溪洛渡水電站拱壩混凝土施工工藝

申莉萍 張建清

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410004）

1 概述

溪洛渡水電站采用拋物線雙曲拱壩，壩頂高程610.0 m，最大壩高285.5 m，壩頂拱冠厚度14.00 m，壩底拱冠厚度60.00 m，最大中心角95.58°，頂拱中心線弧長681.51 m，厚高比為0.216，弧高比為2.451。壩身泄水設(shè)施由7個表孔、8個深孔及10個臨時導(dǎo)流底孔組成。

自2009年3月27日開始澆筑壩體混凝土，由于受地質(zhì)缺陷處理和固結(jié)灌漿量增加影響，截止2009年底，壩體混凝土施工進(jìn)度相對于合同工期滯后約11.5個月，為確保2013年蓄水發(fā)電目標(biāo)，增加1 臺30 t 平移式纜機，增設(shè)1 座4×4.5 m3混凝土拌和樓及其配套設(shè)施。2013年5月4日，溪洛渡大壩按期下閘蓄水。

大壩混凝土總量（含置換混凝土）約651 萬m3，月最大澆筑強度為21.59 萬m3，2012年度澆筑混凝土212 萬m3，高峰期后冷最大通水量達(dá)2 726 m3/h，共布置5 臺纜機、3 座4×4.5 m3型自落式混凝土拌和樓和18 臺LDC-9G 混凝土側(cè)卸車，每個倉面配置4 臺VBH13S-8EH 混凝土振搗車和4 臺SD13S 平倉機。

2 主要施工技術(shù)特點

（1）混凝土工程工期緊，月上升高度大，澆筑強度高，須采取大型模板和綜合機械化施工。

（2）拋物線形雙曲拱壩體形結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)，須研究大型模板施工與保證拱壩體形的措施。

（3）混凝土施工須嚴(yán)格控制澆筑溫度、混凝土內(nèi)部最高溫度及混凝土封拱溫度。

（4）拱壩泄流設(shè)施結(jié)構(gòu)進(jìn)、出口均設(shè)計有懸臂結(jié)構(gòu)，最大懸臂達(dá)成44.2 m，須研究懸臂結(jié)構(gòu)模板以保障施工安全、質(zhì)量及進(jìn)度。

（5）拱壩泄洪深孔采用全面鋼襯保護(hù)，斷面形狀為矩形，其安裝直接占用相應(yīng)壩段澆筑上升工期，底部混凝土澆筑施工難度大。

3 混凝土綜合機械化施工

3.1 高線混凝土拌和系統(tǒng)

3.1.1 概述

高線混凝土系統(tǒng)設(shè)施布置在右岸大壩下游場地高程分別為595 m、610 m、705 m 的3個平臺上。粗細(xì)骨料豎井、膠凝材料儲罐和空壓機站布置在高程705 m 平臺；混凝土拌和樓、制冷樓、二次篩分樓、一次風(fēng)冷車間、混凝土試驗室、機修值班室與倉庫、調(diào)度室等布置在高程610 m 平臺；廢水處理車間布置在高程595 m 平臺。

3.1.2 砂石料運輸

粗骨料采用膠帶機從塘房坪骨料加工系統(tǒng)成品料倉接料點運至高線混凝土系統(tǒng)高程705 m 平臺，經(jīng)井頂卸料皮帶小車卸料入粗骨料豎井。粗骨料由骨料豎井下的變頻電動振動給料機給料，通過膠帶機雙線給二次篩分樓供料。粗骨料經(jīng)過沖洗、分級后由膠帶機將粗骨料送入一次風(fēng)冷料倉，通過一次風(fēng)冷料倉下的氣動弧門卸料經(jīng)膠帶機，由兩條供料線給任意一座拌和樓供料。

采用膠帶機從馬家河壩骨料加工系統(tǒng)成品料倉接料點運至高線混凝土系統(tǒng)高程705 m 平臺，經(jīng)井頂一條可逆膠帶機卸料入細(xì)骨料豎井。細(xì)骨料由骨料豎井下的氣動弧門給料，通過膠帶機，共兩條供料線給兩座拌和樓供料。

3.1.3 水泥、粉煤灰系統(tǒng)

膠凝材料儲罐由5個1 500 t 金屬水泥罐組成，其中2 罐存儲水泥，計3 000 t，可滿足高峰月平均日澆筑強度4 d 的需要；考慮到粉煤灰供應(yīng)緊張，用3罐存儲粉煤灰，計3 600 t。

3.1.4 外加劑車間

外加劑車間設(shè)置在高程665 m 平臺，共配3個成品儲液池，其中1個為引氣劑池，兩個為減水劑池；可同時配制兩種外加劑，并設(shè)有1個外加劑倉庫，成品儲液池采用風(fēng)動攪拌，配制外加劑液采用機械攪拌桶。

3.1.5 混凝土拌和樓

選用兩座4×4.5 m3型自落式混凝土拌和樓，新常態(tài)混凝土（320～360）m3/h（四級配），預(yù)冷混凝土250 m3/h。

3.1.6 預(yù)冷系統(tǒng)

