翟秉星

大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司 四川攀枝花 617000

摘要：觀音巖水電站壩址是特殊的干熱河谷氣候區(qū)，主壩是由碾壓混凝土構(gòu)成的重力壩和土墻實心強石壩構(gòu)成的混合壩型。由于氣候條件及地理位置的影響，在建設問題中面臨諸多問題。本文通過對以上問題的分析提出來以下的解決方案，例如通過對入倉過程的運輸方式的改善，或者采用倉面小面積的方式等以上的方式進行了優(yōu)化和改進，通過上述方式提高了碾壓混凝土一次合格的概率，同時也改善了出現(xiàn)在干熱河谷地區(qū)及其相似環(huán)境下的施工相關問題。

關鍵詞：混凝土改進；碾壓混凝土施工；干熱高溫環(huán)境

1.工程特點

觀音巖水電站位于云南省與四川省交界的金沙江中游河段，是金沙江中游規(guī)劃中的最后一個梯級電站，該工程是具有綜合利用效益的水電站，具有防洪，供水，庫區(qū)航運，旅游等功能。其中具有調(diào)節(jié)功能的水庫總庫存22.50億立方米，調(diào)節(jié)庫存約為總庫存量的四分之一，發(fā)電站電容機的總裝機蓄電量為3000MW。觀音巖水電站壩址地處特殊的干熱河谷地區(qū)，旱季和雨季的季節(jié)分明，旱季陽光充裕，氣溫偏高，雨季雨水量大，空氣的濕度較高，旱季平均氣溫在20攝氏度左右，雨季則在30攝氏度左右，地面的晝夜溫差最大在29度，最低僅為6度。觀音巖地處地貌較為開闊，土建的工程量較大，在國內(nèi)的同類水電站屬于前列，建設的地區(qū)所屬的河谷為斜向谷，由于兩岸的地形為不對稱地形所以在設計的時候采用兩種類型左岸為重力壩，右岸為土心墻堆砌石壩，而且地區(qū)屬于強震區(qū)域，在建設的過程中對抗震和防滲的要求較高。

2.混凝土的技術要求

2.1混凝土的原料

碾壓混凝土是的原料包括以下材料：硅酸鹽、水泥、火山灰質(zhì)摻合料、外加劑、砂、粗骨料，由以上材質(zhì)這種混凝土的性質(zhì)為干硬性，由這種材質(zhì)的混凝土得到的大壩不易坍塌。在施工的過程中利用運輸及鋪筑設備常見的土石壩施工相同的，壓實用振動碾進行分層壓實?；炷两?jīng)過碾壓后具有很多優(yōu)點，例如混凝土體積小，制作工藝上簡單，在壩體的利用上則具有強度較高，而且大壩中間可以流，在施工方向施工的工期較短，建好之后大壩的適應性較好，并且具有較高的防滲透能力，大型通用機械也可以在上面使用，使用的碾壓混凝土給我們帶來了巨大的利潤，同時對保護環(huán)境也有一定的效益，這種方法在我們平時的日常施工中已經(jīng)非常常見了，例如在大壩和機場以及道路中已經(jīng)開始廣泛使用。在形成機理上，與一般形態(tài)的混凝土并無差別，但在混凝土的組分中，其水泥用量和水的用量都相對較少些。

