王明濤，尹習(xí)雙，黃瑋

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

官地水電站碾壓混凝土施工技術(shù)

王明濤，尹習(xí)雙，黃瑋

(中國水電顧問集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

官地水電站大壩是目前我國在建的碾壓混凝土高壩之一，最大壩高168 m。由于電站要提前發(fā)電，故施工工期緊張，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。為確保官地水電站碾壓混凝土施工質(zhì)量與工程進(jìn)度，在實(shí)際施工中，從碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)、入倉方式、斜層碾壓工藝及溫控措施等方面對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討與實(shí)踐，可為其他類似工程提供良好的借鑒及參考。

官地水電站;碾壓混凝土;施工

1 工程概述

官地水電站位于四川省涼山彝族自治州西昌市和鹽源縣交界的打羅村境內(nèi)，系雅礱江卡拉至江口河段水電規(guī)劃五級開發(fā)方式的第三個梯級電站。電站裝機(jī)容量2 400 MW，正常蓄水位高程1 330 m，死水位高程1 328 m，總庫容7.6億m3，屬日調(diào)節(jié)水庫，主要任務(wù)為發(fā)電。

該工程樞紐建筑物主要由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪底流消能建筑物、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)建筑物組成。碾壓混凝土重力壩壩頂高程1 334 m，最大壩高168 m，壩頂長516 m，共分24個壩段。溢流壩段下游接消力池，消力池底高程為1 188 m，池長145 m，寬95 m。

雅礱江流域地處青藏高原東側(cè)邊緣地帶，屬川西高原氣候區(qū)，主要受高空西風(fēng)環(huán)流和西南季風(fēng)影響，干、濕季分明。每年11月至次年4月為干季，日照多、濕度小、日溫差大，降水很少，只占全年的5%～10%;5～10月為雨季，氣候濕潤，日照少，濕度較大，日溫差較小，降雨集中，雨量約占全年雨量的90%～95%。

壩址多年平均降水量為1 077.4 mm，雨季(5～10月)降水量為1 022.5 mm，占全年的94.9%;多年平均降水日數(shù)為116.5 d。多年平均蒸發(fā)量為1 548.7 mm(20 cm口徑蒸發(fā)皿)。多年平均相對濕度為74%，最小值為8%。多年平均氣溫為18.6℃，極端最高氣溫為39.4℃，極端最低氣溫為0.5℃。

樞紐區(qū)出露地層主要為二疊系上統(tǒng)玄武巖組(P2β)，下游涉及二疊系下統(tǒng)平川組(P1P)灰?guī)r及砂巖，第四系覆蓋層分布較廣泛。第四系覆蓋層主要為現(xiàn)代河床沖積物及分布于兩岸谷坡的崩坡積、坡殘積和少量沖溝內(nèi)的洪積物，兩岸的階地堆積物零星分布。河床覆蓋層厚1～35.8 m。

2 碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)

官地水電站施工設(shè)計(jì)前期大壩混凝土配合比試驗(yàn)分為兩個階段。

第一階段開展了大壩混凝土配合比設(shè)計(jì)及性能試驗(yàn)研究工作，根據(jù)不同批次的水泥和粉煤灰等原材料，共進(jìn)行了四次大壩碾壓混凝土性能試驗(yàn)，采用的原材料為雙馬、峨勝42.5中熱水泥，摻合料為珞璜Ⅰ、Ⅱ級磷渣粉、平?jīng)觫蚣?、曲靖Ⅱ級磷渣粉。減水劑HLC－NAF為南京瑞迪生產(chǎn)的碾壓混凝土專用緩凝高效減水劑，ZB－1Rcc15為浙江龍游生產(chǎn)的碾壓混凝土用緩凝高效減水劑。

在混凝土試驗(yàn)期間，由于骨料生產(chǎn)及廠家水泥送樣強(qiáng)度不能滿足試驗(yàn)要求，且業(yè)主更換了大部分原材料，因此，開展了大壩混凝土配合比復(fù)核及性能試驗(yàn)研究工作。碾壓混凝土配合比見表1。