采用骨料兩次風(fēng)冷、加冰、加冷水拌和的混凝土預(yù)冷工藝，確保混凝土出機口溫度滿足設(shè)計要求?；炷令A(yù)冷系統(tǒng)由三部分組成：一次風(fēng)冷系統(tǒng)、二次風(fēng)冷系統(tǒng)、冰系統(tǒng)。

3.2 新增600 拌合系統(tǒng)

新增EL600 m 拌和系統(tǒng)布置在4#路交通洞下游出口左側(cè)，攪拌樓、膠凝材料儲庫和外加劑車間布置于4#公路旁EL597 平臺。制冷平臺布置在EL618 m高程平臺，細(xì)骨料儲庫、骨料二次沖洗篩分設(shè)施和一次風(fēng)冷調(diào)節(jié)料倉EL630 m 平臺。粗骨料儲存和系統(tǒng)辦公用地布置在EL638 m 平臺。

粗骨料從塘房坪粗骨料加工系統(tǒng)粗骨料堆場采用膠帶機運輸至系統(tǒng)內(nèi)。

3.3 纜機和混凝土供料線布置

混凝土垂直運輸采用平移式纜索起重機方案。5臺纜機共軌布置，主車布置在右岸高程720 m 高程平臺，副車布置在左岸高程700 m 平臺，纜機可以覆蓋整個大壩區(qū)域，兩臺纜機主索允許靠近的最小距離為11 m。纜機小車水平運輸速度7.5 m/h，垂直運輸速度3.5 m/min，加上與之配套的9 m 混凝土側(cè)卸運輸車和9.0 m3立罐，結(jié)合不摘鉤工藝以提高纜機生產(chǎn)率。

3.4 混凝土平倉振搗

混凝土采用平鋪法澆筑。為滿足大壩通倉長塊大面積澆筑和9.0 m 料罐入倉要求，主要采用1 臺纜機配備1 臺平倉機和1 臺振搗車。

3.5 施工縫處理

水平施工縫采用高壓水沖毛工藝，合格標(biāo)準(zhǔn)為：凈去乳皮、泛露粗砂，微露小石；清洗潔凈、無積水、無積渣雜物，無松動骨料，骨料外露不超過1/3。

橫縫面亦采用高壓水沖洗干凈。沖毛用水要求干凈，不含泥沙，以免磨損沖毛機,合格標(biāo)準(zhǔn)為凈去乳皮。

接縫材料為40 cm 厚三級配富漿混凝土。

4 模板設(shè)計和施工

4.1 模板形式與尺寸的選擇

（1）橫縫面模板。橫縫面采用多卡懸臂模板，規(guī)格為3.0 m×3.3 m（寬×高）和2.0 m×3.3 m（寬×高），橫縫面上下游止水片處采用自行加工的定型懸臂模板橫縫面上設(shè)置球形鍵槽，每塊面板上配9個球形鍵槽。

（2）上、下游模板。上下游模板采用定型懸臂大模板，懸臂模板尺寸為3.6 m×3.3 m、3 m×3.3 m 和2 m×3.3 m（寬×高）三種。

（3）拱壩懸臂結(jié)構(gòu)。拱壩懸臂結(jié)構(gòu)采用外撐裝配式模板、改造懸臂模板和混凝土預(yù)制模板。模板安裝拆移，采用25 t 汽車吊在倉面作業(yè)或纜機直接安裝。操作簡單，安全可靠。

4.2 模板結(jié)構(gòu)與布置

拱壩上、下游面采用定型懸臂大模板，局部采用散鋼模，定型懸臂大模板規(guī)格3.0 m×3.3 m、2.0 m×3.3 m 和3.6 m×3.3 m，模板整體結(jié)構(gòu)受力明確，剛度大，具有經(jīng)受多次拆移和重復(fù)使用而不變形的特點。

橫縫面采用懸臂大模板，規(guī)格為3.0 m×3.3 m（寬×高）和2.0 m×3.3 m（寬×高），分別由鋼面板、（背愣）桁架支撐結(jié)構(gòu)、錨錐及操作平臺組成。

拱壩懸臂結(jié)構(gòu)采用外撐裝配式模板、改造懸臂模板和混凝土預(yù)制模板。

5 溫控措施

5.1 混凝土澆筑溫度控制

骨料預(yù)冷。骨料在風(fēng)冷骨料倉中一次風(fēng)冷后，分別由膠帶機送到拌和樓料倉，進(jìn)行二次風(fēng)冷，將骨料冷卻到設(shè)計溫度。骨料兩次風(fēng)冷后，溫度可降至（-2～4）℃。

冷水和片冰是由緊鄰拌和樓的制冰樓提供的，根據(jù)設(shè)計需要，通過調(diào)整水和冰的比例，可以拌制成出機溫度為（7～9）℃的混凝土。加快混凝土澆筑速度，減少混凝土表面受外界氣溫的影響。

