夏 青 鵬

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

宜興抽水蓄能電站上水庫碾壓混凝土施工

夏 青 鵬

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都 610091)

對(duì)宜興抽水蓄能電站上水庫碾壓混凝土副壩澆筑施工技術(shù)進(jìn)行了闡述，結(jié)合有關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)碾壓混凝土筑壩技術(shù)進(jìn)行了探討，并對(duì)該工程施工中所使用的質(zhì)量控制方法提出了一些看法。

宜興抽水蓄能電站；上水庫；碾壓混凝土；施工

1 概 述

宜興抽水蓄能電站位于江蘇省宜興市西南郊的銅官山區(qū)，是一座純調(diào)節(jié)抽水蓄能電站，由上水庫、下水庫、地下發(fā)電廠房、中控樓群及其它輔助建筑工程構(gòu)成。

上水庫碾壓混凝土副壩(即上水庫副壩)位于上水庫西北山埡處，壩軸線方位角為N44°7′41″E，外臨1#、2#永久公路，壩頂兩端與環(huán)庫公路相連。作為上水庫主要擋水建筑，與鋼筋混凝土面板混合堆石壩和庫周山嶺合圍而形成上水庫。

2 碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)及原材料

2.1 碾壓混凝土配合比的設(shè)計(jì)要求及原則

2.1.1 碾壓混凝土配合比的一般設(shè)計(jì)要求

根據(jù)碾壓混凝土施工要求，在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，除需滿足壩工設(shè)計(jì)規(guī)定的物埋力學(xué)指標(biāo)外，特別要注意以下幾個(gè)問題：

(1)為了確保大壩采用連續(xù)澆筑方法施工時(shí)澆筑層界面具有較好的膠結(jié)質(zhì)量和防滲性能，混凝土要有足夠的膠凝材料和較富余的砂漿量；

(2)為簡(jiǎn)化溫控措施、改善壩體溫度應(yīng)力，以利于不設(shè)縱縫和少設(shè)橫縫，混凝土中的水泥用量不宜過大；

(3)要有適當(dāng)?shù)某矶群涂赡胄裕?/p>

(4)要有較長(zhǎng)的初凝時(shí)間，以適應(yīng)較高氣溫條件下混凝土連續(xù)鋪筑。

2.1.2 碾壓混凝土配合比的一般設(shè)計(jì)原則

根據(jù)上述主要因素，碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)形成了以下原則：高摻粉煤灰、低水泥量、中等膠凝材料，低VC值。

2.2 原材料的選用與分析

配合比參數(shù)的優(yōu)選：

(1)水灰比：根據(jù)碾壓混凝土強(qiáng)度和VC值要求，將機(jī)口VC值控制在5～12 s范圍內(nèi)，水膠比選用在0.45～0.6范圍內(nèi)。

(2)膠凝材料：粉煤灰最優(yōu)摻量F/(C+F)及總膠凝材料用量(F+C)由粉煤灰質(zhì)量、碾壓混凝土強(qiáng)度、可碾性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等因素作綜合考慮。水泥采用425#級(jí)普通硅酸鹽水泥，粉煤灰采用Ⅰ級(jí)粉煤灰，而粉煤灰摻量一般占總膠凝材料的30%～60%。具體情況如下：三級(jí)配碾壓混凝土的膠凝材料用量應(yīng)不低于150 kg/m3，其中水泥熟料不低于55 kg/m3；二級(jí)配碾壓混凝土的膠凝材料用量不低于190 kg/m3，其中水泥熟料不低于95 kg/m3。

(3)粗骨料：根據(jù)粗骨料中的大、中、小不同比例進(jìn)行振實(shí)容重試驗(yàn)所獲得的資料并考慮使混凝土骨料分離問題得以改善，選用大石∶中石∶小石=3∶4∶3。粗骨料采用潔凈、質(zhì)地堅(jiān)硬的砂巖，最大粒徑不大于80 mm，含泥量<1%，不得有泥團(tuán)和其它雜質(zhì)。

