梁元球

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川都江堰611830)

1 工程概況

南俄5水電站位于老撾北部山區(qū)，電站所在流域呈狹長狀，高山峽谷相間，地形崎嶇。在壩址河段，河道較為順直，但地形復(fù)雜，峽谷深度在400m左右，峭壁陡立，河谷狹窄，坡度在40°～50°之間。

電站所在流域?qū)偌撅L(fēng)氣候，受南海暖濕氣流影響，降水豐沛，高溫濕熱，無四季之分，全年分為雨、旱兩季，每年的5～10月為雨季，11月到次年4月為旱季。

大壩為碾壓混凝土重力拱壩，壩頂高程1103 m，最大壩高100.5m，壩頂寬6m，底寬42m，壩頂長240m。大壩設(shè)兩條結(jié)構(gòu)縫，三條誘導(dǎo)縫。結(jié)構(gòu)縫采用重力預(yù)置塊，重復(fù)灌漿系統(tǒng);誘導(dǎo)縫只在上下游3m范圍設(shè)止水和預(yù)留縫，不設(shè)灌漿系統(tǒng)。

大壩采用表孔泄洪方式。泄洪表孔布置在河床中央，溢流壩堰頂高程1089m，共設(shè)3孔，每孔凈寬12m。溢流堰面采用WES實用堰，泄洪表孔末端反弧段底高程為1078.15m，鼻坎高程為1079.25m，下游消能方式采用挑流消能。

2 施工道路布置及設(shè)備材料入倉方式

2.1 施工道路

壩體在上升過程中，存在大量材料、設(shè)備及機(jī)具入倉問題，鑒于該工程受地形地貌限制，不宜布置纜索，故入倉主要依靠施工道路和吊裝轉(zhuǎn)運。

因此，施工道路的合理布置關(guān)系到材料、設(shè)備等是否能順利入倉和工程是否能順利開展。根據(jù)壩區(qū)地形地貌及工程特征，結(jié)合砂石系統(tǒng)和拌和系統(tǒng)布置位置，主要施工道路布置及其主要作用如表1所示。

表1 大壩主要施工道路布置及主要作用表

2.2 混凝土入倉方式

大壩混凝土施工入倉根據(jù)部位及方式不同主要分成四大部分。

(1)大壩1042m高程以下混凝土通過左右岸中低線各主要公路改道及回填，道路與壩體間架立活動鋼棧橋，自卸汽車直接入倉。

(2)大壩1042～1081m高程以及左岸1081m高程以上混凝土通過左岸1103m高程高線公路負(fù)壓溜槽入倉。

(3)右岸1081m高程以上混凝土通過右岸1103m高程高線公路由皮帶機(jī)、負(fù)壓溜槽入倉。

(4)溢流壩段常態(tài)混凝土通過負(fù)壓溜槽輸送至左岸倉內(nèi)后，經(jīng)汽車轉(zhuǎn)運，采用溜槽或混凝土泵機(jī)輸送入倉。

2.3 材料、設(shè)備的入倉方式

材料設(shè)備入倉主要采取直接入倉、與壩體相鄰各高程道路作為吊運平臺、入倉后再轉(zhuǎn)運、塔機(jī)吊運等方式，具體方式為:

(1)大壩1042m高程以下采用汽車直接運輸入倉。

(2)大壩1042m高程以上分別通過左岸上游1040m、1058m、1081m高程道路與壩體相臨處作為吊運平臺，由壩上8t吊車吊入左岸倉內(nèi)，再在倉內(nèi)轉(zhuǎn)運。

(3)壩體1081m高程以上施工分成左右岸及溢流壩段三個區(qū)間，在左岸靠溢流壩段邊墩處安裝了一臺QTZ63G塔機(jī)，便于各種材料吊運。

3 分層攤鋪方式及層間結(jié)合處理

根據(jù)南俄5水電站大壩結(jié)構(gòu)、每層倉面大小、拌和系統(tǒng)生產(chǎn)能力、運輸能力以及當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c，大壩1025m高程以下混凝土采用平層通倉法，1025m高程以上采用斜層平推法，斜層平推法坡度控制在1∶12～1∶15。

每倉混凝土澆筑前，在上倉老混凝土面上攤鋪厚度為2～3cm砂漿。為確保防滲區(qū)每層充分結(jié)合，防滲區(qū)二級配碾壓混凝土在每層碾壓完成后、下層攤鋪前灑一層水泥漿;三級配碾壓混凝土在層間施工時間超過5h后，在層面上攤鋪一層水泥漿。

