床趾板有2块长19m,岸坡上每块斜长均为25m。趾板混凝土的设计等级为C25W10F100。
在趾板基础设锚杆,规格为φ28mm、长4.5m,间距1.1m,排距1.25m,宽度8m的趾板设7排,宽度6m的趾板设5排,宽度4.5m的趾板设4排,共有2222根锚杆。 (1)趾板基础锚杆施工及质量
采用手风钻或高风压钻机造孔,孔深经监理验收合格后开始插锚杆,采取先注浆后插锚杆的施工工艺。河床段趾板基础锚杆由于工期紧张未进行锚杆的拉应力试验,在左右岸共进行6组(左4组、右岸2组锚杆拉拔力试验,抗拔力均大于设计值,质量合格。 (2)趾板混凝土施工及质量
a 趾板混凝土的原材料及配合比
趾板混凝土的原材料水泥为福建顺昌炼石牌42.5普通硅酸盐水泥,粉煤灰为福建邵武Ⅱ级灰,钢筋为福建三明钢铁厂闽光牌钢筋,减水剂为福州红墙化学建材公司CSP-2缓凝高效减水剂,引气剂为河北混凝土外加剂厂DH9引气剂。外来材料除随附出厂质量合格证外经一定数量(全标段水泥15组、粉煤灰4组、钢筋母材45组、钢筋焊接接头38组,减水剂3组、外加剂1组)的抽样检验全部合格。
细骨料为河砂或人工砂,粗骨料为现场轧制的碎石,经一定数量(全标段河砂31组,人工砂57组,碎石44组)的表现密度、含泥量、细度模数、超逊径检验全部合格。
趾板混凝土的配合比如下表
5~20 20~40 40~80 减水剂 引气剂 水胶比 砂率 水泥 粉煤灰 mm mm mm 水 混凝土等级 CSP-2 DH-9 333W/C+F % kg/m kg/m 细石 中石 大石 kg/m kg/m3 kg/m3 333kg/m kg/m kg/m C25W10F100 0.4 32(河 252 70 392 392 523 122 4.53 0.032 b 趾板混凝土施工及质量
趾板混凝土自下而上、先河床后岸坡逐块施工。混凝土由现场的两台搅拌机拌制,溜槽入仓,采用钢模翻模工艺施工,人工压实抹平混凝土表面,脱膜后洒水养护,冬季采用无纺布保温,在浇筑前进行验仓,验仓合格后进行浇筑。
2004年11月28日河床趾板混凝土开浇,2005年6月14日趾板混凝土全部浇筑完成,共3530.33m3。共制作抗压试块36组,抗压强度最大值43.6MPa,最小值31.4MPa,平均值36.2MPa,均方差3.36MPa,离差系数0.09。共制作抗渗试块7组,抗渗强度均大于设计要求的W10。制作抗冻试块2组,进行100次冻融循环试验,抗冻性能满足设计要求的F100。混凝土的抗压抗渗、抗冻性能均满足设计要求。
按每一浇筑块为一单元进行20个单元的质量评定,合格率100%,优良率85%(17个单元)。
对趾板周边缝一侧表面平整度用2m直尺检查,共检查160点,合格124点,合格率77.5%。
趾板混凝土浇筑后进行不定期的检查,埋设的止水设施保护良好。
c 趾板混凝土裂缝及处理
大坝蓄水前,在趾板左的左右块上发现8条裂缝,各裂缝的性状如下表列。
裂缝部左4块 位 ~532 (高程) 裂缝长m 左右 (左右连连通8 通) 0.2~缝宽mm 0.3 缝深cm 4~7 左7块 左8块 右3块 ~572 ~588 ~529 左右 左右 左右未 连通6 连通6 连通4 0.2~0.3 4~6 0.2~0.3 4~6 0.2~0.3 4~6 右6块 ~554 左右 连通6 0.22~0.28 4~7 右9块 ~584 右9块 ~589 右10块 ~601 左右 左右未 左右 连通4.5 连通2.5 连通4.5 0.18~0.25 2~6 0.18~0.28 2~5 0.18~0.32 5~8 采用以下两种方法进行裂缝处理:
