羅志剛

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 長(zhǎng)沙市 410007）

1 工程簡(jiǎn)介

布維水電站工程位于加納（Ghana）西部的黑沃爾特（Black Volta）河上，距下游沃爾特湖約150 km，壩址以上控制流域面積為1.23萬(wàn)km2，壩址處多年平均流量為207 m3/s，多年平均年徑流量為6.523×109m3。工程主要開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，水庫(kù)正常蓄水位為183.00 m，總裝機(jī)容量為400 MW。 布維水電站主要包括位于布維峽谷中段的主壩、壩后式廠(chǎng)房、開(kāi)關(guān)站及輸變電線(xiàn)路和位于主壩右岸兩個(gè)埡口中的1#、2#副壩。兩個(gè)副壩分別為土質(zhì)心墻堆石壩和均質(zhì)土壩。

主壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂設(shè)計(jì)高程為185.00 m，最大壩高108 m，壩頂長(zhǎng)度492.50 m，壩頂寬度7 m。 大壩混凝土除壩基基礎(chǔ)回填及找平混凝土、進(jìn)水口及溢洪道壩段上部結(jié)構(gòu)均采用常態(tài)混凝土設(shè)計(jì)外，其余部位均采用全斷面碾壓混凝土，壩體上下游設(shè)置寬（3～6）m的二級(jí)配碾壓混凝土防滲體，壩體中部采用三級(jí)配碾壓混凝土，廊道及孔洞周邊、兩岸壩肩基巖邊坡等部位采用變態(tài)混凝土。大壩從左至右依次編號(hào)為1#～30#壩段，壩體只設(shè)橫縫、不設(shè)縱縫，橫縫采用切縫（切縫深度不少于薄層碾壓厚度的2/3）形式。 大壩典型壩段剖面見(jiàn)附圖。

附圖 溢流壩段典型剖面

2 施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 概 述

加納布維工程自2008年12月2日實(shí)現(xiàn)大江截流，至2009年12月18日成功實(shí)現(xiàn)首倉(cāng)碾壓混凝土施工，至2012年5月，大壩碾壓混凝土全部完成，共歷時(shí)29個(gè)月，最大月高峰強(qiáng)度為113 298 m3，發(fā)生在2010年12月。共完成碾壓混凝土約83.41萬(wàn)m3。

2.2 混凝土澆筑分層分塊

2.2.1 澆筑分層

分層厚度嚴(yán)格按基礎(chǔ)約束區(qū)分層厚度按（1.5～2）m 控制、脫離基礎(chǔ)約束區(qū)按3 m 升層控制，局部可根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.2.2 混凝土澆筑分塊

混凝土分塊主要根據(jù)以下幾個(gè)原則：

（1）充分考慮壩基地形特點(diǎn)。

（2）必須滿(mǎn)足施工總進(jìn)度計(jì)劃及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工期要求。通過(guò)對(duì)總進(jìn)度計(jì)劃及各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工期的分析，從而確定各壩段的優(yōu)先上升順序。

（3）充分結(jié)合考慮施工期導(dǎo)流方式及各汛期壩體形象進(jìn)度要求。 本項(xiàng)目施工期度汛的基本方式為導(dǎo)流底孔加河床壩段預(yù)留缺口過(guò)流的度汛方式，因此在進(jìn)行分塊時(shí)，必須考慮盡可能地減少汛期對(duì)大壩施工的影響及汛后缺口壩段能快速恢復(fù)施工，并力求做到汛前、汛期及汛后大壩施工的均衡性。

（4）便于碾壓混凝土的入倉(cāng)。

（5）根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度及各節(jié)點(diǎn)工程完成情況及時(shí)調(diào)整混凝土澆筑分塊。

（6）針對(duì)大壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行碾壓混凝土的通倉(cāng)分塊。

2.3 碾壓混凝土入倉(cāng)方式

合理地選擇碾壓混凝土的運(yùn)輸及入倉(cāng)方式，是確保碾壓混凝土施工強(qiáng)度、施工進(jìn)度及降低施工成本的關(guān)鍵，汽車(chē)直接入倉(cāng)，作為碾壓混凝土大壩施工最經(jīng)濟(jì)、最快捷的施工方案，必須優(yōu)先考慮并最大限度地發(fā)揮汽車(chē)直接入倉(cāng)的優(yōu)勢(shì)。 布維工程碾壓混凝土入倉(cāng)方式主要有自卸汽車(chē)直接入倉(cāng)、膠帶機(jī)+滿(mǎn)管+倉(cāng)內(nèi)汽車(chē)布料、自卸汽車(chē)+膠帶機(jī)+滿(mǎn)管+倉(cāng)內(nèi)汽車(chē)布料等多種入倉(cāng)方式。

