CSG筑壩技術(shù)在老撾南歐江五級水電站圍堰施工中的應(yīng)用

芶 仕 文， 施 東 松

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

CSG筑壩技術(shù)在老撾南歐江五級水電站圍堰施工中的應(yīng)用

芶 仕 文， 施 東 松

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

對CSG混凝土配合比設(shè)計及現(xiàn)場施工技術(shù)進(jìn)行了研究，分析了其在老撾南歐江五級水電站圍堰施工中的應(yīng)用。該項筑壩技術(shù)節(jié)約了成本，縮短了工期，可為其他 CSG混凝土筑壩工程施工提供參考。

CSG；筑壩技術(shù)；老撾南歐江五級水電站；圍堰工程；應(yīng)用

1 工程概述

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)劃七個梯級水電站中的第五級。電站以發(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)庫容3.35×108m3，死水位高程430 m，調(diào)節(jié)庫容1.42×108m3，具有季調(diào)節(jié)能力，最大壩高74 m，總裝機(jī)容量為240 MW。

南歐江五級水電站工程具有工程量大、工期緊的特點，但其施工基本沒有準(zhǔn)備期。工程進(jìn)場時，進(jìn)場道路中的四座橋梁還未形成，道路基層尚未鋪筑完成，至昂鄧采石場28 km的道路亦沒有修建，工程前期各項準(zhǔn)備工作不能及時到位，嚴(yán)重制約著工程的順利開展。

該工程于2012年10月1日開工，計劃于2013年5月底完成一枯工程。而該工程在不發(fā)達(dá)的老撾境內(nèi)其設(shè)備、材料等報關(guān)手續(xù)尚未辦理好，從而嚴(yán)重制約著工程的順利開展。同時，采石場受道路影響，重型設(shè)備無法進(jìn)入，不能及時進(jìn)行大面積的棄料剝離和有用料的開采，更談不上毛料和砂石骨料的儲備；既使兩大系統(tǒng)按期投產(chǎn)，砂石骨料的供應(yīng)仍然是嚴(yán)重制約工程的關(guān)鍵因素。另外，從昂鄧采石場到電站大壩約有70 km的運距，且毛料運輸及砂石骨料的運輸路面均為泥結(jié)石路面，特別是在雨季，現(xiàn)有條件根本不能承擔(dān)如此高強(qiáng)度的運輸量。

因此，該工程在一枯一汛期間如何保證有足夠的混凝土砂石骨料來源并能及時將其運至施工現(xiàn)場、保證供應(yīng)是制約一枯一汛工程成敗最關(guān)鍵的問題。

工程進(jìn)場后，經(jīng)參建各方共同探討，一致同意縱向混凝土圍堰只有采用膠凝砂礫石(CSG)才能保證工程工期。但是由于消力池部位縱向圍堰受布置空間限制，底寬僅為24 m，最高部位為39 m，其結(jié)構(gòu)不能按貧膠砂礫石混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，且混凝土設(shè)計抗壓強(qiáng)度為C9015 ，只能采用變態(tài)CSG混凝土進(jìn)行施工。

2 CSG 配合比設(shè)計

2.1 CSG 主要設(shè)計指標(biāo)

CSG 主要設(shè)計指標(biāo)見表1。

2.2 富膠CSG(變態(tài))材料試驗及配合比設(shè)計

表1 富膠CSG(變態(tài))配合比主要設(shè)計指標(biāo)表

富膠CSG試驗材料采用老撾南歐江河道開采的天然砂礫石料，最大粒徑為250 mm，振實容重為1 960 kg/m3, 表觀密度為2 680 kg/m3，振實空隙率為27%，砂率為25%，含泥量為3.5%，所含砂的細(xì)度模數(shù)為2.14，其中天然砂礫石混合料物理性能試驗結(jié)果見表2，天然砂礫石骨料中砂子的顆粒級配曲線見圖1，天然砂礫石顆粒分析篩分結(jié)果見圖2。試驗所用水泥為越南水泥廠生產(chǎn)的P.C 40水泥，粉煤灰為越南粉煤灰廠生產(chǎn)的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高效緩凝減水劑。

表2 天然砂礫石骨料物理性能檢測結(jié)果表

圖1 天然砂顆粒級配曲線圖

圖2 天然砂礫石顆粒分析檢測結(jié)果圖

2.3 富膠CSG(變態(tài))室內(nèi)試配試驗

2.3.1 富膠CSG室內(nèi)試拌試驗

本次富膠CSG配合比設(shè)計選擇的水膠比為0.7、0.6、0.5,粉煤灰摻量為30%，用水量為115 kg/m3，膠凝材料分別為164 kg/m3、192 kg/m3、230 kg/m3，以三個不同的水膠比進(jìn)行室內(nèi)試配試驗。拌和物容重假定值為2 400 kg/m3，以將富膠CSG拌和物VC值控制在2～12 s為原則，其富膠CSG配合比室內(nèi)試拌結(jié)果見表3。本次富膠CSG拌和物容重實測平均值為2 390 kg/m3，配合比校正系數(shù)為0.996。

