瓦托水電站混凝土施工技術(shù)淺談

田江偉

(西藏開(kāi)投金河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，西藏 昌都，854000)

1 工程概況

瓦托水電站工程位于西藏境內(nèi)瀾滄江一級(jí)支流金河下游河段上，是金河水電規(guī)劃中的第五個(gè)梯級(jí)電站，壩址位于昌都市卡若區(qū)列巴村金河下游約2.5km處，在已建金河大壩上游約5km處。瓦托水電站地處高山峽谷地區(qū)，大壩為混凝土重力壩，最大壩高70m，水庫(kù)總庫(kù)容0.1383×108m3，電站裝機(jī)容量50MW，是一座以發(fā)電為主的中型水電樞紐工程。

2 施工總布置

2.1 砂石骨料加工系統(tǒng)

該系統(tǒng)布置于壩址下游約1.5km左岸階地，所處位置地面高程在3298m～3300m之間，主要由超徑石處理、中碎、超細(xì)碎及三個(gè)篩分車(chē)間組成，占地面積約為4.21萬(wàn)hm2，設(shè)計(jì)處理能力為300t/h，成品料生產(chǎn)能力為255t/h，成品骨料最大粒徑為150mm。成品骨料由皮帶機(jī)輸送至混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，成品骨料堆由6個(gè)地面暫存料倉(cāng)組成，其中包括2個(gè)砂倉(cāng)。

2.2 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

該系統(tǒng)布置在砂石骨料加工系統(tǒng)旁邊，承擔(dān)主體及臨時(shí)工程約37.59萬(wàn)m3的混凝土生產(chǎn)任務(wù)。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置1座HL115-2F3000型混凝土拌和樓，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120m3/h。水泥和粉煤灰由6個(gè)800t水泥罐儲(chǔ)存，其中3個(gè)為粉煤灰罐，可滿(mǎn)足混凝土高峰期15d用量。

2.3 施工風(fēng)、水、電系統(tǒng)

供風(fēng)系統(tǒng)布置在壩址左岸高程3318m平臺(tái)，設(shè)置3臺(tái)電動(dòng)空壓機(jī)，其中2臺(tái)單臺(tái)供風(fēng)能力20m3/min，1臺(tái)供風(fēng)能力40m3/min，通過(guò)風(fēng)管連接后集中供風(fēng)。

供水系統(tǒng)分別在右岸布置1個(gè)150m3水池、左岸布置1個(gè)100m3水池，施工高峰最大耗水量約107m3/h。利用離心水泵從河中抽水到水池，再通過(guò)鋼管分級(jí)運(yùn)送到各需水部位。

施工用電從35kV施工變電站接取，降壓后向施工區(qū)及其他輔助生產(chǎn)設(shè)施供電，同時(shí)配置6臺(tái)變壓器，變壓器總供電量為3865kVA，滿(mǎn)足主體工程高峰期用電需求。為避免停電等因素造成影響，配置1臺(tái)400kW、1臺(tái)50kW、1臺(tái)20kW柴油發(fā)電機(jī)。

2.4 主要大型設(shè)備布置

結(jié)合工程實(shí)際，該工程主要布置1臺(tái)MQ900B門(mén)機(jī)、1臺(tái)MQ600B門(mén)機(jī)、1臺(tái)D1400-84塔機(jī)及1臺(tái)TC7052塔機(jī)。

上游圍堰高程3284m平臺(tái)布置1臺(tái)MQ900B門(mén)機(jī)，軌道中心樁號(hào)為壩縱0-17.3m，壩橫0+112m～壩橫0+141m；5#壩段壩體內(nèi)(壩縱0+11m，壩橫0+83m)布置1臺(tái)D1400-84塔機(jī)；下游廠壩之間高程3269m平臺(tái)布置1臺(tái)MQ600B門(mén)機(jī)，軌道中心樁號(hào)為壩縱0+47.5m，壩橫0+77m～壩橫0+142.1m；廠房后部尾水渠底板(壩橫0+84m，壩縱0+103m)布置1臺(tái)TC7052塔機(jī)。主要大型設(shè)備平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 主要大型設(shè)備平面布置

