长河坝大坝填筑施工工艺及质量控制展示ppt课件.ppt

长河坝大坝填筑施工工艺及质量控制,一、工程概况二、大坝填筑施工工艺及方法三、大坝填筑雨季施工措施四、关键施工技术与工艺五、大坝填筑质量控制,交流内容,一、工程概况,长河坝水电站大坝结构图,一、工程概况,拦河大坝为砾石土直心墙堆石坝，最大坝高240.0m，坝顶长度502.85m，坝顶宽度16.0m，上、下游坝坡1：2。大坝设计总填筑量3417万m （堆石2273.9；过渡290.97；砾石土428.3；粘土20.46；反滤168.19；块石29.38；压重206.55）。坝基覆盖层设两道砼防渗墙，上游副墙厚1.2m，主墙厚1.4m，两墙净距14m。,1.整体结构设计,按照填筑施工区域内坝料种类与部位进行填筑分区，共分为上游压重料、上游堆石、上游过渡料、上游反3、砾石土料、高塑性粘土料、下游堆石、下游过渡料、下游反1、反2、下游压重料、水平反滤料反4、岸坡过渡料等多个填筑施工区。同一填筑施工分区内，施工设备、方法、工艺相同。,2.填筑分区,一、工程概况,一、工程概况,大坝料源分布简图,心墙砾石土料场位于上游金汤沟内，上坝运距23km；响水沟石料场位于上游响水沟口，上坝运距6.3km，江咀石料场位于下游磨子沟内，上坝运距10.4km；反滤料由下游磨子沟砂石系统生产，运距7km。,3.料源分布,2015年10月大坝填筑形象,江咀堆石料场形象,响水沟石料场形象,汤坝土料场全貌,结合水流控制，长河坝水电站大坝实际按照分期规划，第一阶段进行上下游堆石区先期填筑，上游填筑到EL.1520m，下游填筑到EL.1510m，第二阶段实现度汛目标大坝全断面到EL.1536m，第三阶段实现初期下闸目标大坝全断面填筑到EL.1697m，完成大坝填筑施工。,1.坝体填筑分期,二、大坝填筑施工工艺及方法,2.施工参数,二、大坝填筑施工工艺及方法,工程施工前期进行了的生产性碾压试验、室内击实试验等最终确定的各种坝料的碾压参数见下表 。,大坝填筑主要施工参数,填筑程序动画,3.大坝填筑流程,二、大坝填筑施工工艺及方法,各种坝料填筑顺序：首先进行心墙土-砂分界面的填筑施工，再铺填剩余大面的土料及反滤料，砾石土与反滤料同层碾压，两岸接触粘土与砾石土同层铺填上升，铺料前在压板混凝土表面按照要求刷（或喷涂）泥浆。 由于各种坝料的设计指标与碾压试验成果，坝料铺填厚度不一致，根据碾压试验确定的施工参数，确定各种坝料的铺料顺序及匹配关系，土料与反滤料平起同步填筑，两层反滤料与一层过渡料匹配并跨缝碾压，两层过渡与一层堆石匹配并跨缝碾压。,4.坝料填筑方法（主要以心墙土料为）,二、大坝填筑施工工艺及方法,二、大坝填筑施工工艺及方法,（1）单元规划,为使坝体填筑保持连续施工，形成流水作业面。将各填筑区划分成若干个单元同时施工。其中，大坝心墙横向长度大于一定宽度时，按“田”字形布置分区，心墙横向长度小于一定宽度时，分区沿坝轴线布置，各分区分别设置入料口，按摊铺、碾压、检测等工序紧密衔接，循环施工。大坝上下游堆石料根据填筑面积选择以某（坝）桩号为分界分别分为3区域分别进行铺料、碾压、检测等工序，以保证连续作业。反滤料、过渡料根据设计边界要求一次性完成铺填碾压。,不同填筑时段砾石土心墙区分区示意图,大坝分区填筑、流水作业,堆石料和心墙料按照分区规划进行流水作业。