大体积常态混凝土厚层浇筑方法
【专利摘要】本发明为大体积常态混凝土厚层浇筑方法，解决仓层厚度为4-5m时温控与防裂的问题。浇筑温度不超过11℃；升温阶段通水温度与混凝土内部温差不超过20℃，进入降温阶段后，通水温度与混凝土内部温差不超过14℃；一期冷却和中期冷却通水降温速率不超过0.5℃/d，二期冷却降温速率不超过0.3℃/d；一期冷却和中期不少于21天和28天；二期不少于42天；降温过程中温度回弹不允许超过1℃/d，混凝土基础温差和混凝土与外部环境温差不超过14℃；同一仓混凝土内部温差一期冷却和中期冷却阶段最大温差宜小于4℃，二期冷却阶段同一仓混凝土内部温差小于2℃；上下层混凝土间温差宜小于4℃。
【专利说明】 大体积常态混凝土厚层浇筑方法
[0001]【技术领域】:
本发明与水电站混凝土拱坝、重力坝等大体积常态混凝土浇筑分层浇筑方法有关。
[0002]【背景技术】:
水电站，尤其是大型水电站一般施工周期长达几年甚至十余年，国内外水电站混凝土大坝施工中，受温控防裂技术的制约，都是采用1.5m或3.0m仓层厚度浇筑，3.0m仓层厚度施工步骤如下:
1)采用3.0m仓层厚度专用定型模板或散装拼装模板；
2)钢筋:按照规范要求和分层高度进行下料施工，
3)冷却水管布置:根据结构不同，分别按照1.5mXl.5m, 1.5mX3.0m水平间距X垂直间距)布置；
4)混凝土浇筑:根据仿真计算出机口温度和浇筑温度；根据振捣设备性能和浇筑能力，烧筑还层高度在30cm?50cm ;混凝土拌和物的施工性能和入仓、平仓及振捣设备配置要匹配，且满足浇筑温度不超标及混凝土覆盖前不能初凝要求；浇筑过程中，低温季节应做好仓面保温，高温季节应做好仓面保温和环境降温。入仓和平仓振捣施工工艺没有特别要求；
5)混凝土浇筑温度控制:冬季，混凝土出机口温度按10°C控制；其它季节，混凝土出机口温度按7°C控制；混凝土运输过程温升不超过4°C，浇筑温度不超过11°C ；
6)最高温度控制:最高温度由封拱温度和基础温差决定，原则不超过二者之和；对于约束区；
7)通水冷却:分一期、二期两个阶段间断通水冷却，根据仿真计算确定通水时间、流量及各期目标温度；
8)混凝土间歇期及三大高差:混凝土间歇期为5?21天；混凝土全坝高差不超过30m，相邻坝段高差不超过12m，最大悬臂高差不超过60m ；
9)拆模养护:拆模根据混凝土强度等级和气候特点确定，并要求养护不少于28天。
[0003]现有的混凝土施工方法基于薄层浇筑、通过自然散热与通水冷却相结合解决温控防裂问题。采用3.0m层厚浇筑，间断通水导致混凝土后期温升难以控制，二期冷却温度降幅达，影响温控防裂效果，且仓层厚度小，分层多，工序多，同时受层间间歇期要求、悬臂高差(拱坝)、相邻坝段高差及全坝段高差限制等影响，施工效率低。混凝土浇筑仓层厚度成为制约混凝土坝施工进度重要因素之一。而且坝内配筋中竖向及斜向钢筋接头多、浇筑仓层间衔接需要冲毛，费工费料，成本高，造成巨大资源浪费和经济损失。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的目的是提供一种温控防裂效果好、施工成本低、施工效率高、经济效果显著的大体积常态混凝土厚层浇筑方法。
[0005]本发明是这样实现的:
1)根据分仓层厚度度确定模板高度；