2.3.1 汽車(chē)直接入倉(cāng)

本工程采用汽車(chē)直接入倉(cāng)，共完成碾壓混凝土461 460.52 m3,占碾壓混凝土總量的55.3%。

汽車(chē)直接入倉(cāng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是施工道路的布置及入倉(cāng)口的處理。 布維工程壩址為“V”峽谷，河床狹窄，兩岸邊坡陡峭，因此布置入倉(cāng)道路非常困難，僅左岸壩肩上游側(cè)EL.140.0 m 高程以下岸坡相對(duì)平緩，為左岸壩段盡可能多地采用汽車(chē)直接入倉(cāng)提供了有力的地形條件，從而實(shí)現(xiàn)了左岸1#～14#壩段146.0 m 高程以下碾壓混凝土全部采用汽車(chē)直接入倉(cāng)的方式施工。在施工道路布置時(shí)，充分結(jié)合不同施工時(shí)段壩體的實(shí)際進(jìn)度形象，并充分利用基坑上下游圍堰、導(dǎo)流明渠縱向圍堰及廠(chǎng)房縱向圍堰等臨時(shí)建筑物進(jìn)行碾壓混凝土入倉(cāng)道路的布置，同時(shí)合理利用右岸23#導(dǎo)流底孔壩段112.0 m 高程平臺(tái)及汛后過(guò)流缺口壩段作為連接上下游交通的通道。

2.3.2 膠帶機(jī)+滿(mǎn)管+倉(cāng)內(nèi)汽車(chē)布料方式入倉(cāng)

該入倉(cāng)方式碾壓混凝土直接從拌和樓經(jīng)槽形膠帶機(jī)、右岸滿(mǎn)管運(yùn)輸入倉(cāng)，倉(cāng)內(nèi)采用自卸汽車(chē)轉(zhuǎn)料，共完成碾壓混凝土268 110 m3。 滿(mǎn)管沿右岸壩肩成56°傾角布置，管徑為700 mm，單節(jié)長(zhǎng)1 500 mm，由頂部?jī)?chǔ)料斗、管身、出料弧門(mén)組成，設(shè)計(jì)最大輸送能力為500 m3/h，其中在進(jìn)行15#～18#度汛缺口壩段（118.0～132.0）m 高程碾壓混凝土施工時(shí)，由于進(jìn)料線(xiàn)均為右岸滿(mǎn)管，為避免施工干擾，在施工安排時(shí)，先將19#～28#施工至159.4 m 高程后暫停上升，同時(shí)在18#、19#壩段橫縫面增加一套滿(mǎn)管系統(tǒng)用于缺口壩段碾壓混凝土入倉(cāng)的二次轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.3.3 長(zhǎng)距離膠帶機(jī)配合滿(mǎn)管運(yùn)送碾壓混凝土入倉(cāng)

這種入倉(cāng)方式用于15#～18#度汛缺口壩段132.0 m高程以上部位碾壓混凝土施工。 根據(jù)布維施工期度汛方案，大壩15#～18#壩段需兩次預(yù)留缺口參與施工期汛期過(guò)流，分別為2010年度汛缺口高程EL.103.0 m和2011年度汛缺口高程EL.132.0 m，2011年底汛期結(jié)束，缺口停止過(guò)流，此時(shí)，左右岸壩段碾壓混凝土均已上升至EL.183.0 m，缺口與左右岸壩段最大高差為51 m，為解決缺口壩段碾壓混凝土入倉(cāng)問(wèn)題，沿19#～29#壩段布設(shè)膠帶機(jī)并原右岸滿(mǎn)管進(jìn)料膠帶機(jī)相連，通過(guò)膠帶機(jī)向安裝在18#、19#壩段橫縫面的滿(mǎn)管系統(tǒng)輸料入倉(cāng)，該套碾壓混凝土運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶機(jī)總長(zhǎng)約250 m，共4 條膠帶機(jī)組成，單條膠帶機(jī)最大長(zhǎng)度約74 m，最大運(yùn)輸垂直落差為53 m，自2012年1月開(kāi)始運(yùn)行至2012年5月缺口壩段剩余碾壓混凝土全部完工，共運(yùn)送碾壓混凝土58 275 m3，入倉(cāng)強(qiáng)度與碾壓混凝土施工質(zhì)量均滿(mǎn)足要求。