(4)細(xì)骨料：采用不含風(fēng)化、軟弱顆粒的砂巖人工砂，細(xì)度模數(shù)在2.4～2.8之間。砂中石粉(d≤0.16 mm)含量為10%～22%，含泥量<3%，將含水量控制在6%以內(nèi)，級(jí)配良好。

(5)砂率(s/a)：根據(jù)試驗(yàn)，在砂率為35%～37%時(shí)，碾壓混凝土的振實(shí)容重較大，分離較小，最終選用36%～37%的砂率。

3 碾壓混凝土施工

施工工藝：

(1)碾壓混凝土生產(chǎn)。

碾壓混凝土由主拌和樓和輔助拌和樓共同拌制。主拌和樓設(shè)置一臺(tái)2.5 m3強(qiáng)制拌和機(jī)，正常生產(chǎn)能力一般為75 m3/h，輔助拌和樓設(shè)置兩臺(tái)750型自落式拌和機(jī)，正常生產(chǎn)能力一般為25 m3/h，則混凝土總生產(chǎn)能力可達(dá)100 m3/h。而副壩最大倉位面積約1 800 m2，按每30 cm鋪筑一層，則每鋪1層需混凝土540 m3。按拌和樓綜合生產(chǎn)能力計(jì)算，該混凝土量可于5.4 h內(nèi)拌和完成。由于在碾壓混凝土中添加了高效緩凝減水劑，混凝土緩凝時(shí)間延長(zhǎng)至約12 h。由此可見，拌和樓的生產(chǎn)能力完全能滿足混凝土施工強(qiáng)度要求。

(2)混凝土運(yùn)輸。

按照混凝土施工最大強(qiáng)度考慮運(yùn)輸車輛，主拌和樓配置了8輛20 t自卸車，輔助拌和樓配置了3輛20 t自卸車，即最終采用11輛20 t自卸車承擔(dān)混凝土運(yùn)輸工作?；炷潦┕?qiáng)度減小時(shí)，可考慮減少運(yùn)輸車輛。

(3)倉位劃分。

充分考慮壩體分縫及內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置，結(jié)合施工設(shè)備的生產(chǎn)能力和施工順序安排，副壩壩體碾壓混凝土澆筑按層、段分倉。將整個(gè)碾壓混凝土劃分為17層澆筑，即除第一層(高程441.8～444.8 m，厚3 m)和最上面一層(高程471.8 ～ 473.2 m，厚1.4 m)外，其余的中間層層厚均為

1.8 m。每層再從④、⑤壩段的壩體橫縫處(副壩0+110.00)分為左壩(①～④壩段)、右壩(⑤～⑧壩段)兩段澆筑。

(4)混凝土入倉。

副壩碾壓混凝土施工主要采用兩種入倉方式。

①方式一。

高程446.4 m以下碾壓混凝土采用“皮帶運(yùn)輸機(jī)+負(fù)壓溜槽+自卸車”的入倉方式澆筑，自卸車先將混凝土運(yùn)至皮帶機(jī)處，卸入皮帶機(jī)受料斗，碾壓混凝土經(jīng)皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至負(fù)壓溜槽，再由負(fù)壓溜槽卸入倉內(nèi)，然后經(jīng)布置于倉內(nèi)的兩輛自卸車二次轉(zhuǎn)運(yùn)至具體施工面。

由于壩體中部布置有橫向的壩基廊道，在施工高程444.8 m以下碾壓混凝土?xí)r，溜槽需先布置于左壩下游側(cè)完成左壩高程440.8～444.8 m范圍內(nèi)的混凝土施工。

