CSG筑壩技術(shù)在老撾南歐江五級(jí)水電站圍堰中的試驗(yàn)與研究

施 東 松, 李 月 華, 鄭 強(qiáng), 伍 一, 孟 懷 秀

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

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CSG筑壩技術(shù)在老撾南歐江五級(jí)水電站圍堰中的試驗(yàn)與研究

施 東 松, 李 月 華, 鄭 強(qiáng), 伍 一, 孟 懷 秀

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

南歐江五級(jí)水電站工程在借鑒國(guó)內(nèi)貧膠粗粒料筑壩技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)適當(dāng)增加膠凝材料，變貧膠CSG為富膠CSG，最大限度地滿(mǎn)足了工程的設(shè)計(jì)及進(jìn)度要求。

CSG 筑壩技術(shù);老撾南歐江五級(jí)水電站;圍堰；試驗(yàn)與研究

1 概 述

南歐江五級(jí)水電站位于老撾豐沙里省境內(nèi)，為南歐江規(guī)劃七個(gè)梯級(jí)水電站中的第五級(jí)，其以發(fā)電為主，主要建筑物包括混凝土重力壩、壩身進(jìn)水口及壩后式廠(chǎng)房、壩身溢洪道及消力池、護(hù)岸工程等。正常蓄水位高程441 m，相應(yīng)庫(kù)容3.35×108m3，最大壩高74 m，總裝機(jī)容量240 MW。主要建筑物(擋水、泄洪和引水發(fā)電建筑物)級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為4級(jí)。

南歐江五級(jí)水電站工程位于老撾北部山區(qū)，山體主要為風(fēng)化石，充填次生泥量大，故砂石骨料的生產(chǎn)存在很大的局限性。所選定的昂鄧毛料場(chǎng)距砂石篩分系統(tǒng)28 km，且受泥結(jié)石道路影響，重型設(shè)備無(wú)法進(jìn)入，對(duì)進(jìn)行大面積棄料剝離及有用毛料開(kāi)采影響較大，更談不上毛料和砂石骨料的儲(chǔ)備。將生產(chǎn)出的成品骨料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)又存在46 km長(zhǎng)的泥結(jié)石道路，特別是在雨季，現(xiàn)有條件根本不能承擔(dān)如此高強(qiáng)度的運(yùn)輸量。另外，該工程基本無(wú)準(zhǔn)備期，人員、設(shè)備及工程所需的配套設(shè)施均存在較大缺口，嚴(yán)重制約了工程的順利開(kāi)展。而且該工程又具有工程量大、工期緊的特點(diǎn)，工程面臨著截流嚴(yán)重滯后、工期延遲、增加投資的風(fēng)險(xiǎn)。在此情況下，參建各方一致同意將上、下游縱向圍堰借鑒國(guó)內(nèi)貧膠CSG施工技術(shù)進(jìn)行填筑，并且在此基礎(chǔ)上適當(dāng)增加膠凝材料用量，變貧膠CSG為富膠CSG，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，達(dá)到加快施工進(jìn)度的目的，確保工程一枯安全度汛。

縱向圍堰為重力式碾壓混凝土圍堰，分上、中、下三段，其中上、下游為貧膠CSG，中間部位為主體10#壩段消力池，其溢流面填充的混凝土為富膠CSG(以下貧膠CSG、富膠CSG統(tǒng)稱(chēng)CSG)?？v向圍堰按全年10 a一遇設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)，其流量Q=4 000 m3/s?？v向圍堰剖面及上游縱向圍堰剖面見(jiàn)圖1、2。

2 縱向圍堰設(shè)計(jì)

圖1 縱向圍堰縱剖面圖

2.1 CSG(變態(tài))主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

圖2 上游縱向圍堰典型剖面圖(A-A)

主要設(shè)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1 。

2.2 CSG(變態(tài))原材料及配合比設(shè)計(jì)

CSG試驗(yàn)骨料采用南歐江河道潔凈且連續(xù)級(jí)

配的天然砂礫石混合料，其質(zhì)地堅(jiān)硬，表觀(guān)密度不小于2 450 kg/m3，含泥量不超過(guò)5%且避免了泥塊集中。在天然砂礫石料開(kāi)采時(shí)，對(duì)于含砂量較高的砂礫石料與級(jí)配較粗料進(jìn)行混合，將砂率控制在25%～35%，且天然砂礫石料中砂子的細(xì)度模數(shù)在2～3.3之間。水泥采用越南奠邊PC 40水泥，粉煤灰采用越南Tro bay I型粉煤灰，外加劑為雙利新型建材有限公司生產(chǎn)的SL-4緩凝高效減水劑。

