RCC壩的施工技術

1、【篇名】印度尼西亞巴拉姆巴諾 RCC 壩的建立【作者】A.戴. R.布里奇斯. C.法布里. 鄭艷君.【刊名】水利水電快報 2022 年 16 期【機構(gòu)】澳 . 印尼 . 意.【關鍵詞】:碾壓混凝土壩;壩設計;混凝土施工;施工方案;施工方法;印度尼西亞【摘要】由于導流工程延遲 ,巴拉姆巴諾 RCC 的施工承受分壩段澆筑。介紹RCC協(xié)作比設計、骨料生產(chǎn)、澆筑系統(tǒng)接縫處理 ,以及上游面防滲薄膜的安裝等。巴拉姆巴諾(Balambano)就 RCC 重力壩高 95m，壩頂長 350m，壩體體積 528 000m3，迎水面垂直，下游面坡度 0 .8 H: Iv，在迎水面和下游面上均鋪設了構(gòu)造護面混合材料

2、。溢洪道位于大壩中部，寬 38m，設有 3 扇 16m 高的弧形閘門。溢洪道和引水建筑物澆筑常規(guī)混凝土約 45 000m3。兩條直徑 5m 的壓力鋼管錨固在大壩下游面上。壩后式廠房裝有兩臺混流式水輪機，總裝機容量為 140 MW。1 RCC 配比設計RCC 抗壓強度最初按 15 MPa 來設計，但是在進展了試驗以后，設計者要求將標準修改為 13 .7MPa。配比設計經(jīng)受了兩個試驗階段。第一階段由 PRP 公司在美國陸軍工程師團位于美國俄勒岡州特勞斯代爾市的試驗室中進展，其次階段的一系列現(xiàn)場試驗在合同授標后進展。試驗用的骨料從橄欖巖開采場獲得，而粉煤灰從澳大利亞的格拉德斯通獲得，并對兩種印尼當?shù)?/p>

3、水泥:Tonasa l 號和 Tubban l 號進展了試驗。最終，選用 Tonasa l 水泥。在施工過程中，Rcc 配比中的膠結(jié)材料數(shù)量依據(jù)各種成分的不同性質(zhì)進展補償，包括細粒料的質(zhì)量和數(shù)量、材料的比重和吸水性、膠結(jié)材料的級配、質(zhì)量和數(shù)量等。骨料和水泥的配比在 17 .516 .1 范圍內(nèi)。水分按最正確的目標在拌合廠中不斷調(diào)整。最初設計的配比和經(jīng)調(diào)整后的典型配比列于表 1。在工地實施了一項全面質(zhì)量治理打算，以核查 RCC 的配比質(zhì)量和配比組成。在各階段 RCC 的平均強度比設計標準要高，同時強度的變異系數(shù)為少灰 RCC 壩的最低記錄之一。材料生產(chǎn)和運送骨料RCC 骨料取自拉羅納河左岸的橄欖

4、巖采石場(距大壩 1km，是從一個 510m 的風化和中等風化的巖石層下開采的中等和堅硬的橄欖石。未經(jīng)加工的橄欖石的比重在 2 .7 到 3 .0 之間。在采石場的露天口處可以看到一些曲折的滑石裂縫。在采石場地區(qū)紅色的風化殘留土風化層厚 lm。根本碎石過程包括三個加工階段。第一階段，2 臺一樣的愕式碎石機將碎石料供給應皮帶運輸機。其次階段包括一個三層篩，一臺11 cm 標準粗圓錐形碎石機和一臺轉(zhuǎn)運皮帶運輸機。第三階段包括一個雙三層篩 Bergeaud 和 Nordberg，一個向料斗供石料并送往轉(zhuǎn)盤式裂開機的傳送帶，兩臺圓錐形碎石機和兩臺錘式磨碎機。材料通過運輸機的傳送帶返回到回收傳送帶，回到

5、篩分站依據(jù)大小分為兩類，或者回到碎石機中進展再循環(huán)。骨料的大小分為 019 mm 和 1963 mm 兩類。在碎石廠不進展清洗。碎石廠的處理力量約為 500t/h。通常，碎石廠每天碎石50008000t。約 75%的骨料粒徑為。019 mm，其余為 1963 mm。最初，碎石廠處理的清潔橄欖巖無法到達細骨料的數(shù)量要求。因此，在其次階段增加了一臺錘磨機，在初級碎石廠中將風化巖與穎巖石混合。2022 年 10 月由于開采的橄欖石更堅硬，可供使用的細砂更少，因此需要摻入約15%的馬桑巴河砂以到達級配要求。2022 年 2 月，由于裝卸車運送河砂單程就需要 4 .5h， 因此在生產(chǎn)線上又增加了一臺錘磨