該入倉方式中間環(huán)節(jié)較多，機(jī)械設(shè)備投入大，操作管理人員和時(shí)間耗費(fèi)大，設(shè)備故障率也相應(yīng)增多。經(jīng)過多次倒運(yùn)后，混凝土質(zhì)量亦受到影響。此外，負(fù)壓溜槽輸送系統(tǒng)安裝于斜坡面，負(fù)壓溜槽必須隨副壩施工進(jìn)度不斷調(diào)整出料端高程，使之與倉位相適應(yīng)，從而增加了碾壓混凝土施工不連續(xù)的環(huán)節(jié)，也增加了坡面施工和高空作業(yè)等，易出現(xiàn)安全隱患。

②方式二。

高程446.4～473.2 m之間的碾壓混凝土施工采用“自卸車直接入倉”的入倉方式澆筑。高程461.4 m以下的碾壓混凝土施工與副壩下游堆石料回填施工交叉進(jìn)行。對(duì)于高程461.4～472.3 m之間，在副壩下游側(cè)堆石料回填區(qū)修筑了兩條斜道供碾壓混凝土入倉使用；在高程472.3～473.2 m之間，開通了左右兩壩頭道路以供混凝土入倉使用。

自卸車將混凝土直接運(yùn)輸?shù)絺}內(nèi)并卸在具體的施工部位上，運(yùn)輸中不倒運(yùn)。倉外設(shè)車輛清洗處，進(jìn)倉前對(duì)自卸車進(jìn)行清洗，以保證自卸車不污染倉面。

該入倉方式機(jī)械設(shè)備和操作人員投入少，節(jié)約了能耗和人工，減少了施工工序，降低了施工難度，提高了工作效率并減少了骨料集中的現(xiàn)象和混凝土暴露的時(shí)間，有利于提高施工質(zhì)量。

(5)攤 鋪。

由于靠近模板或墻體的混凝土無法使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行鋪平，全部以人工的方式進(jìn)行鋪灑。倉內(nèi)模板、周邊墻體、已碾壓完畢的混凝土等部分分別設(shè)置層厚控制標(biāo)記和標(biāo)桿，以保證攤鋪厚度為35 cm。平倉設(shè)備為“山推160” 型推土機(jī)。推土機(jī)應(yīng)盡力控制每次碾壓混凝土的厚度和平整度。

(6)碾 壓。

碾壓方法：碾壓混凝土采用薄層碾壓的施工手段進(jìn)行混凝土澆筑施工，壓實(shí)厚度為30 cm。

采用XD120串聯(lián)式振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，起振力為140 kN，振動(dòng)頻率為30～45 Hz，振 幅 為

0.8 mm，行走速度為1～1.5 km/h。根據(jù)碾壓試驗(yàn)結(jié)果，采用“靜碾2遍+振動(dòng)碾壓6遍”的方法進(jìn)行碾壓。振動(dòng)碾的碾輪寬度即為一個(gè)碾壓條帶。每一個(gè)碾壓條帶完成“2+6”的碾壓過程后進(jìn)入下一條帶的碾壓。碾壓作業(yè)采用搭接法，相鄰碾壓條帶間的搭接寬度為15～20 cm，端部搭接寬度為1 m。碾壓方向平行于壩軸線。對(duì)于碾壓不到的邊角以及溜槽排架占據(jù)部位，使用平板振搗器和電動(dòng)沖擊夯分2層夯實(shí)。

(7)變態(tài)混凝土施工。

B區(qū)域碾壓時(shí)預(yù)留出變態(tài)混凝土范圍(寬50 cm)不碾壓。變態(tài)混凝土施工采用人工挖槽并往槽內(nèi)注漿，注漿完畢用挖槽掏出的碾壓混凝土回填溝槽，再振搗密實(shí)、均勻。變態(tài)混凝土施工嚴(yán)格控制凈漿的配合比以及凈漿的摻加量。

(8)成 縫。

壩體橫縫采用切縫機(jī)搗切形成。切縫機(jī)刀片長(zhǎng)25 cm，切入深度不小于20 cm，而每一碾壓分層壓實(shí)厚度為30 cm，即切縫機(jī)并沒有將每一碾壓分層完全切斷，但這并不影響成縫效果。該造縫方法和天生橋二級(jí)水電站主壩碾壓混凝土施工中采用誘導(dǎo)孔成縫的方法是一樣的原理(即人工制造出混凝土的應(yīng)力薄弱點(diǎn)，由于壩體內(nèi)部應(yīng)力作用使混凝土在應(yīng)力薄弱點(diǎn)自行裂斷，最終形成完整的壩體橫縫)。

