田 聰

(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，成都，611130)

1 工程概況

老撾南公1水電站以防洪、發(fā)電、灌溉、旅游為開發(fā)目標(biāo)，目的是促進當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展，主壩校核洪水位高程為320.80m，相應(yīng)庫容6.51×108m3；正常蓄水位高程為320.00m，相應(yīng)庫容6.33×108m3；死水位高程為280.00m，相應(yīng)庫容0.97×108m3；調(diào)節(jié)庫容5.36×108m3，具有多年調(diào)節(jié)能力。工程為Ⅱ等大(2)型工程，電站裝機容量160MW，裝機2臺，單機容量80MW，主擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，布置于主河床，壩頂長409.946m，壩頂寬8.8m，壩頂高程為325m，最大壩高為90m。壩體上游壩坡1∶1.4，下游壩坡1∶1.35。混凝土面板頂部厚度0.3m，漸變至面板底部，底部厚度0.66m，面板垂直縫間距12m。

2 研究目的

老撾境內(nèi)常年氣溫較高，某混凝土面板堆石壩施工完后，檢查發(fā)現(xiàn)面板有多條溫度裂縫，裂縫缺陷的處理花費了較長時間，同時還造成了大量的經(jīng)濟損失。由于受疫情影響，老撾南公1水電站面板混凝土澆筑不得不在老撾最高溫時段(4月-7月，平均氣溫達38℃，最高氣溫達53℃左右)進行。同時由于本工程混凝土用骨料為施工現(xiàn)場開采的流紋巖加工的砂石骨料，由于人工砂，中、小石骨料的表觀密度都偏小，而吸水率都很大。人工砂表觀密度為2400kg/m3，吸水率達到5.3%；小石、中石的表觀密度為2500kg/m3，吸水率為3.28%和3.09%。由于現(xiàn)場開采的流紋巖的吸水率較大，且料場巖石裂隙較多、產(chǎn)狀復(fù)雜，加大了作為混凝土骨料使用的質(zhì)量控制難度。

為了吸取同類型工程出現(xiàn)較多裂縫的經(jīng)驗和教訓(xùn)，將流紋巖高吸水率骨料配合比進行分析、研究，通過優(yōu)化調(diào)整施工配合比，同時根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取相應(yīng)的降溫措施，降低高溫地區(qū)面板混凝土裂縫缺陷率，確保大壩面板混凝土施工質(zhì)量，有效提高混凝土面板的防滲作用，保證大壩安全運行，同時為后期混凝土裂縫處理節(jié)約成本和工期，為實現(xiàn)下閘蓄水節(jié)點目標(biāo)創(chuàng)造有利條件。

3 主要原材料品質(zhì)試驗檢測

3.1 水泥

水泥各項化學(xué)成分及物理力學(xué)性能檢測結(jié)果見表1-2。

表2 水泥物理力學(xué)性能檢測結(jié)果

3.2 粉煤灰

粉煤灰物理品質(zhì)檢測結(jié)果見表3。

表3 粉煤灰物理品質(zhì)檢測結(jié)果

3.3 砂石骨料

3.3.1砂石骨料常規(guī)檢測

砂石骨料的物理性能直接影響到混凝土的用水量、水泥用量及抗凍耐久性指標(biāo)，級配篩分結(jié)果見表4。

表4 砂的顆粒級配試驗結(jié)果

表4砂顆粒級配試驗結(jié)果表明，人工砂、河砂的顆粒級配以及細度模數(shù)都能滿足《水工混凝施工規(guī)范》(DL/T 5144-2015)的要求。

3.3.2 骨料的堿活性試驗

骨料的堿活性試驗按照《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程》(DL/T 5151-2014)中骨料堿活性試驗(砂漿棒快速法)執(zhí)行，砂漿棒快速法的骨料堿活性試驗結(jié)果見表5。

表5 骨料堿活性砂漿棒快速法試驗結(jié)果

砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的人工砂石骨料砂漿試件14d的膨脹率為0.042%，小于0.1%，骨料評定為非活性骨料；天然河砂砂漿試件14d的膨脹率為0.11%，大于0.1%，小于0.2%；28d試件的膨脹率為0.17%，小于規(guī)范要求的小于0.2%的標(biāo)準(zhǔn)，評定為非堿活性骨料。