砾石土1588.8高程以下分四个区施工、 1588.8以上分为三个区；按照摊铺、碾压、取样流程化作业。,砾石土分区作业（四个区）,堆石分区作业,二、大坝填筑施工工艺及方法,（1）单元规划,二、大坝填筑施工工艺及方法,（2）摊铺,上坝料均采用推土机进行平料作业，堆石料、过渡料、土料采用“进占法”铺料，而反滤料采用“后退法”铺料，铺料过程通过在料头设置标杆、测量布设控制网等实现摊铺层厚的过程控制。为确保心墙土料摊铺平整度提高碾压质量，砾石土心墙料摊铺采用推土机粗平，平地机精平工艺（首次应用）。,推土机摊铺土料实况,平地机精平摊铺层面实况,二、大坝填筑施工工艺及方法,（3）碾压,（1）每一填筑单元铺料完成，经现场监理工程师验收同意后，并确认数字化碾压监控系统开仓后，方可进行碾压，振动碾操作手按照各自分区分别碾压，采用26t自行振动碾碾压14遍（静2振12）。针对边角部分采用小型的振动碾或平板振动夯夯实。（2）振动碾行走路线应平行于坝轴线，前进或后退整碾错距法碾压，行驶速度为2.50.2km/h。垂直碾压方向搭接宽度应为0.2-0.5m，平行碾压方向搭接宽度应为1-2m。（3）定期由专业检测单位对碾压设备各项性能指标进行测定，满足设计技术要求。 （4）每一填筑单元在振动碾碾压前，质检人员必须对已铺填的坝面作业进行检查，发现有大块石集中的区域，应用反铲挖除分散处理。为确保振动压实效果创造良好条件。,碾压分界线、碾压机调头区布置图,碾压分仓线、搭接宽度示意图,心墙区分仓碾压实况,GPS碾压实时监控系统控制中心,GPS碾压实时监控系统碾压轨迹图,碾压监控系统碾压合格率报告,二、大坝填筑施工工艺及方法,（3）碾压,1.检测标准,（4）试验检测,根据设计下发的大坝坝体填筑施工技术要求，我们制定了详细的试验检测计划，包含了各种坝料料源检测、填筑面固定断面检测和其他位置检测，并按此计划严格执行和监督。每10m按试验检测总计划进行分解，上报10m段的具体试验检测计划，确保各方监控到位，满足规范、设计要求，为以后大坝的竣工验收提供可靠依据。,二、大坝填筑施工工艺及方法,2.现场取样,白天取样,夜晚取样,二、大坝填筑施工工艺及方法,（4）试验检测,1 施工原则,三、大坝填筑雨季施工措施,心墙雨季填筑施工措施采用：事前预防及预报、过程降雨量观测、快速有效恢复施工的原则。土料雨季施工需加强气象预报，提前做好防雨准备，正确掌握雨前停工，雨后复工的最佳时期。晴天抢填心墙土料，降雨及雨后填筑堆石料，并保持坝体各区均衡上升。雨需要停工时心墙区的土方机械应在雨前撤离填筑面，停置于堆石区。做好坝面保护，下雨到复工前，严禁施工机械穿越和人员践踏心墙料及反滤料。,2 现场施工方法,三、大坝填筑雨季施工措施,1、采用天气预报：使用Accuweather智能手机软件或者网址 www.AccuW，准确的预测麦崩乡未来一周内的天气情况。 2、采用SL3-1型翻斗式自动计量雨量器：使用量雨器进行降雨期间的降雨量统计，计量器一套安装在观礼台数字化监控室屋顶，另一台安装在汤坝土料场。,2.1 天气预测和雨量监测,雨量计（装于监控室屋顶）,三、大坝填筑雨季施工措施,为便于心墙砾石土区雨水的汇集排放，降低降雨对心墙填筑的影响，雨季施工心墙填筑面做倾向下游的斜坡状，沿坝轴线向上下游方向做成2%的斜坡，利于排水。,2.2 放坡排水,砾石土雨季留坡,三、大坝填筑雨季施工措施,单元摊铺结束采用平地机找平，及时用平碾进行封闭。