2)钢筋:按照规范要求和分仓层厚度度进行下料施工； 3)冷却水管布置:根据不同部位布置冷却水管，水平间距X垂直间距，非约束区1.5mX 1.5m,河床坝段约束区1.0mX 1.5m,岸坡坝段约束区1.0mX 1.2m,孔口约束区0.8mX 1.5m,牛腿闸壤 0.8mX 1.0 m ；
4)混凝土烧筑:烧筑还层高度在30cm?50cm;混凝土拌和物的施工性能和入仓、平仓及振捣设备配置要匹配，浇筑效率应满足每坯层覆盖时间不超过3.5-4.5小时；浇筑过程中，混凝土入仓后及时平仓振捣，低温季节应做好仓面保温，高温季节应做好仓面保温和环境降温；
5)混凝土浇筑温度控制:气温低于5°C时，混凝土出机口温度按5° C?9° C控制；其它季节，混凝土出机口温度按5° C?7° C控制；混凝土运输过程温升不超过4°C，浇筑温度不超过11 °C ；
6)最高温度控制:除约束区外的其他部位，最高温度由封拱温度和基础温差决定，不超过二者之和；对于约束区，最高温度应适当降低1°C?2V ；
7)通水冷却及温差控制:①通水冷却分一期、中期和二期三个阶段进行；②通水温度，升温阶段通水温度与混凝土内部温差不超过20°C，夏季通低温水9°C?12°C，其他季节通高温水14°C?16°C ;进入降温阶段后，通水温度与混凝土内部温差不超过14°C 降温速率，一期冷却和中期冷却通水降温速率不超过0.50C /d, 二期冷却降温速率不超过0.3°C /d 通水冷却时间，一期冷却和中期冷却通水时间分别不少于21天和28天；二期冷却通水时间不少于42天，连续缓慢降温；⑤温度回升，降温过程要求连续缓慢降温，降温过程中温度回弹不允许超过1°C /d，且不能出现连续两天温度回弹；⑥混凝土温差，混凝土基础温差和混凝土与外部环境温差不超过14°C ;同一仓混凝土内部温差一期冷却和中期冷却阶段最大温差宜小于4°C，二期冷却阶段同一仓混凝土内部温差小于2°C ;上下浇筑层混凝土间温差宜小于4°C ；
8)混凝土间歇期及三大高差:混凝土间歇期为5?14天，夏天宜长，冬季宜短；混凝土全坝高差不超过36m，相邻坝段高差不超过18m，最大悬臂高差不超过75m，
9)拆模养护:拆模根据混凝土强度等级、终凝时间和气候特点确定，收仓后2?5天控制；混凝土终凝后即流水养护，要求全龄期养护且不少于28天，
本发明提供了一种突破3.0m,采用4.0?5.0m仓层厚度烧筑技术,较传统的3.0m及以下的仓层厚度浇筑，在保证温控防裂要求前提下，可以减少混凝土层数，从而减少冲毛次数，降低结构钢筋接头数量、节约资源和能源；减少施工工序、缩短工期；降低水下、基坑等特殊环境下进行混凝土施工的安全风险。带来巨大的社会效益和经济效益。
[0006]本发明通过开展拱坝混凝土浇筑4.5m仓层厚度关键技术研究及实时仿真分析与评价研究，对河床坝段基础约束区\岸坡陡坡坝段基础约束区2、非约束区3、孔口约束区4的实时仿真分析与施工全过程反馈分析，制定4.5m浇筑仓层厚度温控与防裂技术要求。其混凝土施工工艺与常规3.0m仓层厚度区别不大，但需要采用4-5m浇筑仓层厚度的模板，采取独特的混凝土温控与防裂技术，可应用于水电站混凝土拱坝、重力坝等大体积常态混凝土浇筑分仓，仓层厚度加大，提高混凝土的浇筑效率，已在锦屏一级水电站工程中运用，已浇筑的大坝混凝土没有出现温度裂缝。
