三峡工程左导墙碾压混凝土施工技术改进与实施.docx

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三峡工程左导墙碾压混凝土施工技术改进与实施

三峡工程左导墙碾压混凝土施工技术改进与实施

摘要：

本文选取三峡工程左导墙碾压混凝土工程项目，在介绍其基本情况的基础上，着重从配合比设计与优化、施工技术与工艺改进等方面叙述了在三峡工程左导墙碾压混凝土施工中研究并实施的新的技术举措。

也是对三峡工程左导墙碾压混凝土施工新经验的总结。

文章在最后给出了实施成效及结论。

关键词：

碾压混凝土配合比优化进仓口喷雾降温

一、概述

长江三峡水利枢纽工程是当今世界上规模最大的水利枢纽工程。

其右岸纵向围堰、左岸厂闸导墙和三期上游挡水围堰均设计为碾压混凝土结构。

图1左导墙标准剖面图

左导墙位于三峡工程左导墙坝段下游，是溢流坝段和左岸厂房坝段的分隔体，其上部有一断面为10m×12m的泄槽，泄槽两侧墙厚3.0m，泄槽与左导墙坝段的排漂孔相连接，作为泄洪和排除库面漂浮物的通道。

左导墙轴线长度为210m，结构上划分为导1#至导7#共7个坝段，其中导1#、2#长度均为25m，导3#～导7#长度均为32m。

其横截面为梯形（见图1）。

底部宽度32～52m，建基面高程从-5.0～-9.7m，是整个三峡工程建基面最低高程，顶部高程87.656～92.645m。

左导墙设计采用碾压混凝土“金包银”形式，即底部为2.0m常态混凝土垫层，中间碾压混凝土为R90150#，左侧为1m厚R90250#常态混凝土，右侧为1m厚R90350#高标号抗冲耐磨常态混凝土加上2m厚R90250#变态混凝土（即碾压混凝土注浆改性混凝土），泄槽底部及侧墙内表面也有1m厚R90350#抗冲耐磨常态混凝土。

左导墙混凝土总量约45万m3，其中碾压混凝土38万m3，常态混凝土7万m3，钢筋209t。

主要工程量见表1。

二、配合比的调整和优化

左导墙碾压混凝土主要设计指标见表2。

从设计提出的指标可以看出，由于三峡工程的重要性，设计对碾压混凝土的耐久性和抗裂性提出了较高要求。

表1左导墙主要工程量表

名称

规格

单位

数量

备注

基础垫层混凝土

R90200#

万m3

1.79

其中碾压混凝土总方量为38.2万m3

碾压混凝土1（基础约束区外）

R90150#

万m3

23.71

碾压混凝土2（基础约束区内）

R90200#

万m3

8.82

改性碾压混凝土

R90250#

万m3

5.67

外包抗冲耐磨混凝土

R90350#

万m3

0.94

外包常态混凝土

R90250#

万m3

1.26

泄槽抗冲耐磨混凝土

R90400#

万m3

0.63

上部结构混凝土

R90200#

万m3

2.51

止水铜片

Ⅱ型

m

584

钢筋

Ф16

t

4.89

共计

209.36t

Ф26

t

0.81

Ф25

t

203.49

Ф32

t

0.17

聚乙烯泡沫板

1cm厚

m2

1610

表2左导墙混凝土主要设计指标

序号

混凝土

标号

级配

抗冻

标号

抗渗标号

极限拉伸值

（10-4）

最大水胶比

工作度

（cm或s）

水泥

品种

粉煤灰

最大掺

量（%）

备注

28d

90d

1

R90200#

二、三

D150

S8

0.70

0.75

0.50

5～15S　　

中热525#

40%

碾压混凝土

2

R90150#

二、三

D100

S6

0.60

0.65

0.55

5～15S　　

45%

碾压混凝土

3

R90250#

二、三

D150

S10

5～15S　　

改性混凝土

1、配合比设计

根据设计要求和有关规定，配合比设计中水泥采用葛洲坝水泥厂的中热525#水泥；粉煤灰采用河南首阳山电厂的一级粉煤灰；砂采用下岸溪人工砂，其母岩为下岸溪鸡公岭矿山的斑状花岗岩，粗粒晶镶嵌结构；粗骨料采用古树岭人工碎石，其母岩为三峡工程船闸、电站厂房和大坝基础开挖的闪云斜长花岗岩，粗粒结构。