3 碾壓混凝土施工技術(shù)

3.1 混凝土拌和系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該工程混凝土總量約為400萬m3，其中碾壓混凝土約308萬m3，設(shè)置高線和低線兩個混凝土拌和系統(tǒng)。根據(jù)招標(biāo)階段總進(jìn)度安排，混凝土拌和系統(tǒng)高峰月澆筑強(qiáng)度為25萬m3，要求預(yù)冷混凝土出機(jī)口溫度不超過12℃。

3.1.1 大壩混凝土系統(tǒng)

大壩高線混凝土系統(tǒng)布置于竹子壩溝內(nèi)、開關(guān)站旁，高程為1 340 m，主要供應(yīng)大壩右岸側(cè)和廠房進(jìn)水口等部位的混凝土，設(shè)置一座2×6 m3強(qiáng)制式拌和樓和一座4×3 m3自落式拌和樓，系統(tǒng)設(shè)計(jì)常溫混凝土生產(chǎn)規(guī)模為480 m3/h，預(yù)冷混凝土370 m3/h。

表1 混凝土配合比表

大壩低線混凝土系統(tǒng)布置于左岸大壩下游、距壩址1 km處，分布高程為1 220 m，主要供應(yīng)消力池和大壩左岸側(cè)等部位的混凝土。設(shè)置2座2 ×6 m3強(qiáng)制式拌和樓，系統(tǒng)設(shè)計(jì)常溫混凝土生產(chǎn)能力為600 m3/h，預(yù)冷混凝土生產(chǎn)能力為440 m3/h。

3.1.2 制冷系統(tǒng)

大壩高、低線制冷系統(tǒng)高峰期制冷混凝土生產(chǎn)強(qiáng)度分別為6萬m3/月和15萬m3/月，配備的制冷總規(guī)模分別為17.38 GJ/h和39.44 GJ/h(標(biāo)準(zhǔn)工況)，系統(tǒng)主要包括一次風(fēng)冷制冷車間、一次風(fēng)冷料倉和制冷樓。制冷樓供應(yīng)拌和樓的冷水、片冰和二次冷風(fēng)。

3.2 碾壓混凝土的入倉方式

在工程實(shí)施階段，由于受消力池澆筑進(jìn)度影響，高程1 180 m以上的澆筑道路無法利用下游消力池外測邊墻的道路。結(jié)合工程現(xiàn)場施工條件，混凝土運(yùn)輸?shù)木唧w方式如下。

(1)大壩1 168～1 240 m高程的碾壓混凝土入倉方式。①大壩高程1 168～1 180 m:從低線混凝土拌和系統(tǒng)經(jīng)下游圍堰下基坑道路→大壩倉號。②高程1 180～1 223.5 m大壩12#壩段以左:從低線混凝土拌和系統(tǒng)經(jīng)左岸低線公路轉(zhuǎn)滿管溜槽入倉號。③高程1 223.5～1 240 m大壩12#壩段以左:從低線混凝土拌和系統(tǒng)經(jīng)右岸高程1 240 m公路和上游圍堰入倉。④高程1 175～1 205 m大壩12#壩段以右:從高線混凝土拌和系統(tǒng)經(jīng)上游圍堰下基坑臨時道路轉(zhuǎn)滿管溜槽或直接入倉。⑤高程1 205～1 240 m大壩12#壩段以右:從高線混凝土拌和系統(tǒng)經(jīng)上游圍堰下基坑臨時道路入倉。