[0007]以锦屏一级水电站拱坝为例，采用3.0m仓层厚度和4.5m仓层厚度进行比较，截至2013年7月25日，锦屏一级水电站大坝混凝土共浇筑1401仓计495.05万m3，其中4.5m仓层厚度烧筑532个仓次。与3m烧筑升层比较,减少266个烧筑仓次，已经烧筑的24个坝段，平均每个坝段少浇筑11个仓次，平均节约工期77天，混凝土冲毛损耗较3.0m降低33.3%。
4.5m浇筑仓层厚度温度控制过程满足设计要求，施工过程中大坝混凝土没有出现温度裂缝。
[0008]至2013年10月14日，锦屏一级水电站水库已安全蓄水至1840m，坝前水头达260m,安全监测显示大坝工作性态正常，巡视检查没有发现混凝土裂缝。
[0009]4.5m浇筑升层技术在施工组织、施工工艺和施工方法上与传统的浇筑分层基本一致，容易推广使用。本发明可以运用于水电工程及水利工程混凝土拱坝、重力坝等大体积常态混凝土的可研、招标及实施阶段编制施工组织设计时运用。在工程实施阶段，由施工单位结合工程实际情况编制具体大坝混凝土浇筑分层方案并付诸实施。还可推广至大型桥墩承台混凝土、工民建大体积基础混凝土工程应用。
[0010]【具体实施方式】:
大体积常态混凝土厚层浇筑方法，仓层厚度为4-5m，其步骤如下:
1)根据分仓层厚度度确定模板高度；
2)钢筋:按照规范要求和分仓层厚度度进行下料施工；
3)冷却水管布置:根据不同部位布置冷却水管，水平间距X垂直间距，非约束区
1.5mX 1.5m,河床坝段约束区1.0mX 1.5m,岸坡坝段约束区1.0mX 1.2m，孔口约束区
0.8mX 1.5m,牛腿闸壤 0.8mX 1.0 m ；
河床坝段基础约束区:指混凝土坝河床坝段受坝基约束影响范围的区域，一般指高度方向0.2?0.4L (L为坝段长度，下同)范围内的区域。
[0011]岸坡陡坡坝段基础约束区:指混凝土坝岸坡坝段受岸坡基础约束影响范围的区域，一般指高度方向0.2?0.4L (L为坝段长度，下同)范围内的区域。
[0012]非约束区:指混凝土坝中除约束区以外的区域。
[0013]孔口约束区:指混凝土坝泄洪孔口周边受孔口约束一定范围内的区域。
[0014]4)混凝土浇筑:根据仿真计算出机口温度和浇筑温度；根据振捣设备性能和浇筑能力，烧筑还层高度在30cm?50cm ;混凝土拌和物的施工性能和入仓、平仓及振捣设备配置要匹配，浇筑效率根据混凝土拌和物的施工性能，应满足每坯层覆盖时间不超过4小时左右；浇筑过程中，混凝土入仓后及时平仓振捣，低温季节应做好仓面保温，高温季节应做好仓面保温和环境降温；
5 )混凝土浇筑温度控制:气温低于5 ° C时，混凝土出机口温度按5 ° C?9 ° C控制；其它季节，混凝土出机口温度按5° C?7° C控制；混凝土运输过程温升不超过4°C，浇筑温度不超过11 °C ；
6)最高温度控制:除约束区外的其他部位，最高温度由封拱温度和基础温差决定，原则不超过二者之和；对于约束区，最高温度应适当降低1°C?2V ；
7)通水冷却及温差控制:①通水冷却分一期、中期和二期三个阶段进行；②通水温度，升温阶段通水温度与混凝土内部温差不超过20°C，夏季通低温水9V?12°C，其他季节通高温水14°C?16°C ;进入降温阶段后，通水温度与混凝土内部温差不超过14°C 降温速率，一期冷却和中期冷却通水降温速率不超过0.50C /d，二期冷却降温速率不超过0.30C /d 通水冷却时间，一期冷却和中期冷却通水时间分别不少于21天和28天；二期冷却通水时间不少于42天，连续缓慢降温；⑤温度回升，降温过程要求连续缓慢降温，降温过程中温度回弹不允许超过1°C /d，且不能出现连续两天温度回弹；⑥混凝土温差，混凝土基础温差和混凝土与外部环境温差不超过14°C ;同一仓混凝土内部温差一期冷却和中期冷却阶段最大温差宜小于4°C，二期冷却阶段同一仓混凝土内部温差小于2V ;上下浇筑层混凝土间温差宜小于4°C ；