①对于缝宽小于0.2mm,上下游不连通的表面裂缝,表面涂丙乳砂浆(厚30mm)处理,缝两侧各涂100mm。
②对于缝宽小于0.2mm,上下连通的表面裂缝和缝宽大于或等于0.2mm的宽裂缝,首先骑缝粘贴灌浆盒,进行LW/HW水溶性聚氨脂化学灌浆处理(LW:HW=30:70),然后沿缝凿出50×40mm的V型槽,槽中嵌填丙乳砂浆,表层涂SK底胶一道,在其上粘贴GB填料半块(15cm宽)与40cmGB盖板,用扁钢压住,边缘做封边剂封边处理。 4.大坝填筑
本钢筋混凝土面板堆石坝最大高111.30m,合同填筑总量176.137万m3,其中垫层料71730m3,过渡层51700m3,主堆石1071220m3,次堆石549700m3,坝后干砌石护坡17020m3。另斜坡砂浆35457m2。在施工过程中设计应业主的要求把垫层宽3m减为2m,过渡层由3m增至4m。实际已完成的填筑量垫层料49753.2m3,过渡料89655.9m3,主堆石1007543.7m3,次堆石555555.9m3,坝后砌石护坡13384.2m3。
(1)设计标准和要求
根据坝料各分区的功能,各分区坝料的设计要求如下表
坝 料 垫层 过渡区 主堆区 次堆区 Dmax (mm) 80 300 600 1000 D<5mm (%) 35~45 / / / D<0.1mm (%) 5~6 <5 <2 <2 干密度 (g/cm2) ≥2.15 ≥2.10 2.05 2.0 孔隙率 (%) 17 20 22 23 渗透系数 (cm/s) 1×10~10- 1×10-1~10-2 -34(2)爆破碾压试验
为了获得经济合理的爆破、碾压参数,结合本工程料场的地形、地质条件,选择合适的碾压机械设备,于2004年11月在1#、2#料场进行爆破试验,在大坝下游527m高程进行碾压试验。
在1#、2#料场采用自上而下、分层梯级爆破,采用高风压大孔径钻机钻孔,宽孔距、小排距、多排孔微差挤压爆破。爆破后1#料场取样71.6t, 2#料场取样86.7t进行颗份试验分析,颗份分析成果表明1#、2#料场爆破料级配良好,符合设计要求。通过爆破试验确定的石料开采钻爆参数如下表。
分区坝料 主次堆石区 过渡区 孔径(mm) 150 150 孔距(m) 6 4 排距(m) 梅花型布置 4 3 梯段高度 (m) 15~20 7.5 炸药单耗 3(kg/m) 0.4~0.5 0.6~0.7 坝料碾压试验时,主、次堆石料分别按80cm、100cm层厚进行铺料,过渡、垫层料按40cm进行铺料,主、次堆石料采用进占法铺料,过渡、垫层料采用后退法铺料,用26T自行式振动碾对各区分别碾压6、8遍,每碾压2遍检查一次沉降,振动碾行走速度为1.5km/h。碾压分别在每区6、8遍范围内采用灌水法挖坑取样进行颗分和密度试验,测定压实干密度、孔隙率。碾压8遍的干密度、孔隙率可更好满足设计要求。通过碾压试验确定的大坝填筑施工控制参数如下表。
坝 料 层厚 (mm) 碾压遍数 振动碾行走 速度km/h 洒水量% 碾压机具 主堆石 次堆石 垫层料 过渡料 800 1000 400 400 8遍 8遍 8遍 8遍 1.5 1.5 1.5 1.5 10~15 10~15 4~7 10~15 YZ26C强振 YZ26C强振 YZ26C弱振 YZ26C强振 (3)大坝填筑施工
