變態(tài)混凝土在高海拔地區(qū)碾壓大壩施工中的應(yīng)用

熊 濤，李佳賓

(中國(guó)水利水電第九工程局有限公司，貴陽(yáng)，550081)

0 引言

碾壓混凝土筑壩技術(shù)是世界筑壩史的一次重大突破。20世紀(jì)60年代，國(guó)外開始碾壓混凝土的試驗(yàn)研究，我國(guó)從80年代初開始探索，通過引進(jìn)、消化、吸收再到創(chuàng)新，在壩體結(jié)構(gòu)、混凝土材料、施工組織、質(zhì)量檢測(cè)等方面的研究取得了舉世矚目的成果，碾壓混凝土筑壩技術(shù)日趨成熟[1]。

在碾壓混凝土筑壩過程中，壩體防滲尤為重要，因此變態(tài)混凝土很好地作為了大壩的防滲結(jié)構(gòu)，也廣泛地運(yùn)用于碾壓大壩工程中振動(dòng)碾無(wú)法直接碾壓的基巖面與碾壓混凝土結(jié)合部、模板邊緣、廊道周圍及壩內(nèi)配筋處等部位。變態(tài)混凝土最早應(yīng)用于榮地和普定碾壓混凝土壩的上游面和止水預(yù)埋件周邊，明顯減少了對(duì)碾壓混凝土施工的干擾。后續(xù)在那比水電站大壩、龍開口水電站大壩、柬埔寨額勒賽水電站與朱昌河水庫(kù)大壩工程中，通過采用造孔加漿(控制加漿方式與加漿量)與機(jī)拌變態(tài)混凝土，對(duì)保證大體積變態(tài)混凝土的施工質(zhì)量起到了較好的效果。

在大古水電站工程中，受高海拔氣候條件(高海拔、低氣壓(多年平均氣壓為685.5hPa)、氣候干燥(多年平均相對(duì)濕度為51%))影響，人工勞動(dòng)力大幅下降，且施工環(huán)境惡劣，直接影響到壩體防滲區(qū)域變態(tài)混凝土的施工質(zhì)量及效率。因此針對(duì)大古大壩變態(tài)混凝土施工開展系列的施工研究并總結(jié)，對(duì)后續(xù)雅江流域的水電開發(fā)具有重要意義。

1 工程概況

大古水電站位于西藏自治區(qū)山南地區(qū)，為Ⅱ等大(2)型工程，開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，水庫(kù)正常蓄水位3447.00m，相應(yīng)庫(kù)容0.5528億m3，電站壩址控制流域面積15.74萬(wàn)km2，多年平均流量1010m3/s，電站裝機(jī)容量為660MW。

電站樞紐建筑物由擋水建筑物、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)及升壓站等組成。攔河壩為碾壓混凝土重力壩，共有17個(gè)壩段，壩體為全斷面碾壓混凝土，壩頂高程3451m，最大壩高117m，壩頂長(zhǎng)385m。上游防滲采取變態(tài)混凝土+二級(jí)配碾壓混凝土防滲，防滲區(qū)寬度從下至上厚度依次為5m、3.5m、2m。

圖1 大壩上游防滲區(qū)結(jié)構(gòu)示意

2 大古大壩變態(tài)混凝土特性及施工工藝

大壩位于高海拔區(qū)域，對(duì)變態(tài)混凝土施工影響最大的環(huán)境因素主要為風(fēng)大、溫差大，變態(tài)混凝土施工過程中存在表面泛白、假凝等現(xiàn)象，同時(shí)變態(tài)防滲區(qū)域施工寬度大，溫控難度也隨之加大。通過采取一系列的措施，進(jìn)一步保證了變態(tài)混凝土的施工質(zhì)量。

2.1 灰漿體配合比設(shè)計(jì)

灰漿體的濃度、水膠比及加漿量等重要參數(shù)通過試驗(yàn)確定?；覞{體所用材料與碾壓混凝土拌合物保持一致，加漿量多少與碾壓混凝土的VC值有關(guān)，在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)充分考慮(一般當(dāng)VC值為1s～3s時(shí)，加漿量按碾壓混凝土表觀密度的5%～6%)，使加漿后混凝土的工作度達(dá)到1cm～4cm，水膠比不大于同種碾壓混凝土的水膠比，滿足設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)物理性能指標(biāo)和耐久性指標(biāo)，為了便于現(xiàn)場(chǎng)控制灰漿體水膠比，采用灰漿體濃度控制法?，F(xiàn)場(chǎng)漿體濃度控制采用比重法[2]。機(jī)拌變態(tài)混凝土配合比參數(shù)見表1；每立方米混凝土材料用量見表2；變態(tài)混凝土用凈漿配合比參數(shù)及每立方米材料用量見表3。

表1 機(jī)拌變態(tài)混凝土配合比參數(shù)

表2 每立方米變態(tài)混凝土材料用量

表3 變態(tài)混凝土用凈漿配合比參數(shù)及每立方米材料用量

2.2 灰漿體拌制

在大壩左右岸布置灰漿攪拌站，灰漿體凈拌和時(shí)間不得少于120s。嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)的配合比配制，對(duì)沉淀的漿體或超過8h的灰漿體予以清除，重新配料拌制。對(duì)新拌灰漿體經(jīng)檢查比重達(dá)不到要求時(shí)，不得再加水和粉煤灰，而應(yīng)加水泥，加至比重達(dá)到要求為止[2]。

2.3 變態(tài)混凝土施工

2.3.1 機(jī)拌變態(tài)

大壩在整個(gè)碾壓混凝土的施工中，大面積采取機(jī)拌變態(tài)混凝土進(jìn)行施工，在高海拔低氣壓區(qū)域，大幅度減少了人工施工，加快施工進(jìn)度，質(zhì)量也更有保障。

