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天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝垫层的现代化设计与施工

2016-02-27 08:42:04中国机械招标网

  水利水电技术天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝垫层的现代化设计与施工弗莱塔斯勃卡提阿拉亚吴桂耀(南方水电工程联合有限公司,广西壮族自治区隆林县,533409)莫里(大坝及岩土工程独立顾问,巴西圣保罗)层施工实践证明:(1)对垫层而言,该灰岩料符合现代级配标准,碾压效果良好,生产简单、廉价;(2)对高混凝土面板堆石坝而言,如果计划采用同一人工砂石骨料系统生产垫层料和混凝土骨料,则施工计划需要仔细考虑,为防止材料短缺耽误面板施工,垫层料生产应有储备;(3)因为边坡冲刷修复条件较困难,碾压效果总是较常规碾压差,所以边坡表面保护非常重要,应避免出现不必要的冲刷,在劳动力便宜的国家,手工铺砂浆较喷混凝土沥青乳胶或稀释物更具竞争力;(4)为避免垫层或混凝土面板后面水压上升,上游区临时排水是重要的,虽然可不依赖水泵系统,但由于可能出现排水管被堵塞的情况,所以应设置水泵竖井;(5)面板开口是大多数高混凝土面板堆石坝都会出现的现象,原因是低处填筑坝体的变形和混凝土面板的刚性,采用浆液填塞开口简单、方便。

  示出了包络线和实际垫层级配曲线,与1概述天生桥一级工程位于中华人民共和国西南部广西、贵州两省区交界的南盘江上,装机容量1200MW.由昆明院负责设计,南水公司(南方水电站工程联合有限公司,是一家由中国的江南水利水电工程公司与巴西的小门德期工程公司组成的合资公司)负责进行C3标(混凝土面板堆石坝和溢洪道)施工。

  天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝坝高178m,坝顶长1 168m.坝体填筑总方量约1 800万m3,其典型断面如所示。面板总面积约18万m2,期将于1999年初开始施工。截止1998年11月,施工完成坝体填筑1 470万m3,为总量的80%;完成面板混凝土总量的75%. 2垫层施工的主要特点Sherard的比例一致。可以看出,天生桥一级的机制材料实际比预计的要略细,最大粒径50mm.由于这种材料满足煤灰反滤料的标准,所以这种机制材料己在反滤层中使用。从河床基础开始往上62m高(高程68200m),即一期面板以下,反滤料按规范进行生产。从该高程往上,反滤层使用与垫层同样的机制材料,并清除掉周边缝附近任何分离出来的粗颗粒。

  22铺填和碾压卸料和铺摊按水平宽4m厚Q4m进行,接着用振动碾(18t宝马或英格索兰)碾压。上游面采用吊机改装后拖动9t振动碾沿斜坡向上进行振动碾压。

  上游区施工的常规顺序是:首先,填筑一层5m宽、40cm厚的过渡层,清除上游边缘分离出来的粗颗粒;接着,填筑一层3m宽、40cm厚的垫层;垫层和过渡层采用18t自行式振动碾压6遍。碾压之后,每上升4~5m就米用伸缩式反铲(Gradall)对坡面进行削坡,并将多余料物填入下一层。由于垫层料缺乏,从762.00m高程以上将垫层改成2 0m宽,用6m宽的过渡层予以补充。

  23上游边坡处理上游边坡碾压采用的方法是:由一台吊机牵引的9t光面滚筒振动碾对边坡碾压8遍,向下4遍无振碾压,向上4遍全振碾压,碾压前洒少许水,以提高碾压效果。根据施工计划,这种方法振动碾工作需要的边坡长度为2025m,边坡上部的2m范围,斜坡碾不能覆盖,采用固定在反铲上的平板式振动器进行碾压,趾板附近振动碾不能覆盖的局部区域,亦采用平板式振动器进行碾压。

  采取喷洒沥青乳胶的方法对上游边坡进行保护,即在68200m高程以下(对应一期混凝土面板)喷2层,68200~746.00m高程(对应二期混凝土面板)喷3层。每喷洒一层沥青乳胶就撒一层细砂,但层与层之间不再碾压。个别情况下,比如68200m高程下面的坝肩边角及二期面板上面746高程往上的几米采用手工铺填砂浆进行护面。此外,在垫层区的上游边缘临时搭设了一道60cm高的砂袋障碍。

  1997年雨季,垫层上游坡明显的冲刷只有一次,出现在局部范围内。在边坡较低部位冲刷形成了一个深约2m宽约2m的沟。处理办法是:清除松散料,按10cm一层进行分层回填、人工夯实,最后用斜坡碾补碾。

