南歐江四級水電站廠房進(jìn)水口薄壁胸墻施工質(zhì)量控制

李 俊 杰， 徐 榮 陽， 王 超， 徐 盟 杰

(中國水利水電第十工程局有限公司 老撾公司，四川 成都 610072)

1 概 述

南歐江四級水電站位于老撾豐沙里省(PHONGSALI)境內(nèi)的南歐江中游河段，壩址位于孟夸縣城(Muang Khua)上游約3 km處，為南歐江干流水電七級開發(fā)方案中的第四級(自下而上)。南歐江四級水電站以發(fā)電為主，工程等別為二等大(2)型工程，正常蓄水位(設(shè)計洪水位)高程386 m，死水位高程384 m，校核洪水位高程389 m，總庫容1.416億m3。廠房型式為河床式廠房，內(nèi)設(shè)3臺單機容量為44 MW的燈泡貫流式機組，最大水頭為28 m。廠房進(jìn)水口胸墻橫跨相鄰兩個閘墩，底部高程356 m，頂部高程391.5 m，總高度為33.5 m，總寬度為18 m。胸墻高程356～378 m段厚3.5 m，378 m以上厚2 m，與相鄰兩閘墩一起澆筑成型。

南歐江四級水電站廠房為河床式廠房，運行期處于水下，廠房上游墻即為進(jìn)水口胸墻，墻壁厚度為2～3.5 m，屬于薄壁結(jié)構(gòu)，防滲風(fēng)險較大。胸墻結(jié)構(gòu)設(shè)計強度等級為C25，招標(biāo)和施工階段混凝土摻合料均為石灰?guī)r粉，對混凝土抗裂性能具有不利影響，從而進(jìn)一步增加了混凝土裂縫出現(xiàn)的風(fēng)險。該胸墻與相鄰兩閘墩一起澆筑成型，屬于大體積混凝土，水化熱量大，混凝土溫度應(yīng)力較高，易產(chǎn)生裂縫。受施工場地限制，胸墻及閘墩澆筑混凝土入倉手段較少，入倉強度保證難度大，且因當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁剌^高，澆筑過程中易出現(xiàn)冷縫，存在滲漏風(fēng)險。

廠房進(jìn)水口薄壁胸墻蓄水后一旦發(fā)生滲漏，不僅影響到廠房的整體外觀質(zhì)量，還嚴(yán)重影響到機組及電氣設(shè)備的運行安全，有壓滲漏后期處理難度與投入成本較大且處理效果難以保證。因此，需要采取有針對性的施工質(zhì)量控制措施，盡可能地降低薄壁胸墻滲漏的風(fēng)險。

2 施工質(zhì)量控制措施

2.1 調(diào)整混凝土摻合料，降低滲漏風(fēng)險

由于老撾當(dāng)?shù)胤勖夯也少忂\距較遠(yuǎn)，采用粉煤灰作為混凝土的摻和料其成本較高。為了節(jié)約項目投資成本，合同約定強度等級C25及以下混凝土均采用石灰?guī)r粉作為摻合料，C25以上采用粉煤灰。石粉采購自距南歐江四級水電站約3 km的石灰?guī)r粉加工廠(該加工廠為原南歐江五級水電站石灰?guī)r粉供應(yīng)商)。

根據(jù)設(shè)計圖紙，南歐江四級水電站廠房進(jìn)水口胸墻厚度僅為2～3.5 m，結(jié)構(gòu)強度等級為C25摻石粉混凝土。石灰?guī)r粉的主要成分為CaCO3，屬于惰性材料，在混凝土中具有加速水泥早期水化效應(yīng)和填充效應(yīng)[1]。石灰?guī)r粉單摻取代水泥時，混凝土強度降低，且其摻量越高、強度降幅越大。石灰?guī)r粉在混凝土中的摻量一般不超過20%，對降低混凝土水化熱的作用有限，且石粉混凝土抗折強度較粉煤灰混凝土偏低，容易造成混凝土開裂[2]。

