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(zhèn)永和村東沁河一級支流紫紅河上，設(shè)計總庫容968.41萬m3，死水位1132.85m，對應(yīng)死庫容155.03萬m3，正常蓄水位1148.00m，對應(yīng)興利庫容803.62萬m3，汛限水位1148.00m，50年一遇設(shè)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(tuán)沁源電廠等企業(yè)供水為主，兼有灌溉、發(fā)電和其他效益，是一座綜合利用的水利水電工程。

根據(jù)長治市水利勘測設(shè)計研究院的初步設(shè)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(jié)構(gòu)，經(jīng)研究分析，堆石混凝土適用于擋水壩段Ⅰ區(qū)、Ⅲ區(qū)大壩下游面、Ⅴ區(qū)壩體內(nèi)部混凝土和溢流壩段Ⅴ區(qū)壩體內(nèi)部混凝土。

堆石混凝土重力壩構(gòu)造在壩頂布置、壩體防滲、壩體排水、壩體分縫等方面與原設(shè)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(shè)冷卻水管，對混凝土生產(chǎn)過程中的預(yù)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?；炷潦┕ご蟠鬁p少了水泥、砂子、石子的需求量，相應(yīng)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?guī)r山區(qū)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(jī)械化施工的要求，能夠充分發(fā)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(shè)備包括自卸汽車、挖掘機(jī)、雙臥軸強(qiáng)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(tài)混凝土基本一致。專用自密實混凝土具有優(yōu)越的流動性能，其產(chǎn)生的側(cè)壓力一般比常態(tài)混凝土更大，根據(jù)經(jīng)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(qiáng)度均能滿足此要求。同時模板應(yīng)具有良好的密閉性，以防跑漿、漏漿等問題發(fā)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(yīng)結(jié)合工程現(xiàn)場情況設(shè)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(jī)配合進(jìn)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(yīng)優(yōu)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(jìn)行輔助堆石，留出足夠的保護(hù)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)依靠自重填充堆石體的空隙。

3.4 堆石混凝土養(yǎng)護(hù)

堆石混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)滿足常態(tài)混凝土養(yǎng)護(hù)的基本要求，在堆石混凝土強(qiáng)度大于2.5MPa后方可在倉面上進(jìn)行下一倉的堆石入倉工作。

4 施工效率與進(jìn)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(chǎn)澆筑兩個環(huán)節(jié)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(jìn)行下一平行倉面的堆石工作，兩個環(huán)節(jié)在施工人員、設(shè)備、道路等安排上互不干擾。

4.1 專用自密實混凝土生產(chǎn)

采用2×1.5m3拌合樓生產(chǎn)專用自密實混凝土，每小時可生產(chǎn)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(shè)備進(jìn)行堆石混凝土施工，相應(yīng)的堆石混凝土單位生產(chǎn)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(qiáng)度3.6萬m3，21萬m3堆石混凝土理論工期約6個月，與常態(tài)混凝土相比可節(jié)約50%的工期。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

將原設(shè)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(jié)省了工程投資。

6 結(jié)語

綜合分析，埋石混凝土變?yōu)槎咽炷梁?，施工便利，既可降低工程成本，又?jié)約了工期。建議將永和水電站工程大壩埋石混凝土變?yōu)槎咽炷潦┕ぁ?/p>