主、次堆石、过渡料由坝下游1#、2#石料场供应。石料开采基本上按照通过爆破试验确定的钻爆参数进行,超径石首先在料场进行解小处理,个别未处理的超径石在坝上进行处理。过渡料的部份超径石翻至主堆石区,主堆石区的部份超径石翻至次堆石区,次堆石区的部份超径石或移作坝后砌石或进行解小处理。
垫层料采用碎石和砂按一定比例混合。 各石料采用20吨自卸汽车上坝。
坝上填筑、碾压按照碾压试验确定的施工控制参数进行。 垫层料由于水平宽仅有2m较窄,故先将垫层料堆放在坝面,再用装载机装运铺料,铺料层厚40cm,在靠近上游坡30~50cm和距周边缝50cm范围内采用人工铺料整平,采用YZ26C自行式振动弱碾8遍,振动碾行走速度控制在15km/h,垫层区边缘40cm内及周边缝附近采用1t平板振动碾碾压。垫层料碾压时洒水控制在6~10%。
过渡料层厚40cm,水平宽4m,采用后退法进料,主堆石料层厚80cm,次堆石料层厚100cm、采用进占法进料,推土机推平,采用YZ26自行式振动碾强振碾压8遍。碾在平行块轴线,采用进退错距法,错距25cm。碾压时洒水控制在10~15%。 (4) 大坝填筑质量控制和检测
大坝填筑质量控制以控制上坝料颗份级配和碾压参数为主,试验取样为辅。
各料区按照规范要求和下列抽验频次进行试坑抽验。
部位 垫层料 检测项目 密度 颗粒 级配 水平 斜坡 规范、技术条款规定 抽检次数 1次/(500~1000)m3 1次/(1500~3000)m3 抽验次数 62 29 填筑方量(m) 49753.2 35457 3抽检频率 1次/802m3 1次/1223m3 过渡区 主堆区 次堆区 密度、颗粒级配 1次/(3000~6000)m3 41 27 8 89655.9 1007543.9 555555.9 1次/2187m3 1次/37316m3 1次/69444m 3密度、颗粒级配 1次/(10000~50000)m3 密度、颗粒级配 1次/(10000~100000)m 3大坝试坑检测结果如下表列。
部位 垫层区 过渡区 主堆区 次堆区 孔隙率(%) 试坑数(个) 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 91 41 27 8 2.23 2.20 2.29 2.10 2.15 2.101 2.06 2.04 2.17 2.134 2.10 2.06 17 19.8 21.4 22.1 13.9 15.3 12.6 19.8 16.23 18.57 19.82 21.29 干密度(g/cm3) 检测结果 合格 合格 合格 合格 干密度标准差(g/cm) 0.01 0.02 0.05 样少于20组不统计 3以每一填筑层为一单元,以坝料铺筑,加水、碾压、上游坡面处理为主要内容的单元质量评定结果如下表列。
填筑区 已评定单元数 垫层区 过渡区 主堆区 次堆区 总 计 263 251 129 109 752 优良个数 合格率(%) 优良率(%) 230 219 107 94 650 100% 100% 100% 100% 100% 87.45 87.25 82.95 86.2 86.43 备 注 根据试坑抽检和单元质量评定结果,大坝填筑质量满足设计和规范要求。
垫层料渗透试验采用双环法,共进行4组试验,渗透系统分别为:8.35×10-4、5.22×10-4、6.975×10-4、8.8×10-4cm/s,满足设计要求。 (5) 大坝施工期的沉降