根據(jù)《水工混凝土摻用石灰石粉技術(shù)規(guī)范》DL/T5304-2013，目前我國水電工程僅僅是在碾壓混凝土中摻用石灰石粉積累了較多的工程經(jīng)驗，而大量的應(yīng)用于常態(tài)混凝土尚處于試驗階段[3]。廠房薄壁結(jié)構(gòu)采用單摻石粉混凝土尚沒有可以借鑒的成功工程經(jīng)驗，項目實施風(fēng)險較大。鑒于此，項目部積極與監(jiān)理、設(shè)計和業(yè)主單位溝通，強烈建議將廠房進(jìn)水口胸墻結(jié)構(gòu)C25混凝土摻合料由石灰?guī)r粉調(diào)整為粉煤灰，最大可能地降低滲漏風(fēng)險，確保后期電站運行安全。

2.2 采取有效措施，降低混凝土水化熱

該電站位于老撾北部豐沙里省，屬熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫約26°。廠房進(jìn)水口胸墻施工時段大部分處于高溫季節(jié)(3～10月)，平均氣溫為30°左右，且須同相鄰兩閘墩一體澆筑成型，單倉方量接近600 m3，屬大體積混凝土澆筑。為有效降低混凝土水化熱、減少溫度應(yīng)力、避免胸墻混凝土開裂，項目部主要采取了以下措施。

(1)精心設(shè)計配合比，降低水泥用量。南歐江四級水電站設(shè)有現(xiàn)場試驗室，試驗人員在保證混凝土具有良好工作性能的前提下，混凝土配合比設(shè)計秉承“三低(低砂率、低坍落度、低水膠比)二摻(摻高效減水劑和高性能引氣劑)一高(高摻合料量)”的設(shè)計準(zhǔn)則，盡可能地減少水、水泥用量，減少水化熱，降低大體積混凝土開裂風(fēng)險[4]。

(2)采取綜合措施，控制混凝土的入倉溫度。南歐江四級水電站骨料倉及傳送皮帶設(shè)有遮陽棚，粗骨料料倉設(shè)有噴淋設(shè)施，可隨時根據(jù)澆筑時段、入倉方式調(diào)整混凝土的出機口溫度；根據(jù)運輸距離及入倉方式合理配置混凝土運輸設(shè)備，且運輸設(shè)備必須帶有防曬、防雨設(shè)備，盡量避免運輸車輛在受料口長時間等待；盡可能地加快混凝土的運輸、入倉及平倉振搗速度，減少外界熱量倒灌，必要時對倉面進(jìn)行“噴霧”降溫，以降低混凝土澆筑過程中的溫度回升[5]。

(3)合理控制混凝土分層(分塊)及層間間歇期。項目部結(jié)合施工進(jìn)度及現(xiàn)場實際情況，將南歐江四級水電站進(jìn)水口閘墩及胸墻混凝土分層的平均厚度控制在3.6 m左右，即兩塊翻升大模板高度，層間間歇期控制在7～10 d，在滿足澆筑計劃的同時，又避免了下層混凝土成為老混凝土后再覆蓋上層混凝土。

(4)安排專人進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)與保護(hù)工作。新澆筑混凝土在終凝后及時安排專人進(jìn)行表面流水養(yǎng)護(hù)或覆蓋土工布灑水養(yǎng)護(hù)，水流需覆蓋整個倉面，養(yǎng)護(hù)面保持濕潤至上層混凝土覆蓋，盡可能地避免干濕交替，同時嚴(yán)格控制拆模時間(不得少于3 d)，拆除后對其側(cè)面采用淋水養(yǎng)護(hù)。

2.3 加強資源配置，確保入倉強度

鑒于南歐江四級水電站樞紐整體布置較為緊湊，工作面較為狹窄，廠房進(jìn)水口閘墩及胸墻倉面面積接近200 m2，混凝土澆筑以高架門機吊運3 m3臥罐和溜槽入倉為主，泵送混凝土入倉為輔。根據(jù)現(xiàn)場施工條件和入倉強度要求可同時選擇多種入倉方式同時澆筑。

(1)做好施工規(guī)劃，選擇合理的入倉方式。南歐江四級水電站安裝三臺機組，廠房混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工周期長，因此，在安排工期時優(yōu)先將廠房相鄰壩段混凝土澆筑至一定高程，待其形成落差后，采用溜槽進(jìn)行澆筑；對于溜槽無法覆蓋的區(qū)域，采用門機吊運臥罐補充澆筑。對于小結(jié)構(gòu)件，采用混凝土汽車泵澆筑。

(2)試驗人員全程跟蹤、及時調(diào)整混凝土參數(shù)。倉面澆筑時，試驗人員依據(jù)天氣變化、澆筑部位的實際情況及時調(diào)整混凝土坍落度，改善混凝土和易性，確保混凝土性能滿足澆筑要求。