(2)大壩1 240～1 253.5 m高程碾壓混凝土的入倉方式。大壩兩中孔之間(10～15#壩段) 1 238.5～1 253.5 m高程碾壓混凝土:采用的入倉手段為(以10#為例):鋼襯左側(cè)混凝土(靠9#壩段側(cè))澆筑時采用溜槽入倉，運(yùn)輸車在9#壩段倉面直接由溜槽下料斗卸料，倉內(nèi)人工配合鋪料澆筑。鋼襯右側(cè)(靠11#壩段側(cè))運(yùn)輸車過貝雷橋到11#壩段，混凝土采用直接入倉。中孔兩側(cè)高程1 240～1 253.5 m:右岸采用自卸車直接入倉，左岸采用滿管溜槽(加轉(zhuǎn)料平臺)入倉，壩前汽車直接入倉為補(bǔ)充。

(3)大壩高程1 253.5 m以上的碾壓混凝土入倉方式。根據(jù)大壩設(shè)計(jì)特點(diǎn)和現(xiàn)場交通條件、施工布置情況，從右壩肩1 334 m高程到高線混凝土拌和系統(tǒng)具有近距離的便利交通，在左壩肩1 334 m高程可利用左岸皮帶供料線直接從低線混凝土系統(tǒng)供料，因此，1 253.5 m高程以上采用左、右壩肩架設(shè)的滿管溜槽入倉，倉內(nèi)由自卸車轉(zhuǎn)料的入倉方式。壩體1 328 m高程以上的碾壓混凝土入倉方式采用汽車直接入倉，20 t纜機(jī)配6 m3混凝土罐作為補(bǔ)充澆筑手段。

3.3 碾壓混凝土施工工藝

3.3.1 運(yùn)輸

碾壓混凝土的水平運(yùn)輸工具為20 t自卸汽車，每次拉運(yùn)混凝土6 m3。為了防止夏季碾壓混凝土料受太陽輻射產(chǎn)生溫度回升以及水分蒸發(fā)，在車廂四周粘貼了3 cm厚的泡沫保溫材料，車廂上設(shè)置了覆蓋防曬棚。

3.3.2 卸料與攤鋪

(1)在碾壓混凝土鋪筑之前，首先在碾壓混凝土準(zhǔn)備攤鋪區(qū)域的基礎(chǔ)面上均勻攤鋪一層厚約1.5～2 cm、流動度為18～22 cm的水泥砂漿，上部混凝土在鋪設(shè)后30 min內(nèi)攤鋪覆蓋。

(2)自卸汽車采用退鋪法兩點(diǎn)式卸料。汽車卸料要做到邊慢行邊卸，平倉采用850 K平倉機(jī)。

(3)根據(jù)大壩碾壓混凝土分區(qū)、倉面面積及混凝土拌制能力，碾壓混凝土鋪料方式主要采用斜層碾壓方式施工。斜層鋪料方向根據(jù)倉面特性，采用自下游向上游方向進(jìn)行的方式。斜層碾壓坡度控制為不陡于1∶10。

(4)卸料、攤鋪、平倉條帶原則上垂直于水流方向，受橫向廊道切割及孔底側(cè)邊的窄條形部位等的制約，攤鋪平倉條帶可平行水流方向，碾壓混凝土平倉厚度每層為34～36 cm。

3.3.3 碾壓

(1)碾壓混凝土碾壓分條帶進(jìn)行，各條帶由下游向上游與壩軸線垂直進(jìn)行，碾壓作業(yè)采用搭接法，碾壓條帶間的搭接寬度為10～20 cm，端頭部位搭接寬度為200 cm左右。變態(tài)混凝土與碾壓混凝土相鄰區(qū)域混凝土碾壓時與變態(tài)區(qū)域搭接寬度大于20 cm。

(2)碾壓采用10～13.5 t大型振動碾，碾壓施工按照先無振碾壓，然后有振碾壓，再無振碾壓的程序進(jìn)行，振動碾行走速度為1～1.5 km/h，碾壓遍數(shù)根據(jù)前期施工確定為無振2遍+有振8遍+無振2遍，直至核子密度儀檢測的碾壓密實(shí)度達(dá)到98.5%以上。經(jīng)平倉形成一定長度的條帶后及時碾壓，確保碾壓混凝土能在出機(jī)后的2 h內(nèi)碾壓完畢。

3.3.4 碾壓混凝土溫控設(shè)計(jì)