为确保在使用人工骨料的前提下，大幅度降低混凝土用水量和胶凝材料用量，并满足碾压混凝土施工中层面间歇的要求，在碾压混凝土中掺用缓凝高效减水剂。

同时，为满足碾压混凝土耐久性要求，试验中亦掺用引气剂。

通过对设计指标验证，确定满足要求的碾压混凝土配合比见表3。

表3配合比中二级配碾压混凝土中R90=200#胶凝材料用量180kg/m3，R90=150#胶凝材料用量176kg/m3，三级配碾压混凝土中R90=200#胶凝材料用量156kg/m3，R90=150#胶凝材料用量152kg/m3，均高于三峡工程要求的碾压混凝土中胶凝材料用量需大于140kg/m3的要求，并且各项指标均满足设计要求。

表3左导墙碾压混凝土配合比表

设计

标号

水泥

品种

级配

配合比参数

骨料比例

大石:

中石:

小石

（%）

减水剂

掺量

（%）

引气剂

掺量

（/万）

水胶比

单位用

水量（kg）

砂率

（%）

粉煤灰

掺量（%）

R90=200#

D150；S8

中热525#

二

0.50

90

40

40

50:

50

0.6

4.00

三

78

35

40

30:

40:

30

4.00

R90=150#

D100；S6

二

0.50

88

40

50

50:

50

5.00

三

76

35

50

30:

40:

30

5.00

2、配合比的调整和优化

采用表3中的配合比，在三峡左导墙部位进行了现场碾压试验，试验中出机口VC值按5～10S控制，但仓面混凝土压实密度偏低，碾压遍数在8～10遍时，压实密度测试数据在2200～2260之间，混凝土表面水泥浆不丰富，当碾压遍数超过8～10遍时，随着碾压遍数的增加，混凝土压实密度下降。

对形成以上现象的原因进行分析，主要有以下几方面：

（1）由于碾压混凝土均采用花岗岩人工骨料，骨料脆性较大，在压实过程中，骨料容易破碎，导致骨料比表面积增大，因此，需要进一步增加胶凝材料用量，以满足骨料表面包裹的需要。

（2）由于掺用缓凝高效减水剂，VC值损失较大，在机口VC值满足5～10S条件下，仓面上碾前VC值一般在15S以上，再加上混凝土骨料表面粗糙，棱角较多，压实功传递中损耗较大，因此需增大压实功率，但在现场无法增大压实功率，因此，需对混凝土出机口VC值进行调整。

通过现场试验成果，我们对碾压混凝土配合比进行了调整，调整的主要内容是增加胶凝材料用量，并适当降低减水剂掺量，调整后的碾压混凝土配合比见表4。

表4左导墙碾压混凝土调整配合比表

设计

标号

水泥

品种

级配

配合比参数

骨料比例

大石:

中石:

小石

（%）

减水剂

掺量

（%）

引气剂

掺量

（/万）

水胶比

单位用

水量（kg）

砂率

（%）

粉煤灰

掺量（%）

R90=200#

D150；S8

中热525#

二

0.50

94

40

50

50:

50

0.5

4.00

三

85

35

50

30:

40:

30

4.00

R90=150#

D100；S6

二

0.50

92

40

58

50:

50

5.00

三

83

35

58

30:

40:

30

5.00

调整后的配合比中二级配碾压混凝土中R90=200#胶凝材料用量188kg/m3，R90=150#胶凝材料用量184kg/m3，三级配碾压混凝土中R90=200#胶凝材料用量170kg/m3，R90=150#胶凝材料用量166kg/m3。

并且要求碾压混凝土机口VC值为2～5s，要求从拌和物加水拌和起，到开始上碾压时不超过一小时。

在配合比优化调整后，再一次进行了现场碾压试验，现场试验中严格控制了机口VC值和加快了施工进度，缩短了上碾前的间歇时间，取得了较好的试验成果，因此，在工程中确定采用如表4的配合比。