3 混凝土施工入倉(cāng)方式

3.1 重力擋水壩段(1#、2#、7#-10#)

1#、2#壩段為右岸重力壩段，7#-10#壩段為左岸重力壩段。1#、2#壩段采用D1400-84塔機(jī)+溜槽聯(lián)合入倉(cāng)方式；7#壩段采取D1400-84塔機(jī)+MQ900B門(mén)機(jī)+MQ600B門(mén)機(jī)聯(lián)合入倉(cāng)方式；8#-10#壩段采取MQ900B門(mén)機(jī)+MQ600B門(mén)機(jī)聯(lián)合入倉(cāng)方式；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，局部采用反鏟入倉(cāng)作為輔助入倉(cāng)方式。

3.2 溢流及門(mén)庫(kù)壩段(3#、4#壩段)

3#壩段為門(mén)庫(kù)壩段，4#壩段為溢流壩段。3#、4#壩段采用D1400-84塔機(jī)+MQ600B門(mén)機(jī)聯(lián)合入倉(cāng)。

3.3 發(fā)電廠房壩式進(jìn)水口壩段(5#、6#壩段)

5#、6#壩段采用D1400-84塔機(jī)+MQ900B門(mén)機(jī)+MQ600B門(mén)機(jī)聯(lián)合入倉(cāng)。

3.4 其他部位混凝土

大壩混凝土澆筑主要為大倉(cāng)面，根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃同一天不安排兩個(gè)以上大倉(cāng)號(hào)同時(shí)澆筑，因此不存在因設(shè)備分散而降低入倉(cāng)強(qiáng)度的情況。

其他包括消力池、廠房等部位，體積較大的倉(cāng)號(hào)均位于基礎(chǔ)層。入倉(cāng)方式可靈活采取長(zhǎng)臂反鏟+溜槽或自卸方式。雖然消力池最大倉(cāng)面為432m3，廠房最大倉(cāng)面為2132m3，但對(duì)垂直入倉(cāng)設(shè)備要求不高，可采取多種方案解決入倉(cāng)問(wèn)題，澆筑強(qiáng)度不受制于垂直入倉(cāng)設(shè)備。隨著廠房澆筑高程上升，廠房倉(cāng)號(hào)方量均較小且主要為二級(jí)配混凝土，可考慮采用混凝土泵進(jìn)行入倉(cāng)。

4 混凝土施工強(qiáng)度分析

瓦托水電站混凝土重力壩最大壩高70m，壩頂長(zhǎng)185m，從右至左分為10個(gè)壩段，依次為右岸混凝土重力壩段(1#、2#)、門(mén)庫(kù)壩段(3#)、溢流壩段(4#)、發(fā)電廠房壩式進(jìn)水口壩段(5#、6#)、左岸混凝土重力壩段(7#-10#)，主體工程混凝土總量為27.83萬(wàn)m3，其中大壩混凝土總量為23.42萬(wàn)m3，廠房混凝土總量為4.41萬(wàn)m3?；炷潦┕?qiáng)度分析見(jiàn)表1。

表1 混凝土強(qiáng)度分析

通過(guò)分析可知，混凝土施工主要集中于2017年5月-10月，其中2017年6月為混凝土施工強(qiáng)度最高月，施工強(qiáng)度為3.44萬(wàn)m3。

5 混凝土溫控

5.1 一般要求

本工程需要溫控的混凝土主要指大體積混凝土，主要包括重力壩段、溢流壩段和引水壩段壩體混凝土。

5．1．1 基礎(chǔ)溫差

壩體混凝土允許基礎(chǔ)溫差按表2控制。

表2 壩體混凝土允許基礎(chǔ)溫差 單位：℃

5.1.2 壩體設(shè)計(jì)允許最高溫度

根據(jù)壩體允許基礎(chǔ)溫差、壩體穩(wěn)定溫度及最高溫度控制標(biāo)準(zhǔn)等，壩體設(shè)計(jì)允許最高溫度見(jiàn)表3。

