索風(fēng)營(yíng)水電站碾壓混凝土重力壩連續(xù)上升施工技術(shù)

姚國(guó)虎

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

1 概 述

索風(fēng)營(yíng)水電站位于貴州省修文、黔西縣交界的烏江干流六廣河段，是烏江干流繼洪家渡、東風(fēng)水電站之后的第3個(gè)梯級(jí)電站，工程以發(fā)電為主并承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用等任務(wù)。工程樞紐由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪表孔、右岸引水系統(tǒng)及地下廠房等建筑物組成。電站總裝機(jī)容量600MW，保證出力166.9MW，多年平均發(fā)電量20.11億kW·h。

大壩由河床溢流壩段和兩岸擋水壩段組成，壩頂全長(zhǎng)164.58m，其中河床溢流壩段長(zhǎng)82m，壩基高程為EL.729m，壩頂高程為EL.843.8m，最大壩高114.8m，壩頂寬11m。大壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，混凝土總量為55.5萬(wàn)m3,其中碾壓混凝土方量為44.7萬(wàn)m3，常態(tài)混凝土方量為10.8萬(wàn)m3。河床溢流壩段布置5孔單孔寬13m、堰頂高程EL.818.5m的開敞式溢流表孔，下游以“X”型寬尾墩+臺(tái)階壩面+消力池的組合方式消能。整個(gè)壩體在EL.732m及EL.783.2m設(shè)置有兩層水平廊道，溢流壩段碾壓混凝土頂高程為EL.811.4m，非溢流壩段混凝土頂高程為EL.842.8m。

2 碾壓混凝土連續(xù)上升施工技術(shù)措施

碾壓混凝土連續(xù)上升施工不僅要滿足碾壓混凝土施工強(qiáng)度大、機(jī)械化強(qiáng)度高、施工中各工序之間配合緊密等基本要求，還需要滿足長(zhǎng)周期不間歇連續(xù)上升施工的要求。因此必須從原材料供應(yīng)、碾壓混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、入倉(cāng)及施工設(shè)備配置、倉(cāng)面施工準(zhǔn)備等環(huán)節(jié)作統(tǒng)籌安排，科學(xué)布置，才能保證碾壓混凝土連續(xù)上升的順利進(jìn)行。

2.1 原材料供應(yīng)

大壩碾壓混凝土所使用砂石骨料為索風(fēng)營(yíng)水電站工程C2標(biāo)采用石灰?guī)r軋制的人工砂石骨料，砂石骨料通過(guò)皮帶機(jī)從C2標(biāo)儲(chǔ)料場(chǎng)直接輸送到拌和系統(tǒng)砂石調(diào)節(jié)料倉(cāng)，再通過(guò)皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到預(yù)冷料倉(cāng)預(yù)冷后直接運(yùn)送上拌和樓；工程所用水泥為貴州水泥廠生產(chǎn)的“烏江牌”42.5#普通硅酸鹽水泥，水泥利用水泥罐車直接散裝運(yùn)輸至拌和系統(tǒng)，氣送入水泥儲(chǔ)料罐，通過(guò)安裝于儲(chǔ)料罐底部的氣化泵氣送上樓；大壩碾壓混凝土使用的摻合料為貴州凱里電廠粉煤灰和遵義電廠粉煤灰，粉煤灰利用料罐車直接散裝運(yùn)輸至拌和系統(tǒng)，氣送入粉煤灰儲(chǔ)料罐，通過(guò)安裝于儲(chǔ)料罐底部的氣化泵氣送上樓；大壩碾壓混凝土使用的外加劑為四川成都晶華化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的QHR20型高效減水劑，通過(guò)布置于EL.910m外加劑池配制成溶液后，利用管道直接輸送至拌和樓。所有原材料基本上均達(dá)到機(jī)械化作業(yè)，能滿足碾壓混凝土連續(xù)上升施工的要求。

