贵州平塘县河湾水电站双曲拱坝筑坝施工质量控制

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  摘要:介绍了河湾水电站外掺MgO筑双曲拱坝施工过程,从监理的角度详细介绍了滚动台阶法快速筑坝技术质量控制的要点,为今后类似工程施工监理提供参考。
  关键词:河湾水电站;外掺MgO;质量监理;体会
  Abstract: this paper introduces the hydropower station with build waterside MgO hyperbolic arch dam construction process, from the point of view of the supervision introduced a rapid method rolling steps DAMS technology and the main points of quality control, the similar project construction supervision for future reference.
  Keywords: river hydropower station; The additive MgO; Quality supervision; experience
  
  
  中图分类号:O213.1文献标识码:A 文章编号:
  1概述
   河湾水电站位于贵州省黔南州平塘县掌布乡槽渡河中上游交接带、支流掌布河汇合口上游,是平塘县境内槽渡河梯级开发规划的第一期龙头工程。电站装机2台,总装机容量20MW,多年平均发电量0.629亿kw.h,总投资2.1亿元。电站大坝平面拱型为抛物线曲线型,大坝坝顶全长142.3m,坝高80m,自2011年5 月31 日浇筑第一拌混凝土起至2012年2月29日止,大坝最大坝高已达53 m,浇筑混凝土6.7万方,占设计总量73.6%,坝体结构如图1、图2所示。
  
  
  
  该双曲薄拱坝采取全坝外掺MgO微膨胀混凝土快速筑坝技术进行施工,外掺MgO筑坝技术是一项国内创新技术,本工程采用胶凝材料(水泥+粉煤灰)中按比例外掺5%的轻烧MgO,用“湿掺法”添入搅拌机拌和,在保证氧化镁混凝土拌合物中MgO均匀性和混凝土坍落度的前提下,利用氧化镁的在水泥水化过程中自身体积变形而产生的延迟微膨胀性能,补偿因混凝土的温降和凝结干燥后产生的收缩应力,使收缩应力不超过混凝土的抗拉强度,目的是以自生体膨胀抵消收缩应力,避免裂缝的产生。外掺Mgo筑坝技术辅以正常的混凝土养护和冬季表面保温措施,能实现厚块、长块、短间歇浇筑和不分横缝、分层、通仓连续快速浇筑混凝土,采用台阶滚动推进,循环流水浇筑作业。从以上介绍可以知道,外掺MgO筑坝技术很好的解决了大坝通仓浇筑容易产生裂缝这个问题,减少了浇筑块之间的工序干扰,这就大大提高筑坝速度,缩短了工期,为提前发电创造条件,同时节省下传统筑坝产生的大量温控冷却措施和接缝灌浆费用,取得降低投资、保证功能的效果。
  2 工程质量控制
  监理人主要通过以下主要措施进行大坝碾压混凝土的施工质量控制:
  2.1 施工组织设计、施工措施的审查。
   根据坝体结构特点和工期要求,根据施工状况,审查施工组织设计,其中包括进度计划、浇筑工艺方案等,方案中必须体现并完善《外掺MgO混凝土大坝施工工法》、施工质量、温控措施、混凝土质量控制和质量检查程序,保证其切实可行以确保项目顺利实施。在确定施工计划并按此实施后,也可为设计单位后续的验证性仿真计算,如裂缝推演、確定诱导缝的位置提供资料。
  2.2 主要原材料的质量控制。
  2.2.1 水泥
   外掺MgO混凝土所用的水泥应为低水化热、强度富余较多、抗耐磨等特点的水泥,监理工程师检查其生产许可证、出厂合格证和品质试验报告,以及生产日期和出厂编号。接到材料进场通知后,承包人按照规范规定的频率进行抽样检测,监理按照《水利工程建设项目施工监理规范》进行跟踪检测和在业主指定的工地试验室进行平行检测。
  2.2.2 粉煤灰和外加剂
   工程使用粉煤灰品质达到Ⅱ级灰要求,每批来料必须检测纯度及活性指标,注意烧失量检测所反映的含硫指标,严格防止存放期内受潮结块,存放期超过3个月时应重新检测活性,失去活性的MgO不允许使用。外加剂根据设计要求必须具减水(≥20%)、引气(≥3%)等功效,专家要求冬季施工采用高效减水早强剂,高温施工采用高效减水缓凝剂,以60t为一批,每批来料必须检测1%的外加剂减水率。
  2.2.3 粗骨料、细骨料
   人工砂、石,骨料中不能混有泥团,质量控制的重点在于:及时取样以检验骨料的表面含水率、超逊径含量、含泥量、针片状颗粒,碎石严格控制80~120mm骨料粒径超径为零,机制砂的细度模数应严格控制在2.4-2.8之间。以防和易性差、水泥用量增加对控制水化热不利。
  外掺MgO混凝土拌和质量控制
   混凝土的施工分为:浇筑前的准备工作,混凝土的拌和,混凝土的运输,外掺MgO混凝土入仓与浇筑过程,混凝土的养护、保护
  2.3.1浇筑前的准备工作   
   混凝土浇筑前,要督促承包人对砂石料生产及存贮系统,原材料供应,施工机械、劳动力、工地试验室等资源设备进行检查,仓面各项准备工作到位情况进行检查,开拌前对称量设备进行归零校验,对自动配料器进行校秤确认。
  2.3.2混凝土的拌和
   大坝施工中使用3座1m3的强制式拌和机,设计混凝土净拌时间为180s,实际具备每小时生产50m3的能力,设置二套MgO搅拌装置,可满足每月浇筑2万m3混凝土的要求,监理监控要点一是监控机口的坍落度,坍落度是控制大坝混凝土浇筑质量的公认指标,确保生产严格意义上的低流态混凝土,避免坍落度大导致混凝土凝结收缩后产生较大的拉应力,施工中应根据天气情况及仓面施工反馈意见进行动态调整,高温季节最大坍落度不超过50mm;二是追踪检测MgO的均匀性,每浇筑层在机口抽验氧化镁拌和物均匀性3次以上,在混凝土出机口、中间、底部分3次取样,确保混凝土中MgO含量符合要求,达到微膨胀的补偿要求。
  2.3.3 混凝土的运输
   受地形限制,本工程的拌和楼到达浇筑仓面有二条线路,一条经河边至下游坝面塔机处,另一条通过交通洞至右坝顶,每条约1km,采用10~20t带的自卸车运输。坝面施工用5t自卸车运输。监控要点是:检查车辆是否备有雨棚、蓬布等防下雨或日晒的器具,运输道路应保持相对平整,以防混凝土受振后发生泌水,不能有急转弯、急刹车等影响混凝土质量的操作,车箱装载混凝土的厚度不能过高,坝面运输应采取措施垫钢板等措施防止自卸车等施工机具在新浇筑的混凝土上运输行走作业,以免混凝土在凝固过程中受到反复扰动,导致不利于混凝土质量的情况发生。
  2.3.4 外掺MgO混凝土入仓与浇筑过程监控要点
   河湾双曲大坝浇筑层高控制在3m,每层循环时间约为7~10天,每层分6个台阶,铺料厚度50cm,全程使用高频振捣器配合人工平仓,按台阶法依次连续浇筑,搭接面形成45°~60°斜面,条带宽度为2m,如图3所示。
  