CSG配合比設(shè)計(jì)采用質(zhì)量法，假設(shè)拌和物容重及不同膠凝材料用量進(jìn)行室內(nèi)試拌試驗(yàn)，用水量以滿(mǎn)足拌和物Vc值要求為原則，并通過(guò)容重實(shí)測(cè)值確定配合比校正系數(shù)以校正配合比。變態(tài)CSG以CSG料為母體，加入不同體積比漿液使其坍落度達(dá)到40～60 mm，其配制漿液的水灰比不大于母體水灰比，摻加量依據(jù)體積比計(jì)算并量取漿液。所推薦的CSG(變態(tài))配合比見(jiàn)表2。

表1 CSG(變態(tài))配合比主要設(shè)計(jì)指標(biāo)表

表2 推薦CSG(變態(tài))配合比表

3 CSG現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性碾壓試驗(yàn)

3.1 拌 和

CSG料的拌和均勻性是最難控制的施工技術(shù)要點(diǎn)。為確保碾壓試驗(yàn)盡可能接近現(xiàn)場(chǎng)填筑碾壓施工的入倉(cāng)強(qiáng)度，且層間間隔時(shí)間不超過(guò)其初凝時(shí)間，CSG料的拌和采用流水無(wú)間歇連續(xù)拌和。通過(guò)設(shè)置多個(gè)拌和點(diǎn)，多臺(tái)裝載機(jī)配合反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行拌和，實(shí)現(xiàn)了快速無(wú)間斷供料。其中膠凝材料采用重量法計(jì)量，天然砂礫石料采用體積法計(jì)量，拌和用水采用流量計(jì)計(jì)量。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)比，圍堰施工最終選用兩臺(tái)反鏟挖掘機(jī)結(jié)合一臺(tái)裝載機(jī)形成一個(gè)拌和點(diǎn)，其投料順序?yàn)椋禾烊簧暗[石→膠凝材料(水泥、粉煤灰)→水(外加劑溶于水中)。先用反鏟挖掘機(jī)結(jié)合裝載機(jī)干拌和2～4遍使其顏色均勻，并在錐體四周及頂部開(kāi)出凹坑，加膠凝材料及水(含外加劑)，其中加水量根據(jù)混合料干濕程度、天氣狀況等因素現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，再濕拌和4～6遍，拌和過(guò)程防止水泥漿流失。拌和物中粒徑大于80 mm的粒料裹漿、分散不集中，粒徑80 mm以?xún)?nèi)的粒料充分混合、裹漿、黏聚。拌和過(guò)程中觀(guān)察拌和物的外觀(guān)均勻性，應(yīng)使其顏色一致、骨料掛漿、VC值達(dá)到設(shè)計(jì)要求(2～8 s視現(xiàn)場(chǎng)具體情況動(dòng)態(tài)控制)，滿(mǎn)足拌和物的可碾性。

CSG料主要是以“一看二抓三聽(tīng)”的經(jīng)驗(yàn)控制：一看整體顏色均勻、砂漿微濕潤(rùn)、石子表面掛漿富裕；二抓細(xì)料成團(tuán)、塊狀，手留有水印；三在拌和時(shí)，石子間發(fā)出清脆的聲音，為石子間直接碰擊所致，說(shuō)明石子掛漿不夠；當(dāng)聽(tīng)見(jiàn)噗噗的聲音(為砂漿包裹隔離了石子間直接碰擊的聲音)，說(shuō)明石子掛漿富裕，砂漿包裹性好。

3.2 運(yùn) 輸

拌和均勻的CSG料采用反鏟挖掘機(jī)或裝載機(jī)裝25 t自卸汽車(chē)運(yùn)輸，退鋪法入倉(cāng)。由于拌和場(chǎng)地距碾壓條帶較近，為防止CSG料污染，運(yùn)輸及碾壓設(shè)備進(jìn)入條帶區(qū)前進(jìn)行沖洗，且在條帶內(nèi)禁止急剎車(chē)、急轉(zhuǎn)彎而造成二次擾動(dòng)。

3.3 卸料、平倉(cāng)

卸料攤鋪平倉(cāng)條帶沿同一方向進(jìn)行，采用人工輔助推土機(jī)進(jìn)行平倉(cāng)，鋪筑50 cm、60 cm不同厚度條帶，并在填筑料表面按2 m×2 m的方格網(wǎng)內(nèi)布設(shè)測(cè)定點(diǎn)，使攤鋪料基本達(dá)到同一高度。自卸汽車(chē)卸料做到邊慢行邊卸料，分兩點(diǎn)式卸料以減小堆料高度，減少骨料分離，避免擾動(dòng)料堆底部，使骨料集中現(xiàn)象得以分散。為防止損壞鋼模及高邊坡填筑安全，卸料、鋪料距模板不小于1.2 m并及時(shí)平倉(cāng)。