防止坑洼太多导致不利于碾压封闭和散水收集。摊铺未结束，及时采用塑料布进行覆盖；若正在碾压状态或者碾压好作业面采用平碾压平进行处理。高塑性粘土非施工状态保持全覆盖。,2.3 表面封闭,砾石土封面作业,高塑性粘土覆盖,三、大坝填筑雨季施工措施,根据降水情况现场确定在雨后分单元快速清理10余厘米左右的表层填土，清除出场。在清除表层填土后,拟填筑区砾石土必须经含水检查合格后才能正常施工。同时对清理出场的土料统一运输到上游压重体翻晒场，并对其所属层数与区域、清理面积与清除方量及时进行现场签认。,2.4 雨后快速清理复工,雨后刮除表面砾石土,雨后浸泡砾石土清运,三、大坝填筑雨季施工措施,（1）备料措施 雨季汤坝土料场路面湿滑、场外交通易受边坡垮塌等影响，在雨季汤坝料场直供料困难，故在雨季采用备用砾石土料进行填筑施工，降雨阴晴期间快速填筑，快速封闭。结合现场施工条件，备料场主要布置在上游压重体和下游压重体。（2）抽排水措施 雨后采用虹吸式水泵辅助人工进行表面排水，或者小型反铲和平地机配合形成排水体系，排水至砾石土心墙外。,2.5 辅助施工措施,通过理论分析、模型试验，本工程成功采用双戗互动立堵技术成功解决了大流量、高落差、高流速的截流难题，于2010年10月2122日顺利截流，截流流量838 m/s，截流总落差为5.38m，流速6.8m/s。,1.截流施工关键技术,四、关键施工技术与工艺,通过可行性分析及工程实践，长河坝围堰工程通过采取填筑料源优化、环形施工道路布置及合理的施工程序等快速施工技术措施后，于2011年5月完成填筑（45天完成54m高围堰，总填筑量70万m），创造了土工膜心墙围堰月上升最大高度29m 的行业新记录，一个枯期完成全年围堰度汛施工。,2.围堰快速施工技术,四、关键施工技术与工艺,3.大坝基础处理及排水,四、关键施工技术与工艺,砂层用反铲清除后，采用砂砾料掺拌8%水泥进行回填压实,3.大坝基础处理及排水,四、关键施工技术与工艺,采用分区、分期布置集水坑，多台离心泵抽排，浮船技术、岸坡跨心墙管线布置技术、向有压过流洞直排技术等节约了排水临建，提高了基坑排水效率，解决了大流量、深基坑排水难题。,四、关键施工技术与工艺,4.土料动态制备技术 为确保土料上坝填筑质量，研究通过工艺比选及现场试验，选择广泛用于矿山及骨料生产系统的棒条式振动给料机作为超径（150mm）剔除设备，并配套建设钢筋混凝土结构的筛分楼。5套土料超径筛分系统投产，系统运行可靠，工艺流程可行，设备运行工况稳定。较传统的人工捡练，重力分选及条筛剔除工艺，新工艺更具剔除废品率低、产能高的优势，完全满足大粒径土料的超径剔除要求。,四、关键施工技术与工艺,5.土料动态制备技术 对于粗细料，以P5含量作为控制指标进行掺配，以提高土料利用率。铺料前对粗、细料料源质量检测，通过计算获得粗、细料铺料厚度后分层摊铺，摊铺完成后采用液压正铲进行立采掺配，掺配料检测合格后开采上坝填筑。针对高含水的土料则采用分层翻晒工艺进行含水量调整。,31,6.混装炸药爆破开采与过渡料机械加工工艺,本工程应用混装炸药爆破技术调整和优选钻爆参数，提高了钻孔和装药效率。有效提高民爆物品生产、储存、运输和使用等各环节的本质安全性，综合效益显著。针对高标准的过渡料采用机械破碎加工系统辅助生产，粗碎控制最大粒径，中碎调整级配，确保了过渡料料源质量稳定。