4 溢流壩段的施工方法

溢流壩段的主要施工難點為上下游向外挑出牛腿施工時的支撐結(jié)構(gòu)，上游牛腿向外挑出4m，下游牛腿向外挑出8m，均為1∶1反坡。牛腿施工時模板采用定型組合鋼模板，模板支撐結(jié)構(gòu)采用［12槽鋼作立柱，φ18鋼筋兩側(cè)對稱斜拉;安全操作平臺附著于倒懸斜面上，與拉模筋相連。為防止上層混凝土施工時拉裂下層混凝土，牛腿每層混凝土施工完后在其表層鋪設(shè)防裂鋼筋，防裂鋼筋的大小及長度根據(jù)上層澆筑厚度受力分析確定。

溢流面混凝土一部分采用碾壓混凝土，與左岸一起通倉施工，表層1.5m為常態(tài)混凝土，其余部分為碾壓混凝土，采取自卸車直接入倉或泵送入倉。

5 混凝土溫控措施

南俄5水電站所處流域?qū)偌撅L(fēng)氣候，受南海暖濕氣流的影響，降水豐沛，高溫濕熱，無四季之分，全年分為雨、旱兩季。1月份日平均氣溫大約為19℃左右，最低氣溫7℃左右，7月份日平均氣溫約27.4℃，日最高氣溫約36℃，全年月平均氣溫差很小。根據(jù)專家組咨詢意見，碾壓混凝土重力拱壩取消了拌和加冰和在壩體中預(yù)埋冷卻水管的溫控措施，采取的溫控措施主要為:

(1)高摻粉煤灰，C18020二級配、三級配碾壓混凝土粉煤灰摻量為60%，C18015三級配碾壓混凝土粉煤灰摻量為65%;

(2)摻加高效緩凝減水劑;

(3)骨料倉搭設(shè)遮陽棚，運輸車輛及溜槽等混凝土輸送系統(tǒng)采取遮陽措施;

(4)骨料堆放高度為6m以上;

(5)拌和用水采用溫度較低的河水，供水管路采取遮陽措施;

(6)倉內(nèi)采用噴霧設(shè)施;

(7)碾壓倉面到達(dá)收倉高度后加蓋麻袋并灑水養(yǎng)護(hù)，及時采取保溫隔熱等措施。

6 碾壓混凝土雨季施工措施

根據(jù)前期對南俄5水電站大壩工程區(qū)降雨的記錄資料進(jìn)行統(tǒng)計分析得知，每年的4月開始有一定程度的降雨，5、6月以及10月降雨主要為陣雨形式，大部分降雨歷時在0.5h左右，極少數(shù)降雨歷時達(dá)到2h或以上。因此，根據(jù)該特點，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，可以確保碾壓混凝土澆筑過程中的施工質(zhì)量。

應(yīng)對雨水天氣很重要的一條措施是采用斜層鋪筑法，以利于倉內(nèi)排水，防止雨量過大時在碾壓混凝土倉內(nèi)積水。在施工期間，加強(qiáng)氣象預(yù)報信息的收集工作，及時了解現(xiàn)場施工所需的雨情和氣溫情況，妥善安排施工進(jìn)度。

在降雨強(qiáng)度小于3mm/h的條件下，采取以下措施繼續(xù)施工:

(1)適當(dāng)加大攪拌樓機(jī)口拌和物的VC值。

(2)卸料后立即平倉、碾壓或覆蓋，以保證未碾壓的拌和料暴露在雨中的受雨時間不超過10 min。

(3)設(shè)置排水，以免積水浸入碾壓混凝土中。

如遇大雨或暴雨來不及平倉碾壓時，應(yīng)用防雨布迅速全倉面覆蓋，雨后根據(jù)具體情況及時采取各種措施進(jìn)行處理并恢復(fù)施工。

7 工程采取的主要優(yōu)化方案

7.1 大壩溫控措施優(yōu)化

南俄5水電站大壩在初步設(shè)計階段其溫控措施需采取混凝土加冰拌和、骨料預(yù)冷系統(tǒng)和(或)壩體預(yù)埋冷卻水管。南俄5水電站專家組根據(jù)工程的具體氣候特點及工程特征仔細(xì)分析后對此進(jìn)行了調(diào)整:取消混凝土加冰拌和、骨料預(yù)冷等溫控措施，亦不需要預(yù)埋冷卻水管，僅采取常規(guī)溫控措施即可。

由于混凝土所用水泥采用的是由泰國生產(chǎn)的大象牌波特蘭(硅酸鹽)PO52.5水泥(高熱)，前期水化熱偏高。在施工過程中，采用了常規(guī)的溫控措施，只有局部超過40℃?；炷寥雮}后1～11d(絕大部分介于3～7d)達(dá)到初期最高溫升，峰值溫度介于29.4℃～41.8℃(絕大部分介于32℃～37℃)，溫升介于5.3℃～18.8℃(絕大部分介于8℃～14℃)。

