水利水电工程施工技术全书(第二卷)土石方工程(第七册):土石坝沥青混凝土防渗体施工技术
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2.1 施工布置

土石坝沥青混凝土防渗体施工是土石坝施工的组成部分,可直接使用土石坝施工已形成的布置,同时还应根据沥青混凝土防渗体施工要求进行施工布置。

土石坝沥青混凝土防渗体施工布置主要包括施工道路布置,矿料加工系统布置,沥青混凝土拌和系统布置,沥青混凝土铺筑试验场布置,风、水、电供应布置等项目,三峡水利枢纽工程茅坪溪土石坝沥青混凝土骨料加工混凝土拌和系统平面布置见图2-1。

2.1.1 施工道路布置

沥青混凝土施工道路分为场内和场外道路两部分。场内道路是从石料开采到骨料加工系统,沥青混凝土拌和系统到施工部位。场外道路是施工场地通向外界的道路,主要用于原材料采购和设备进出场运输。

施工道路的布置,一般是利用土石方开挖、填筑时已布置的道路。没有可利用部分的施工道路时,需根据现场情况修建施工道路。施工道路宽度一般按双车道布置,路面宽8m,坡度不大于10%,路面一般为泥结石路面。为保证道路在雨天、雪天也能畅通,可将拌和楼到土石坝施工部位之间的施工道路采用混凝土路面结构。

2.1.2 矿料加工系统布置

为满足沥青混凝土配合比要求,一般需要将从采石场开采的大块粒径的矿料,通过破碎和筛分等工序进行加工,将大块粒径的矿料加工成各种级配粒径的骨料,需要布置矿料加工系统。

根据工程项目的要求,沥青混凝土骨料加工一般分为当地采购和现场加工两种方式。

图2-1 三峡水利枢纽工程茅坪溪土石坝沥青混凝土骨料加工混凝土拌和系统平面布置图

当地采购方式是矿料在当地矿料加工系统采购成品净料,自卸汽车运输到现场,现场只需布置净料存放场。这种方式主要在沥青混凝土工程量不大和施工现场没有可开采石料的工程项目时应用。

现场加工方式就是在现场布置矿料加工系统,将现场的采矿场开采矿料或现场石方开挖料进行分级破碎、筛分成施工所需的骨料,这种方式主要应用在沥青混凝土工程量大和施工现场有可开采石料的工程项目时。

矿料加工系统主要由原矿料堆场及受料坑、粗碎车间、中碎车间、细碎车间、筛分车间、粉磨车间、分选车间、成品料堆存场、胶带输送机及链斗式输送机、配电房和供电线路、供排水系统、修理车间、办公室、宿舍等组成。

矿料加工系统和所使用的加工设备种类、工艺流程与混凝土骨料生产系统基本相同,只是从开采矿场运到矿料加工系统的是比较干净、不含泥土的块石,粗、细骨料采用干法筛分。在有粉料加工的系统中,系统布置时需增加粉料磨制与分选工艺生产流程。

在矿料干法筛分中,骨料不需筛洗,不设大流量供水、排水系统和洗砂工艺、沉砂处理系统。为满足环境保护要求,矿料加工系统需要设置和安装降尘设施。

骨料加工系统布置一般尽量靠近拌和系统,成品骨料用胶带运输机直接送到拌和系统配料仓内,可减少成品骨料的运输量。如三峡水利枢纽工程茅坪溪土石坝防渗心墙工程,尼尔基水利枢纽沥青混凝土心墙主坝工程,车坝一级水库沥青混凝土斜墙工程,天荒坪抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板工程,冶勒水电站碾压沥青混凝土心墙堆石坝工程等,都是将骨料加工系统布置在靠近拌和系统处。

在沥青混凝土骨料加工系统布置时,其布置设计规模和成品骨料的各种级配骨料储藏量都应满足5d以上的生产需要。

2.1.3 沥青混凝土拌和系统布置

为满足沥青混凝土施工强度、温度控制和质量等要求,在土石坝沥青混凝土防渗体施工时,需要在土石坝施工现场附近布置沥青混凝土拌和系统。

沥青混凝土拌和系统主要由原材料存放场,冷骨料配料、输送、加热设备,填料储存罐、输送、称量设备,沥青储存、熔化及加热设备,搅拌设备,除尘设备,以及试验室、办公室、宿舍等组成。其中原材料存放场,冷骨料配料、输送、加热设备,填料储存罐、输送、称量设备,沥青储存、熔化及加热设备,搅拌设备,除尘设备属于拌和楼的设施。因此,也将沥青混凝土拌和系统简称为沥青混凝土拌和楼。