,四、关键施工技术与工艺,四、关键施工技术与工艺,7.反滤料自动掺配 工程依托人工骨料加工系统，通过进行反滤料掺配工艺性试验、基本技术参数采集、自动化控制系统编程以及制定相应的质量控制措施等，采用“计算机数字系统”自动化控制完成坝体反滤料的生产及掺配。通过对分级堆存的成品砂石料，按反滤料设计级配精确计量，皮带掺配，直接输出成品反滤料。与传统的平铺立采掺配工艺相比，新工艺具有掺配均匀、产能高、占地面积小等的优势。,四、关键施工技术与工艺,8.LNG环保自卸车的推广应用 液化天然气被公认是现在地球上最干净的燃料。考虑到长河坝水电站长隧道运输的特点，LNG汽车的推广应用，能够有效减小隧道内运输产生烟尘带来的安全隐患，降低长隧道通风排烟难度，以达到节能目的。同时，LNG汽车的推广应用，保障了能源供给，避免 “柴油荒”对施工运输作业进度的影响；目前，本工程已引进40余辆LNG环保汽车，并完成加气系统的配套建设。实践证明，LNG车辆完全能够适应水利工程大坝填筑运输条件，并可节约约20%的燃料费用，经济和社会效益显著。,四、关键施工技术与工艺,9.重车跨心墙施工技术 通过理论计算及现场试验验证了坝料跨心墙运输技术的可行性，结合试验对比分析结论，箱型减压板方案最优，为提高对土料的保护效果，在减压板下面铺填50cm砾石土垫层。减压板采用型钢与钢板加工，采用了“箱型连接键+限位环”的连接结构，拆装方便，车辆荷载分部均匀。跨心墙运输技术的研究与应用有利于料源平衡优化，便于施工调度及整体规划，能有效避免长距离绕坝运输，降低燃料消耗，具有可观的经济和社会效益。,四、关键施工技术与工艺,10.自动加水系统 长河坝填筑坝料补水采用坝外式加水，加水采用已获国家专利的智能加水系统。该系统与坝料计量称重系统有效绑定使用，系统通过检测车载无线射频卡（RFID）自动识别地泵系统测得的该车坝料重量，计算出适宜加水量，并利用液体流量传感器及电磁阀控制水流开关，实现智能化加水。,四、关键施工技术与工艺,11.双料摊铺器施工技术 为解决常规土石坝土-砂分界面“先砂后土”法施工存在的料种相互侵占、填筑尺寸不规范、施工效率低等问题。本工程研制了一种新型的“双料摊铺器”，该摊铺器采用型钢及钢板焊接而成，长4 m、宽3m，并按设计坡比设置料仓分隔板，实现土砂同时平起摊铺。施工时首先进行土-砂分界区摊铺作业，再进行大面填筑的方法是传统施工方法的一次技术革新，首次达到了完全按照设计坡比进行心墙土料与反滤料填筑施工的效果。,四、关键施工技术与工艺,12.泥浆喷涂工艺 根据设计要求，为使高塑性土和压板混凝土更好结合，需在其结合面喷涂35mm泥浆。在类似工程中，泥浆通常采用人工涂刷，施工效率低、涂刷厚度不均。 为了改善传统工艺的不足，水电五局研究提出了机械喷涂工艺，选择德国制造的瓦格纳尔PC喷涂机作为喷涂设备。结合多次现场工艺试验，明确了泥浆可喷配比及浆液比重。制定的喷涂工艺流程为：泥浆制备润管注浆试喷正式喷涂至设计厚度。 盖板泥浆喷涂工艺是土石坝高塑性粘土填筑中砼盖板基面泥浆涂刷传统工艺的革新，工艺设备安装简便、快捷，操作方便，施工效率高、质量效果好。,四、关键施工技术与工艺,泡土(8h以上),配 制 浆 液,湿 润 基 面,喷涂与填土,工 艺 流 程,四、关键施工技术与工艺,13.砾石土快速检测,砾石土料试坑检测是占据直线时间的重要工序，按传统全料烘干法至少8个小时才能出结果，严重影响进度。