機(jī)拌變態(tài)混凝土在拌和站統(tǒng)一拌制，通過罐車直接運(yùn)輸至澆筑倉(cāng)面，對(duì)碾壓鋪料時(shí)預(yù)留變態(tài)混凝土施工區(qū)域進(jìn)行多點(diǎn)卸料，保證變態(tài)混凝土下料均勻。

2.3.2 造孔加漿

造孔加漿混凝土施工分為鋪料、造孔、加漿、振搗等工序。

(1)鋪料

變態(tài)混凝土的鋪料采取平倉(cāng)機(jī)攤鋪、人工輔助攤鋪平整，為防止變態(tài)混凝土區(qū)域的漿液碾壓混凝土倉(cāng)面，需在變態(tài)混凝土區(qū)域攤鋪層形成低于碾壓混凝土層面6cm～10cm左右的槽狀。

(2)造孔

常規(guī)變態(tài)混凝土區(qū)域造孔采取人工造孔，在高海拔、低氣壓的環(huán)境下，工人勞動(dòng)力大幅下降，為保證造孔加漿的效果，積極開展科技創(chuàng)新，形成一種既能滿足變態(tài)區(qū)域造孔要求，同時(shí)也能用于切縫的新型造孔設(shè)備[3]，如圖2所示。

圖3 新型切縫造孔器構(gòu)造示意

(3)加漿

變態(tài)混凝土的加漿是極其關(guān)鍵的工藝，加漿量應(yīng)進(jìn)行單元?jiǎng)澐?，?yán)格按照技術(shù)要求及試驗(yàn)結(jié)果確定加漿量。

加漿原則：根據(jù)碾壓混凝土試驗(yàn)確定出的灰漿體濃度、水膠比，以及每立方米碾壓混凝土加漿量(容重比)，根據(jù)不同部位碾壓混凝土的容重，測(cè)算出每立方米混凝土加漿的質(zhì)量，通過加灰漿的水膠比結(jié)合其容重，即可反算出加漿的體積。視碾壓混凝土的VC值變化，可適當(dāng)調(diào)整加漿量。

(4)振搗

采用振搗臺(tái)車進(jìn)行振搗，局部通過人工進(jìn)行補(bǔ)振：主要采用φ100振搗棒(50cm長(zhǎng))，靠近模板的部位采用φ70振搗棒(60cm長(zhǎng))，振搗時(shí)間宜大于常態(tài)混凝土1～2倍，保證漿液翻至表面。施工時(shí)振搗棒垂直插入混凝土中，快插慢拔，振搗時(shí)將振搗器插入下層混凝土5cm左右，保證碾壓區(qū)與變態(tài)區(qū)結(jié)合，振搗后無(wú)氣泡產(chǎn)生，振搗器提出的漿液，表面光滑圓潤(rùn)平順[4]。同時(shí)在變態(tài)混凝土與碾壓混凝土的結(jié)合部位，用振動(dòng)碾復(fù)碾。復(fù)碾的范圍應(yīng)進(jìn)入變態(tài)混凝土20cm以上，碾壓遍數(shù)為倉(cāng)面碾壓遍數(shù)的1/2[2]。

3 變態(tài)混凝土質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)碾壓時(shí)，加漿振搗部位不得碾壓，其他部位仍按要求的密實(shí)度碾壓。目的是防止灰漿體擴(kuò)散到振搗區(qū)域之外，保證變態(tài)混凝土區(qū)域的施工質(zhì)量及效果。

(2)止水結(jié)構(gòu)周圍是加漿振搗混凝土施工的關(guān)鍵部位之一，嚴(yán)格按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求施工，采取止水支撐和保護(hù)措施，確保振搗密實(shí)。

(3)在每一層變態(tài)混凝土施工完成后，及時(shí)覆蓋彩條布進(jìn)行保濕，最大限度地減少環(huán)境條件對(duì)混凝土施工質(zhì)量帶來(lái)的影響，防止發(fā)生表面泛白、假凝等現(xiàn)象。

(4)運(yùn)輸機(jī)拌變態(tài)混凝土的罐車在罐體表面包裹一層三防布，減少運(yùn)輸過程中的溫度回升。

(5)模板外側(cè)鑲嵌聚苯乙烯泡沫板進(jìn)行保溫，進(jìn)一步減小變態(tài)區(qū)域的溫控難度。

4 應(yīng)用效果

大古水電站大壩碾壓混凝土達(dá)94.8萬(wàn)m3，在大壩施工過程中，變態(tài)混凝土得到廣泛使用，總方量達(dá)到5.4萬(wàn)m3，整個(gè)大壩岸坡基礎(chǔ)找平層、上游防滲區(qū)、壩體橫縫、廊道及電梯井周邊全部采用了變態(tài)混凝土。

大古大壩變態(tài)混凝土所使用的漿液采取集中拌制，左右岸制漿站生產(chǎn)能力為5m3/h，漿液通過管道從制漿站輸送至澆筑倉(cāng)面，倉(cāng)面上采取鏟車將漿液運(yùn)至加漿區(qū)域，再通過人工定量加漿。從2019年3月至2020年11月，大壩碾壓混凝土全線到頂，創(chuàng)造了整個(gè)雅江流域筑壩的新紀(jì)錄。通過工程應(yīng)用表明，變態(tài)混凝土對(duì)簡(jiǎn)化施工工藝，加快施工速度，保證施工質(zhì)量及效率起到了關(guān)鍵性作用。

5 結(jié)語(yǔ)

大古水電站大壩碾壓混凝土工程應(yīng)用變態(tài)混凝土取得較好成效，大大簡(jiