浅谈水利工程碾压混凝土施工技术的现状及发展

浅谈水利工程碾压混凝土施工技术的现状及发展

　1 国外碾压混凝土施工技术的现状及发展
　　碾压混凝土技术是干硬性混凝土利用土石坝施工工艺，以振动碾压实的一种新的混凝土施工技术，突破了传统的混凝土大坝柱状浇筑法。它具有机械化程度高，缩短工期，简化施工程序，节省投资等特点，成为水利水电工程大坝首选坝型之一。巴西、美国等碾压混凝土坝多采用粗放、快速模式建坝，对坝体防渗、温度控制与防裂、层面结合等技术要求较宽，对碾压混凝土质量控制要求不严。由此导致混凝土裂缝、渗漏问题时有出现，并视为常规。日本采用层间间断模式浇筑上升。层间结合，不受初凝时间的限制，导致碾压混凝土层间结合不良，坝体整体性由此造成影响，并在层间造成渗水通道，影响坝体稳定和美观。国外的主要研究对象是碾压混凝土施工技术应用方面，对其质量管理研究较少。
　
　1974-1982年，巴基斯坦在修复塔贝拉水利枢纽建筑物时，利用枯水期浇筑了250多万m3的RCC（混凝土），可将其看作是RCC发展的最重要的里程碑。采用筛选的当地材料，其最大粒径150mm、细料（小于0.075mm）用量约为10%。硅酸盐水泥用量开始为133.5kg/m3，后期为110 kg/m3，混凝土连续式混凝土凝土拌和设备拌制，用自卸卡车运往浇筑地点，用振动碾压实。在实现混凝土高速浇筑工艺方面，塔贝拉采用RCC的经验是成功的。
　
　日本碾压混凝土是在混凝土坝工程事务所的领导下于1974年开始研究的。日本首次采用这项新技术（起名RCD法）是1980年修建的89m高的岛地川坝和玉川坝基础板浇筑。碾压混凝土胶凝材料（70%硅酸盐水泥和30%粉煤灰）用量130kg/m3。
　
　1974年美国陆军工程师团研究了碾压混凝土重力坝方案，作为土坝设计替代方案，为1982年竣工的柳溪坝奠定了基础。此坝是世界上第一座全部采用RCC修筑的不设段间缝的大坝。坝高52m，坝顶长518m，混凝土方量33万m3。混凝土采用破碎的人工骨料拌制，骨料最大粒径76mm，细粒料用量4%～10%。胶凝材料视不同坝区而定。水泥用量47 kg/m3，粉煤灰用量19kg/m3，大坝内区RCC浇筑层层厚为24～34cm，并采用激光束控制浇筑质量。
　
　碾压混凝土筑坝技术二十世纪70年代由国外首先起用，我国于80年代初开始研究，并于1986年建成了第一座碾压混凝土重力坝-福建省坑口大坝。在推广初期，部分学者对层间结合、坝体防渗等产生疑虑和争论，曾一度减缓了碾压混凝土坝的应用进程。随着深入的试验研究，原材料、混凝土配合比及施工机械、施工工艺的改进，先进科学的设计理论和实践，碾压混凝土筑坝技术不断提高，日趋完善，解决了各类问题：采用高掺粉煤灰等外掺料，选用适宜水泥、砂石骨料、优质复合型外加剂、核子水分-密度仪国产化研制；石料对碾压混凝土性能的影响规律；对碾压混凝土拌和、运输、摊铺、压实的机械设备不断改进，调整了混凝土稠度Vc值的控制范围；坝体防渗结构的演化发展；在混凝土摊铺、浇筑及分缝处理，分层碾压、模板工程等施工工艺不断改进和提高，研究了变态混凝土、斜层平摊铺筑、诱导缝施工及恶劣环境下的施工技术等新工艺，进一步提高了碾压混凝土大坝的质量，对垂直、水平及其他方向的混凝土芯样检查，芯样已达10m（若不受钻孔机具限制，可能会更长），压水试验的透水率平均水于1Lu，抗剪断试验的破环面不在层面结合面，观测仪器的数值均证实大坝运行正常，大坝渗漏、变形值与常规混凝土相同。在大坝设计方面也有很大突破，除重力坝外，还设计采用了拱坝、包括设计指标很先进的双曲拱坝。