(1)澆筑層厚及間歇期。

在滿足澆筑計(jì)劃的同時，碾壓混凝土強(qiáng)約束區(qū)澆筑層厚不大于3 m，控制間歇期為5～7 d;弱約束區(qū)澆筑層厚控制在4.5～6 m，控制間歇期為7～10 d;在非約束區(qū)，個別部位采用8 m升層。

(2)出機(jī)口溫度。

夏季，對混凝土骨料采用一、二次風(fēng)冷等措施進(jìn)行預(yù)冷，并采取加片冰、加制冷水拌和等措施以降低混凝土出機(jī)口溫度。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將出機(jī)口最低溫度控制在12℃。

(3)控制澆筑溫度。

要求控制碾壓混凝土從出機(jī)口至上坯混凝土覆蓋前的溫度回升值不超過5℃;將從拌和樓出機(jī)口取料到碾壓完成的時間控制在1.5～2 h內(nèi)。當(dāng)澆筑倉內(nèi)氣溫高于23℃時，可進(jìn)行倉面噴霧，以降低倉面環(huán)境溫度。

(4)通水冷卻。

①埋設(shè)冷卻水管進(jìn)行人工冷卻，要求降溫階段最大日降溫速率≤0.5℃/d，通水溫度與混凝土溫度溫差不大于20℃，每根水管管長不大于300 m。②基礎(chǔ)約束區(qū)3～10月一期冷卻通12℃制冷水，其他月份通天然河水，冷卻水流量為1.2～1.5 m3/h，通水21 d;自由區(qū)3～10月一期冷卻通14℃制冷水，冷卻水流量為1.2～1.5 m3/h，通水21 d，11月～次年2月通河水，冷卻水流量為0.5～1 m3/h，通水21 d。③3～10月澆筑為混凝土在進(jìn)入冬季前進(jìn)行中期通水冷卻，中期通水為天然河水，參考通水流量為0.5～1 m3/h。最大日降溫速率≤0.5℃/d，通水時間2個月左右。通水水溫與混凝土內(nèi)部溫度之差不超過15℃。

(5)混凝土表面保護(hù)及養(yǎng)護(hù)。

①澆筑層上表面養(yǎng)護(hù)。每一澆筑層應(yīng)在混凝土終凝后即開始表面蓄水、流水養(yǎng)護(hù)，直到上一層混凝土澆筑準(zhǔn)備工作開始，上一層準(zhǔn)備工作期間可采用灑水養(yǎng)護(hù)。②氣溫驟降來臨之前，對齡期未滿60 d的碾壓混凝土和齡期未滿28 d的普通混凝土采用導(dǎo)熱系數(shù)≤0.044 W/m·℃、厚3 cm的聚苯乙烯泡沫材料進(jìn)行全面保護(hù)，并對棱角部位采取加強(qiáng)措施。③冬季澆筑的混凝土應(yīng)適當(dāng)推遲拆模時間，氣溫驟降期間不允許拆模。

4 結(jié)語

在官地水電站工程施工中，為充分發(fā)揮碾壓混凝土的施工優(yōu)勢，對碾壓混凝土施工各工藝環(huán)節(jié)關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行了理論探討與實(shí)踐總結(jié)，為官地水電站碾壓混凝土施工順利進(jìn)行提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障，同時，也為今后建設(shè)類似工程提供了良好的借鑒及參考。

(責(zé)任編輯:李燕輝)

TV52;TV7;TV642.2

B

1001-2184(2011)06-0129-03

2011-07-11

王明濤(1969-)，男，重慶潼南人，高級工程師，工程碩士，從事水電水利工程施工組織設(shè)計(jì)工作;

尹習(xí)雙(1981-)，男，湖北洪湖人，工程師，碩士，從事水電水利工程施工組織設(shè)計(jì)工作;

黃瑋(1981-)，男，江西宜豐人，工程師，碩士，從事水電水利工程施工組織設(shè)計(jì)工作.