2.2碾壓混凝土的研究

混凝土的發(fā)展迅速，我們要是想更好的利用混凝土，在對混凝土的研究上我們要加強措施，在混凝土的研究上我們可以從以下幾個方面考慮：

1）采用不同品質(zhì)粉煤灰，或者其他摻合料的摻量來討論混凝土不同的性能，也可以使用的方法有增大摻量，減少我們使用過程中的水泥用量；

2）為了研究碾壓混凝土的不同的性質(zhì)例如抗?jié)B性、耐久性、破壞機理在研究的方向上趨向于混凝土動態(tài)力學。

3）在參料的研究上，我們可以對雙摻料、多摻料的瀝青碾壓混凝土進行研究，或者研究碾壓混凝土的參沙量，進而對混凝土進行控制成型。

3.對施工技術的探討

3.1壩體結(jié)構(gòu)的設計

在針對高碾壓混凝土重力拱壩應力以及承載能力計算分析可以得出，非線性有限元法是我國經(jīng)常采用的分析方式，在此同時我們利用的知識還有現(xiàn)代混凝上和石彈塑性力學、非線性斷裂力學的，理論分析方面通過使用非線性彈性斷裂理論彈塑 性增量理論，以這些為我們研究的基礎，來分析壩體的應 力狀態(tài)和承載能力。高碾混凝上采用的施工方式的分析方法有整體三維有限元分析方法，利用這個方法能復雜的地基條件較好地模擬出來，而且此種方法合理將相互作用考慮到拱壩整體剛度與地基的，高碾壓的混凝土在設計的過程中對載荷的增加考慮，在技術上采用了仿真模擬的方法，對載荷結(jié)果的分析例如應力的性質(zhì)的改變，改變集中的應力點來糾正韌性的正確性。

3.2運輸和施工工藝

綜合觀音巖電站的地形條件以及壩體設計的制約，混凝土入倉比較困難?；炷吝\輸方式主要采用汽車水平運輸和皮帶機供料線及纜機垂直運輸。

根據(jù)各壩段的施工條件，進度要求以及入倉效率等因素，混凝土運輸盡可能采取汽車直接入倉，施工過程中，主要通過預留馬道來實現(xiàn)汽車入倉。

皮帶機供料線是大壩碾壓混凝土入倉的主要設備，皮帶機直接從左岸拌合樓出來從15#壩段入倉，倉內(nèi)經(jīng)由自卸汽車或長臂反鏟轉(zhuǎn)料。

另外，本工程布置兩臺30t輻射式纜機，纜機主要承擔部分常態(tài)混凝土入倉。

本工程碾壓混凝土鋪筑方式主要根據(jù)倉面面積，以及各部位入倉設備實際澆注能力等因素來確定，混凝土澆注以平層通倉法為主，結(jié)合斜層平推法的施工工藝。

經(jīng)實踐證明，觀音巖水電站碾壓混凝土施工很好的實現(xiàn)了大倉面、快速高效的入倉，并保證了壩體混凝土的施工質(zhì)量。

4.深層次開展碾壓混凝土施工新技術研究

4.1持續(xù)開展對于高性能碾壓混凝土的進一步研究，是高碾混凝上日益發(fā)展的碾壓混凝土工程的需要。在此方向上我們可以采用的是高摻粉煤灰對高碾壓混凝土長期性能的影響以及這種方式在其他方面的應用，試驗研究的開展應該放在對新?lián)胶狭系男阅苎芯可稀?/p>

4.2將混凝土垂直運輸入倉方式考慮進高山峽谷地區(qū)高壩建設創(chuàng)造，實地進行高陡邊坡工程，此過程也參考了混凝土新工藝以及設備的研究方法。

4.3探索碾壓混凝土適用溫控措施是完善高溫和嚴寒條件下混凝土施工溫控技術的必要條件

5碾壓技術的要求

5. 1 為對抗干熱河谷地區(qū)的氣候與地貌條件，我們在對混凝土拌和系統(tǒng)，碾壓混凝土入倉方式，以及碾壓混凝土施工工藝，均作出了改善。

5.2施工技術要點

5.2.1施工工藝控制

施工工藝控制是指考慮施工單位要根據(jù)外在的溫度，施工部位以及自身的作業(yè)環(huán)境來選取最適合的碾壓施工工藝。合適的碾壓施工工藝能使碾壓結(jié)果施工的需求事倍功半。

5.2.2 控制碾壓施工材料

合適的添加劑在混凝土施工時起到重要作用，這種選擇不僅實現(xiàn)了的緩凝時間混凝土材料強度等都得到優(yōu)化，選擇合適的添加劑是施工單位的必要選擇，與此同時，我們還應考慮到混凝土碾壓的質(zhì)量與混凝土材料的質(zhì)量息息相關，其中包括：砂，水份，骨料的含量，混凝土配比量是要控制好的，除此之外我們還要注意混凝土材料的搗振工作，從而使碾壓后包裹質(zhì)量良好，返漿充分。

5.2.3 對施工過程中進行反饋

外在的環(huán)境深刻的影響了凝土材料的碾壓施工，動態(tài)反饋控制工作確保了混凝土碾壓質(zhì)量，碾壓作業(yè)工作的環(huán)境溫度很高，則碾壓混凝土進行即使覆蓋，并采用噴霧的方法進行保濕，采用上述的兩種方式，可以防止碾壓混凝土層的硬化反應，這種措施也可以使混凝土的碾壓施工方式能夠順利進行。