攤鋪碾壓結(jié)束后進(jìn)行切縫施工，每鋪筑一個(gè)分層隨即切縫一次，切縫時(shí)，沿壩體橫縫拉設(shè)通線，以保證切縫位置準(zhǔn)確。切縫時(shí)，彩條布隨切縫機(jī)刀片插入混凝土。彩條布將阻止碾壓混凝土重新結(jié)合而導(dǎo)致造縫失敗。

(9)縫面處理。

江蘇宜興抽水蓄能電站上水庫碾壓混凝土副壩基礎(chǔ)常態(tài)混凝土共布置七條壩體橫縫，不設(shè)縱縫。為保證結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，壩體碾壓混凝土分縫與基礎(chǔ)相適應(yīng)，也設(shè)置了七條壩體橫縫，不設(shè)縱縫，采用切縫機(jī)切縫的方法成縫。

(10)混凝土。

副壩碾壓混凝土強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 副壩混凝土強(qiáng)度等級(jí)表

(11)混凝土的保濕與降溫。

江蘇宜興進(jìn)入5月以后，日最高氣溫會(huì)出現(xiàn)高于25 ℃的時(shí)段；而進(jìn)入11月以后，日最低氣溫會(huì)出現(xiàn)低于5 ℃的時(shí)段。對(duì)此，采取了相應(yīng)措施對(duì)混凝土澆筑過程進(jìn)行降溫和保溫。降溫和保溫措施從混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸和倉位施工三個(gè)環(huán)節(jié)著手。

拌和站開啟混凝土拌和水制冷機(jī)以降低拌和水溫度，使混凝土出機(jī)口溫度保持在10 ℃左右。

運(yùn)輸混凝土的自卸車拖箱加蓋白色的土工布，防止太陽光直射而導(dǎo)致的混凝土水分損失和溫度升高。

在倉位上游側(cè)和下游側(cè)各布置3個(gè)噴霧器，對(duì)全倉噴灑細(xì)霧進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)并降低倉面溫度。副壩配置的處理混凝土毛面的沖毛機(jī)也可以制造出高質(zhì)量的細(xì)霧。沖毛機(jī)槍頭移動(dòng)方便靈活、管路長(zhǎng)，可以較方便地布滿整個(gè)倉面，可用沖毛機(jī)替代噴霧機(jī)進(jìn)行保濕降溫。

4 結(jié) 語

筆者結(jié)合江蘇宜興抽水蓄能電站上水庫碾壓混凝土副壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)碾壓混凝土施工過程進(jìn)行了簡(jiǎn)述，具有一定的局限性。但是，該壩體施工技術(shù)對(duì)同類型的小型碾壓混凝土擋水壩施工具有一定的參考價(jià)值。

夏青鵬(1966- )，男，湖北羅田人，項(xiàng)目經(jīng)理，高級(jí)工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)是世界上最大、最權(quán)威的綜合性國際標(biāo)準(zhǔn)組織，現(xiàn)有164個(gè)成員國(地區(qū))。中國于1978年加入ISO，并在2008年10月召開的第31屆ISO大會(huì)上正式成為常任理事國。2013年9月20日，在第36屆ISO大會(huì)上，時(shí)任中國標(biāo)準(zhǔn)化專家委員會(huì)委員、國際鋼鐵協(xié)會(huì)副主席、鞍鋼集團(tuán)公司總經(jīng)理張曉剛成功當(dāng)選ISO主席，這是ISO成立66年以來中國人首次擔(dān)任這一國際組織的最高領(lǐng)導(dǎo)職務(wù)。

2017- 04- 10

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1001- 2184(2017)04- 0003- 03