6、機，使河砂數(shù)量削減到約 7%。澆筑 RCC 前應有充分的骨料儲藏，以便更好地治理和把握骨料質(zhì)量。但是， 由于采石場和碎石廠困難重重，包括碎石廠生產(chǎn)的牢靠性、儲料堆下方的滑坡和工程進度的壓力等，在多數(shù)狀況下，骨料的生產(chǎn)僅僅把握在澆筑 RCC 前完成。這意味著，幾乎沒有時機應付級配中消滅的問題，有時，因此而必需將很多已硬化的 RCC 從壩上挖除。水泥和粉煤灰到施工現(xiàn)場的大路和橋梁不適合散裝水泥罐車運輸，因此打算用 1 .5t 的大包包裝，由駁船從烏戎潘當運到四周的馬利利港。QCL 火山灰也以大包包裝后用駁船從澳大利亞的布里斯班港運到馬利利港。從馬利利港到施工現(xiàn)場還有 30 km。將兩種材料用卡車運

7、到加蓋倉庫，再從倉庫用起重機或叉車運到預拌合區(qū)。這個簡單的長距離運輸過程意味著船運、質(zhì)量把握和廢料處理成了關鍵問 題。由于受到諸如水泥廠罷工和洪水、大浪、危急的河口沙壩、盜竊、不同型號的水泥以外觀相像的包裝袋、9 個裝卸環(huán)節(jié)以及經(jīng)常受侵蝕的影響，因此保證 RCC 的水泥的供貨和質(zhì)量是個大問題?？⒐r的物料平衡說明:該項工程購置的實際水泥和粉煤灰與設計數(shù)量相差約 10%。水泥和粉煤灰在送入拌和機前，按重量進展混合。預拌合廠由兩個稱重料倉組成。在 2t 水泥和 1 .3t 粉煤灰的條件下，能以約 10t/h 的實際速度對 3 .33t 膠凝材料進展配料。水泥料斗的容量是 400t，可以滿足平均澆筑

8、速度，但是在RCC 生產(chǎn)增加時拌和廠也要擴大容量。RCC、墊層和面層混合料的生產(chǎn)RCC 生產(chǎn)生產(chǎn) RCC 需要兩臺拌和機。一臺是澳大利亞產(chǎn) ARAN 型拌和機，拌和容量為280 m3/h(以壓實后計算)。另一臺是意大利產(chǎn)OCMER 型拌和機，容量為 250 m3/h。2 臺都是連續(xù)拌和機。ARAN 依據(jù)容積進展配比，而OCMER 按重量配比。一條建于碎石設備儲料堆下的回收隧道將骨料運至兩臺拌和機。儲料堆裝有電控填料機，對按規(guī)定協(xié)作的骨料進展預拌和。該系統(tǒng)的額定生產(chǎn)率為 500 t/h.在生產(chǎn)早期，為粉碎和儲存骨料，在峽谷一側(cè)修建的大體積墊層儲料場在骨料儲料堆的重壓下每周位移達 100 mm。在

9、 150m 長的回收隧道中更加明顯:在原來筆直的鋼筋混凝土隧道中漸漸形成 1 .2m 長的下陷和裂縫。為防止消滅危急滑坡，實行地面排水、井點排水和在隧道中加撐等主要補救措施，同時嚴格把握骨料儲料堆的高度。考慮到回收隧道可能引起的損失，因此需要修建一條高于地面的陸上拌和機送料系統(tǒng)。這臺備用運輸機于 2022 年 1 月開頭使用，運輸力量為 900t/h，但當時回收隧道已經(jīng)穩(wěn)定，因此陸上系統(tǒng)只用過一次。一臺 Cat 980 型裝料機和 D5 推土機用于整理碎石廠的儲料堆，因此骨料分類幾乎沒有消滅問題。墊層和面層混合料生產(chǎn)在現(xiàn)場安裝兩臺干拌和混凝土拌和機，容積分別為 80 m3/h(Ocmer)和