　　近几年来，我国碾压混凝土筑坝技术得到了飞速的发展，1993年建成了当时世界上最高的坝高75m的普定碾压混凝土重力坝，1996年竣工的福建溪柄坝厚比仅0.19，为世界上第一座碾压混凝土薄拱坝，2001年建成目前世界上最高的坝高132m沙牌碾压混凝土重力拱坝和厚高比最小的（0.17）甘肃省龙首碾压混凝土双曲拱坝（坝高80m）；在建的龙滩大坝（坝高初期196m，终期216.5m）是世界上最高的碾压混凝土重力坝；坑口碾压混凝土重力坝、普定碾压混凝土拱坝两个项目都获得了国家科学技术进步一等奖，并在拱坝设计、倒悬面施工、分缝、并缝、温控及防渗等方面都取得了宝贵经验。随着施工水平和能力的提高，我国碾压混凝土筑坝速度更有了明显的进步，三峡三期上游碾压混凝土重力式围堰高121m，仅用4个月完成总方量110万m3。其月、日最高强度达到47.5万m3、2.1万m3，均居世界首位。截止目前为止，我国已建、在建的碾压混凝土大坝60多座，围堰近20座，我国碾压混凝土筑坝技术已处于国际领先地位。
　　
2 我国碾压混凝土筑坝技术的发展历程和特点
　　2.1 坝越筑越高
　　初期建造的碾压混凝土坝多为50～80m，自水口、岩滩两座100m级高坝采用碾压混凝土技术修建主坝以后，相继建成了江垭、棉花滩、大朝山等高坝。正在兴建的有索风营（坝高120m）、百色(130m)和龙滩(196m)等高坝。 转贴于 233网校论文中心
2.2 拱坝比重不断提高
　　自普定碾压混凝土拱坝突破了碾压混凝土筑坝应用领域以后，碾压混凝土拱坝近10年发展很快，至今已占碾压混凝土坝总数的1/6，其中还有一些双曲薄拱坝、100m级高拱坝和严寒地共的拱坝。这些拱坝含有许多新的技术突破和发展。
　
　2.3 碾压混凝土工程量在坝体总体积中的比重不断提高
　　早期的碾压混凝土坝，采用“金包银”式结构，常态混凝土占去坝体体积很大份额，碾压混凝土工程量所占比重约为50%～60%。自开发出变态混凝土和二级配碾压混凝土作防渗体技术后，近期所建重力坝和拱坝，基本上普遍采用全断面碾压混凝土筑坝技术（除溢流坝、竖井等部位采用常态混凝土），使碾压混凝土占坝体工程量比重增高到80%左右。
　
　2.4 筑坝技术要求从细从严
　　我国碾压混凝土坝，强调层间连续铺筑，层间要有良好结合，上游面混凝土应满足防渗、防裂和抗冻融等主要性能要求，而内部混凝土要满足必要的混凝土温度控制及抗裂要求。
　　
2.5 碾压混凝土筑坝
　　低水泥用量，高掺粉煤灰，中胶凝材料的干硬性混凝土；薄层连续碾压；二级配碾压混凝土防渗；广泛采用诱导缝，不设纵缝，全仓面或全坝面碾压施工。
　　
2.6 规程规范的编制
　　除在坝工建设、筑坝技术取得进展外，还编制了碾压混凝土坝设计导则、碾压混凝土重力坝设计规范和水工碾压混凝土施工规范等技术规程。虽然我国水电施工企业在质量管理上取得了较大进步，但还存在许多不足和差距，特别对于碾压混凝土大坝工程施工，其主要表现在：质量管理理念、管理思想和管理素质上还不能适应形势的需要，质量管理体系不健全，质量监督作用不能充分发挥；少数单位和部分职工，特别是个别领导干部不重视工程质量；工程质量和施工工艺水平有待进一步提高，文明施工水平差距较大；现代化管理手段应用少，决策管理系统信息不畅、运转不灵、条块分割、效率低下；片面强调水电施工情况特殊。尤其对近十年才得以迅速发展的碾压混凝土大坝施工，其施工技术还不是很成熟，因此加强其质量管理显得更加重要。
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