2.2 拌和系統(tǒng)布置

為滿足碾壓混凝土施工連續(xù)上升澆筑要求，拌和系統(tǒng)規(guī)劃布置上既要能滿足碾壓混凝土施工強(qiáng)度的生產(chǎn)要求，又要能滿足單座樓體或拌和機(jī)檢修保養(yǎng)時(shí)能保證碾壓混凝土的正常生產(chǎn)。

綜合倉(cāng)面最大澆筑強(qiáng)度及樓體檢修保養(yǎng)要求，拌和樓選用HZ300-2S4000L型雙臥軸強(qiáng)制式混凝土拌和樓1座，攪拌機(jī)為2臺(tái)德國(guó)BHS公司生產(chǎn)的雙臥軸強(qiáng)制變速攪拌機(jī)，出料容積為2×4m3，混凝土生產(chǎn)能力為：碾壓混凝土250m3/h；常態(tài)混凝土300m3/h（最大骨料150mm）；另選用八局自行研制并在沙牌工程使用過(guò)的強(qiáng)制式連續(xù)拌和樓1座備用，混凝土生產(chǎn)能力為：碾壓混凝土200m3/h；常態(tài)混凝土150m3/h。

2.3 碾壓混凝土運(yùn)輸

碾壓混凝土均采用20t自卸汽車運(yùn)輸，運(yùn)輸最大距離1.5km（拌和樓出料口至大壩右岸EL843.8平臺(tái)）。單車運(yùn)輸能力為7.8m3/車，5車/h，小時(shí)運(yùn)輸能力39m3/h。根據(jù)倉(cāng)面最大澆筑強(qiáng)度，配置自卸汽車8臺(tái)（其中2臺(tái)備用）。

2.4 碾壓混凝土入倉(cāng)

索風(fēng)營(yíng)碾壓混凝土大壩左右非溢壩段碾壓混凝土均采用真空溜槽輸送入倉(cāng)，真空溜槽槽身做成6m長(zhǎng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，采用螺栓連接，在使用過(guò)程中隨著壩體混凝土澆筑上升逐節(jié)拆除，以滿足碾壓混凝土入倉(cāng)需要。同時(shí)在真空溜槽出料口懸掛一橡膠溜筒，便于倉(cāng)內(nèi)轉(zhuǎn)料汽車接料及減小下料落差。

2.5 模 板

施工過(guò)程中需要立模的部位有上游迎水面、壩段橫縫面及下游臺(tái)階面。根據(jù)縫面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上游迎水面及壩段橫縫面采用交替式上升大模板，下游臺(tái)階面采用連續(xù)翻升模板。

（1）交替上升大模板：?jiǎn)螇K模板尺寸為3.1m×3m（高×寬），每?jī)蓧K模板組成一套模板使用。該模板后面支撐采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，具有足夠的剛度及強(qiáng)度，保證在混凝土施工中其變形在規(guī)范允許范圍內(nèi)；面板采用芬蘭VⅠSA面板，以保證混凝土澆筑外觀質(zhì)量。單塊模板設(shè)三排Φ22拉模筋，每排兩根。該模板具有立模快、易校正的優(yōu)點(diǎn)，采用吊車吊裝立模只需15min。施工時(shí)交替向上翻升，可滿足壩體連續(xù)上升澆筑要求。

（2）壩后臺(tái)階連續(xù)翻升模板：模板尺寸為1.2m×3m（高×寬），該模板后部采用鋼桁架支撐，面板采用4mm厚鋼板。模板數(shù)量按6m澆筑層配置，即配置5層臺(tái)階模板。施工時(shí)，第一層模板在碾壓混凝土澆筑層面上立好，在碾壓混凝土上升過(guò)程中將第二層、第三層、第四層、第五層模板依次立上去，澆筑第六層時(shí)將第一層模板翻升上來(lái)，如此循環(huán)，可滿足壩體連續(xù)上升澆筑要求。

2.6 主要施工機(jī)械設(shè)備配置

碾壓混凝土澆筑的特點(diǎn)是施工機(jī)械化程度高，澆筑過(guò)程中主要是靠平倉(cāng)機(jī)和碾壓機(jī)作業(yè)，只有模板周邊、靠邊坡等變態(tài)混凝土部位才采用人工手持振搗棒振搗。