利用噴霧降低倉面環(huán)境溫度，同時也可減少混凝土表面水分蒸發(fā)。

5.2 混凝土通水冷卻

為了削減混凝土內(nèi)部水化熱溫升，控制混凝土最高溫升，在大壩下游側(cè)水墊塘馬道布置四級移動式冷水車間，在壩體內(nèi)埋設(shè)循環(huán)管道通水冷卻。

5.2.1 冷水車間

移動式冷水站左右岸對稱布置，就近分層布置在壩后邊坡馬道上，冷水廠先后分5 層布置。

每層冷水站管一定高程范圍內(nèi)的壩體冷卻，對應(yīng)區(qū)混凝土冷卻完成后，即將該層冷水站及管道拆除，轉(zhuǎn)入下一循環(huán)中使用。供水主管在壩肩沿壩趾處布置，在壩后順壩下游面臨時鋼棧橋或永久壩后橋面布置。

5.2.2 壩內(nèi)冷卻水管

冷卻水管采用高密度聚乙烯塑料冷卻水管，導(dǎo)熱系數(shù)≥1.6 KJ（m.h.℃），HDPE 塑料管，主管32.60 mm×3.7 mm，支管28.00 mm×2.00 mm。大壩混凝土澆筑層厚一般為1.5 m 和3.0 m，冷卻水管埋置第1 坯層和第4 坯層，呈s 形布置。冷卻水管采用專用接頭連接，在混凝土澆筑過程中采用U 形卡固定。

5.2.3 一期冷卻

一期通水冷卻從混凝土下料后開始，歷時約（15～28）d，當(dāng)混凝土溫度達(dá)到20℃（約束區(qū)）和22℃（自由區(qū)）后即結(jié)束初期通水進(jìn)入中期通水。一期通水冷卻降溫階段通水溫度為（14～16）℃，一期通水控溫階段通水溫度為（8～10）℃。

5.2.4 中期冷卻

對于過渡區(qū)和當(dāng)年9月以前澆筑需在冬季（11月）前降溫的灌區(qū)，混凝土溫度應(yīng)降低至中期冷卻目標(biāo)溫度，應(yīng)進(jìn)行中期通水冷卻，將混凝土溫度降至22℃后結(jié)束中期通水，中期通水冷卻通水溫度為（14～16）℃。

5.2.5 二期冷卻

對同冷區(qū)混凝土進(jìn)行二期冷卻降溫，在中期冷卻結(jié)束、混凝土齡期大于90 d 后開始進(jìn)行，通（8～10）℃冷水進(jìn)行二期冷卻，待壩體溫度達(dá)到12℃、13℃、14℃或16℃（封拱溫度）結(jié)束冷卻。

5.3 混凝土表面保溫

各部位保溫措施如下：

（1）各孔洞、廊道和水平施工縫面采用兩層2 cm厚的聚乙烯保溫進(jìn)行封堵。

（2）大壩上游面采用5 cm 厚絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板覆蓋，大壩下游面采用3 cm 厚絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板覆蓋。

（3）橫縫面采用玻璃纖維鋁泊封閉的聚乙烯板和絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料兩種規(guī)格。

5.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

大壩上游壩面和橫縫面采用懸掛花管養(yǎng)護(hù)，水平施工縫面采用“PYXK1/2 ”草地自動噴頭旋噴養(yǎng)護(hù)，使混凝土表面經(jīng)常保持濕潤狀態(tài)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時間不少于28d。

5.5 混凝土溫控效果

（1）大壩上游面采用抽條檢查的方式，大壩橫縫面和下游面采取全面檢查的方式，均未發(fā)現(xiàn)有裂縫。

（2）在壩體廊道內(nèi)進(jìn)行全面檢查，無危害性裂縫。

6 結(jié)論

（1）大壩工程采用大型模板和綜合機械化施工，滿足混凝土施工高峰期強度要求。

（2）通過采用預(yù)冷和后冷相結(jié)合的混凝土溫控技術(shù)、有蓋重固結(jié)灌漿技術(shù)、線面出漿接縫灌漿技術(shù)以及懸臂大模板等，實現(xiàn)了高拱壩施工從基巖面開始按3 m 標(biāo)準(zhǔn)層連續(xù)澆筑，保證拱壩混凝土施工強度。

（3）壩肩槽地質(zhì)缺陷處理及大壩孔口壩段結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，制約了在孔口壩段澆筑上升和大壩澆筑上升的均衡性，大壩孔口復(fù)雜結(jié)構(gòu)部位的快速施工技術(shù)及壩基地質(zhì)缺陷處理與混凝土施工干擾是類似工程需進(jìn)一步研究的課題。

（4）先進(jìn)的施工技術(shù)在規(guī)范的管理體制下得到了較好的應(yīng)用，在長達(dá)4年半混凝土澆筑中，31個壩段，2 400 多個倉面，體形偏差僅千萬分之一。混凝土試驗檢測達(dá)到62 256 次，無低強試驗塊，C40 混凝土抗壓強度平均值接近60 MPa，無溫度裂縫。