工程中的检测资料如表5、表6。

由于三峡工程的重要性和三峡工程原材料的特殊性，使我们在碾压混凝土施工体会到，在采用花岗岩骨料的条件下，碾压混凝土中胶凝材料用量不能低于165kg/m3，这样才能保证混凝土层面结合良好。

另外，出机口VC值在保证仓面不陷碾的情况下，越低越有利。

三、施工技术与工艺的改进

左导墙碾压混凝土采用了目前已成熟的碾压混凝土施工技术，根据仓面资源的情况尽量浇筑大仓位，体现快速施工的优势。

左导墙7个浇筑块共分为3个大仓浇筑，最大仓位面积达3034m2，碾压混凝土拌和采用拌和楼自落式拌和机拌和。

20t自卸汽车运输混凝土直接入仓，随着坝体升高填筑汽车入仓道路。

仓内2台平仓机摊铺混凝土，配3台BW201振动碾压实混凝土。

常态混凝土及变态混凝土采用手持振捣棒振捣。

左导墙碾压混凝土每仓升层为2.1m，主要使用多卡悬臂模板，造缝方法前期用钻孔灌砂诱导成缝，后期改用手扶式切缝机切缝。

在左导墙施工过程中，我们在以下几个方面进行了施工技术与工艺的改进；

1、仓面设计

由于左导墙不同标号级配的混凝土多达6种，在同一仓内最少有3种混凝土，即碾压混凝土、改性混凝土、常态混凝土，仓内设备多，为确保施工中各道工序正常、有序、高效运行，在左导墙碾压混凝土施工中广泛采用了仓面设计。