10、60 m3/h(Nichi)。墊層和面層混合料拌和(300kg/m3)在拌和機中進展，由 6m3 和 3m3 的拌和運輸車運送到大壩。在有路可走時，運輸車可直接開到壩上卸料。否則， 需要由起重機裝卸到壩上，或者通過溜槽卸料，由正鏟車進展最終的攤鋪。盡管考慮過使用混凝土泵，但是由于本錢高且運行中的清理要求而沒有實現(xiàn)。澆筑 RCC生產(chǎn)統(tǒng)計從 2022 年 4 月到 2022 年 6 月，共澆筑 RCC538 000 m3。2022 年 l 月到達月生產(chǎn)頂峰 56 285 m3。當月日均產(chǎn)量達 2100m3/d。總?cè)站a(chǎn)量是 1300m3/d。2022 年 11 月 24 日實現(xiàn)日產(chǎn)量最高記錄 37

11、40m3。澆筑施工按每周 7d，每天 24h 連續(xù)進展。由于全年有雨，在雨季，每周都要喪失兩個班次。為了抑制這個問題，實行了一些措施如下陣雨時用油氈布遮蓋未碾壓的 RCC，進展防水處理。施工挨次大壩設計從左至右分為 9 個壩段，壩段之間有垂直施工縫，中心距為3045m。最初，打算以同一水平從一邊向另一邊澆筑 RCC 的方式來修建大壩， 保持全部壩段在同一高度。但是，由于導流隧道的完工推遲，打算先開頭澆筑左岸 1 至 5 號壩段，河水連續(xù)流經(jīng)原來的河道。這項決策對 RCC 澆筑方法和挨次產(chǎn)生了很大的影響。施工時，再也不能從一個進出點通到或越過不斷加高的壩體， Rotec 運輸系統(tǒng)的關心設備也要滿

12、足壩段的階段要求。在不同的壩段進展施工， 使得 RCC 澆筑時斷時續(xù)，造成窩工。導流工程一旦完成，首先考慮滯后的 6 號壩段，以利關鍵的溢洪道施工(溢洪道在 6 號壩段的頂部)。7 號和 9 號壩段最終到達整個高度。各壩段的垂直面由 2 .5m 高的 CIFA 懸臂預制鋼構(gòu)造構(gòu)成。該構(gòu)造通過在壩上使用一臺 25t 越野起重機來提升。臺階形下游面承受木模板，每層混凝土高840 mm。3 臺塔式起重機，主要用于溢洪道和進水設施常規(guī)混凝土的施工。運輸和鋪料從美國伊力諾斯州 Rotec 公司購置了一套的運輸和澆筑系統(tǒng)，價值約 350萬美元。從拌和廠將 RCC 運送到左壩肩的頂部需要在左岸使用一臺長 8

13、00m，寬 900 mm的陸上運輸機。然后，從左壩肩頂部轉(zhuǎn)到 Rotec 36 皮帶系統(tǒng)。整個運輸系統(tǒng)的容量約為 350 m3/h。由于澆筑挨次經(jīng)常變化，因此并非總能使用 Rotec 系統(tǒng)，RCC 的運輸依據(jù)交通狀況而定。然而，在多數(shù)地方，左岸用運輸機系統(tǒng)而右岸用卡車和 Rotec 公司的 Creter 起重機。在右岸 120m 高程以上，用自卸卡車將 RCC 運到大壩四周的一條送料運輸帶， 向 crete 起重機送料，再由起重機運到壩頂。壩上 RCC 澆筑由履帶式澆筑機或直接用卡車傾卸來完成。當同時用兩種方式時，運輸力量達 120150 m3/h。將 RCC 卸在大壩上以后，用一臺 Cat

14、DS 推土機鋪攤，形成 420 mm 厚的鋪攤(碾壓)層，在狹窄地段使用一臺較小型的 D3 推土機(有來回 6 次的傾斜式刀片)。層厚通過使用旋轉(zhuǎn)式激光器和在模板上的標記進展把握，同時澆筑層通常傾向上游的坡降為 2%。碾壓設備由兩臺 15t Dynapac CASllD 和一臺 16t Bomag BW216D 一 2 單筒振動碾組成。通常，要到達要求的密度需要來回碾壓 812 次(包括一次靜止碾壓)。在狹窄地段，使用小型碾壓設備，包括一臺小型 Dynapac LP650 H 碾壓機，Dynapac LG200 平板碾壓機和 Wackerk BS92Y 人力夯。RCC 的最低密度要求碾壓機壓實

