永和水電站堆石混凝土施工可行性分析

薛秀清

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

永和水電站位于沁源縣郭道鎮永和村東沁河一級支流紫紅河上，設計總庫容968.41萬m3，死水位1132.85m，對應死庫容155.03萬m3，正常蓄水位1148.00m，對應興利庫容803.62萬m3，汛限水位1148.00m，50年一遇設計洪水位1149.76m；500年一遇校核洪水位1150.55m，溢洪道最大泄量1080.15m3/s，單寬流量9．0m3/s。水電站以向華電集團沁源電廠等企業供水為主，兼有灌溉、發電和其他效益，是一座綜合利用的水利水電工程。

根據長治市水利勘測設計研究院的初步設計，永和水電站大壩采用埋石混凝土重力壩，全長388m，最大壩高40m，壩頂寬8m，壩頂高程1152m。擋水壩段全長255m，溢流壩段全長133m，布置在大壩靠近左岸主河槽的位置。壩體采用上游壩面混凝土防滲，壩基采用帷幕灌漿。上游面1138.2m以上為鉛直面，1138.2m 以下坡度為 1∶0．2；下游面高程 1148．50m以上為鉛直面，以下至壩基坡度為1∶0．7。

針對永和水電站大壩結構，經研究分析，堆石混凝土適用于擋水壩段Ⅰ區、Ⅲ區大壩下游面、Ⅴ區壩體內部混凝土和溢流壩段Ⅴ區壩體內部混凝土。

堆石混凝土重力壩構造在壩頂布置、壩體防滲、壩體排水、壩體分縫等方面與原設計保持一致。在溫度控制及防裂措施方面，堆石混凝土無需埋設冷卻水管，對混凝土生產過程中的預冷措施可大大簡化。

2 堆石混凝土施工可行性分析

永和水電站工程建筑材料主要包括水泥、鋼材、塊石、碎石和砂，上述材料基本能滿足堆石混凝土的施工要求。通常情況下，堆石混凝土需粉煤灰作為主要建材，長治市具有多個電廠，能夠滿足工程需要。混凝土施工大大減少了水泥、砂子、石子的需求量，相應增加了堆石料。堆石料可充分利用開挖料中等硬度以上的大石塊，也可從郭道以西石灰巖山區集中采購。

壩址附近河床寬200~300m，可用的施工場地主要為壩址下游河床及下游兩岸臺地。工程施工場地相對開闊，適于堆石混凝土大倉面機械化施工的要求，能夠充分發揮堆石混凝土施工效率高的特點，有效縮短工期。在大壩兩岸易修筑上壩道路，自卸汽車可直接將堆石料運輸至倉面堆積。

堆石混凝土施工所需的主要設備包括自卸汽車、挖掘機、雙臥軸強制式拌合樓及混凝土輸送泵等。

3 堆石混凝土工藝

3.1 支立模板

堆石混凝土施工對模板的要求與常態混凝土基本一致。專用自密實混凝土具有優越的流動性能，其產生的側壓力一般比常態混凝土更大，根據經驗按照2.5倍水壓力估算可知，模板自身的剛度以及支撐的強度均能滿足此要求。同時模板應具有良好的密閉性，以防跑漿、漏漿等問題發生。在下游面支立大模板，上游面砌石作為上游面混凝土模板。

3.2 堆石入倉

堆石料是堆石混凝土中主要的建筑材料，堆石入倉的施工效率影響堆石混凝土的施工速度，因此應結合工程現場情況設計快速合理的堆石入倉方案。最好是通過自卸汽車直接將篩選好的堆石料運輸至倉面，同時由挖掘機配合進行堆石料的局部倒運、平整。因此，在道路條件允許的情況下應優先考慮自卸汽車運輸堆石料至倉面的方式。

在模板、壩段伸縮縫以及止水片附近，可人工進行輔助堆石，留出足夠的保護層，以防模板、止水帶等被堆石撞擊。

3.3 專用自密實混凝土的生產與澆筑

專用自密實混凝土具有良好的流動性能和抗離析性能，能夠適應不同的澆筑條件，可直接通過混凝土輸送泵澆筑堆石倉面，且澆筑無須振搗，單向順序應依靠自重填充堆石體的空隙。

3.4 堆石混凝土養護

堆石混凝土的養護應滿足常態混凝土養護的基本要求，在堆石混凝土強度大于2.5MPa后方可在倉面上進行下一倉的堆石入倉工作。

4 施工效率與進度分析

堆石混凝土施工速度主要受堆石入倉和專用自密實混凝土生產澆筑兩個環節制約，堆石完成倉面平整后即可澆筑專用自密實混凝土，同時亦可進行下一平行倉面的堆石工作，兩個環節在施工人員、設備、道路等安排上互不干擾。

4.1 專用自密實混凝土生產

采用2×1.5m3拌合樓生產專用自密實混凝土，每小時可生產100m3，按照45%的填充率計算，可澆筑完成約220m3的堆石混凝土。

4.2 專用自密實混凝土澆筑

采用HBT-80型混凝土輸送泵，每小時泵送專用自密實混凝土量為60m3，按照45%的填充率計算，可澆筑完成約130m3的堆石混凝土。

4.3 堆石入倉

利用20t自卸汽車直接將堆石運輸至倉面傾卸，按照每5min一車次計算，每小時可完成堆石180m3。

綜上所述，單個混凝土拌合站即可匹配其他施工設備進行堆石混凝土施工，相應的堆石混凝土單位生產能力約為180m3/h。按照日均施工時長10h，每月有效澆筑時間20d計算，堆石混凝土月澆筑強度3.6萬m3，21萬m3堆石混凝土理論工期約6個月，與常態混凝土相比可節約50%的工期。

5 經濟效益分析

將原設計的C9015埋石混凝土改為C20堆石混凝土，在成本上比C9015埋石混凝土降低4元/m3，節省了工程投資。

6 結語

綜合分析，埋石混凝土變為堆石混凝土后，施工便利，既可降低工程成本，又節約了工期。建議將永和水電站工程大壩埋石混凝土變為堆石混凝土施工。