表3 壩體設(shè)計(jì)允許最高溫度 單位：℃

5.1.3 上、下層溫差

當(dāng)下層混凝土齡期超過(guò)28d成為老混凝土?xí)r，其上層混凝土應(yīng)控制上、下層溫差，對(duì)連續(xù)上升壩體且高度大于0.5L(澆筑塊長(zhǎng)邊尺寸)時(shí)，允許老混凝土面上下各L/4范圍內(nèi)上層最高平均溫度與新混凝土開(kāi)始澆筑下層實(shí)際平均溫度之差為18℃。澆筑塊側(cè)面長(zhǎng)期暴露時(shí)，或上層混凝土高度小于0.5L或非連續(xù)上升時(shí)應(yīng)嚴(yán)加上下層溫差控制。

5.1.4 內(nèi)外溫差

壩體混凝土內(nèi)外溫差的控制標(biāo)準(zhǔn)為20℃。

5.1.5 壩體設(shè)計(jì)允許澆筑溫度

表4 大壩允許的澆筑溫度 單位：℃

5.2 降低混凝土水化熱溫升

混凝土在滿(mǎn)足合同及施工圖紙規(guī)定各項(xiàng)指標(biāo)(強(qiáng)度、耐久性、抗裂等)要求下，優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，采取綜合措施，減少混凝土單位水泥用量。

5.3 降低混凝土入倉(cāng)澆筑溫度

(1)降低骨料入倉(cāng)溫度，通過(guò)地弄取料、搭涼棚或噴霧降溫等措施。

(2)粗骨料采用風(fēng)冷降溫，同時(shí)需防止骨料凍倉(cāng)。

(3)為防止溫度回升，骨料從冷卻倉(cāng)到拌和樓的傳送過(guò)程采取隔熱、保溫措施。

(4)混凝土拌和時(shí)，采用冷水或加片冰(或冰屑)等降溫措施，并通過(guò)試驗(yàn)適當(dāng)延長(zhǎng)拌和時(shí)間。

(5)高溫季節(jié)運(yùn)送混凝土設(shè)隔熱遮陽(yáng)措施，縮短混凝土運(yùn)輸和曝曬時(shí)間。

(6)采取噴霧降低倉(cāng)面溫度。

(7)調(diào)整混凝土澆筑時(shí)間，高溫季節(jié)混凝土澆筑盡量安排在夜間施工，基礎(chǔ)部位混凝土盡量安排在有利季節(jié)施工。

5.4 降低壩體內(nèi)外溫差

為降低壩體內(nèi)外溫差，防止或減少表面裂縫，在低溫季節(jié)前將壩體溫度降至設(shè)計(jì)要求的溫度。

5.5 控制澆筑層最大高度

大壩基礎(chǔ)約束區(qū)和老混凝土約束部位混凝土澆筑層高不大于1.5m，脫離基礎(chǔ)約束區(qū)澆筑厚度不大于3m，局部位置(如廊道處)根據(jù)結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)上、下澆筑層間歇時(shí)間超過(guò)28d時(shí)，下層混凝土按照老混凝土處理。

5.6 混凝土表面保護(hù)措施

在低溫和氣溫驟降季節(jié)，應(yīng)對(duì)混凝土表面進(jìn)行早期保護(hù)。施工期大壩頂面臨時(shí)保溫采用2cm聚乙烯保溫被進(jìn)行臨時(shí)保溫，其等效放熱系數(shù)不大于260kJ/(m2·d·℃)；施工期大壩上、下游面臨時(shí)保溫采用4cm擠塑型聚苯乙烯板(XPS板)進(jìn)行臨時(shí)保溫，其等效放熱系數(shù)不大于100kJ/(m2·d·℃)。

