龙志宏
(国家电力公司贵阳勘测设计院,贵州
摘
贵阳
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要:《三峡工程坝体混凝土快速施工技术研究》是国家在“七五”期的重点科技攻关课题,其后经过“八
五”、“九五”期间的进一步攻关及工程实践,又相应取得了一系列重大成果。文中简要介绍的三峡大坝混凝土快速施工方案及工艺特点、人工砂石料特高强度生产技术、混凝土生产系统及二次风冷技术、混凝土原材料的优选与配合比优化,以及大坝混凝土温控防裂技术等,不仅反映了上述科技攻关与生产实践的重大成果,同时也体现了当今中国大坝混凝土施工的先进技术水平。
关键词:三峡工程;混凝土浇筑快速施工;二次风冷;配合比优化;温控防裂中图分类号:$%!&&
文献标识码:’
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早在国家“七五”重点科技攻关期间,三峡工程就开始了本成果及相关各子课题的研究,特别是浇筑施工方案的选定和混凝土温控防裂技术,一直都是重点攻关的项目。“七五”期间,国家专门确立了《三峡工程坝体混凝土快速施工技术研究》课题,以对混凝土特高强度施工关键技术开展研究。其后,“八五”、“九五”攻关期间及工程实践阶段,进一步加紧了对本课题的研究,相应取得了一系列重大成果。
证、试验和实践,全面推行仓面工艺设计,制定一整套严密的浇筑施工方法,配备与入仓强度相匹配的仓面资源,形成了三峡工程独有的混凝土特高强度施工法。该施工法既有工艺硬件的突破,也有管理理念的创新,体现了混凝土浇筑工艺与浇筑手段的高度协调与配合。
(+)混凝土施工采用从拌和到浇筑仓面“一条
龙”连续作业的方式,因此保证“一条龙”作业高度协调地动作至关重要。“混凝土生产输送浇筑计算机综合监控系统”是在大型水利水电工程施工中融入现代测控技术的一次尝试和创新,通过视频监控、状态检测、生产管理与决策、优化调度等子系统的开发与实施,实现了混凝土施工全过程的适时监控、动态调整和优化调度,极大地提高了三峡工程施工管理水平和工程施工质量,开创了大型工程项目施工计算机综合监控的先河。
!大坝混凝土快速施工方案及施工工
艺特点
(()三峡工程混凝土浇筑工程量大,施工强度高,混凝土浇筑选定了以塔(顶)带机浇筑手段为主、大型门塔机、缆机浇筑为辅的方案。经过(,,,-#\"\"(年+年的工程实施,年浇筑强度均在&\"\"万.+以上,最高的#\"\"\"年达!&/万.+,创造了年、月、日、台班混凝土浇筑强度的一系列世界之最。
(#)为了与选定的快速施工方案相配套,确保混凝土浇筑进度和质量,经过大量的研究、论
收稿日期:#\"\"#*\"!*(+
作者简介:龙志宏((,!,*)男,贵州省贵阳市人,高级工程师,工
学学士,从事水工建筑物设计及工程监理工作,现为新疆玛纳斯县石门子水库工程总监。
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固、路基加固以及隧道病害整治工程。不但可以彻引进中空式注浆锚杆技术以来,在乌江渡水电站扩机底地解决传统工艺的诸多缺陷,确保工程质量,而且工艺简单,可实现压力注浆,改良围岩条件。
工程中发挥了重要作用,既加快了施工进度、确保了施工质量,又取得了良好的经济效益和社会效益。因此,对于地质条件差的隧道、边坡、路基加固及支护来说,中空式注浆锚杆是一种十分有效和安全的锚固手段,可广泛地在工程建设中推广应用。
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\"结束语
经过各方面的努力和业主、监理单位的支持,自
