超深防渗墙混凝土浇筑控制及滑管脱模关键技术研究

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作为土石坝基础工程中最重要的防渗设施之一,防渗墙对于保证大坝安全、减少库区渗漏具有重要作用。近年来,随着水利水电工程建设的不断发展,水电开发逐渐向西部山区和高海拔地区推进,水利建设的迅速发展对超深覆盖层地区的混凝土防渗墙技术提出了更高要求。各单元墙段由接缝连接成防渗墙整体,墙段间的接缝是防渗墙的薄弱环节。在所有的墙段连接型式中,接头管法由于接缝质量好,且可避免混凝土浪费,加快施工进度而在超深防渗墙施工中深受青睐。理论分析和工程实践表明,对于接头管法的超深防渗墙施工而言,确定接头管的拔管时机和拔管起拔力以及混凝土浇筑速度控制过程中的参数是制约施工质量和施工进度的两个关键问题。确定拔管时机主要包含两个层面的意义:一是在浇筑混凝土后较早拔管,以避免由于混凝土凝固导致起拔困难,甚至引起铸管;二是在浇筑混凝土后较晚拔管,以有充足的时间使混凝土稳固,而不致由于外部荷载导致拔管后混凝土坍塌,实际上是相互矛盾而又紧密联系的两个方面;而拔管时机和孔斜对拔管力的大小具有重要影响。论文以数值模拟为主要理论分析手段,以西藏旁多水利枢纽150m超深防渗墙施工为研究对象,对超深防渗墙混凝土浇筑进行了温度~结构场耦合分析,深入研究了超深防渗墙的拔管时机,对不同拔管时机、不同孔斜下的拔管力进行了分析,并以现场试验进行了验证;采用离散元法研究了混凝土浇筑过程中的施工控制参数,结果表明:(1)接头管的拔管时机受控于混凝土的稳固机制,受诸多因素影响,包括环境条件、荷载条件和施工条件等,具体到旁多项目150m的超深防渗墙而言,数值分析表明:在保持混凝土浇筑面距接头管底端40m的情况下进行拔管是满足要求的;(2)拔管力的大小主要与拔管时机和孔斜相关。不同的拔管时机导致接头管与混凝土之间不同的接触特性,进而影响拔管力;孔斜会增大拔管力,且随着孔斜增加,拔管力增加迅速。在初浇混凝土40m拔管且无孔斜情况下,拔管力大小约为500t;(3)接头管法施工混凝土浇筑参数控制主要包括浇筑导管口距槽孔底部最佳距离、导管在混凝土中的埋深、不同浇筑深度下浇筑混凝土下降速度等。数值分析表明:①混凝土初浇时,浇筑导管距槽底距离应控制在3~4倍导管直径范围;②浇筑结束阶段,浇筑导管内外混凝土高差应控制在5m以内;③随防渗墙深度的增加,混凝土在导管内下降形态呈较明显的间断现象,但在150m的深度范围内无明显离析和粗细骨料分离现象;(4)现场实践表明,拔管时机以初浇混凝土后7~8小时为宜,即浇筑混凝土40m左右开始拔管;拔管力大小受诸多因素影响,主要与接头管与混凝土之间的接触特性和孔斜相关。现场实践与理论分析成果具有较好一致性。论文给出了超深防渗墙接头管法施工中拔管时机和拔管力的分析方法,同时,对混凝土浇筑过程中控制参数的选取进行了初步探讨,对于提高超深防渗墙施工质量和加快施工进度具有一定的参考价值。
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