工程施工冬季間歇期間(12月-次年2月)需對(duì)越冬面進(jìn)行保溫。大壩越冬頂面保溫措施：首先鋪設(shè)一層塑料薄膜(厚0.6mm)，然后在其上部鋪設(shè)三層2cm厚聚乙烯保溫被，最后鋪設(shè)一層三防帆布；大壩越冬側(cè)面保溫措施：首先在越冬側(cè)面鋪設(shè)一層塑料薄膜(厚0.6mm)，然后再鋪設(shè)一層4cm厚XPS板，最后再鋪設(shè)一層三防帆布。

廠房保溫措施：在混凝土振搗密實(shí)后立即覆蓋2cm聚乙烯保溫被。

對(duì)已澆好的底板、護(hù)坦、閘墩、孔洞等部位，在進(jìn)入低溫和氣溫驟降頻繁的季節(jié)前，應(yīng)將空腔封閉，并進(jìn)行表面保護(hù)。

在氣溫變幅較大的季節(jié)，長(zhǎng)期暴露的基礎(chǔ)混凝土及其他重要部位的混凝土必須加以遮蓋保護(hù)。

根據(jù)混凝土強(qiáng)度、混凝土內(nèi)外溫差確定拆模時(shí)間，避免在夜間或氣溫驟降時(shí)拆除模板。

5.7 通水冷卻

該工程在5月-9月份澆筑壩體混凝土?xí)r需進(jìn)行通水冷卻。壩體內(nèi)部冷卻水管在壩內(nèi)按蛇形并垂直水流方向布置，冷卻水管布置間距根據(jù)溫控計(jì)算確定為1.5m×1.5m(層間距×水平間距)。

(1)初期冷卻：混凝土澆筑開(kāi)始后通水，通水水溫為10℃～12℃，通水時(shí)間為15d～20d，混凝土溫度與水溫之差不超過(guò)20℃，通水流量按1m3/h～1.5m3/h控制，每24h改變一次水流方向，使混凝土塊體均勻冷卻，冷卻時(shí)混凝土日降溫幅度不應(yīng)超過(guò)1℃。

(2)后期冷卻：每年10月下旬-11月對(duì)當(dāng)年4月-10月澆筑的壩體混凝土進(jìn)行后期通水冷卻，將壩體溫度降至設(shè)計(jì)要求溫度。后期通水冷卻水溫為8℃，混凝土溫度與水溫之差不超過(guò)15℃，通水流量按1m3/h～1.5m3/h控制，通水時(shí)間為20d～30d，每24h改變一次水流方向，使混凝土塊體均勻冷卻，冷卻時(shí)混凝土日降溫幅度不超過(guò)0.5℃。

5.8 混凝土表面養(yǎng)護(hù)

混凝土表面用濕養(yǎng)護(hù)方法，養(yǎng)護(hù)期間進(jìn)行連續(xù)養(yǎng)護(hù)以保持表面濕潤(rùn)，養(yǎng)護(hù)到新混凝土澆筑的時(shí)候?yàn)橹埂ｐB(yǎng)護(hù)用水需清潔，水中無(wú)污染混凝土表面的任何雜質(zhì)，對(duì)于頂部表面混凝土，在混凝土能抵抗水破壞之后，立即覆上持水材料使混凝土表面保持潮濕狀態(tài)。

模板與混凝土表面在模板拆除之前及拆除期間保持潮濕狀態(tài)，其方法是讓養(yǎng)護(hù)水從混凝土頂面向模板與混凝土之間的縫滲流，以保持表面濕潤(rùn)。

高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，外界氣溫較高，為防止混凝土初凝及氣溫倒灌，采用噴霧方式降低倉(cāng)面環(huán)境溫度，噴霧時(shí)保證霧狀，避免形成水滴落在混凝土面上。

當(dāng)水平倉(cāng)面混凝土初凝后，表面即可進(jìn)行人工灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間至上一倉(cāng)澆筑為止。

6 結(jié)語(yǔ)

瓦托水電站在建設(shè)施工過(guò)程中，通過(guò)采取合適的施工布置和施工工藝，加強(qiáng)施工組織管理，嚴(yán)格施工工序，并在施工過(guò)程中不斷總結(jié)和改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)工程提前投產(chǎn)發(fā)電，同時(shí)也為高山峽谷地帶水電工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。