根據(jù)平倉(cāng)機(jī)、碾壓機(jī)生產(chǎn)效率，結(jié)合索風(fēng)營(yíng)碾壓混凝土施工碾壓作業(yè)參數(shù)（碾壓機(jī)行走速度、碾壓遍數(shù)等），經(jīng)計(jì)算分析，倉(cāng)面面積在2000m2以內(nèi)時(shí)需要1臺(tái)BM202、1臺(tái)D301P平倉(cāng)機(jī)即可滿足施工要求；倉(cāng)面面積在4000 m2以內(nèi)時(shí)需要2臺(tái)BMW、2臺(tái)平倉(cāng)機(jī)即可滿足施工要求。同時(shí)為保證倉(cāng)面施工的邊續(xù)性，平倉(cāng)機(jī)、碾壓機(jī)均增加1臺(tái)備用，并配置1臺(tái)手扶式小碾對(duì)模板邊角等部位進(jìn)行碾壓，配置一定數(shù)量的手持式振搗棒振搗變態(tài)混凝土，保證其與碾壓混凝土澆筑同步進(jìn)行。

2.7 溫度控制

傳統(tǒng)的碾壓混凝土澆筑多采用3m升層澆筑，層間間歇期一般為7～8天，由于碾壓混凝土的水化熱發(fā)生的過(guò)程較緩慢，內(nèi)部達(dá)到最高溫度的時(shí)間長(zhǎng)，通過(guò)間歇期層面散熱的效果有限，但仍能部份降低碾壓混凝土內(nèi)部溫度峰值。連續(xù)上升澆筑時(shí)，由于其上覆蓋混凝土層厚，其內(nèi)部混凝土水化熱無(wú)法散出，造成內(nèi)部溫度高，有可能超過(guò)設(shè)計(jì)要求導(dǎo)致不能連續(xù)施工。因此必須采取有效的溫控措施，才能保證混凝土連續(xù)上升施工澆筑。采取的主要溫控措施如下：

（1）加強(qiáng)出機(jī)口溫度控制：在拌和系統(tǒng)布置了150萬(wàn)大卡制冷容量的制冷系統(tǒng)，對(duì)預(yù)冷骨料倉(cāng)內(nèi)的粗骨料進(jìn)行通冷風(fēng)冷卻及向拌和機(jī)內(nèi)提供拌和用冷水，保證出機(jī)口碾壓混凝土溫度在17℃以下。

（2）加強(qiáng)運(yùn)輸過(guò)程中溫度控制：在碾壓混凝土運(yùn)輸汽車及皮帶機(jī)上搭設(shè)遮陽(yáng)棚，以防止陽(yáng)光直曬，同時(shí)要求運(yùn)輸混凝土車輛在途中不得停留，以減少碾壓混凝土運(yùn)輸過(guò)程中溫度的回升。

（3）保持倉(cāng)面持續(xù)噴霧：在混凝土攤鋪及碾壓過(guò)程中，配置一定數(shù)量的噴槍，采用45°仰角向倉(cāng)面上空持續(xù)噴霧，因倉(cāng)面噴霧不只是保持混凝土表面水分，還具有降低倉(cāng)面氣溫的作用。實(shí)踐證明，噴霧倉(cāng)面的氣溫比未噴霧倉(cāng)面的氣溫要低（2～3）℃，對(duì)降低混凝土溫度具有明顯的效果。

（4）埋設(shè)冷卻水管通水降溫:在壩體混凝土澆筑以后，由于水泥水化熱將導(dǎo)致壩體混凝土混凝土溫度繼續(xù)升高，為了控制壩體內(nèi)部混凝土溫度超過(guò)設(shè)計(jì)容許溫度，采用在壩體內(nèi)部埋設(shè)計(jì)冷卻水管，通水冷卻壩體混凝土以進(jìn)行后期溫度控制。

