水利水电工程中变态混凝土施工工艺

作者:未知

  摘 要:本文介绍了变态混凝土加浆 施工工艺,分析了加浆工艺的优缺点,总结变态混凝土质量控制要点。介绍了变态混凝土施工设备振捣台车,台车通过在金安桥水电站大坝施工应用,证明它的适应性、可操控性,可解决变态混凝土施工加浆不均匀、加浆量不易控制的问题,有利于施工质量控制。
  关键词:变态混凝土;加浆振捣台车;施工技术
  一、综述
  变态混凝土是在碾压混凝土中掺入一定比例的灰浆后振捣密实的混凝土。主要用于模板周边、止水、岸坡、廊道、孔洞等部位,也用于各种埋件和设有钢筋的部位等,以及无法进行碾压的部位,变态混凝土也作为垫层混凝土使用过。变态混凝土所用灰浆由水泥与掺和料(如粉煤灰)及外加剂拌制而成,其水胶比应不大于其母体碾压混凝土的水胶比;加浆量一般为碾压混凝土体积的5%左右。
  变态混凝土是碾压混凝土发展过程中出现的一项技术创新,上世纪80年代出现了变态混凝土雏形,并应用在围堰等临时建筑物上;到上世纪90年代,我国贵州普定碾压混凝土拱坝成功应用了变态混凝土施工技术,打破了碾压混凝土筑坝技术中传统的“金包银”防渗结构体系,采用碾压混凝自身防渗。正因为变态混凝土技术应用,其机动灵活、干扰小、工序简化等优势,使大坝各结构、部位能同步施工、同步上升,实现了全断面碾压混凝土筑坝技术,进而实现了通仓、薄层、连续填筑的施工工艺,创造了许多超大碾压混凝土仓面的施工记录。
  变态混凝土技术是我国碾压混凝土筑坝技术发展史上至关重要的一项技术创新,自从变态混凝土技术产生以来,我国广大工程技术人员、科研人员和设计人员不断发展、丰富了变态混凝土施工工艺。目前,变态混凝土从配合比设计、制浆、加浆、振捣各施工工序日趋成熟,但如制浆(浓度、均质性)、加浆(均匀性、加浆量)等工序仍然停留在责任心和现场管理的层面上,难以实现机械化、标准化施工。
  二、加浆工艺
  变态混凝土发展至今,施工主要以人工为主,比如人工制浆、人工摊铺、人工加浆、人工振捣,通常工艺程序为:碾压混凝土摊铺→制浆→加浆→振捣→结合部位处理。变态混凝土加浆方式是影响变态混凝土施工质量最为关键的工艺和工序,加浆方式先后经历了表面加浆、分层加浆、插孔加浆、切槽加浆等不同方式。
  1.表面加浆
  表面加浆方式主要出现在早期变态混凝土施工中,在摊铺好的碾压混凝土表面直接加浆,具有方便简单、施工干扰小的特点,但灰浆渗透性差,导致灰浆渗入不均,渗入到底部的灰浆极少,振捣后灰浆上浮,导致变态混凝土底部浆液不饱满或贫浆,存在较大的缺陷。随着变态混凝土越来越广泛应用,变态混凝土用量也越来越多,表面加浆方法的弊端越发凸显。目前,变态混凝土施工基本上没有采取表面加浆方式。
  2.分层加浆
  分层加浆方式是将碾压混凝土分二次摊铺,分别在每次摊铺前(或后)进行加浆。根据《水工碾压混凝土施工规范》,要求“铺料时宜采用平仓机辅以人工两次摊铺平整,灰浆宜洒在新铺碾压混凝土的底部和中部”;实际上,在施工过程中也存在将灰浆洒在中部和表面,效果也不错。分层加浆方式能够较好地均匀铺浆,但必须要求碾压混凝土分层摊铺,同时还得两次加浆,增加了施工工序,对大面碾压混凝土施工增加了干扰,也不利于现场组织和碾压混凝土快速施工。
  3.插孔加浆
  插孔加浆,就是在已摊铺好的碾压混凝土上按照要求的间排距采用插孔器人工插孔,再在碾压混凝土表面均匀加浆,该方式将孔作为渗入通道,使灰浆能够均匀地渗透到碾压混凝土中,同时灰浆也能很好的渗入到底部,最后通过强力振捣,可以很好实现变态混凝土均匀性和可振搗性。但插孔要求也十分高,对插孔的孔径、孔间排距、孔深都有严格要求。孔径过于小,灰浆渗入难度大;间排距过于大,不利于均匀加浆,否者变成了表面加浆。故孔间排距不宜大于30cm;孔深应大于20cm,否者也会形同表面加浆。