本工程研究的砾石含水率替代法与细料酒精燃烧相结合的方法，还自主设计研制了移动检测车，可将检测时间缩短到2小时以内，对心墙快速填筑提供重要保障。,四、关键施工技术与工艺,振动碾无人驾驶作业技术是基于卫星定位技术和一定的环境识别、判断技术以及数字化的机控技术，通过键入设定的运行区域、模式参数实现振动碾压的自动控制，并能根据周边环境情况实现自动停机和启动。无人驾驶的振动碾在可减少低速、重复碾压；缩短间歇时间；可实现技术参数的零误差；可降低人为影响和夜间施工安全风险；可有效减少振动环境下对人体损伤，减少人力资源的浪费。,14.振动碾无人驾驶技术,四、关键施工技术与工艺,15.GPS碾压实时监控系统的应用,长河坝大坝施工全过程应用数字化大坝监控系统，通过在碾压设备安装高精度GPS移动终端，经基站将碾压信息进行处理和传送，实现现场分控室对设备的碾压过程实时监控。GPS数字化监控系统具有全方位实时监控各项碾压参数（碾压遍数、速度、激振力、碾压厚度）的特点，能够有效避免漏压、欠压现象，严格控制压实厚度。真正实现了过程可控。,五、关键施工技术与工艺,16.施工作业面可视化技术及集成化的信息管理平台开发,通过构建了以微波技术作为数据传输链路媒介的无线传输网络，实现各作业面、交通运输网络、填筑坝料称重计量监控、车载加油信息监控、填筑碾压实时监控、混凝土拌合作业信息监控、边坡危岩体监控、洪汛监控等系统的实时传输与集中信息化管理。并研发了一套高度集成化的项目管理平台，实现全区域零对接移动化办公，满足技术、进度、安全、质量、材料、成本、资源管理的实时分析功能要求。,1.1 砾石土料,1.料源质量控制,五、大坝填筑质量控制,砾石土料源由汤坝土料场供应。料场常驻质检人员、试验室人员、施工管理人员，对料源进行实时管控。所有上坝料均过筛后剔除超径，对含水量超标的土料进行翻晒。试验室按技术要求进行取样检测，经检测合格后运输上坝。,料场质量监督站,现场取样检测,1.2 反滤料,五、大坝填筑质量控制,反滤料采用的是磨子沟人工骨料加工系统的料源。试验室按要求对其进行成品品质检测和出厂品质检测，分别在皮带机和成品料仓取样，确保反滤料料源受控。,皮带机取样,成品料场取样,1.3 过渡料,五、大坝填筑质量控制,过渡料先期采用掺配工艺掺配而成，掺配完成后由试验室取样检测合格后，方可运输上坝；2014年6月设计调整过渡料级配后，现场经过爆破试验确定采用爆破法直接生产过渡料；目前过渡料采用强爆破生产。,过渡料掺配,过渡料生产,1.4 堆石料,五、大坝填筑质量控制,严格按照设计爆破参数进行造孔和爆破，保证堆石料级配满足要求。堆石料装车时，对超径石进行剔除，解爆后运输上坝。,堆石料爆破生产,2.1 填筑料接缝部位施工,五、大坝填筑质量控制,过渡料和堆石接缝部位局部粗骨料集中用反铲进行处理，堆石台阶接缝部位用反铲将粗骨料分散，松散料挖除，保证接合部位碾压质量。,砾石土与反滤料边界采用异料摊铺器进行施工，确保坝料间无污染，无侵占，保证心墙施工质量。,2.卸料、摊铺质量控制,2.2 摊铺层厚控制,五、大坝填筑质量控制,现场在每一层坝料摊铺完成后，由测量按要求测得当层松铺厚度，经测量监理确认合格后，质检员会同监理对摊铺完成后的大面进行现场验收。摊铺过程采用标杆法、料堆法、质检抽查等方式进行控制。