膠凝材料在老撾南歐江五級水電站中的應(yīng)用

龍 波， 樊 路， 何 開 平

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

膠凝砂礫石料(CSG)是近年來在我國悄然興起的一種新型的筑壩材料，其最大優(yōu)勢是拓寬了骨料的使用范圍，它利用天然砂礫石混合料、開挖棄料或一般不用的風(fēng)化巖石且膠凝材料用量少，在施工中可以簡化施工程序、縮短工期并減少費(fèi)用，可應(yīng)用于圍堰的填筑施工中。

老撾南歐江五級水電站一期圍堰由于前期進(jìn)場受多方面因素的影響，一期圍堰施工工期縮短，原設(shè)計(jì)的土石圍堰填筑量較大，施工時(shí)間較長且閉氣效果差，經(jīng)研究決定，將常規(guī)土石圍堰改用膠凝材料填筑，加快了工程進(jìn)度，減少了圍堰基坑滲水，縮短了抽排水時(shí)間，節(jié)約了工程造價(jià)。

老撾南歐江五級水電站位于老撾豐沙里省境內(nèi)，為南歐江規(guī)劃的七個(gè)梯級水電站中的第五級。壩址位于南歐江右岸支流南波河(Nam Pok)河口下游約1 km處，電站裝機(jī)容量為240 MW。樞紐主要由左岸非溢流壩段、泄水建筑物、引水發(fā)電建筑物、右岸非溢流壩段等建筑物組成。

2 工程的導(dǎo)流方式

南歐江五級水電站采用分期導(dǎo)流方式。施工導(dǎo)流時(shí)段劃分為兩個(gè)階段：

(1)一期導(dǎo)流時(shí)段：從導(dǎo)流明渠開工到河道截流前，即2012年11月～2013年11月。枯期采用土石圍堰擋水，汛期采用上下游圍堰和縱向碾壓混凝土圍堰擋水。

(2)二期導(dǎo)流時(shí)段：從河道截流開始到水庫初期蓄水(水工永久建筑物和泄洪建筑物正常運(yùn)行，水庫初期蓄水)，即2013年12月～2016年1月，采用上下游圍堰擋水。

3 原圍堰施工方案

一期橫向圍堰堰體原設(shè)計(jì)利用邊坡開挖料作為壩殼料，填筑粘土心墻防滲。

工程中標(biāo)合同簽定后，由于受進(jìn)場道路和現(xiàn)場征地條件的影響，工程進(jìn)場施工時(shí)間滯后，一枯施工時(shí)段嚴(yán)重縮短；同時(shí)，受砂石骨料供應(yīng)影響，如果按原施工方案和進(jìn)度安排，主體一枯施工面貌無法實(shí)現(xiàn)，將會影響整個(gè)工程的進(jìn)度。經(jīng)研究后提出了對南歐江五級水電站的圍堰施工采用膠凝砂礫石填筑圍堰這種新型的筑壩方式。針對南歐江五級水電站一期圍堰的防滲情況、工期安排及強(qiáng)度分析、現(xiàn)場土石取料情況，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益考慮，對一期圍堰和后期圍堰改用膠凝材料填筑。

4 CSG圍堰的設(shè)計(jì)

南歐江五級水電站一期圍堰改用碾壓膠凝砂礫石填筑，施工中最大粒徑為250 mm，攤鋪厚度為600 mm，設(shè)計(jì)的膠凝圍堰最大堰高15 m，堰頂寬度為6 m，堰體內(nèi)側(cè)坡度為1∶0.3，外側(cè)為臺階狀。

4.1 CSG配合比

CSG水泥用量極少，這是CSG的顯著特點(diǎn)之一。為了確定合理的施工參數(shù)，填筑施工前，在砂石廠選定了一個(gè)施工場地進(jìn)行現(xiàn)場碾壓生產(chǎn)性試驗(yàn)。

經(jīng)過我局設(shè)計(jì)院現(xiàn)場試驗(yàn)人員進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)和論證，最終的圍堰填筑CSC配合比見表1。