  目前,插孔加浆均采用人工操作,插孔器一般采用φ50左右孔径的插孔器,人工脚踩插孔器造孔。通过实践,人工造孔费时、费力,孔深不易达到要求,需要加强现场管理。虽然插孔加浆存在一些不足,但该加浆方法应用较为成熟,是目前主要的施工方法之一。
  4.切槽加浆
  切槽加浆,又名沟槽加浆(掏槽加浆),在已摊铺好的碾压混凝土面上人工沟槽,再在碾压混凝土面均匀加浆。该方式主要是将灰浆通过槽底渗入到底部,“W”形表面增加了灰浆渗入面,可更好地均匀渗入到碾压混凝土中,再通过强力振捣可实现变态混凝土的均匀性和可振捣性。该加浆方式重点在于切槽质量,首先切槽深度必须保证15cm以上,切槽上口宽度一般20cm左右,一般50cm宽变态混凝土切槽两条,100cm宽变态混凝土切槽四条(见图1);一般沿着变态混凝土长度方向切槽。该方式较为简便,但应加强切槽的深度和条数控制,否则将形同表面加浆。切槽加浆已广泛应用在不同类型的碾压混凝土坝中,如龙滩、金安桥等重力坝等。实践证明,通过严格切槽和均匀铺浆,变态混凝土施工质量能够得到保证。切槽加浆是目前变态混凝土主要加浆方法之一。
  三、注浆振捣台车的应用
  当前,变态混凝土施工完全是以人工为主,加浆方式不外乎以上几种,切槽加浆和分层加浆是目前主要的加浆方式,但仍然存在加浆不均匀的情况,质量控制还处于责任心和现场管理的层面上,难以实现机械化、标准化施工。
  针对变态混凝土在碾压混凝土施工的重要性日益凸显,“变态混凝土注浆振捣台车”是“以履带式挖掘机为基础平台,集搅拌贮浆、压力输浆、定量立面注浆、液压振捣、工作系统便切换自清洗及自动/半自动数字控制功能于一体 ”的变态混凝土注浆振捣台车,并在金安桥大坝工程进行了应用试验,取得了不错的效果。通过应用,台车能够实现变态混凝土机械化、标准化施工,能够弥补人工加浆方式的不足,主要有以下特点:
  1.台车自备有搅拌功能的灰浆存储箱,能够保证灰浆均质性。
  2.台车采用的是“针入式”加浆,在碾压混凝土摊铺好后,采用4组中空注浆棒插入碾压混凝土底部,全断面压力注浆,能够方便、快捷地将灰浆均匀掺入碾压混凝土中。
  3.注浆后不需要静置,通过振捣器与注浆器便捷切换,可立即进行振捣,加快了施工进度。
  4.台车有灰浆计量系统,能够精准、定量注浆,确保了变态混凝土配合比,可减少灰浆浪费,节约了成本。
  5.振捣器采用强力振捣,类似常态混凝土振捣台车,能够保证变态混凝土振捣密实,可提高变态混凝土与碾压混凝土结合部位的施工质量。
  6.采用台车施工后,切槽、加浆、振捣等施工人员可大大减少,工效明显。
  四、建议
  1.变态混凝土灰浆水灰比应不大于、但也不能过于小于同种碾压混凝土的水灰比,否则会造成灰浆渗透性差、母体碾压混凝土无法完全容纳灰浆的情况。因此,变态混凝灰浆应合理选取水灰比,在关注配合比设计时机拌变态混凝土的坍落度的同时应充分考虑现场加浆问题。
  2.碾压混凝土施工中,时常会出现VC值波动大等不能满足碾压施工的“有问题”混凝土,不能简单地当成废料处理。对于加入灰浆后能够基本达到变态混凝土质量的“有问题”混凝土,应处理到下游模板等对抗渗性要求不高的部位,采用变态混凝土施工方式处理。
  3.目前,变态混凝土已被广泛应用,变态混凝土占有量或占有比例较大,变态混凝土施工工艺也日趋成熟,建议尽快制定专门的施工规程、规范和质量检测评定标准。
  五、结语
  本文介绍了变态混凝土目前的主要施工工艺,并说明了其工艺优缺点以及变态混凝土质量控制重点。介绍了变态混凝土施工新设备注浆振捣台车,通过金安桥水电站碾压混凝土坝的应用,台车加浆精准、注浆均匀、振捣可控、工效明显,其工程适应性、可靠性与安全操控性也得到了良好验证。通过本文的介绍和总结,希望能够给变态混凝土施工工程提供一定的借鉴和思路。
  作者简介:
  吴强(1972--)男,陕西石泉人,高级工程师,学士,主要从事水利水电工程施工技术与管理工作。
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