,标杆法,测量检查,料堆法,2.3 加水控制,五、大坝填筑质量控制,坝面砾石土和反滤料在上下层结合面补水，堆石料和过渡料上坝前以坝外加水为主，采用全自动加水系统进行管控和监督。,砾石土结合面补水,堆石料加水,3.1 数字化监控,3.碾压质量控制,五、大坝填筑质量控制,大坝碾压质量控制引入数字化监控技术。监控过程中，严格按照设计参数进行碾压监控施工。砾石土碾压合格率达95%以上，过渡料和堆石料碾压合格率达90%以上。,砾石土碾压监控,堆石和过渡料碾压监控,3.2 仓面划线分区,五、大坝填筑质量控制,在各个仓面碾压前人工将仓面划分为若干区域划线进行碾压，现场安排专门碾子管理人员，配合分控站做好碾压质量管控工作。,堆石划线分区,砾石土划线分区,过渡料划线分区,3.3 边角部位碾压质量控制,五、大坝填筑质量控制,高塑性粘土边角碾压,反滤料边角碾压,局部位置人工夯进行碾压,人工配合小碾子碾压,3.4 检测仪器保护碾压,五、大坝填筑质量控制,3.5 骑缝碾压质量控制,五、大坝填筑质量控制,各种坝料间均采用骑缝碾压的方式，保证两种坝料的碾压质量。,3.6 碾压效果,五、大坝填筑质量控制,过渡料,堆石,砾石土,岸坡过渡料,4.1 下游护坡,4.上下游护坡,五、大坝填筑质量控制,填筑上下游边坡的坝料时采用超填碾压并挖除的方式，保证碾压质量。填筑完成后，根据测量放点进行削坡，基面经验收合格后开始护坡施工。下游护坡采用干砌石护坡，护坡厚度为0.8m。,下游干砌石,4.2 上游护坡,五、大坝填筑质量控制,上游护坡采用大块石护坡、反铲机械码放，提高上游迎水面的砌筑质量稳定，充分利用了料场孤石料，有利节能减排。EL.1530.5EL.1640护坡厚度(垂直坝坡)为1.0m。（国内首次应用）,上游干码石,4.3 护坡施工过程控制,五 、大坝填筑质量控制,在护坡施工过程中，用砂浆固定钢筋标识测量所放点位，并拉线进行过程控制，保证平整度满足设计要求。,上游干码石,5.1 管控措施,五、大坝填筑质量控制,5.质量管控方针,为了加强现场工程质量管控，长河坝施工局根据国家工程质量管理的法律法规及相关制度，并结合本工程特点和施工局实际情况，制定了一系列科学规范的工程质量管理规章制度：长河坝电站施工局工程质量管理制度、质量奖惩实施细则、大坝填筑质量控制措施及奖惩实施细则、原材料进场检测及追溯制度、长河坝施工局灌浆工程管理办法、质量检查制度、质量月例会制度、关键部位、重要工序盯守制度等，以规章制度来管理施工质量。,五、大坝填筑质量控制,我单位质量部每月进行两次质量检查，每月对质检员进行一次内部培训，每月召开一次质量月例会，根据工程生产情况，召开专题会解决施工中发现的问题，保证上传下达，落实到位。,内部培训会,专题会,质量月例会,5.2 质量管控会议,5.3 过程资料管控,五、大坝填筑质量控制,在施工过程中，根据验收情况填写一次验收合格率统计表、关键工序和过程控制记录，并根据每月两次的综合检查下发书面通报。,重要工序控制记录,一次性验收合格率统计表,书面通报,工程建设过程中未发生一般及以上施工质量事故，大坝填筑全过程处于受控状态。大坝填筑施工过程中得到质量专家好评，并多次被业主评为“优秀工作面”、 “质量示范区”。,中国工程院院士马洪琪视察长河坝工地 中国工程院院士钟登华视察长河坝工地,四川大唐甘孜水电开发公司颁发的 “优秀工作面”铜牌,结束，谢谢大家！,