15、為 97%，人工壓實是 94%，理論無氣密度范圍是 25002550kg/m3，視石料而定。為了檢查已完工現(xiàn)場的實際密度，使用雙探針同位素密度計。水平接縫處理處理澆筑層之間的水平表層要依據(jù)前一層澆筑后的時間而定。最初，技術標準要求在距離前一次澆筑少于 36h 時的接縫才被視為正常，并且只能用噴氣和沖水進展清洗。2022 年 8 月，工程師同意將間隔時間延長到 60h，但是不久削減到48h。工程師還要求:在雨后或者有太多有輪胎的設備經(jīng)過時，用低水壓沖洗。假設超過 48h，接縫會被視做“冷縫”，并且必需使用安裝在正鏟鏟斗車上的纖維刷將骨料暴露，隨后用一臺氣水混合噴射器或者在非受拉區(qū)使用額外的墊層拌

16、和料。為了改善澆筑層之間的粘結(jié)、增加大壩受拉區(qū)的抗剪強度，在澆筑下一層 RCC 前澆筑一層 25 mm 厚的墊層拌和料。墊層澆筑層沿上游和下游面呈帶狀澆筑，總寬度相當于同高程大壩寬度的 20%。工程師對墊層澆筑層整體接縫的質(zhì)量擔憂時，經(jīng)常增加墊層拌和料的數(shù)量。巴拉姆巴諾壩 RCC 接縫外表的清洗要求，尤其施工初期在由不斷降雨造成的簡單狀況下，是工程師和承包商之間經(jīng)常爭辯的問題。其中一個例子是開頭澆筑的一層 RCC 前，以前的澆筑層需要清潔的總面積是多少?最初的決策是清潔整個澆筑層。在澆筑 RCC4 個月后，工程師放寬了要求，允許清潔隊伍在澆筑作業(yè)前，清潔約 25m 寬度。垂直接縫對于在水平方向

17、同時鋪設的壩段而言，由于在每一層澆筑的過程中使用一塊裹在塑料布中的鋼板，在大體積 RCC 中產(chǎn)生了壩段間垂直接縫。金屬板在接縫處保持垂直方向，并且在兩側(cè)澆筑的RCC。然后，人工移走鋼板，將塑料布留在大體積 RCC 中，形成接縫。養(yǎng)護一個專業(yè)隊伍用水管和噴霧器養(yǎng)護 RCC 表層，直到澆筑下一層。這項作業(yè)對把握由于蒸發(fā)冷卻引起的硬化 RCC 中的溫度上升也有作用。上游薄膜由于使用了貧灰 RCC 拌和物，在上游面鋪了一層 2.5 mm 厚帶土工織物背襯層的 PVC 薄膜，以防止漏水。薄膜的供貨和安裝由意大利 Carpi 公司分包。安裝工作分兩局部執(zhí)行，第一局部是當 RCC 到達 118m 高程后完成

18、，其余在 RCC 澆筑完成后執(zhí)行。通常，薄膜幅寬為2 .5m 的卷筒沿壩頂下放，薄膜沿垂直接縫用熱氣熔焊，再將薄膜與澆筑在上游面里的不銹鋼 型材相連接。在壩腳和壩肩處， 使用雙排錨固鋼夾將薄膜固定在趾板上。薄膜分包合同總值約 160 萬美元，相當于約 100 美元/m2。溢洪道和引水建筑物在溢洪道和引水建筑物構(gòu)造中，總共要澆筑約 45 000m3 的常規(guī)混凝土，抗壓強度 25 MPa。溢洪道施工尤其是其頂部工程位于重要通道上。如前所述，6號壩段的 RCC 澆筑需要趕進度以便于在 RCC 頂部的構(gòu)造工程盡早開工。在按規(guī)定的澆筑層最高溫度 50時，水化熱成為一個限制性因素。盡管最初按 2 .5m 的澆筑層高度對壩頂進展了設計，然而仍舊考慮了增加高度以加快施工進度。Thiess 公司被自然資源總部(DNR)的 Queenland 分部安排來為這個問題供給專業(yè)詢問。依據(jù) DNR 的建議，用熱電偶進展試驗。試驗說明，對于建議的澆筑體積， 澆筑時的混凝土溫度應為 1820，以此來滿足水化熱 50的要求。為到達這個目標，在現(xiàn)場執(zhí)行了一個重要打算，實施步驟如下:以 V 型低熱水泥替代一般 1 號水泥;建