2.3.4 汽車(chē)水平運(yùn)輸+滿(mǎn)管系統(tǒng)垂直運(yùn)輸入倉(cāng)

該入倉(cāng)方式用于左岸1#～10#壩段146.0 m 高程以上碾壓混凝土的澆筑。 碾壓混凝土采用自卸汽車(chē)經(jīng)右岸拌和樓運(yùn)至左岸壩肩，再經(jīng)滿(mǎn)管系統(tǒng)入倉(cāng)，共運(yùn)送碾壓混凝土46 199 m3，入倉(cāng)強(qiáng)度與碾壓混凝土施工質(zhì)量均滿(mǎn)足要求。

2.4 縫面及層面處理

2.4.1 冷升層面的處理

對(duì)冷升層面的處理主要采用高壓沖毛機(jī)沖毛處理，局部松散混凝土、骨料集中區(qū)域及灰漿沉積處采用人工鑿毛處理。 在下一升層碾壓混凝土入倉(cāng)攤鋪前，在層間水平施工縫面上采用人工均勻攤鋪一層厚約2 cm 的水泥砂漿。

2.4.2 熱升層面的處理

熱升層面是指碾壓混凝土通倉(cāng)薄層碾壓、連續(xù)上升層面，對(duì)熱升層面一般不作特殊處理，局部骨料集中在碾壓前采用人工分散均勻并鋪灑細(xì)料，當(dāng)熱身層面因故間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)但還未超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，在攤鋪上一薄層前，采取倉(cāng)面噴霧并補(bǔ)充碾壓1～2 遍，若混凝土表面濕潤(rùn)、富有彈性并能均勻泛漿，則直接進(jìn)行上一薄層的攤鋪碾壓，否則需要在層面上鋪一層水泥凈漿或大流動(dòng)度砂漿后再鋪筑上一層碾壓混凝土。 當(dāng)間歇時(shí)間超過(guò)混凝土初凝時(shí)間、混凝土表面干澀、補(bǔ)充碾壓不泛漿則停止施工作冷升層處理。

2.5 斜層碾壓施工技術(shù)的應(yīng)用

為充分發(fā)揮碾壓混凝土通倉(cāng)薄層碾壓、連續(xù)上升的優(yōu)勢(shì)，布維大壩碾壓混凝土全面采用斜層碾壓技術(shù)，很好地起到了減少層間覆蓋時(shí)間、降低供料強(qiáng)度、提高層間結(jié)合質(zhì)量的作用。

為保證碾壓混凝土施工質(zhì)量，要求混凝土從出機(jī)至倉(cāng)面攤鋪碾壓完畢的時(shí)間不超過(guò)2 h，斜層最大面積按4 000 m2進(jìn)行控制，實(shí)際施工時(shí)，當(dāng)單壩段或通倉(cāng)澆筑不超過(guò)2個(gè)壩段時(shí)采用平層碾壓施工，當(dāng)通倉(cāng)澆筑超過(guò)2個(gè)壩段時(shí)均采用斜層碾壓，最大通倉(cāng)壩段有9個(gè)壩段，為19#～28#壩段。 布維工程斜層碾壓主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)附表。

另外，在進(jìn)行斜層碾壓施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)必須注意以下幾點(diǎn)：

（1）斜層坡腳容易受汽車(chē)入倉(cāng)或倉(cāng)內(nèi)汽車(chē)轉(zhuǎn)料影響造成倉(cāng)面二次污染，因此應(yīng)隨現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工進(jìn)度在碾壓混凝土攤鋪前認(rèn)真做好倉(cāng)面二次清理并鋪筑砂漿，以利層間結(jié)合。