(1)布置程序。沥青混凝土系统布置程序是首先选择系统位置,然后根据所选沥青混凝土拌和楼的形式和生产能力以及所选择附属设施估算所需的范围和面积。在所选择系统布置位置和范围内,首先根据沥青混凝土运输方式和路线,进行拌和楼楼体布置,然后依次进行由冷骨料配料、输送、加热设施组成的骨料生产线布置,由沥青熔化、脱水、加热输送设施组成的沥青生产线布置,由矿粉储料罐、输送设施组成的矿粉生产线布置,原材料存放场,供排水设施,试验室、办公室、仓库及维修车间、职工宿舍、系统厂区内道路等项目的布置。

(2)系统位置选择。沥青混凝土拌和系统在生产过程中会产生较大粉尘、有毒烟气与噪声,影响周边环境,还易爆、易燃。在《水工碾压式沥青混凝土施工规范》(DL/T 5363)中对于沥青混凝土系统布置有明确规定。系统位置一般根据工程具体情况和规范要求,结合工程施工总体布置统筹研究确定。

在系统位置确定之后,要估算场地面积是否满足系统设施布置要求。场地布置面积主要根据所选沥青混凝土拌和楼的形式和生产能力以及所选择附属设施所需的面积。大中型工程一般选择固定式间歇式沥青混凝土拌和系统,其场地面积见表2-1。国内外沥青混凝土拌和系统面积实例见表2-2。

表2-1 沥青混凝土拌和系统所需场地面积表

表2-2 国内外沥青混凝土拌和系统面积实例表

(3)系统布置方法。沥青混凝土拌和系统布置,首先是按照所选择的拌和系统形式,进行结构布置设计,确定系统搅拌楼楼体和骨料、沥青、矿粉三条生产线结构布置位置,原材料存放场,供排水设施,试验室、办公室、仓库及维修车间、职工宿舍、系统厂区内道路等项目的结构和设施布置位置,然后进行结构设计和计算,确定系统基础结构和房屋结构尺寸,编制系统建设工程量清单和预算,编制施工方案和进度计划。

沥青混凝土拌和系统布置设计完成后,首先进行拌和系统的基础开挖和混凝土浇筑等土建项目的施工和拌和系统设备采购、运输,然后进行原材料存放场,供排水设施,试验室、办公室、仓库及维修车间、职工宿舍等项目的布置。系统结构基础混凝土达到设计强度后,进行系统金属结构和机电设备安装、调试,拌和系统联动试运行和验收。

拌和楼一般是定型综合性设备,设备布置由生产厂家提供,现场按照设计图进行布置,只有原材料存放场、试验室、办公室、仓库及维修车间、宿舍等属于现场布置内容。

系统布置是一项综合性很强的项目,其布置设施项目多、质量和安全要求高,需要在多方案布置设计后再进行比较选择,以达到设施基础稳定可靠的目的,设备应布置集中、紧凑,场内交通方便设备安装和材料运输,排水系统畅通,还要符合消防安全、文明施工等要求。

在进行沥青混凝土拌和系统布置时应注意,目前国内生产的沥青混凝土拌和楼,都是为适应公路部门道路沥青混凝土而设计的,其额定生产率和技术要求不能满足水工沥青混凝土拌和要求,有些设备需要根据土石坝沥青混凝土防渗体施工要求进行修改和调整。

2.1.4 沥青混凝土铺筑试验场布置

在土石坝沥青混凝土防渗体正式施工前,需要进行室外铺筑试验,以验证沥青混凝土配合比和施工工艺流程、施工设备的适应性,以确定施工工艺和施工参数。在沥青混凝土施工布置时需要进行沥青混凝土铺筑试验场布置。