3.3.3 骨料級配容重

混凝土骨料最佳級配是根據(jù)骨料按不同比例搭配后檢測得的振實容重獲得，試驗結(jié)果見表6。

表6 不同骨料級配組合與容重關(guān)系

3.4 混凝土外加劑

老撾南公1水電站所用減水劑、引氣劑、抗裂防水劑、聚丙烯纖維等外加劑經(jīng)試驗檢測均滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范規(guī)定要求。

4 混凝土配合比設(shè)計試驗

4.1 大壩面板混凝土設(shè)計技術(shù)要求

表7 面板混凝土設(shè)計技術(shù)指標(biāo)

4.2 混凝土拌和試驗

根據(jù)南公1水電站所處地理位置氣候、工程施工特點及設(shè)計要求，同時考慮砂石骨料品質(zhì)特點，采用飽和面干砂石骨料，配合比計算采用絕對體積法。天然河砂的粉煤灰摻量為20%、25%、30%，人工砂粉煤灰摻量為20%，試驗過程中采用多種材料組合形式，室內(nèi)拌和出機坍落度控制在80mm～100mm、含氣量控制在3%～5%范圍，對新拌混凝土測試了出機、延時30min坍落度、含氣量以及混凝土工作性變化情況，同時成型了7d、28d抗壓強度試件，對混凝土拌和物工作性、力學(xué)性能、變形性能等指標(biāo)進行分析對比，選取結(jié)果較優(yōu)者進行驗證試驗。

4.3 施工混凝土配合比水膠比選擇

4.3.1 混凝土水膠比選擇

根據(jù)《南公1水電站混凝土原材料與溫控施工技術(shù)要求》、《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144-2015)中水膠比最大允許值規(guī)定，面板混凝土最大水膠比取值不大于0.45。

4.3.2 混凝土配制強度

根據(jù)面板混凝土設(shè)計強度等級要求，大壩面板混凝土配合比配制強度見表8。

表8 面板混凝土配制強度理論計算

5 大壩面板混凝土推薦施工配合比

5.1 面板混凝土推薦施工配合比

大壩面板混凝土推薦施工配合比是對通過前述相關(guān)試驗參數(shù)，按照工程設(shè)計技術(shù)指標(biāo)以及《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144-2015)要求，對提出的混凝土施工配合比用人工砂石骨料和外購河砂進行相關(guān)指標(biāo)驗證試驗，根據(jù)各種材料組合的混凝土配合比對其用水量、抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗彎強度、軸向抗拉強度、極限拉伸、抗?jié)B等級、抗凍等級試驗結(jié)果進行綜合分析比較后，選擇能夠滿足設(shè)計要求的最優(yōu)配合比見表9。

表9 南公1水電站大壩面板混凝土推薦施工配合比

5.2 混凝土配合比相關(guān)物理力學(xué)、性能驗證試驗

混凝土拌和物主要是看其和易性是否能滿足施工操作要求，擬推薦施工配合比混凝土力學(xué)、變形、耐久性能驗證試驗結(jié)果見表10。

表10 混凝土力學(xué)、變形、耐久性能驗證試驗結(jié)果

6 對大壩面板混凝土推薦施工配合比的專題論證

2019年11月，業(yè)主邀請三峽集團、中水電公司、中水八局、中水十二局、中電建建筑集團、昆明設(shè)計院等單位的專家對面板推薦施工配合比進行評審，經(jīng)評審后的面板施工配合比見表11。

表11 南公1水電站大壩面板混凝土施工配合比

7 現(xiàn)場采取的溫控措施

7．1 原材料溫控措施

(1)由于老撾地區(qū)旱季氣溫較高，最高可達50℃左右，要求對中石、小石骨料倉全部采用遮陽棚遮蓋，同時對料倉加裝噴霧設(shè)施，對骨料進行不間斷的噴霧降溫；