大壩混凝土在施工過程中未出現(xiàn)明顯裂縫，但局部有表層裂縫，主要是因日溫差過大所致(日溫差在12月、1月份達(dá)到20℃左右);另外的裂縫則是壩面因洪水過流壩體外表面溫度驟降引起的貫通性裂縫，經(jīng)過處理，未見任何滲水現(xiàn)象。

因此，南俄5水電站大壩根據(jù)其特定的氣候特征所采用的常規(guī)溫控措施是可行且非常有效，對簡化施工工藝，減少施工難度，加快工程建設(shè)速度具有重要意義。

7.2 調(diào)整大壩壩基邊坡開挖坡比及支護(hù)型式，優(yōu)化道路布置

兩岸壩基上游側(cè)邊坡開挖坡度為:壩基以上15m高程為1∶0.5，中間設(shè)平行兩岸壩基面的2 m寬馬道，馬道以上邊坡坡度為1∶0.75，錨噴混凝土厚12cm。由于地形條件限制，施工進(jìn)展非常緩慢，每月下挖不到10m。綜觀大壩施工道路布置，結(jié)合大壩兩岸壩基邊坡具體的地質(zhì)構(gòu)造及1081m高程以下的基巖情況，經(jīng)各方探討研究后對大壩上游邊坡開挖進(jìn)行了以下調(diào)整。

(1)鑒于大壩上游邊坡為臨時工程，其開挖支護(hù)滿足施工期安全即可，根據(jù)壩區(qū)巖層走向、巖體整體穩(wěn)定的具體情況，其開挖坡比可調(diào)整至1∶0.5～1∶0.3，邊坡支護(hù)素噴混凝土5～8cm厚即可保證施工期安全，基巖較好地段可不進(jìn)行支護(hù)，局部破碎地段進(jìn)行錨噴支護(hù)即可。

(2)取消平行于兩岸壩基面的2m寬馬道。

邊坡開挖結(jié)構(gòu)及支護(hù)方式經(jīng)過調(diào)整后，邊坡本身開挖及因施工道路布置所引起的邊坡開挖工程量大為減少，每月壩肩下挖速度達(dá)到20～30 m。另外，使左岸上游施工道路與以后壩體間的三角形空缺部位由30～40m長變?yōu)?～6m，對以后的施工道路與壩體間聯(lián)通提供了極大的便利，為壩體施工設(shè)備材料順利上壩提供了重要保證。

7.3 溢流壩段混凝土材料分區(qū)優(yōu)化

溢流壩段混凝土在投標(biāo)階段主要考慮采用高架門機(jī)入倉，但由于受地形及施工條件限制，進(jìn)場后主要考慮泵送入倉方式。因該壩段體積大、工程量大，常態(tài)混凝土工程量達(dá)3萬m3，若按常規(guī)采取泵送混凝土，其水泥用量大，水化熱高，施工后易出現(xiàn)溫度裂縫。

在對工程特征及施工條件等進(jìn)行分析和研究后，將溢流壩段混凝土材料及分區(qū)優(yōu)化為:溢流面常態(tài)混凝土在防沖表層澆筑厚度為1.5m，其余部位除上下游外挑部分外全部采用碾壓混凝土。

經(jīng)過進(jìn)行材料改變及分區(qū)后，減少了大量分區(qū)分塊和分層的數(shù)量，加快了施工速度并大量減少了水泥用量，同時亦更有利于混凝土施工溫度控制。

7.4 碾壓混凝土配合比調(diào)整

(1)二級配碾壓混凝土骨料摻量調(diào)整。

南俄5水電站采石場巖石為石英砂巖，由于其特有的礦物組成及結(jié)構(gòu)特性，母巖在破碎加工后成品骨料顆粒級配嚴(yán)重不合理，雖對砂石設(shè)備及碾壓混凝土配合比進(jìn)行了各種調(diào)試，其配比仍然變化不大，大壩防滲區(qū)施工因此存在很大的質(zhì)量隱患。

在對砂石骨料母巖、砂石設(shè)備以及現(xiàn)場各種條件進(jìn)行分析后對大壩防滲區(qū)二級配碾壓混凝土配合比進(jìn)行了調(diào)整:在二級配混凝土中摻入了適量大石，減少了中石和小石用量，以改善骨料級配不合理狀況。

調(diào)整后的準(zhǔn)三級配碾壓混凝土可碾性明顯提高，相對壓實度及表面泛漿效果大大改善，強(qiáng)度及抗?jié)B性亦穩(wěn)定增加。后經(jīng)鉆孔取芯檢測，混凝土芯樣致密，抗壓及抗?jié)B等各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。