5.2.4對碾壓施工進行養(yǎng)護

碾壓施工過程的正常進行時，需要采用的是對已經(jīng)完成的混凝土進行的養(yǎng)護工作，這種情況下，混凝土的養(yǎng)護必須得到我們足夠的重視，例如為了避免混凝土材料的溫度出現(xiàn)較大的差異，保溫工作在混凝土運輸中顯得極為重要，澆筑混凝土和拆模時，保溫工作顯得極為重要，同時在澆筑混凝土材料的配置比改變，要做好混凝土材料的防滲工作。

6為適應干熱河谷做出改進

根據(jù)對以上的問題的分析，找出基本是以下三個原因：配合比設計；倉面氣象條件；混凝土的質(zhì)量。根據(jù)干熱河谷的工程質(zhì)量情況，工程的參見單位要求對碾壓混凝土的施工過程進行改善：

1）根據(jù)已有的實驗結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)配合比中VC的含量降低時，碾壓混凝土的性能得到優(yōu)化?；蛘卟捎迷诨炷林刑砑泳從齽p水劑的方法，緩凝劑的加入能夠有效的控制緩凝土凝固的時間和碾壓混凝土中的用水量。

2）是由于干熱河谷的氣候條件，我們經(jīng)過研究后，改善碾壓混凝土的配合比，對倉面的氣象條件進行技術措施的改善，這其中包含的措施有用高壓射流造物機進行噴霧，噴霧方法的采用能夠在一定的區(qū)域范圍內(nèi)形成小氣候條件，從而起到降溫保濕的作用，這種為倉面降溫增濕的過程為改善干熱河谷情況下的干燥和高溫的氣象環(huán)境得到了有效的改善。

3）改進澆筑方法，由于干熱河谷地區(qū)的溫度較高，所以在混凝土的凝固時間較短，我們采用臺階澆筑的方法來提高層間結(jié)合的質(zhì)量，在一定的時間完成對一定范圍的循環(huán)澆筑，增加了層與層之間的結(jié)合關系，使上下層在混凝土凝結(jié)之前聯(lián)結(jié)下一層，提高了層與層之間的結(jié)合質(zhì)量。

4）碾壓混凝土的倉面覆蓋，為了避免混凝土在高溫下的蒸發(fā)速度，采用聚乙烯塑料對倉面進行阻擋倉面的蒸發(fā)，覆蓋后可以滿足保證溫度和濕度的要求，而且減慢了混凝土的凝固。進行優(yōu)化改進后的碾壓混凝土的質(zhì)量有較大的改善，較之前大大提高了一次檢測合格的質(zhì)量，減少了二次進行碾壓的次數(shù)，同時也提高了工程的施工速率，提高了進度，改進后的混凝土具有較好的可碾性，混凝土的質(zhì)量得到了大大的提高。

7.結(jié)論

我們在施工過程中的技術要求多體現(xiàn)在碾壓混凝土的控制方面上。其中三個方式是控制的關鍵，分別是VC值控制，層間結(jié)合和混凝土溫度等三個方面。

還包括對原材料，對混凝土拌和的溫度，對澆筑倉面，對硬化混凝土試樣及鉆取芯樣的測試等質(zhì)量控制。經(jīng)過上面我們的分析和介紹，經(jīng)過優(yōu)化改進后的混凝土的施工效果變好，性能變得優(yōu)異，進行實施后的工程已經(jīng)開始了下閘蓄水，通過實驗的檢測結(jié)果分析，壩體對水的滲透量接近于我們的要求標準，這個結(jié)果就充分表明了改進后的混凝土質(zhì)量良好。不僅提高了一次性壓實的概率，避免了重復施工的問題，減少了成本，同時也避免了對壓實度的二次檢測，有效的提高了碾壓混凝土的施工進度，也是重分體現(xiàn)了碾壓混凝土的優(yōu)點。

參考文獻：

[1]于濤，申時釗. 干熱河谷地區(qū)碾壓混凝土施工技術[J]. 水利水電技術，2013，12：72-74+78.