沥青混凝土铺筑试验场地位置一般选择现场施工部位以外,试验场地面积应满足试验段结构布置要求和机械操作与停放要求。

(1)心墙铺筑试验场地布置。沥青混凝土心墙为水平分层铺筑施工,场外铺筑试验和生产性试验的试验场地位置一般选择在弃渣场、拌和系统等场地。试验场地长30~50m,宽约10m。心墙铺筑试验段地面,应按照结构设计断面尺寸浇筑基础混凝土,与现场施工情况一致。

(2)面板铺筑试验场地布置。沥青混凝土面板铺筑施工分为水平面和斜坡面铺筑施工两种工况。沥青混凝土面板铺筑试验分为场外试验和生产性铺筑试验两种,所以试验场地布置要求各不相同。

1)沥青混凝土面板场外铺筑试验布置。沥青混凝土面板场外铺筑试验应选择在工程铺筑部位以外的场地进行。沥青混凝土面板现场铺筑试验场地尺寸,根据试验所确定的摊铺条幅数量和碾压试验长度要求来选择。摊铺条幅的宽度根据摊铺机的情况,应尽可能窄;长度以振动碾能够正常碾压为宜,以节约沥青混凝土混合料,场外水平摊铺试验场地长20~30m,宽10~25m。

2)沥青混凝土面板生产性铺筑试验布置。沥青混凝土面板生产性铺筑试验场地,应选择在工程铺筑施工部位上。生产性沥青混凝土面板水平铺筑试验场地长25~30m,宽10~25m。生产性沥青混凝土面板斜坡铺筑试验场地布置斜坡长70~80m,宽10~25m。

2.1.5 风、水、电供应布置

在土石坝沥青混凝土防渗体施工时,需要使用风、水、电。为满足施工要求,需要进行施工风、水、电供应布置。

(1)施工供风。沥青混凝土防渗体施工现场缝面处理时需要用风将缝面水分和灰尘吹干净,使缝面达到干净和干燥的要求。施工用风量不是很大。土石坝沥青混凝土防渗体施工用风布置,主要是在施工现场布置电动或油动移动式空压机来进行供风。

(2)施工供水。施工供水部位主要有矿料加工系统、拌和系统,沥青混凝土防渗体施工现场心墙基座混凝土面冲洗,施工用水量不是很大。

1)矿料加工系统、拌和系统供水。在系统内修建蓄水池,用水车在基坑内的集水井抽水,将水送到所建水池内。也可在围堰外江边用油桶制作浮筒平台,在平台上布置抽水机,从所建水池到抽水机直接布置供水管道,将水直接送到水池内。

施工现场山体内有泉水时,可在泉水处修建集水池,若山体泉水位置比水池高,从泉水处安装水管到水池,采取自流方式将水送到水池内。若泉水位置低于水池时,需在泉水位置处布置抽水机和管道将水送到水池内。

2)施工现场施工供水。主要是使用沥青混凝土心墙基座混凝土施工所布置的供水设备和管道进行供水,随着坝体不断增高,供水压力减小,采取在供水管道中间安装加压泵加压的方式进行供水。

(3)施工供电。施工供电主要包括矿料加工系统供电布置、拌和系统生产供电布置和沥青混凝土防渗体现场施工供电布置。

矿料加工系统供电主要是破碎、筛分、胶带机运输设备、现场照明供电。系统设备功率较大,用电设备多,用电量也大,需要配置变压器和控制室。

沥青混凝土拌和系统供电主要是搅拌楼和骨料、沥青、矿粉三条生产线,试验室、办公室、厂区内照明等位置的供电。供电量相对矿料加工系统要小。

沥青混凝土防渗体现场施工供电主要是施工现场照明,包括空压机、斜坡卷扬机、缝面加热器、试验取芯钻孔等。

1)矿料加工系统、拌和系统生产供电布置。首先在矿料加工系统和拌和系统之间,根据用电量要求选择和布置施工供电变压器,工程量大的工程可分别在矿料加工系统、拌和系统布置变压器。然后从施工现场供电的电源点开始架线到所布置的变压器,形成供电线路。接着分别在矿料加工系统、拌和系统内布置电气控制室,将所布置的变压器与控制相连,系统内所有用电设备的线路与控制室相连,由控制室对系统用电设备进行控制。

2)沥青混凝土防渗体现场施工供电布置。一般利用土石方开挖、填筑时已布置的用电设施,不足部分再按照沥青混凝土防渗体施工要求进行补充和完善。