  
  
   图3台阶法浇筑柱状图(3m一层)
   坝体底部EL637m~EL652m,坝体整体上升15m,入仓方式为利用地形,仓外堆积开挖弃料垫高长臂挖掘机,铲可移动料斗内的混凝土入仓,从左岸向右岸采用台阶滚动推进,循环流水浇筑作业, EL652m~EL694m坝体整体上升42m,采取三种入仓方式,(1)采取缓降器溜筒溜筒下料+ 5t汽车运输+挖掘机摊平的入仓方式,(2)塔机吊卧罐运输入仓,(3)由塔机辅以皮带运输机及其它方式入仓。
   浇筑过程监理监控要点:
   a、浇筑前重点检查基础面,杜绝基础面未按规范要求处理便浇筑混凝土的现象,台阶处要凿毛处理,混凝土建基面必须冲洗干净,排除积水,经验收合格并签证后,先铺一层厚度为1cm左右的高一等级的砂浆。严格检查正确的入、平仓方式,量测混凝土浇筑时是否存在铺料厚度过大现象和卸料条处是否存在漏振或过振现象;
   b、施工中必须指定采用高频器;
   c、冲毛工序在混凝土终凝后,采用高压水冲掉胶浆乳皮,要依据配合比“初凝长,终凝短”的时间特点,注意避免冲毛过早造成的冲毛过深及混凝土表层浆液流失出现松散骨料层形成的弱面。
   d、施工时诱导缝必须竖直,监控要点是诱导缝预制件必须安装准确無误,固定牢固,吊运过程中破损较大的预制件应废弃,左右两端不能固定锁死,只允许同侧诱导缝块和上下块之间才能用铁丝固定,仓面各种仪器设备不能受碰撞变形位移,浇筑至有埋设的仓面时,要求负责大坝安全监测施工队伍的技术员到场指导,止水带施工要仔细振捣,保证止水带位置及埋设尺寸,防止歪斜。沥青木板要充分浸沥,不能露出原木而降低耐久性。
   e、雨天施工,降雨量小于3mm/h时,可继续施工,当雨量达到4~6mm/h时,应边卸料边用彩条布覆盖混凝土表面;温度低于-3oC时应暂停施工,温度0~4oC时,浇完后混凝土应及时保温,防止受冻;晴天、风大及高温浇筑施工时,必须对仓面进行喷雾降温保湿,以防止混凝土表面发白。
  2.3.5混凝土的养护、保护
   河湾水电站大坝混凝土浇筑每一仓浇筑时间一般在7~10d左右,加强对外掺MgO砼的养护,是防止砼产生裂缝的重要保证,砼养护须有专门的设施及专人管理。监控要点是确保坝顶、上下游面随时处于湿润状态为大前提。砼养护应在砼终凝后,用塑料软管穿小孔铺于砼表面,达到长期不间断喷水养护,保证全部砼处于长期潮湿状态。在寒潮到来前不宜过早拆模,砼浇筑后气温低于5℃时,宜采用土工布铺面再加盖彩条布保温防冻。放空底孔混凝土为C25、C40常态砼浇筑,形成通道后上下游注意临时用棉被、聚苯乙烯泡沫塑料板等封挡,尽量阻止冷空气进入底孔内形成寒冷的“过堂风”,造成因温差超标引起底孔表面开裂,坝体冷却水管冷却水通水时间必须根据坝体温度计仪器值分析后才允许停止。
  混凝土质量控制
   在混凝土浇筑过程中,监理人按照监理合同约定,采取三种方式对质量进行监控:1、旁站监理为主巡视监理为辅2、检验和量测3、现场记录和发布文件4、严格工地监理例会和工地协调例会制度,及时召开专题会。
  3.1旁站监理是本程混大坝凝土浇筑监理人员的一种主要现场检查形式
   在承包人提交三检表和开仓证后,并确定值班技术人员已到位后,监理工程师方确认开仓。在大坝砼浇筑过程中采取24小时三班连续性的全过程检查、监督和管理,按内部轮班制度,每个浇筑层由一个或二个监理员或监理工程师对大坝外掺MgO混凝土的仓面工艺全过程旁站监理,重点把关,总、副总监理工程师不定期的加强施工过程的巡视检查,监理人按照河湾水电站《施工监理规划》和《施工监理实则细则》的要求,结合《全坝外掺Mgo微膨胀混凝土快速筑拱坝施工工法》,及时发现和指令施工方纠正各种违规行为或存在的问题,消除影响工程质量的各种不利因素,保证审定的施工方法、技术方案、工艺流程和安全质量保证措施等的贯彻执行,