3.4 碾壓及變態(tài)區(qū)施工

平倉(cāng)后，先進(jìn)行變態(tài)CSG施工。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)推薦的變態(tài)CSG配合比摻入漿液，其量為母體體積比的10%。摻漿方式采用鋼釬在母體上按梅花形插孔或溝槽加漿，使?jié){液均勻滲入CSG(滲入時(shí)間為10～15 min)后，采用插入式φ100振搗器振搗，其時(shí)間控制是以粗骨料不再顯著下沉、泛漿為準(zhǔn)。待拆模觀(guān)察其表面的密實(shí)性。

變態(tài)區(qū)域施工完成后，再進(jìn)行條帶碾壓。在已鋪筑的CSG層面上先無(wú)振碾壓2遍后，開(kāi)啟有振碾壓。場(chǎng)外錯(cuò)車(chē)，完成一條帶碾壓遍數(shù)后，再對(duì)相鄰兩段交接帶碾跡彼此搭接，搭接寬度為30～40 cm，進(jìn)退按兩遍計(jì)，將碾壓行走速度控制在1～1.5 km/h。碾壓至相應(yīng)遍數(shù)后，分別測(cè)其沉降量及濕密度。遇到光照強(qiáng)烈或大風(fēng)干燥天氣時(shí)，碾壓條帶需采用噴霧進(jìn)行表面水分補(bǔ)償，以保證CSG料的可碾性。

3.5 層間縫的處理

CSG料碾壓的層間縫處理十分重要，否則會(huì)導(dǎo)致層間出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。層間縫按CSG料初凝時(shí)間可分為熱縫、溫縫和冷縫三種。其中未達(dá)到初凝時(shí)間時(shí)為熱縫，可直接鋪筑下層料；超過(guò)凝結(jié)時(shí)間為冷縫，先采用高壓沖毛機(jī)沖毛，在達(dá)到露砂微露石后再均勻鋪一層厚10～15 mm的砂漿層后進(jìn)行下層鋪筑；介于兩者之間為溫縫，可在其表面灑水泥漿后鋪筑下層料。

3.6 養(yǎng) 生

碾壓過(guò)程中，碾壓條帶采用噴霧養(yǎng)護(hù)，以保證其可碾性。碾壓結(jié)束待終凝后，開(kāi)始灑水或進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)。

3.7 確定施工參數(shù)

經(jīng)整理不同配合比CSG料濕密度與碾壓遍數(shù)的關(guān)系、沉降率與碾壓遍數(shù)的關(guān)系，確定CSG鋪筑碾壓機(jī)械及施工參數(shù)(表4)。

表4 CSG鋪筑機(jī)械及施工參數(shù)表

4 縱向圍堰施工工藝

縱向圍堰施工工藝見(jiàn)圖3。

5 縱向圍堰運(yùn)行情況

縱向圍堰在電站施工過(guò)程中分別經(jīng)歷了洪水量級(jí)超過(guò)20 a一遇、最大洪峰流量為5 774 m3/s的“8.4”洪水和枯期近100 a一遇、最大洪峰流量為3 900～4 200 m3/s的“12.15”洪水考驗(yàn)，運(yùn)行正常。

6 CSG筑壩技術(shù)具有的特點(diǎn)

(1) 就地取材：河床開(kāi)采骨料，無(wú)需再加工。

(2) 膠凝材料用量少：滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，節(jié)約成本投入。

(3) 施工速度快：流水作業(yè)，入倉(cāng)強(qiáng)度高，施工進(jìn)度快，對(duì)工期極為有利。

圖3 施工工藝圖

(4) 無(wú)需溫控措施：水泥用量低，其溫升亦很低。

(5) 抗沖能力強(qiáng)，透水性相對(duì)較大。

(6) 綠色、安全、環(huán)保。

7 結(jié) 語(yǔ)

CSG筑壩作為一種新型筑壩技術(shù)，合理地拓寬了利用河床天然砂礫石料摻加少量膠凝材料膠結(jié)成具有一定強(qiáng)度的干硬性壩體。該技術(shù)適應(yīng)范圍廣，在工期、造價(jià)、安全環(huán)保等多方面具有很大優(yōu)勢(shì)，是今后圍堰和中低壩填筑的發(fā)展方向。南歐江五級(jí)水電站縱向圍堰應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)雖然取得了初步成效，但仍需將許多難題做進(jìn)一步的研究和探討。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-08-15

TV7;TV52;TV551

B

1001-2184(2016)05-0015-04

施東松(1986-)，男，河南南陽(yáng)人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程試驗(yàn)檢測(cè)工作；

伍 一(1957-)，男，四川仁壽人，高級(jí)工程師，從事水利水電工程試驗(yàn)檢測(cè)工作；

李月華(1977-)，男，重慶市人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程試驗(yàn)檢測(cè)工作；

鄭 強(qiáng)(1976-)，男，重慶榮昌人，助理工程師，從事水利水電工程試驗(yàn)檢測(cè)工作；

孟懷秀(1986-)，女，重慶江津人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程試驗(yàn)檢測(cè)工作.