2.3.2 變態(tài)CSG室內(nèi)試拌試驗

表3 富膠CSG配合比室內(nèi)試拌結(jié)果表

備注：富膠CSG強(qiáng)度等級為C9015，粉煤灰摻量為30%，SL-4緩凝高效減水劑摻量為1%。

本次變態(tài)CSG是以富膠CSG為母體，加漿，加漿量為6%(體積比)，目的是使變態(tài)后的富膠CSG坍落度達(dá)到40～60 mm。變態(tài)凈漿的水膠比、粉煤灰摻量、減水劑摻量與母體富膠CSG相同，不摻引氣劑。變態(tài)CSG配合比室內(nèi)試拌結(jié)果見表4。

表4 變態(tài)CSG配合比室內(nèi)試拌結(jié)果表

備注：變態(tài)CSG強(qiáng)度等級為C9015W4，粉煤灰摻量為30%，SL-4緩凝高效減水劑摻量為1%。

2.4 推薦富膠CSG(變態(tài))設(shè)計配合比

綜上所述，筆者根據(jù)富膠CSG(變態(tài))主要設(shè)計指標(biāo)，結(jié)合該工程工地原材料的實際情況以及富膠CSG生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)質(zhì)量控制水平、施工工藝，在綜合分析了上述試驗結(jié)果并結(jié)合相似工程經(jīng)驗后，推薦的富膠CSG(變態(tài))設(shè)計配合比見表5、6。

表5 富膠CSG配合比表

3 富膠CSG筑壩技術(shù)

(1)富膠CSG所用河道天然砂礫石混合料潔凈且為連續(xù)級配料，最大粒徑為250 mm。在天然砂礫石混合料開采時，對于含砂量較高的天然砂礫石料，應(yīng)與級配較粗的骨料進(jìn)行混合，含砂量宜控制在25%～35%范圍，含泥量不超過5%。

(2)富膠CSG的拌和：通過挖掘機(jī)或裝載機(jī)裝料，按體積法簡易計量，并在指定的場地采用反鏟挖掘機(jī)拌和，抓、灑、翻、拌至目測基本均勻，并以手抓細(xì)料能粘聚為判斷合格的輔助手段。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的氣溫、晝夜、陰晴、濕度等氣候條件對富膠CSG拌和物VC值實行動態(tài)控制，調(diào)整用水量，將富膠CSGVC值控制在2～12 s。

(3)富膠CSG的壓實：利用振動碾壓實至設(shè)計容重并達(dá)到基本泛漿，形成膠結(jié)。富膠CSG施工碾壓參數(shù)通過現(xiàn)場碾壓試驗后推薦的機(jī)械、施工參數(shù)見表7。

4 技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性比較

表6 變態(tài)CSG配合比表

表7 富膠CSG鋪筑推薦的機(jī)械及施工參數(shù)表

南歐江五級水電站縱向圍堰所采用的CSG總量為14.3萬m3，其中上游導(dǎo)流明渠部位貧膠CSG量為5.5萬m3，下游貧膠CSG量為2.7萬m3，消力池及10#溢流壩段富膠CSG總量為6.1萬m3。

所采用的富漿膠凝砂礫料經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下:

(1)與人工砂石骨料相比，砂礫料在鉆爆開挖及骨料加工方面，每m3混凝土骨料節(jié)約費用約80元。

(2)針對該工程而言，骨料運輸距離平均節(jié)約40 km，每m3混凝土所用骨料按2.2 t計算，運費按每km 1.2元/t計算，每m3混凝土所用骨料節(jié)約運費為105.6元。

(3)由于砂礫料級配的不均勻性，其離差系數(shù)較大，每m3混凝土需多用膠凝材料30 kg，所需費用約20元。

綜上所述，每m3混凝土采用富膠CSG可節(jié)約費用約165.6元，富膠CSG的總量為6.1萬m3，總計節(jié)約費用約1 010萬元。

另外，在工期方面，由于料場地質(zhì)情況與勘探階段有較大出入，溶蝕溶隙特別發(fā)育，夾泥嚴(yán)重，消力池及10#溢流壩段的混凝土若要等人工砂石骨料，工期至少延后5個月以上，所造成的結(jié)果將與一枯工程要達(dá)到的安全度汛面貌相差甚遠(yuǎn)，二期截流因故只有推遲一年。

5 結(jié) 語

老撾南歐江五級水電站縱向圍堰在貧膠CSG基礎(chǔ)上, 結(jié)合工程實際情況，對富膠CSG筑壩技術(shù)開展了試驗研究, 取得了初步成效，可為今后類似工程提供參考，具有較大的借鑒意義。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-01-10

TV7;TV52;TV551

B

1001-2184(2017)02-0113-04

芶仕文(1968-)，男，四川都江堰人，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

施東松(1986-)，男，河南南陽人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程試驗檢測工作.