大坝施工期的沉降是检验坝体压实度的一个重要指标。根据坝内水管式沉降仪的观测,在2005年4月至10月大坝填筑高峰期,大坝内部沉降速度较快,EL573最大沉降速度达4.5mm/天,EL593最大沉降速度达6mm/天。坝体最大沉降已达741mm,达坝高的1.2%,相对大些。但自2005年11月开始浇筑一期面板起,大坝沉降已趋缓约
0.3mm/天,趋稳定,对面板受力有利。
2006年3月下闸蓄水后,经三年运行,至2009年中最大沉降量81cm,约为坝高1.368%。 (6) 垫层斜坡碾压及砂浆固坡
坝前斜坡碾压分4次进行,斜坡面高程采用6×6m方格网进行测量控制,人工削坡,采用YZT-10L斜坡碾碾压,先静碾一遍,后半振碾(上振下不振为一遍)8遍,碾压时采用错距法进行,碾压行走速度控制在1.5km/h以内并保持均匀速度。在碾压前4小时进行洒水润湿,碾压后用6×6m方格网测量复查。根据复查结果,消盈补欠再静碾一遍。
砂浆固坡在斜坡碾压合格后进行,砂浆标号为M5,采用人工摊铺整平,摊铺宽度4~5m。碾压必须在砂浆初凝前完成,一般仅静碾一遍。要求砂浆面不高于设计线50mm,不低于设计线80mm,固坡完成后洒水养护。
垫层固坡表面采用3×3m和6×6m方格网测量检查,共检查1146点,合格1043点,合格率91%。 (7)坝后干砌石护坡砌筑
干砌石护坡滞后于次堆石区,随坝体的升高逐层砌筑,干砌石料从次堆石料选取大于50cm的块石,尽量选用块石比较平整的一面作为坡面,有突出的部分用手锤敲打平整,坡面的平整度主要以测量放点配以大样,样间拉线控制。
干砌石护坡施工质量主要从石料质量和砌筑工艺外观进行检查评价。检查表明,石料较为致密坚硬,干砌石咬扣紧密,自下而上错缝无通缝,砌石紧靠密实、垫塞稳固。由于砌石石料来源于料场爆破大块石,砌石表面的平整度受到石料节理面影响,表面平整度相对较差。
以4个马道为界线分为4个单元进行质量评定,4个单元均达到
合格,3个单元优良。 5. 面板混凝土施工
混凝土面板为变厚结构,面板顶部厚度0.3m,面板最底部厚度0.65m。面板总面积35457m2,混凝土设计方量15510m3。面板钢筋采用双向单层配筋,布设在面板中部。周边缝及面板分缝均配有加强箍筋,钢筋总量1110吨。面板混凝土标号为C25W10F100。
面板共分36块,其中12m宽15块、6m宽21块。面板分两期施工,一期从EL515至EL575,斜长101.36m,二期从EL575至EL617.7,斜长73.4m。
(1) 钢筋混凝土原材料及配合比
水泥为福建顺昌炼石牌42.5普通硅酸盐水泥,粉煤灰为福建邵武Ⅱ级灰,钢筋为福建三明钢铁厂闽光牌钢筋,减水剂为福州红墙化学建材公司CSP2缓凝高效减水剂,引气剂为河北混凝土外加剂总厂DH9引气剂。外来材料随附产品质量合格证外,经过一定数量的抽验均为合格,符合规范要求。
砂为天然河砂,粗骨料为现场轧制的碎石。表观密度、细度摸数、含泥量、超逊径等经过一定数量的抽验均符合规范要求。 面板混凝土在开始浇筑时采用如下配合比。
混凝土标号 水胶比 砂率% 水 配合比 (kg/m3) 水泥 粉煤灰 62 砂 小石 中石 减水剂CSP2 4.65 引气剂DH9 0.02 C25W10F100 0.43 34.5 133 248 648 516 713
第一块面板施工中发现,该配合比混凝土经长溜槽输送有一定分离现象,影响仓面混凝土的和易性,调整后的配合比如下。