冷卻水管埋設(shè)：冷卻水管埋設(shè)為1.5m×1.5m，即層間距1.5m，管間距1.5m，單根管路長(zhǎng)度按200m左右控制，最大不超過(guò)250m。冷卻水管埋設(shè)不允許跨越壩體誘導(dǎo)縫。水管按高程在碾壓混凝土層面碾壓完畢后進(jìn)行鋪設(shè)，鋪好的水管用10#鐵絲做成的U形卡固定，水管鋪設(shè)完畢后，即可進(jìn)行上層碾壓混凝土鋪料工作，但鋪料時(shí)應(yīng)防止粗骨料壓扁或損壞水管，在上層碾壓混凝土鋪料碾壓完畢后應(yīng)立即通水檢查，如發(fā)現(xiàn)有漏水或出水量較少的情況，要找出漏水點(diǎn)或管道堵塞位置，并將該部位混凝土挖開對(duì)水管進(jìn)行處理，使其通水量達(dá)到要求，然后再將該部位混凝土重新回填碾壓密實(shí)。

通水冷卻：通水冷卻時(shí)間在鋪設(shè)水管層混凝土碾壓完畢后即開始進(jìn)行，冷卻水進(jìn)水溫度按（10～12）℃控制，通水冷卻20天后，根據(jù)進(jìn)行出水口溫差及觀測(cè)溫度再?zèng)Q定是否繼續(xù)通水；通水流速按（0.6～0.7）m/s控制，為減少通水對(duì)初期混凝土造成不良影響，前2天流速適當(dāng)降低；冷卻水進(jìn)水口水溫與壩體內(nèi)部溫度溫差按 （17～20）℃控制，對(duì)出水溫度大于30℃的水管采用加大通水流量的措施。

通水冷卻效果：根據(jù)對(duì)冷卻水進(jìn)出水口溫度測(cè)量結(jié)果比較，進(jìn)出水溫差值在（6～8）℃之間；根據(jù)壩體內(nèi)所埋溫度計(jì)及測(cè)溫光纜觀測(cè)結(jié)果，通水冷卻部位跟未通水冷卻部位溫度差值在（4～6）℃之間，可見通水冷卻對(duì)壩體降溫的效果是非常明顯的，利用通水冷卻控制碾壓混凝土連續(xù)上升施工內(nèi)部溫度是一種較好的方法。

3 結(jié)語(yǔ)

索風(fēng)營(yíng)水電站碾壓混凝土重力壩通過(guò)對(duì)碾壓混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸及倉(cāng)面模板等施工工序的改進(jìn)，成功地實(shí)現(xiàn)了碾壓混凝土的連續(xù)上升澆筑。但由于受岸坡固結(jié)灌漿的影響，升層高度一般只在（12～18）m左右，只在非溢流壩段部位部位達(dá)到一次澆筑到壩頂，升層高度達(dá)31.4m，并且澆筑過(guò)程中受原材料供應(yīng)、設(shè)備故障等影響，也曾造成被迫停倉(cāng)的情況。通過(guò)對(duì)索風(fēng)營(yíng)水電站碾壓混凝土連續(xù)上升施工情況及施工質(zhì)量分析，連續(xù)上升施工是可行的，對(duì)縮短施工工期是一種行之有效的方式，但是應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）混凝土原材料供應(yīng)、運(yùn)輸、入倉(cāng)方式、倉(cāng)面模板及設(shè)備配置等工序方面合理規(guī)劃、統(tǒng)籌布置，以保證能滿足碾壓混凝土高強(qiáng)度、長(zhǎng)周期的施工要求。

（2）采取有效的溫控措施對(duì)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行有效控制。

（3）對(duì)壩基及岸坡固結(jié)灌漿采用無(wú)蓋重固結(jié)灌漿方式，提前將固結(jié)灌漿施工完畢，使固結(jié)灌漿不占用碾壓混凝土澆筑的直線工期，保證碾壓混凝土澆筑的連續(xù)性。