2.4 強化過程督控，提升澆筑質(zhì)量

廠房進(jìn)水口閘墩及胸墻倉面?zhèn)鋫}時，項目部安排現(xiàn)場技術(shù)員及質(zhì)檢人員全過程督控，發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行整改；倉面驗收時著重檢查了施工縫面的鑿毛及止水安裝質(zhì)量；澆筑時項目部安排現(xiàn)場技術(shù)人員盯倉。施工縫面提前濕潤后采用同標(biāo)號砂漿攤鋪，厚度不小于2 cm；胸墻及外露面模板處采用復(fù)振工藝以提升混凝土的澆筑質(zhì)量，降低滲漏風(fēng)險。

2.5 對施工縫增設(shè)半幅銅止水

鑒于廠房進(jìn)水口胸墻屬薄壁結(jié)構(gòu)，厚度較小，因此，對施工縫面處理稍有不當(dāng)極易產(chǎn)生滲漏且后期處理難度大、成本高。項目部經(jīng)與有關(guān)各方溝通后決定在胸墻施工縫面增設(shè)一道水平半幅銅止水與閘墩結(jié)構(gòu)縫銅止水相連，從而增加了結(jié)合面的抗?jié)B能力，降低了滲漏風(fēng)險。廠房進(jìn)水口胸墻體型見圖1，施工縫半幅銅止水平面布置情況見圖2，布置大樣見圖3。

圖1 廠房進(jìn)水口胸墻體型圖

圖2 施工縫半幅銅止水平面布置圖

施工縫水平半幅銅止水寬28 cm，厚度為1 mm，布置在距胸墻上游面1 m處，采用鋼筋托架固定，鋼筋托架的間距為1.5 m，且與胸墻兩側(cè)分布筋相焊接。半幅銅止水下層倉面埋置深度宜為16～20 cm，上層倉面的埋置深度宜為8～12 cm。外露高度過小，防滲效果降低；外露高度過大，備倉過程中易被踩踏、磕碰而導(dǎo)致止水銅片彎折、破損，進(jìn)而影響止水效果，降低抗?jié)B能力。

驗倉過程中，項目部安排質(zhì)檢人員聯(lián)合監(jiān)理工程師對半幅銅止水通過肉眼觀察、手指觸摸等方式進(jìn)行了全面檢查，對可疑部位采用煤油滲漏方式進(jìn)行了檢測。對彎折部分進(jìn)行了矯正，矯正時加設(shè)防護(hù)墊板，避免損傷止水銅片。

開倉前，采用紅色噴漆對收倉線進(jìn)行統(tǒng)一噴涂、標(biāo)示。澆筑過程中，下料口要盡量避開止水銅片，銅片兩側(cè)應(yīng)均勻布料以避免止水銅片移位而影響到防滲效果。止水銅片周圍采用復(fù)振工藝，振搗后及時檢查外露高度，必要時進(jìn)行按壓、提拔，將其外露寬度控制在10 cm。收倉后，及時安排作業(yè)人員清除止水銅片上的浮灰，保持清潔。

3 質(zhì)量控制取得的效果

南歐江四級水電站于2020年5月26日下閘蓄水，6月16日其上游水位達(dá)到高程383 m，首臺機組進(jìn)行充水試驗。參建各方聯(lián)合對廠房上游胸墻進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)滲漏點；8月31日，上游蓄水位達(dá)到高程386 m；9月6日，首臺機組成功并網(wǎng)發(fā)電，廠房上游胸墻未發(fā)現(xiàn)滲漏點。由此可以看出：南歐江四級水電站廠房上游薄壁胸墻施工質(zhì)量控制效果良好，達(dá)到了預(yù)期效果。

圖3 施工縫半幅銅止水布置大樣圖

4 結(jié) 語

對于高水頭河床式電站廠房，進(jìn)水口薄壁胸墻承受水壓大，滲漏風(fēng)險高，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到機組的安全運行。老撾南歐江四級水電站廠房進(jìn)水口薄壁胸墻施工在采取了有效的質(zhì)量控制措施后，尤其是施工縫半幅銅止水的應(yīng)用，防滲效果顯著，為后續(xù)類似工程提供了可靠的實踐經(jīng)驗。