(!)三峡工程混凝土施工较一般的大坝混凝土施工更为复杂,施工方案和施工计划的合理选择和安排,将影响整个三峡工程的效益。为使模拟系统能够全面反映工程施工的方方面面,有针对性地对三峡工程大坝混凝土浇筑施工进行了大量的现场资料收集工作,同时也收集了大量类似工程的资料。在此基础上,采用适应于当前的大坝混凝土施工状况的优化方法和数学模型,研制了三峡大坝混凝土浇筑施工计算机仿真系统。采用该仿真系统指导施工,使各工种各工序的衔接、资源的分配、材料的供应做到科学、合理、均衡有节奏地进行,达到近期目标与长期目标的有效结合,以及混凝土浇为\"’&$1,)*,设计夏季高峰月混凝土浇筑强度为!!2\万1,)月。
三峡工程’0低温混凝土生产线的工艺流程为:32利用地面二次筛分所设骨料调节仓作冷却仓进行第一次风冷粗骨料;42利用拌和楼料仓进行第二次风冷粗骨料;52加片冰拌和混凝土。
二次风冷骨料技术的创新点,在于地面骨料风冷替代常规的水冷骨料工艺,即利用地面骨料二次筛分后所设的调节料仓兼作冷却仓,与高效冷风机及其相应的送配风装置组成冷风闭式循环系统,用以连续冷却骨料。
二次风冷骨料技术于\"--6年在三峡一期工程筑量与工程最佳形象面貌的有机统一,对三峡工程按预定的目标顺利实施和建成起到积极作用。
!人工砂石料特高强度生产技术特点
(\")利用三峡工程基坑开挖的石渣,就近堆存
后,建立人工碎石加工系统进行人工碎石的加工,有利于三峡工程总体土石方的综合需求和施工强度的提高,减少弃渣占地和环境污染,节省了砂石料料场开采和运输费用,降低成本费#$%,节省工程投资达!亿多元。
(&)三峡工程人工碎石设计能力为&\"’#()*,人工砂设计能力为’+&()*。结合原岩特性和成品料粒度要求,采用“粒径控制”流程,对国内外破碎制砂设备的性能进行全面的优化设计,并引进部分先进的破碎机及制砂机设备。经过几年的运行,上述设备的生产能力、生产质量均满足三峡混凝土浇筑特高强度的需求,且对进口设备的易磨损件进行了国产化,大大节约了生产成本,产生了巨大的效益。
(,)三峡工程人工砂生产改变了传统的棒磨机制砂工艺,通过引进国际先进的立式冲击破碎制砂机,并形成与棒磨机、筛分楼石屑混合制砂的新工艺,即筛分的粗砂先与冲击破碎制砂机生产的中粗砂在运行皮带上混合,再与棒磨机细砂和石粉(回收废料)在胶带机上混合后进入成品砂仓。充分利用了筛下物、立式冲击破碎制砂机产量高、磨耗小,以及棒磨机制砂细度模数可调的综合经济效果。
\"混凝土生产系统及二次风冷技术
三峡工程低温混凝土生产系统是世界上已建及
在建工程中规模最大、温控要求最严格的混凝土生产系统。混凝土制冷系统总容量为’’$!-./,配备有#个混凝土生产系统-座拌和楼,在夏季可生产出机口温度为’0的低温混凝土,设计生产能力・!+・
-+2’1高程系统投产应用成功。二期工程先后完建’-,+&,-$,\"&$1高程四大系统,与一期已建系统均经受了\"---7&$$\"年,个夏季高峰的运行,实测混凝土出机口温度为\"267\,平均温度为62+#0小于’0,合格率均在+$%以上,\"---年67+月共浇筑低温混凝土\"&62#-万1,,&$$$年67+月完成\"&62+,万1,,&$$\"年67+月完成-’2’!万1,,,年夏季月平均浇筑量为,-2&$&万1,,最高月产达!#2\"+万1,,达到并超过系统设计温控标准和低温混凝土设计能力,连续创造了世界混凝土浇筑的新纪录。
三峡二期工程采用的二次风冷骨料新工艺,较采用先水冷后风冷的传统工艺减少配置标准工况的制冷容量,’-$$./,节约工程一次性土建和设备投资-’+$万元,相应可降低系统运行成本,\"%,节省运行费用,$$$万元以上。
#混凝土原材料的优选及配合比优化
(\")采用具有微膨胀性质的中热#号硅酸盐
水泥。为利用水泥中方镁石后期水化体积膨胀的特点,以部分补偿混凝土降温阶段体积收缩,把水泥熟料中的89:含量控制在,2#%7#2$%范围内,