[2]鄭順祥，魯海英，張皓，劉捷，楊光忠. 河谷狹窄地區(qū)高壩碾壓混凝土快速入倉技術研究應用[J]. 貴州水力發(fā)電，2010，01：43-47.

[3]王勇. 干熱河谷區(qū)開發(fā)建設生態(tài)修復及其環(huán)境效應研究[D].西安理工大學，2010.

[4]常昊天. 高碾壓混凝土壩施工過程仿真與進度風險研究[D].天津大學，2014.

[5]李強. 金沙江干熱河谷生態(tài)環(huán)境特征與植被恢復關鍵技術研究[D].西安理工大學，2008.

上接第306頁

3.4 現(xiàn)場施工

攪拌樁施工前，先進行試樁，通過試樁取得水泥土的重度、相對密實度、無側(cè)限抗壓強度、抗剪強度和變形模量等指標，以及鉆機轉(zhuǎn)速、提升速度和噴漿壓力等施工參數(shù)，并最終確定每延米樁長水泥用量。各組水泥用量分別為60～70kg/m，對應的水泥摻入量15%～20%。抽芯檢測樁身28d齡期無側(cè)限抗壓強度fcu28，并推算90d齡期無側(cè)限抗壓強度fcu90。要求fcu28≥1.0～1.2MPa，fcu90≥1.5～1.8MPa。水泥采用PO42.5級，水灰比為0.45～0.5，摻入3%石膏粉作為減水劑。

（1）施工時，由于場地淤泥含水量高達50%～70%，先采用2m厚的中粗砂進行擠淤，置換表層軟弱淤泥，加速下部淤泥的排水固結(jié)，同時作為打樁平臺。

（2）施工前確定攪拌機的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間和起吊設備提升速度等施工參數(shù)；通過成樁試驗，確定攪拌樁的配比等各項參數(shù)和施工工藝。用流量泵控制輸漿速度，使注漿泵出口壓力保持在0.4～0.6MPa，并使攪拌提升速度與輸漿速度同步。

（3）通過復噴復攪的方法達到樁身強度為變參數(shù)的目的。攪拌樁上部6m樁長采用3次噴漿6次攪拌，以下采用2次噴漿4次攪拌，且最后1次提升攪拌宜采用慢速提升。當噴漿口到達樁頂標高時，停止提升，攪拌數(shù)秒，以保證樁頭均勻密實。

3.5 檢測成果

（1）成樁3d后，對水泥攪拌樁進行輕型動力觸探N10檢測。檢測至樁下3.90m深度，樁體檢測段水泥土為水泥與淤泥質(zhì)砂攪拌膠結(jié)，水泥土完整連續(xù)；3d齡期檢測段平均N10=28～46擊，檢測樁樁體勻質(zhì)性良好，樁下0～3.9m，N10擊數(shù)隨深度呈逐步遞減規(guī)律。

（2）成樁28d后，進行水泥攪拌樁取芯檢測。取芯樁樁體水泥土連續(xù)完整，攪拌較均勻，膠結(jié)良好；取芯樁水泥土芯樣28d齡期無側(cè)限抗壓強度為1.01～1.52MPa。在施工期間，水泥摻入量均為65kg/m，fcu28呈現(xiàn)一定規(guī)律，隨樁深度方向逐步降低。

（3）成樁28d后，進行水泥攪拌樁單樁及單樁復合地基載荷試驗檢測。現(xiàn)場單樁載荷試驗按照設計單樁承載力為150kN考慮，荷載不小于2倍設計承載力，其承載力特征值Ra≥150kN。現(xiàn)場單樁復合地基荷載試驗按照復合地基承載力特征值為160kPa考慮，其荷載均不小于2倍設計承載力，其承載力特征值fspk≥160kPa，均滿足設計要求。

4 結(jié)語

總之，地基基礎加固處理方案是水閘工程技術人員長期面臨的一個課題。實踐證明，上述技術方法可行，經(jīng)濟合理，取得了較佳的加固效果，具有廣闊的應用前景，是水閘基礎加固有效的方法之一，值得在今后類似工程中進行推廣。但在其應用過程中，施工環(huán)節(jié)多、技術復雜，施工質(zhì)量始終是個比較難控制的問題。這種情況下，我們要在施工中要緊抓施工環(huán)節(jié)，進行準確科學的計算，采取有針對性的處理加固設計方案，控制好水泥攪拌樁樁體質(zhì)量，達到提高水閘基礎強度的目的。