  实践证明,对天生桥一级常规边坡的碾压,当垫层经过水平超范围的碾压以后,削出的边坡揭示的是水平碾压过的材料,由于9t振动碾碾压斜坡不如18t振动碾水平碾压强度大,故除被反铲斗松动的表面几公分外,不会改善材料的密度和模数,这几公分松动层的额外沉降可以忽略不计,使用斜坡碾静压一遍即可,且简便、迅速。

  24面板与垫层间开口的处理天生桥一级大坝二期面板浇筑之前的一次现场检查发现:在68Q00m高程的面板上部与垫层间有一道开口,测量显示该开口沿几乎整个面板边缘发生,最大宽度12cm,沿边坡方向的最大深度为y7m.在二期面板浇筑前,对该开口进行了灌浆处理。

  对于混凝土面板分期浇筑的高混凝土面板堆石坝而言,大多数都会出现开口现象,采用浆液回填开口是解决该问题最简单、最容易的办法。

  25上游边坡设计线再填筑随着坝体填筑方量的加,上游边坡沉降大小明显变化,最大沉降约50cm.依照监理和设计方面的要求,为恢复设计线,通过补填垫层料的办法对这些沿上游表面的沉降进行了补偿。采用人工往下运料并进行铺摊,振动碾碾压。共计加填筑量约2万m3,耽误面板工期一个多月。

  26上游坝体填筑临时排水靠近趾板的垫层底部位于高程613. 00m处的完整基岩之上,由于坝轴线附近及下游河床较垫层底部要高出4m,所以堆石填筑碾压的施工用水、雨水和两坝肩地下水可能会聚集在上游侧。由于垫层渗透系数偏小,可能引起该区上游堆石内的水位上升,给垫层和未来的混凝土面板造成潜在危险,故在坝体填筑的上游较低部位建立了一个临时的排水系统。该系统构成为:在趾板上面埋设6根直径为0.1524m的排水钢官,另有一排水栗竖井(直径1. 5m,14m深,从岩基直通坡面)。由于水平排水管部分被堆石细颗粒堵塞,水泵系统用于协助排水。一期混凝土面板和上游坝体填筑施工完成之后,所有管道和竖井都进行了封堵。

  3垫层施工的质量控制承包商在实验室进行现场密度和实验室级配试验,每填筑2000m3垫层料进行一次。水平层现场试验使用直径50cm的金属环,上游边坡采用砂法(圆锥装置)。除这些试验外,还进行了现场、实验室渗透系数试验。

  195次密度试验,平均为227g/cm3(规范要求2.20g/cm3)。

  含水率从枯水期的1.0%到雨季的10%之间不等。垫层的渗透系数为天生桥一级混凝土面板堆石坝机制料虽不是理想的半透水材料,但与其它所有混凝土面板堆石坝相比,它却又是令人满意的。

  4结语天生桥一级混凝土面板堆石坝垫层施工实践证实:(1)对垫层而言,符合现代级配标准的机制灰岩能获得良好的碾压效果,这种材料细颗粒含量高,可以通过破碎系统获得,甚至简单、更廉价的条筛车间也可以生产该种材料;(2)对高混凝土面板堆石坝而言,如果计划采用同一人工砂石骨料系统生产垫层料和混凝土骨料,则施工计划需要仔细考虑,为防止材料短缺耽误面板施工,垫层料生产应有储备;(3)因为边坡冲刷修复条件较困难,碾压效果总是较常规碾压差,所以边坡表面保护非常重要,应避免出现不必要的冲刷,在劳动力便宜的国家,手工铺砂浆较喷混凝土沥青乳胶或稀释物更具有竞争力;(4)为避免垫层或混凝土面板后面水压上升,上游区临时排水是重要的,虽然可不依赖水泵系统,但由于可能出现排水管被堵塞的情况,所以应设置水泵竖井;(5)边坡碾压可以大大简化,无振碾压卜2遍,超宽水平碾压可保证整个垫层区效果良好,这种沿边坡的轻微碾压可充分再次压实因设计边线削坡而暴露的表面松动薄层;(6)混凝土面板浇筑之前恢复设计边线是一项成本高、耗时、反常且无意义的工作;(7)面板开口是大多数混凝土面板堆石高坝都会出现的一种现象,原因是低处填筑坝体的变形和混凝土面板的刚性,采用浆液填塞开口简单方便。

  勃卡提,男,37岁,高级工程师,技术质安部部长。

  阿拉亚,男,52岁,高级工程师。

  吴桂耀,男,48岁,高级工程师,副总工程师。

  莫里,男,55岁,土木工程师,技术顾问。

  (:2000~03~21责任编辑耿延芳)

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