(2)鑒于本工程骨料吸水率高，粗骨料進入拌和料倉前，要求提前對骨料進行灑水處理，降溫保濕；

(3)面板混凝土要求全部采用制冷水(溫度5℃～7℃)拌和，嚴(yán)格控制出機口混凝土溫度。

7．2 運輸過程所采取的溫控措施

對混凝土運輸罐車車體加裝保溫層，防止太陽直射，同時在拌和樓和現(xiàn)場卸料部位安裝噴霧設(shè)備對運輸罐車進行噴霧降溫。

7．3 混凝土澆筑過程所采取的溫控措施

(1)在溜槽上加裝遮陽棚，避免太陽直射；

(2)在滑模模體上加裝噴霧設(shè)施，降低局部環(huán)境溫度;

(3)在面板埋入溫度計，實時監(jiān)測面板混凝土溫度情況。

7．4 混凝土養(yǎng)護質(zhì)量控制方面

要求承包人派專人對已澆筑混凝土及時活水養(yǎng)護，養(yǎng)護方式采用塑料薄膜先進行表層覆蓋，再使用無妨布進行全斷面覆蓋，要求大壩面板混凝土全斷面、全天候流水養(yǎng)護至大壩蓄水。

8 采取相應(yīng)措施后取得的效果

8．1 大壩面板混凝土抽樣試驗檢測成果

對大壩面板混凝土抗壓強度抽樣檢測32組，其各項指標(biāo)全部滿足設(shè)計及規(guī)范規(guī)定要求，其中抗壓強度最大值35.2MPa，最小值26.7MPa，平均值30.8MPa，強度保證率100%。

8．2 大壩面板混凝土檢查存在的裂縫

通過對流紋巖高吸水率骨料配合比進行研究優(yōu)化，同時通過現(xiàn)場采取相應(yīng)的降溫措施，大壩面板于2020年8月4日全部澆筑完成，2020年8月、9月各參建單位多次聯(lián)合對面板裂縫進行了普查。同時業(yè)主委托清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院對面板混凝土缺陷(裂縫、脫空等)采用人工檢查+無人機(拍攝面板全景，進行三維建模分析，并精確定位裂縫位置)+超聲波進行了檢測，檢測存在的混凝土裂縫見表12。

表12 面板混凝土裂縫檢測成果(僅統(tǒng)計縫寬大于0.2mm以上)

通過上述檢測得知，本工程面板混凝土裂縫共30條，均為非貫穿性淺層裂縫，總長86.7m(其中縫寬大于0.2mm以上的裂縫僅3條，累計長5.9m)，裂縫數(shù)量總體偏少。

8．3 大壩滲流監(jiān)測成果

大壩于2020年9月10日下閘蓄水，截止2020年11月20日，大壩已蓄水至高程為306.80m，目前量水堰過流量監(jiān)測數(shù)據(jù)保持在7.35L/s，基本保持穩(wěn)定，無異?，F(xiàn)象。通過大壩滲流監(jiān)測數(shù)據(jù)分析得知，大壩滲流量較小，說明大壩面板及壩基防滲效果很好，大壩面板施工質(zhì)量優(yōu)良。

9 結(jié)語

老撾南公1水電站大壩面板混凝土施工通過采取對流紋巖高吸水率骨料配合比進行優(yōu)化調(diào)整，同時在施工過程中采取了制冷水拌和、對砂石骨料提前灑水保濕和噴霧降溫、對運輸罐車加裝保濕層及對裝料和卸料過程進行噴霧降溫、對混凝土溜槽搭設(shè)遮陽棚和對倉面噴霧保濕降溫及全覆蓋流水養(yǎng)護等嚴(yán)格有效的施工措施，使大壩面板混凝土在高溫(53℃左右)環(huán)境施工情況下，達到高指標(biāo)的質(zhì)量要求，大壩面板混凝土溫度裂縫缺陷率較小，滲流量較小(7.35L/s)，整個大壩面板防滲效果較好，這為高溫環(huán)境進行大壩面板混凝土施工提供了工程實例，具有很好的借鑒作用。