參考文獻：

[1]何霞.水泥攪拌樁在實際水利工程中的應用[J].城市建設理論研究.2012（37）

[2]程曉航.沿海水閘軟土地基基礎的處理方法[J].中國水運（下半月）.2012（05）

[3]魏志忠；李會娟.水利工程中水泥攪拌樁處理軟基礎及其應用分析[J].大科技.2013（34）

上接第307頁

布置有進入蝸殼人孔的通道，通道寬1.6m。

3.4 機墩、風罩結(jié)構(gòu)

機墩是立軸式水輪發(fā)電機組的支承結(jié)構(gòu)，承受巨大的靜荷載及動荷載，底部與蝸殼頂板連接，頂部與風罩連接，機墩不直接承受水壓力的作用，機組設備及發(fā)電機層樓板的部分荷載通過機墩傳至基礎。在機組正常運行、機組事故、飛逸及機組制動時，機墩要承受扭矩、水平推力、軸向力及振動荷載的作用，受力情況比較復雜，應從強度、剛度及抗振等方面選擇機墩型式。工程采用園筒形機墩，機墩外徑12.6m，內(nèi)徑5.7m，機墩高4.18m。風罩為一薄壁結(jié)構(gòu)，外徑為13.8m，內(nèi)徑12.6m，風罩厚0.6m，風罩下部與機墩連接，頂部與發(fā)電機層樓板整體澆筑。

機墩結(jié)構(gòu)進行靜力計算和動力計算，靜力計算進行機墩截面的內(nèi)力計算，作為配筋的依據(jù)，保證結(jié)構(gòu)的強度條件。動力計算則根據(jù)正常運行、短路時和飛逸時的3種荷載組合情況，驗算機墩的共振、振幅和動力系數(shù)，保證結(jié)構(gòu)的剛度和抗振條件。

3.5 屋面結(jié)構(gòu)

初設階段廠房屋面結(jié)構(gòu)采用鋼屋架及預制混凝土板結(jié)構(gòu)，按常規(guī)布置柱間需布置一榀鋼屋架以支撐屋面板結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的屋面結(jié)構(gòu)由屋面板、保溫層、防水層等組成，其屋面荷載達4～6kN/m2，由于荷載較大，屋架均需較大的斷面和含鋼量才能承擔上部荷載，若采用彩色復合板結(jié)構(gòu)，保溫層采用鋼板間夾輕質(zhì)玻璃巖綿，自重僅為0.2～0.3kN/m2，即使考慮檢修，亦不超過2kN/m2。經(jīng)過對其他工業(yè)及民用建筑的研究發(fā)現(xiàn)，利用球型鋼網(wǎng)架及彩色復合板等輕型結(jié)構(gòu)可以很好地解決大跨度屋面問題。根據(jù)相關資料，彩板掛檁條的單向跨度可達10m左右，其自身剛度可通過檁距的調(diào)整來實現(xiàn)，經(jīng)對屋面板體系兩種結(jié)構(gòu)形式的估價測算，造價可下降20%左右。由于球型鋼網(wǎng)架及彩色復合板結(jié)構(gòu)適用于大跨度結(jié)構(gòu)，節(jié)省鋼屋架部分達總量的40%以上，因此取消了柱間鋼屋架，采用了球型鋼網(wǎng)架及彩色復合板結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

綜上所述，水電站廠房的設計是水電站施工中的重要環(huán)節(jié)，關系到水電站工程的整體質(zhì)量及水電站廠房的質(zhì)量和使用性能。因此，必須嚴格按照相關的設計規(guī)范，選擇科學合理的設計方案對水電站廠房進行設計，從而保證廠房后續(xù)施工的順利進行，保障水電站的正常運行。本設計在工程中成效顯著，取得了良好的經(jīng)濟效益，可供其他類似設計參考借鑒。

參考文獻：

[1]何俊明，劉鵬.探究水電站廠房設計存在的問題與處理策略[J].低碳世界.2014（13）

[2]李轉(zhuǎn)寧.某水電站廠房設計[J].水利科技與經(jīng)濟.2014（09）