首页 理论教育工环境中实现静态与动态控制具有重要价值的新型仓面VC值控制系统

工环境中实现静态与动态控制具有重要价值的新型仓面VC值控制系统

【摘要】:仓面VC值的取值,除根据现场碾压试验的成果外,还应考虑原材料特性及特殊的气候条件。VC值应根据施工时的气象条件和仓面的实际情况及时调整,动态控制。由于变态混凝土的徐变性能、抗渗抗冻强度均比较高,因此有利于大坝上游面的抗裂和防渗。该系统属国内首次成功开发应用,对在复杂的施

1.碾压混凝土快速施工关键技术

(1)碾压混凝土浇筑分仓与并仓优化技术。以坝体施工过程动态模拟的仓面规划方案为基础,提出了交互智能式分仓与并仓优化技术,使整个工程施工在时空上衔接紧凑,有效地利用了施工时间,最大程度地实现了施工生产均衡。

(2)混凝土入仓方案优化技术。混凝土入仓方式以保证施工强度、减少施工干扰为原则,充分利用地形条件,在原塔(顶)带机、缆机浇筑方案基础上增加了自卸汽车直接入仓浇筑大坝下部碾压混凝土,有效地提高了混凝土浇筑强度,创造了主体工程单日单仓碾压混凝土浇筑强度1.58万m3、日浇筑强度2.1万m3、月浇筑强度32万m3 的世界纪录。

(3)整合自动化控制技术、GPS防碰撞技术及现场温控监测反馈技术。以碾压混凝土施工安全、施工质量及连续快速施工为目标,建立健全了组织严密、运行高效、信息反馈及时的组织管理体系,实现了从骨料生产到仓面作业的“一条龙”监控管理系统。

(4)增大碾压混凝土连续升程高度。通过从骨料生产到仓面作业的“一条龙”监控管理和系统、科学的温控措施,在常温季节,碾压混凝土浇筑升程由1.5m 调整为6m,提高了碾压混凝土连续浇筑强度,节省了层面处理和混凝土等强时间,大大加快了施工进度。

(5)坝体廊道调整及模板规划。将廊道底板高程调整为与基础固结灌浆高程相一致,使得廊道施工与固结灌浆平行作业,节省了工期,加快了施工进度。大部分廊道采用了混凝土全预制,大坝上下游面和横缝面采用连续翻升模板。连续翻升模板具有结构简单、拆装方便、稳定性好的特点,保证了碾压混凝土的快速施工。

2.高温多雨条件下的碾压混凝土施工

系统分析了高气温环境下混凝土原材料本身的特性(含配合比)和施工环境条件对碾压混凝土施工质量的影响,提出了高气温条件下碾压混凝土连续施工的创新和改进技术,主要有以下几个方面:

(1)基于骨料生产到仓面作业的“一条龙”监控管理体系,采用从出机口、运输直至仓面的全线温控措施。在拌和楼自卸汽车入口设喷雾装置,以降低小环境气温,对车厢进行降温湿润;在高速皮带机沿线的桁架顶部镀锌铁板上铺盖聚乙烯保温层,并在顶层贴反射膜,起到隔热、遮阳、防雨的效果,在槽形皮带与顶部保温盖板间两端安装保温帘,形成相对封闭的环境;增设若干台制冷机组,冷风通过PVC 管送到皮带上方混凝土表面,减少混凝土在运输过程中的温度回升;自卸汽车运输时车厢顶部设活动遮阳棚,外侧面贴隔热板;提高混凝土入仓强度,加快混凝土入仓速度,缩短混凝土层间间隔时间,以改善混凝土层间结合质量;及时摊铺、及时碾压、及时覆盖,防止热气倒灌;在混凝土浇筑过程中,进行仓面喷雾,形成仓面人工小气候,降低仓面温度,增加湿度,减少太阳辐射热和风速

(2)VC值的确定。仓面VC值的取值,除根据现场碾压试验的成果外,还应考虑原材料特性及特殊的气候条件。VC值应根据施工时的气象条件和仓面的实际情况及时调整,动态控制。龙滩碾压混凝土配合比设计VC值为2~7s,仓面VC值按3~5s控制,突破了规范VC值5~15s的界限。

(3)通水冷却。基于温控仿真计算成果,采用通水冷却控制混凝土最高温度、基础温差和内外温差在设计允许范围内。

3.碾压混凝土基本性能

(1)大坝防渗结构采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合的方式,把变态混凝土作为大坝防渗体的一部分,这项工艺在世界上还是首次应用。由于变态混凝土的徐变性能、抗渗抗冻强度均比较高,因此有利于大坝上游面的抗裂和防渗。