（2）要及時(shí)消除坡腳部位的薄皮、尖角。

（3）坡腳下平段在碾壓時(shí)應(yīng)留（30～50）cm 的碾壓搭接寬度，同時(shí)要做好料頭的防曬保濕工作，在下一斜層混凝土攤鋪時(shí)對(duì)料頭已發(fā)干且粗骨料集中的部位再次人工處理分散均勻或直接挖除少部位作廢料處理。

2.6 橫縫面施工

本工程通倉(cāng)碾壓壩段的橫縫采用切縫（切縫深度不少于薄層碾壓厚度的2/3）形式。 且縫采用SDQF50 型手持式切縫機(jī)，切縫寬度為10 mm、深度為層厚的2/3，采用先碾后切，切縫后人工嵌入雙層聚乙烯彩條布。

2.7 變態(tài)混凝土施工

變態(tài)混凝土主要分布在模板、預(yù)制廊道、壩體預(yù)件及預(yù)留孔洞、邊坡基巖等區(qū)域，變態(tài)混凝土寬度均按50 cm 控制，本工程變態(tài)混凝土加漿為水泥凈漿，在左右兩岸壩肩各設(shè)一集中制漿站，通過(guò)管道輸送至倉(cāng)內(nèi)灑漿車(chē)，灑漿車(chē)采用自卸汽車(chē)改造。變態(tài)混凝土施工關(guān)鍵要做好漿液質(zhì)量及加漿量的控制，漿液的質(zhì)量要求漿液攪拌均勻、無(wú)沉淀，流動(dòng)性及漿液稠度（主要指標(biāo)為漿液容重）滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及工藝試驗(yàn)要求，本工程漿液容重根據(jù)混凝土的不同強(qiáng)度等級(jí)、不同級(jí)配按（1.6～1.8）kg/L 進(jìn)行控制。

3 施工效果評(píng)價(jià)

布維工程自2009年12月18日開(kāi)始第一倉(cāng)碾壓混凝土澆筑至2012年5月碾壓混凝土全部澆筑完畢，共完成碾壓混凝土834 044.3 m3，共134個(gè)施工倉(cāng)面，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)近1.7萬(wàn)次，壓實(shí)度均在98%以上，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；對(duì)各強(qiáng)度等級(jí)混凝土現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行混凝土的抗壓及劈拉強(qiáng)度試驗(yàn)檢測(cè)共3 726組次，混凝土強(qiáng)度全部滿(mǎn)足要求，合格率100%；混凝原位抗剪、取芯及壓水試驗(yàn)覆蓋了壩體不同強(qiáng)度等及級(jí)配的混凝土，共完成原位抗剪試驗(yàn)18組（含工藝試驗(yàn)），層間結(jié)合面抗剪切強(qiáng)度f(wàn)c′值均大于設(shè)計(jì)要求的1.0 MPa，最大為1.88 MPa，共布置直徑為168 mm的取芯孔12個(gè)，鉆孔取芯總長(zhǎng)度為218 m，限于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有專(zhuān)用取芯鉆機(jī)的影響，單根芯樣長(zhǎng)度普遍為（2～3）m，最大長(zhǎng)度為7.6 m，芯樣表面光滑致密、骨料分布均勻、層間結(jié)合完整且無(wú)明顯的薄層碾壓層及間歇層層面，共完成壓水試驗(yàn)60 段次，透水率100%的試驗(yàn)段小于1 Lu，平均為0.67 Lu，最大為0.99 Lu、最少為0.08 Lu。綜上表明：布維工程碾壓混凝土大壩層間結(jié)合及壩體整體抗?jié)B效果良好，碾壓混凝土施工質(zhì)量持續(xù)處于良好的控制狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

布維工程作為欠發(fā)達(dá)地區(qū)EPC 國(guó)際工程，受當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)發(fā)育程度及當(dāng)?shù)貏趧?wù)技能水平的影響較大，如何結(jié)合工程實(shí)際加快施工進(jìn)度、降低施工成本等方面是項(xiàng)目必須考慮并進(jìn)行認(rèn)真研究的課題，本文結(jié)合布維施工實(shí)際，就碾壓混凝土施工靈活多樣的入倉(cāng)方式、碾壓混凝土施工的關(guān)鍵技術(shù)、各壩段合理的施工順序及施工時(shí)段、壩體施工與工程度汛的結(jié)合等方面進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)以后的類(lèi)似工程有一定的借鑒作用。