4.2 材料的計(jì)量

表1 CSG配合比表

根據(jù)國內(nèi)其它電站膠凝材料圍堰的施工經(jīng)驗(yàn) (如飛仙關(guān)電站)，施工中圍堰原材料砂礫石的計(jì)量采用通常使用的體積法計(jì)量，在現(xiàn)場用膠輪斗車的容積量取砂礫石的數(shù)量，這是一種非常簡便的計(jì)量方法，其誤差約為±5%，對于低強(qiáng)度要求的膠凝材料筑壩來講不會造成影響。膠凝材料按質(zhì)量法計(jì)量，拌和水的計(jì)量直接在水表上進(jìn)行讀取，袋裝水泥或粉煤灰以每袋的重量計(jì)量。當(dāng)使用散裝水泥或粉煤灰時(shí)，采取臺秤進(jìn)行稱量，按配合比的重量要求送到拌和坑使用，并保證各項(xiàng)計(jì)量的準(zhǔn)確性。

4.3 拌 和

于一枯土石圍堰附近布置了兩個(gè)拌和坑，采用挖機(jī)或裝載機(jī)上料，液壓反鏟拌和。膠凝材料拌制好后，主要采用20 t自卸汽車運(yùn)輸直接入倉，必要時(shí)輔以溜槽或混凝土罐車運(yùn)輸、布料機(jī)入倉的方式。

5 CSG圍堰的施工方法

5.1 CSG施工工藝

5.1.1 CSG模板施工

為了滿足碾壓混合料連續(xù)快速施工的要求，上、下游面模板采用3 m×1.8 m懸臂翻升模板，局部采用標(biāo)準(zhǔn)小鋼?；蚰灸０迩读ⅰＤ０宓陌惭b、拆除采用8 t汽車吊或液壓反鏟PC200輔以人工吊裝。

5.1.2 CSG的拌和及運(yùn)輸

(1) CSG的最大入倉強(qiáng)度。

根據(jù)《上、下游縱向CSG圍堰體型圖》可知，碾壓混凝土施工倉面下部最大面積為3 390 m2，主要采用平鋪法施工。

為了保證混凝土入倉強(qiáng)度，設(shè)備配置按最大34 000 m2倉面平層鋪料施工進(jìn)行計(jì)算，碾壓混凝土上下層間隔時(shí)間最大不超過混凝土初凝時(shí)間，將層間間隔時(shí)間控制在4～6 h，鋪料厚度按50 cm計(jì)算，則混凝土入倉強(qiáng)度約為280 m3/h。

(2) CSG的拌和。

施工時(shí)水泥采用裝載機(jī)轉(zhuǎn)人工拆包加入；三臺柳工856裝載機(jī)配合四臺液壓反鏟PC330進(jìn)行拌和。CSG拌和前按規(guī)范要求對原材料進(jìn)行檢測，合格后方可進(jìn)料拌和。

(3) CSG的運(yùn)輸。

拌和均勻的CSG采用液壓反鏟或裝載機(jī)裝20 t自卸汽車直接入倉。由于拌和場地離倉面較近，為防止CSG污染，主要考慮在一枯縱向土石圍堰上以及入倉道路面層鋪設(shè)弱風(fēng)化石渣料，機(jī)械設(shè)備進(jìn)入該區(qū)域前需進(jìn)行沖洗。

5.2 碾壓混凝土的卸料、平倉及碾壓

5.2.1 碾壓混凝土的的卸料及平倉

卸料攤鋪平倉條帶應(yīng)平行于圍堰軸線方向(順?biāo)鞣较?，用SD22型推土機(jī)進(jìn)行大面的平倉，對推土機(jī)無法作業(yè)的區(qū)域由人工輔助平倉。平倉厚度每層約50 cm。卸料邊緣與模板距離不宜小于1.2 m，卸料后及時(shí)平倉、碾壓，將振動碾行走速度控制在1.5 km/h。