(2)碾压混凝土采用的粉煤灰品质较好,保证了粉煤灰形态、活性和填充效应的充分发挥。同时粉煤灰与外加剂的相容性很好,保证了碾压混凝土的基本性能。

(3)碾压混凝土的配合比经过优化后,适当降低了胶凝材料的用量,同时保持较小的水灰比,从而使各项性能均满足设计要求。这样既保证了混凝土的质量,又降低了工程造价

(4)碾压混凝土抗压强度富余系数较大。f′和c′值均较国内外其他工程高。f残和c残值均高于相对应的f摩和c值。同时变态混凝土的徐变性能、抗渗强度及抗冻强度均比较高,为建造更高的碾压混凝土重力坝提供了依据。

4.碾压混凝土坝施工层面控制技术

(1)提出了碾压混凝土层间允许间隔时间的判定方法和控制措施。设计控制的c′、f′确定后,碾压混凝土层间允许间隔时间是浇筑仓面气温和大气相对湿度的函数,碾压混凝土层间允许间隔时间应控制在碾压混凝土初凝时间以内,外加剂、环境温度和环境相对湿度是层间允许间隔时间的主要控制因素。

(2)采用仓面喷雾的方法形成适宜的人工小气候,起到降温保湿、减小VC值增长、降低混凝土浇筑温度的作用。在高气温环境条件下,采用仓面喷雾可使混凝土表层温度保持比外界气温低5~8℃左右,增大了散热的效果。同时,对浇筑仓面进行覆盖:日气温变幅为5.8℃时,裸露混凝土的温度变幅为1.42℃,而用隔热保温被覆盖的混凝土温度变幅仅为0.39℃。当外界无风时,隔热保温被覆盖的混凝土热交换系数为裸露混凝土热交换系数的22.5%;外界风速为1m/s时,为17%;外界风速为14m/s时,为9%。仓面人造小气候对保证碾压混凝土层面质量起到了重要的作用。

(3)将碾压混凝土层面质量控制融入“一条龙”质量控制体系,提出了完整的、适合大规模推广的全过程质量控制体系,保证了碾压混凝土拌和、运输到仓面作业等每个流程环节的质量。

(4)在钻孔取芯检测中,层面折断率在2.5%以下,在国内外处于领先水平。工程实践说明,碾压混凝土层面结合施工控制技术和质量控制体系、方法与措施是有效的、可行的。

5.施工设备防碰撞预警系统

(1)防碰撞预警系统集成了GPS定位技术、无线通讯网络技术和自动控制技术等,实现了设备上的GPS等位置信息检测,机械运动部件的位置、运动方向及速度实时检测,通过无线通信系统自动传送给控制中心,控制中心实时跟踪、预警施工设备的工作状况,对于工程现场安全施工与管理提供了技术保障。

(2)大坝施工设备GPS防碰撞预警系统开发是一项技术含量及应用价值很高的科技项目,2005年8月在龙滩工程正式投入应用以来,已多次有效地遏制了设备碰撞事故。该系统属国内首次成功开发应用,对在复杂的施工环境下有效地解决高危设备防碰撞问题有着深远而积极的意义。

6.碾压混凝土生产系统优化设计与应用

(1)右岸混凝土生产系统在水电行业首次采用长距离胶带机输送砂石骨料。长距离胶带机运行两年多来,经经济测算,骨料运输成本比其他运输工具减少50%以上。该系统自动化程度高,运行效率高,运行成本较低。

(2)优化后的混凝土生产系统,搅拌机液压站运行时的振动下降明显,噪音有所降低。胶凝材料输送系统中首次使用NCD8.0智能气力输送泵,在胶凝材料输送中实现了自动化,设备增加了二次补气装置,减少了堵管情况的发生。拌和楼改造后,经两年多运行,状况良好。

(3)该系统采用了整合监控技术和自动控制技术,使整个龙滩大坝混凝土生产系统从给料到混凝土入仓真正成为可监控的“一条龙”生产线。

7.施工动态可视化仿真及施工控制系统开发

(1)根据大坝浇筑施工进度、度汛要求、浇筑能力等条件,针对不同的浇筑高程,提出了合理分仓、并仓智能优化模型,实现了坝体施工方案和施工过程的实时控制。

(2)建立了碾压混凝土坝施工过程动态三维可视化仿真平台,进行了龙滩碾压混凝土大坝施工仿真与实时控制,实现了仿真信息输出图形化。