混凝土标号 水胶比 砂率% 36 水 配合比 (kg/m) 水泥 粉煤灰 62 砂 小石 中石 减水剂CSP2 4.65 引气剂DH9 0.02 3C25W10F100 0.43 133 248 669 500 693
(2)面板混凝土施工
面板混凝土采用无轨式滑模施工,跳仓浇筑,人工抹面、压面。混凝土浇筑前施工工艺有测量放样、周边缝、垂直缝缝底沥青砂浆垫层施工、设置架立筋、钢筋绑札、安装止水铜片和侧摸、安装溜槽、吊装滑摸等。钢筋接头采用单面焊接,止水铜片采用专用工具连续压制一次成型。滑摸平均升速2~3m/h,最大升速4m/h。岸坡三角块面板采用平移转动法进行滑模。采用插入式振捣器振捣。混凝土浇筑后,在修整表面后铺盖塑料薄膜保水,混凝土初凝后用无纺覆盖,低温时加盖双层无纺布保温。在初凝后白天洒水养护直至蓄水前,负温时暂停洒水养护。
水泥、砂石料采用自动配料机配料,粉煤灰分包过磅计量,减水剂、引气剂用固定容器下料。混凝土由1m3强制式搅拌站拌合,用工程车水平运输,通过溜槽入仓。 (3)面板混凝土施工质量
完成103组抗压试块的检验,抗压强度最大值45.8 MPa、最小值34.5MPa、平均值38.6MPa,均方差3.14MPa,离差系数0.08。混凝土抗渗取样15组,试验结果全部合格。混凝土抗冻取样2组,试验结果全部合格。
以每一浇筑块为一单元,以基础处理、滑模制作及安装,模板、钢筋、止水、混凝土浇筑等工序为主要内容进行质量评定,共评定的49单元全部合格,其中41个单元优良。
一期面板表面的平整度用全站仪检查,共检查181个点,合格172点,合格率95%。未提供二期面板表面的平整度检测资料。
面板混凝土的强度、施工质量达到规范和设计要求,混凝土的均质性较好。 (4)面板裂缝和处理
对面板裂缝共进行4次检查。
第一次是在大坝蓄水前,2006年3月13日会同施工单位进行普查,共发现面板裂缝22条, 575m高程以下18条, 575~589m高程4条,当时裂缝宽度均在0.05~0.1mm之间,其中裂缝宽度在0.05~0.1mm之间左右连通的裂缝9条,裂缝多集中在中间坝段左1、左3、左5、左7、右1后浇块上。本次裂缝深度未检测。施工单位采用同趾板裂缝处理方法对所有裂缝进行封闭处理。后经检查,处理后裂缝没有出现延伸或扩展现象。
第二次是蓄水后于2007年6月12日进行普查,此时库水位在594m高程,检查发现新裂缝12条,其中缝宽≥0.1mm的3条,缝宽0.05~0.1mm的9条,左右连通仅1条。面板裂缝多集中在中、右岸坝段左2、右3、右4、右5坝段的604~614m高程。本次裂缝深度未检测,所有裂缝也未作处理。
第三次是在蓄水后于2008年4月7日进行普查,此时库水位在584.2m,本次共发现裂缝33条(包括前次发现的12条),裂缝宽度≥0.1mm的2条,其余裂缝宽度0.05~0.1mm,其中左右连通性裂缝8条,新增裂缝多集中在左、右岸坝段右7、右12、左11、左12、左13、左15坝段的603~615m高程。本次裂缝深度未检测,所有裂缝也未作处理。
第四次是在2009年12月4日进行一次比较详细的普查,此时库水位599.5m,共检查发现新裂缝16条,裂缝宽度0.05~0.1mm的左右连通裂缝13条,裂缝多集中在左、右岸坝段右7、左11、左13、左15坝段的601~615m高程,裂缝深度不大,仅量测至0.1mm左右。