混凝土开仓浇筑前，施工单位精心作出准备浇筑的一个仓位的仓面施工设计，经监理工程师批准后方能开仓浇筑混凝土。

仓面设计的内容主要包括以下几项内容：

（1）仓面情况，包括仓面高程、面积、方量、混凝土种类及仓位施工特点等；

（2）仓面预计开仓时间、收仓时间、浇筑历时、入仓强度、供料拌和楼；

（3）仓面资源配置，包括设备机具、材料及人员数量要求；

（4）仓面设计图，图上标明混凝土分区线，混凝土种类标号，浇筑顺序等；

（5）混凝土来料流程表；

（6）对仓面特殊部位如止水周围、钢筋区、过流面等重要部位指定专人负责混凝土浇筑质量工作（在注意事项中标明）；

（7）浇筑情况评述：

收仓后，由质检人员和监理工程师对该仓混凝土浇筑情况进行简要评述，对可能存在的浇筑质量问题提出处理意见；

（8）仓面设计由施工单位提出，经监理批准后发给当班班长、质检员及监理外，还应送给有关部门。

2、入仓口设置

在采用汽车直接入仓浇筑碾压混凝土时，入仓口的模板架立和混凝土浇筑都是施工中的一个难点。

在三峡左导墙施工时，汽车因受进入道路限制必须从左导墙右侧进到仓内，而右侧表面有一层1m厚抗冲耐磨混凝土，表面平整度要求很高，因此右侧面不能作为入仓口。

为此我们将每一仓的入仓口设在坝段之间的分缝处，相邻的两仓的高差始终保持在半个升程（即1.0m左右），碾压混凝土浇筑时另外半个升程的入仓口预留坡度为1：

6，宽度为5m的斜坡，确保汽车直接入仓（见图2）。

因入仓口设在分缝处，汽车进仓时必须从相邻仓进入经入仓口到达浇筑仓，浇筑仓的过流面模板开仓前就立好。

如甲、乙两仓为相邻仓，当浇筑甲仓时，乙仓作为进仓道路，甲仓拆模后，乙仓过流面立模板，道路填至甲仓作为进仓道路，入仓口始终在甲、乙两仓分缝线上。

这样就解决了过流面立模的问题，保证了过流面抗冲磨混凝土的表面质量。

表5左导墙碾压混凝土拌和物检测试验成果表

生产时间

部位

高程（m）

仓面

机口

VC值

VC值

控制标准（510s）

控制标准（37s）

检测次数

平均值

最大值

最小值

合格率（%）

检测次数

平均值

最大值

最小值

合格率（%）

99.12.0712.08

左导墙7块

5.77.8

11

9.4

12.0

4.0

54.5

11

7.2

9.8

4.0

72.7

99.12.1312.15

左导墙6块-7块

7.810.0

10

7.7

10.5

5.0

90.0

12

6.0

9.0

4.0

83.3

99.12.2012.21

左导墙6块-7块

10.012.0

15

6.8

9.0

4.0

93.3

9

5.2

6.0

3.0

100.0

99.12.2412.26

左导墙6块-7块

12.014.1

14

6.7

9.7

4.0

92.9

9

5.0

7.5

3.0

88.9

99.12.302000.1.1

左导墙6块-7块

14.116.2

15

6.4

7.6

3.8

93.3

14

5.7

7.0

3.5

100.0

99.12.2812.30

左导墙4块-5块

17.019.1

16

5.9

10.1

4.0

75.0

11

4.3

7.2

2.5

81.8

2000.1.041.06

左导墙4块-5块

19.121.2

9

6.2

7.3

4.7

88.9

10

4.9

6.5

4.0

100.0

累计

90

6.9

12.0

3.8

82.2

76

5.5

9.8

2.5

89.5

表6左导墙碾压混凝土现场检测试验成果表

生产时间

部位

高程（m）

仓面湿容重（kg/m3）

混凝土标号

200#/3

控制要求

2389

检测次数

平均值

最大值

最小值

合格率（%）

99.12.0712.08

左导墙7块

5.77.8

58

2430

2483

2396

100

99.12.13～12.15

左导墙6块-7块

7.810.0

84

2420

2468

2393

100

99.12.2012.21

左导墙6块-7块

10.012.0

85

2438

2538

2405

100

99.12.2412.26

左导墙6块-7块

12.014.1

84

2426

2467

2400

100

99.12.302000.1.1

左导墙6块-7块

14.116.2

84

2423

2471

2400

100

99.12.2812.30

左导墙4块-5块

17.019.1

82

2426

2456

2400

100

2000.1.041.06

左导墙4块-5块

19.121.2

77

2419

2450

2398

100

累计

554

2426

2538

2393

100

图2汽车入仓口设置示意图

3、喷雾降温

三峡坝区为典型的湿润性亚热带季风气候区，夏季（5月-9月）月平均气温为21.7°C-28.7°C，最高月平均气温达32.6°C，极端最高气温为42°C。

在高温条件下，经碾压混凝土施工作业带来困难，为了防止水分散失和降低浇筑温度，在拌和楼和仓面采取了喷雾措施，取得较好效果。

左导墙左、右两边混凝土沿多卡模板连续布置喷雾管，压缩空气与水混合，喷出时雾化，使整个仓面小气候变得凉爽，水雾阻挡了阳光，降低了仓面温度。

仓面喷雾后可降低仓面温度3-4°C。

当气温高于25°C时仓面采用喷雾降温措施，同时做到卸料、摊铺、碾压各工序连续施工，对铺筑层已碾压完成的部位采取保温被覆盖等综合措施后保障了夏季浇筑碾压混凝土。

高温时段除了对运输混凝土汽车加遮阳棚外，汽车在拌和料等料时，沿停车带也安装了喷雾装置，降低汽车车箱温度。

在大风条件下施工时，仍保持仓面湿润，也在仓面进行喷雾。

总之采用喷雾措施后，对降低混凝土入仓温度起到了一定作用。

四、检测结果及结语

2000年8月下旬，由设计、监理对左导墙碾压混凝土随机布置3个点进行了钻孔取芯检查，钻孔总进尺为86m，最长芯样长5.9m（贯穿3个升层），芯样表明混凝土内部密实，骨料分散均匀，层间胶结良好，成芯率高达99.1%,芯样混凝土抗压强度、抗剪强度、层间抗剪强度、表观密度均符合规范及设计要求；对钻孔分段堵塞压水试验结果表明：

水压力0.1MPa持续时间15分钟，混凝土渗透吕容值不大于0.1,进一步表明了三峡左导墙碾压混凝土内部密实，质量优良。

该项目受到了国务院三建委质量专家检查小组以及三峡工程国际咨询专家的高度评价。