5.2.2 CSG碾壓

經(jīng)平倉形成一定長度的條帶后開始碾壓施工，大面混凝土采用SANY(20 t)型振動碾碾壓，無振2遍，振動碾壓6遍，然后再靜壓1～2遍。邊緣和特殊部位采用BW-75S手扶式振動碾碾壓。碾壓方向應(yīng)平行于圍堰軸線方向(順?biāo)鞣较?，其余部位也宜平行于圍堰軸線方向；碾壓按照先無振碾壓，然后有振碾壓的程序進(jìn)行，直至檢測的碾壓密實(shí)度滿足規(guī)范要求；碾壓條帶間的搭接寬度應(yīng)為300～400 mm，端頭部位的搭接長度宜為1 m左右。光照強(qiáng)烈或大風(fēng)干燥時(shí)，應(yīng)進(jìn)行噴霧或表面水分補(bǔ)償，以保持表面不發(fā)白。CSG碾壓混凝土入倉后，應(yīng)盡快完成平倉和碾壓。

5.3 CSG層、縫面的處理

5.3.1 混凝土結(jié)構(gòu)縫的施工

CSG壩體中伸縮縫的位置及縫內(nèi)填充材料均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，通倉澆筑壩段的伸縮縫采用切縫機(jī)切縫成型，該工程采用先在混凝土鋪開之后和壓實(shí)之前切縫崁入填縫材料，然后再使用振動碾碾壓。

5.3.2 混凝土層間縫的處理

CSG的層面縫按混凝土初凝時(shí)間劃分為三種，分別是：熱縫、溫縫和冷縫。當(dāng)層面施工時(shí)間未超過混凝土初凝時(shí)間時(shí)為熱縫，對此不需處理，可直接鋪筑下層混凝土；當(dāng)層面施工時(shí)間超過兩倍混凝土初凝時(shí)間時(shí)為冷縫，它是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，必須進(jìn)行認(rèn)真處理，其縫面處理主要采用高壓沖毛機(jī)沖毛，以清除混凝土表面乳皮及松動骨料；處理后經(jīng)驗(yàn)收合格后，先均勻鋪一層厚10～15 mm的砂漿層(砂漿強(qiáng)度等級與碾壓混凝土同級)，鋪砂漿前，應(yīng)清除二次污染，然后立即在其上攤鋪碾壓混凝土，并應(yīng)在砂漿初凝以前碾壓完畢。介于它們之間的時(shí)間范圍為溫縫，對其需要在混凝土表面刷毛，將混凝土表面清理干凈后可鋪筑下層混凝土。為確保層間施工質(zhì)量，要求按冷縫處理。

5.4 養(yǎng)生及防護(hù)

在施工過程中，碾壓混凝土的倉面應(yīng)保持濕潤，收倉前采用噴霧養(yǎng)護(hù)。

在施工間歇期，CSG碾壓混凝土終凝后，應(yīng)立即開始灑水或噴霧養(yǎng)護(hù)。對于水平施工層面，養(yǎng)護(hù)應(yīng)持續(xù)至上一層碾壓混凝土開始鋪筑為止；對于永久暴露面，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于28 d。

6 結(jié) 語

一期枯期圍堰采用膠凝材料填筑，減小了堰體的填筑量，同時(shí)省去了粘土心墻和反濾層等的施工，縮短了圍堰的施工時(shí)間，同時(shí)為主體混凝土施工創(chuàng)造了更為有利的條件，降低了施工成本，并對一枯形象面貌的完成提供了更有力的保證。目前，南歐江五級水電站已進(jìn)入二期施工，一期主體進(jìn)度目標(biāo)基本完成。一期圍堰經(jīng)受了“8.4”南歐江流域10年一遇特大洪水的考驗(yàn)，CSG碾壓混凝土圍堰在南歐江五級水電站中的應(yīng)用獲得了較大的成功。

由于膠凝材料的膠結(jié)作用，膠凝砂礫石具有一定的抗沖刷能力，圍堰過水也不至于潰壩；對骨料要求亦低，可就地取材，直接利用壩址河床開挖的砂卵石；同時(shí)，水泥用量低，從而簡化了材料配比和骨料制作；采用高效施工機(jī)械施工，縮短了工期，工程造價(jià)大大降低。故膠凝材料作為水工建筑物的新型建筑材料，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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