综合上述4次检查,大坝已运行4年,至目前共发现71条面板裂缝,其中蓄水前检查到22条,裂缝已作了封闭处理,未发现有延伸或扩张现象。现大坝601m高程以上残存49条裂缝,裂缝宽度尚较小,小于0.2mm,能测到的深度也不大,尚属表层裂缝。 6. 面板趾板止水缝的施工及质量
面板堆石坝止水缝共4574m,其中面板涨开缝A型缝23条1631m,面板压缩缝B型缝12条1770m,面板与趾板周边缝C型缝1条461m,面板底部与A、B缝过渡缝D型缝35条210m,面板与防浪墙接缝E型缝1条324m,两岸接头缝F型缝2条54m。防浪墙每隔24m设一条伸缩缝,伸缩缝设一道D型止水铜片,缝内夹有2mm沥青浸渍杉板。另尚有一二期面板间的水平缝。
各种缝止水除了底部已予理的止水铜片外,基本由V型槽口、PVC棒、GB填料、GB复合盖板组成,C、D、E、F缝尚在PVC棒上设置波型橡胶止水带。
GB止水材料由北京中水科海利工程技术有限公司、中国水利水电科学研究院结构研究所供应。
止水铜片由河南洛阳铜厂供应。 止水材料的物理力学性能应满足设计要求,进货时均经进库验收,进库验收主要是进行外观检查和产品合格证或检测报告的检查。止水铜片还进行2组母材、2组焊接的检验。
表面止水施工工艺包括槽缝的清理及检查验收,涂刷SKⅡ粘接底胶、安装PVC橡胶棒、粘贴GB填料及检查验收,安装波型橡胶止水带及检查验收,填压上层GB柔性填料及检查验收,覆盖GB盖板、刷封边剂及最后检查验收以及各种止水带的接头连接及检验。 止水的施工按照《水工建筑塑性嵌缝密封材料技术标准》(SL/T949-2005)和水科海利止水材料施工工艺手册的施工技术要求进行。
在施工前根据工艺手册编制施工作业指导书、施工期间还邀请北京水科院代表来现场进行培训和检查指导。
大坝接缝止水的质量主要从混凝土缝面的清理、SKⅡ底胶涂刷、PVC棒安装及柔性填料封填、GB复合板安装等4个项目进行检查评定、已完止水质量评定结果如下。
止水内容 已评定单元数 优良单元数 合格率 优良率 备 注 A型缝 B型缝 D型缝 C型缝 E型缝 F型缝 G型缝 合 计 23 22 35 9 4 20 2 115 19 20 29 9 4 16 2 99 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 92.6% 90.9% 82.8% 100% 100% 80% 100% 86.1% 7. 坝前粘土和石渣回填
坝前EL545以下设粉质粘土铺盖和外侧石碴保护作为趾板、面板及其接缝发生裂缝时自愈封堵材料。粉质粘土上下宽均为3m,坡比1:1.4,保护石碴顶宽3m,上游坡比1:2.0,填筑工程量约3.6万m3。 粉质粘土含砂量小于10%,塑性指数10~17,粘粒含量不超过40%,从坝址以上右岸距坝址约1km的库区土料场供料;经检测土样<0.1mm颗粒含量占18%,<1mm颗粒含量占35%,砂含量比设计要求大。石碴为趾板和坝基开挖料,由左岸上游弃料场供料。 粉质粘土和石碴均采用反铲装自卸汽车运输。
回填工作在EL545以下表面止水、反向排水管封堵、趾板、面板施工缺陷处理后进行。
粉质粘土、石碴采取分序分层填筑、同步进占,先回填一层石碴,再向内侧填筑一层粉质粘土,互相交替上升,填筑层厚度控制80cm以下,采用推土机振平、适当碾压,严格控制粉质粘土宽度和石碴外坡。
粉质粘土、石碴回填施工质量经监理验收合格。 8. 坝顶细部结构施工质量
大坝坝顶细部结构包括防浪墙、坝顶下游挡墙、坝顶电缆沟、排水沟、坝顶静碾区、坝顶路面、坝顶照明结构等。