(2)碾壓混凝土拌與VC值調(diào)整。

根據(jù)本工程技術(shù)條款要求，碾壓混凝土VC值為8±2s，因此將現(xiàn)場出機(jī)口處的VC值一般控制在4～5s。在施工過程中，泛漿不夠明顯，通過取芯也表明層間結(jié)合效果不太理想。后依據(jù)實際情況對出機(jī)口VC值進(jìn)行了調(diào)整，將其降至1～2s。雖然有時在施工過程中會出“彈簧土”現(xiàn)象，但經(jīng)過調(diào)整后表面泛漿明顯，取芯表明:VC值調(diào)整后的碾壓混凝土整體致密，層間相互嵌入，無層間結(jié)合縫，容重及抗壓強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計要求。

7.5 負(fù)壓溜槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

本工程料場巖石為石英砂巖，巖石中石英含量高達(dá)60%，其硬度非常高，對鉆孔、篩網(wǎng)及襯板等磨損嚴(yán)重，負(fù)壓溜槽襯板磨損速度是普通工程的5～7倍，導(dǎo)致其不到4000m3即被磨穿。而大壩工程每一倉碾壓混凝土在1.2萬m3左右，碾壓混凝土在施工過程中將會出現(xiàn)經(jīng)常歇倉的現(xiàn)象，給施工質(zhì)量帶來非常大的影響。

為此，對負(fù)壓溜槽作了以下三方面改進(jìn):(1)把溜槽尾部彎頭改成煙斗型;(2)在溜槽槽體中設(shè)置阻尼材料;(3)把彎頭以下的溜筒由鐵制材料改成柔性蓋帶。

經(jīng)過上述三方面改進(jìn)后，負(fù)壓溜槽能保證輸送三倉碾壓混凝土(3.6萬m3)以上，從而減少了大量修補(bǔ)工作和材料損耗，同時減少了大量人員、設(shè)備窩工現(xiàn)象，保證了每倉碾壓混凝土施工的順利進(jìn)行。

8 關(guān)于方型廊道方案的探討

在大壩碾壓混凝土施工過程中，大壩廊道一般為拱形結(jié)構(gòu)，施工主要采取現(xiàn)澆、預(yù)制頂拱或邊頂拱。由于拱形廊道在施工中存在諸多問題，不利于碾壓混凝土大壩連續(xù)施工，而將廊道結(jié)構(gòu)由拱形改成方形，國內(nèi)對此方面研究很少，少有論文對此進(jìn)行論述，主要原因是普遍認(rèn)為拱形應(yīng)力條件好，對壩體整體及穩(wěn)定性有利。

張光斗在《水工建筑物》一書中對方型廊道專門進(jìn)行了論述，推薦采用方型廊道:壩體自重和上游水壓力所產(chǎn)生的荷載，可由廊道頂部混凝土內(nèi)的虛擬拱承受，虛擬拱以下設(shè)置鋼筋以分散和限制裂縫。1994年11月，我國RCC專委會赴西班牙考察期間發(fā)現(xiàn)西班牙水庫大壩普遍采用方型廊道，從預(yù)制、吊裝就位、內(nèi)部美觀、防滲等方面看均比較好。

《預(yù)制灌漿廊道斷面的設(shè)計》(東北水利水電，2002年第6期)對此進(jìn)行了專門的論述，以白石水庫攔水壩為例對拱型和方型廊道各結(jié)點處的應(yīng)力也進(jìn)行了計算和分析，方型廊道在受力上完全可行;文中對方型廊道在斜坡澆筑提出了可行方案，可將斜廊道頂部設(shè)置成梯步形式，相鄰兩塊有適量搭接。遼寧省玉石水庫采用方型廊道設(shè)計，在施工中取得了比較好的效果。

若將拱形廊道改成方型廊道在設(shè)計上亦完全可行，廊道邊墻與碾壓混凝土之間可采用變態(tài)混凝土，頂部采用預(yù)制蓋板，可實行大壩碾壓混凝土的連續(xù)施工，有利于廊道與壩體一起上升。

9 結(jié)語

南俄5水電站大壩工程在溫控、壩基上游面邊坡開挖及溢洪壩段混凝土材料分區(qū)及施工等方面均作了重大調(diào)整優(yōu)化;在碾壓混凝土配合比設(shè)計、負(fù)壓溜槽結(jié)構(gòu)及廊道施工等方面根據(jù)現(xiàn)場實際情況作出了相應(yīng)調(diào)整和改進(jìn)。以上方案的調(diào)整、優(yōu)化和改進(jìn)在施工中取得了良好效果，在保證工程質(zhì)量，減少施工難度，加快工程建設(shè)速度方面起到了重要作用。