8)混凝土间歇期及三大高差:混凝土间歇期为5?14天，夏天宜长，冬季宜短；混凝土全坝高差不超过36m，相邻坝段高差不超过18m，最大悬臂高差不超过75m，
9)拆模养护:拆模根据混凝土强度等级、终凝时间和气候特点确定，收仓后2?5天控制；混凝土终凝后即流水养护，要求全龄期养护且不少于28天。
【权利要求】
1.大体积常态混凝土厚层浇筑方法，其特征在于混凝土仓层厚度为4-5m，其步骤如下: 1)根据分仓层厚确定模板高度， 2)钢筋:按照规范要求和分仓层厚度度进行下料施工， 3)冷却水管布置:根据不同部位布置冷却水管，水平间距X垂直间距，非约束区.1.5mX 1.5m,河床坝段约束区1.0mX 1.5m,岸坡坝段约束区1.0mX 1.2m,孔口约束区.0.8mX 1.5m,牛腿闸壤 0.8mX 1.0 m, 4)混凝土烧筑:烧筑还层高度在30cm?50cm;混凝土拌和物的施工性能和入仓、平仓及振捣设备配置要匹配，应满足每坯层覆盖时间在3.5—4.5小时，浇筑过程中，混凝土入仓后及时平仓振捣，低温季节应做好仓面保温，高温季节应做好仓面保温和环境降温， 5)混凝土浇筑温度控制:气温低于5°C时，混凝土出机口温度按5°C?9°C控制，其它季节，混凝土出机口温度按5°C?7°C控制，混凝土运输及浇筑过程温升不超过4°C，浇筑温度不超过11°C， 6)最高温度控制:除约束区外的其他部位，最高温度由封拱温度和基础温差决定，不超过二者之和；对于约束区，最高温度应降低1°C?2°C， 7)通水冷却控制及温差控制:①通水温度，升温阶段通水温度与混凝土内部温差不超过20°C，夏季通低温水9°C?12°C，其他季节通高温水14°C?16°C，进入降温阶段后，通水温度与混凝土内部温差不超过14°C，②降温速率，一期冷却和中期冷却通水降温速率不超过0.5°C /d, 二期冷却降温速率不超过0.30C /d,③通水冷却时间，一期冷却和中期冷却通水时间分别不少于21天和28天，二期冷却通水时间不少于42天，连续缓慢降温，④温度回升，降温过程要求连续缓慢降温，降温过程中温度回弹不允许超过1°C /d，且不能出现连续两天温度回弹，⑤混凝土温差，混凝土基础温差和混凝土与外部环境温差不超过14°C，同一仓混凝土内部温差一期冷却和中期冷却阶段最大温差小于4°C，二期冷却阶段同一仓混凝土内部温差小于2V，上下仓层混凝土间温差小于4°C， 8)混凝土间歇期及三大高差:混凝土间歇期为5?14天，夏天宜长，冬季宜短，混凝土全坝高差不超过36m，相邻坝段高差不超过18m，最大悬臂高差不超过75m， 9)拆模养护:按收仓后2?5天控制；混凝土终凝后即流水养护，要求全龄期养护且不少于28天。
【文档编号】E02D15/00GK103669356SQ201310569241
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】王继敏, 段绍辉, 宁金华, 胡书红, 刘漫远, 李名川, 郑江, 胡志刚, 张晨, 王嘉禄, 刘文潮 申请人:雅砻江流域水电开发有限公司