坝顶细部结构混凝土原材料同大坝工程混凝土原材料,经检验全部合格,除局部采用C25混凝土外,均为C20混凝土,其配合比如下。 配合比 (kg/m3) 部位 防浪墙及坝顶公路 砼标号 水灰比 水泥 砂 5~20碎石 20~40碎石 水 减水剂 C20 0.495 293 691 510 765 145 4.395 防浪墙混凝土在砂浆垫层上分三层浇筑。竖向钢筋接头采用焊接,水平向钢筋采用绑扎,模板采用标准钢模,每隔24m设一伸缩缝和止水,止水铜片分两段制安,第一段为基础止水,第二段为墙身止水,基础止水铜片一端与面板顶止水铜片焊接,另一端与墙身止水铜片焊接,缝间夹有12mm沥青杉板。混凝土由坝顶拌合站供应,采用12t吊机配1m3卧罐和活动下料筒入仓。
其它混凝土如坝顶下游墙、坝顶电缆沟、排水沟、坝顶道路、除盖板为预制混凝土外,均为现场浇筑。
坝顶静碾区包括碎石垫层和路面施工,碎石垫层在相应高程混凝土达到7天以上龄期后填筑,采用推土机平仓,人工平整,26t自行振动碾静碾6遍。路面混凝土采用自卸车运输直接入仓,振捣完成后人工抹面、压面、拉纹、抹光。
坝顶细部结构共有36个单元,质量评定全部合格,其中30个单元优良。
10. 大坝土建工程施工质量评价
(1)坝基、趾板基础按设计要求开挖到位,地质缺陷已按设计要求进行了处理,经检查验收开挖和地质缺陷处理合格、符合设计要求。由于开挖后的趾板基础表面不平整度较差,形成对趾板混凝土的约束。
(2)趾板基础的固结、帷幕灌浆均按设计要求和施工规范施工。固结灌浆经大于5%总孔数的检查孔压水试验检查,基岩透水率小于
设计要求的5Lu,但未进行灌浆后岩石超声波速检测。帷幕灌浆经7.65%总孔数的检查孔压水试验,绝大部分孔段透水率小于设计要求的3Lu,但检查孔数量少于规范要求10%总孔数。趾板基础固结灌浆、帷幕灌浆总体上符合规范和设计要求,今后应加强趾板基础渗漏的监测。
(3)趾板混凝土的原材料经抽检全部合格、符合规范要求。趾板混凝土的强度、施工质量达到设计和规范要求。蓄水前发现的裂缝已进行封闭处理。
(4)大坝填筑通过爆破、碾压试验取得经济、合理的石料开采钻爆参数、填筑碾压参数,选用石料颗粒级配合适,各种堆石料填筑质量抽检频次符合规范规定,各种堆石料填筑的干密度、孔隙率均达到设计要求。大坝填筑质量符合设计和规范要求。坝体施工期的沉降速度和沉降值较大,但在面板开始施工时已趋缓、趋稳定、对面板受力有利。在面板施工前已对上游坝坡进行专门碾压和砂浆固坡,坝坡表面平整度合格。坝后干砌石施工质量总体上符合设计要求。 (5)面板混凝土的原材料经抽检全部合格、符合规范要求。混凝土强度、施工质量达到设计和规范要求。
(6)面板、趾板及其接缝的表层止水采用比较可靠的结构、施工工艺比较讲究,经检查验收施工质量达到设计、规范的要求。 (7)坝前粉质粘土和保护石碴回填高度较高,在电站进水口底坎以下仅4.5m,有利于今后大坝的防渗漏处理,该部位施工质量经监理检查验收合格。
(8)大坝已运行4年,经4次普查,共发现71条面板裂缝,其中蓄水前发现的22条裂缝已作了封闭处理,未发现有延伸或扩展现象。现大坝601m高程以上面板尚残存49条裂缝,裂缝宽度、深度尚不大(缝宽小于0.2mm),尚属表层裂缝。但应继续加强裂缝发展的观测,如缝宽继续扩大,缝深入面板中部钢筋,应进行封闭处理。
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