  3.2 检验和量测
   对原材料和中间产品进行跟踪检测和平行检测,根据《水利工程建设项目施工监理规范》SL288-2003平行检测的规定,依据《水工混凝土施工规范》DL/5144-2001和水利水电建设工程质量检验见证取样及全坝外掺Mgo微膨胀混凝土快速筑拱坝施工工法要求,制定监理单位质量平行检测方案;二是对砼位置轴线、高程,断面尺寸,施工缝处理和止水材料的搭接、焊接,外观质量都进行了量测。三是根据大坝安全项目监测内容,对坝体内部已埋设的观测仪器数据进行认真分析和比对,发现问题及时处理。
  3.3 现场记录和发布文件
   写好监理日志和旁站值班记录,并通过发布通知、指示、批复、签认等文件形式进行施工全过程的控制和管理。
  3.4 严格工地监理例会和工地协调例会制度,及时召开专题会。
   电站工程所涉及的专业多,工作面广,工程涉及的问题较复杂,工地现场会议是加强参建各方沟通和解决问题的重要途径,监理人作为工程的协调人,在监理规范及合同约定范围内及时召集参建各方主要负责人,适时定时召开专项专题会和工地例会,并形成会议纪要,下次会议时及时检查处理结果是建设过程中不可或缺的所在,如有需沟通处理的工程问题的需要,无论业主、承包方都可提出工地会议要求,会中各方畅所欲言,集思广益,言之有物,就工程迫切需解决的问题着重讨论并提出方法,分清责任,限时办结,特事特办,过程中特别尊重水电专家的咨询意见,秉承水利电力部门对工程建设严格要求与灵活处理工作思路去解决实际问题,这无疑对工程的建设的各项任务顺利开展、圆满完成有极大的助力。
  4 大坝浇筑质量
   本项目目前共见证承包人破型外掺Mgo抗压试件 286 组,其中28d龄期的176组,抗压强度最大29.5MPa,最小6.4MPa,平均抗压强度21.8 MPa;90d龄期的110组,最大抗压强度33.4MPa,最小20.1 MPa,平均抗压强度25MPa,标准差为3.522,变异系数0.141,外掺MgO混凝土其他性能指标(自生体变形、极限拉伸性能,劈拉强度、抗渗w8等级、抗冻F50等级)均满足设计要求。
  5 结 语
   只有在施工对各环节流程严格控制,熟悉规范,理解掌握外掺MgO快速筑坝技术的重点难点以及核心内容,施工中配备满足滚动法施工浇筑强度要求的机械,虚心听取和采纳专家咨询意见,才能浇筑出符合设计要求的坝体,达到优质、快速、经济、创新的目的。该技术不但可用于中、小型水电站的坝体工程,也可用于水利工程中的水库除险加固,防洪堤、抢险等需要大体积混凝土快速浇筑的项目,应用前景十分广阔。
  参考文献
  [1] 中华人民共和国水利部建设与管理司,SL 288—2003《水利工程建设项目施工监理规范》,北京:中国水利水电出版社,2003.
  [2] 中华人民共和国国家经济贸易委员会,DL5144-2001,《水工混凝土施工规范》和DL/T 5150-2001, 《水工混凝土试验规程》, 北京:中国电力出版社,2002.
  [3] 贵州中水建设项目管理有限公司,《全坝外掺MgO微膨胀混凝土快速筑拱坝施工工法》,贵州,2011
  
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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