使混凝土具有微膨胀性,这项措施对减少混凝土裂缝具有重要意义。
(&)选用品质优良的高效减水剂。选用了减少率在\"+%以上、其他指标满足国标一等品指标要求的高效减水剂,以降低混凝土用水量。在混凝土中掺引气剂以保证三峡大坝混凝土耐久性和使用寿命,提高混凝土的工作性。
(,)在混凝土中首次全面将!级粉煤灰作为功能材料掺用,以降低混凝土用水量,改善混凝土的和易性,提高了混凝土性能。
(!)采用缩小水胶比加大粉煤灰掺量的技术线路。增加粉煤灰掺量,其微珠效应和减水效果更明
显,对混凝土的和易性和后期性能有明显提高。(!)限制原材料的碱含量和混凝土总碱量。限制中热水泥熟料中的碱含量小于\"#!$,中热水泥的碱含量小于\"#%$,粉煤灰碱含量小于!$,人工骨料混凝土总碱量小于’#!()*,天然骨料混凝土总碱量小于’#\"()*。这些限制可以确保三峡工程大坝混凝土不会发生碱骨料危害反应,保证了三峡工程混凝土的耐久性。
论证和认真计算的基础上,提出了全面实施综合温控措施,利用全过程、全方位、高标准、大容量的综合温控技术确保了混凝土高强度浇筑的质量。
(+)三峡工程混凝土温度控制所采用的温差标准及综合防裂措施,均超出了国内外已建及在建工程。为了加强对三峡工程混凝土温控防裂管理,三峡总公司除经常邀请国内外著名专家进行咨询外,还成立了由设计、施工、监理和业主共同组成的温控小组。温控小组定期组织协商及现场检查,对混凝土浇筑温度控制进行指导和监督,修订和完善温度控制标准,对施工中迫切需要解决的有关混凝土温控和相关质量问题进行研究,组织编写了《三峡水利枢纽混凝土工程温度控制手册》,供广大工程技术人员现场使用。
(!)在进行温控防裂综合措施研究并取得重大成果的基础上,全过程、全方位、高标准、大容量地实施了从混凝土配合比优化、拌和制冷、运输过程保温,到浇筑仓面温控、冷却通水、长流水养护,以及施工管理等一系列温控实施技术。通过实施,不仅为三峡工程混凝土连续三年刷新世界记录提供了质量保证,而且自&,,,年以来施工的大坝混凝土至今未发现危害性贯穿裂缝。
(%)为提高三峡工程温度控制的科技水平,研制开发了《三峡二期工程大坝温控仿真反馈分析系统》,提出了一整套先进的计算方法,开发了可模拟混凝土坝施工过程、计算大坝施工期与运行期不稳定温度场与徐变应力场的仿真程序系统。为用户(设计、施工、监理人员)提供了一整套功能完备、使用方便的温控分析系统,为适时分析大坝的温度与应力分布状态,为温控设计与施工提供了可靠的科学依据。
!大坝混凝土温控防裂技术
(&)计算分析了混凝土运输浇筑过程中的温度
回升,并采取措施使温度回升率不大于\"#’!。运
输过程中的混凝土温度回升率一般采用实测资料,但三峡工程所使用的特大型施工机械,特别是塔带机没有与之对应的参照资料,必须寻求理论计算等方法。采用差分法对混凝土运输浇筑过程中温度回升进行了全面的计算分析,解决了大型施工机械运送混凝土温度回升的有关计算,特别是对塔带机及其供料线运输预冷混凝土的温度回升研究为国内首次,取得了宝贵的经验和数据,并经工程实践验证计算结果正确。
(’)高温季节塔带机快速高强度浇筑坝体约束区混凝土,在国内外为首次,没有可借鉴的施工经验及有关计算分析方法。采用有限元法、差分法及实用计算法等方法模拟实际施工条件,对高温季节浇筑基础约束区混凝土早期最高温度、温度应力及各种温控措施效果进行全面分析,提出了适合三峡大坝施工的混凝土温控措施。
(*)三峡工程大坝分块尺寸大,温控标准极严,国内外已有采用单项温控措施和多项措施联用均不能满足要求的先例。为此,在深入调研、反复
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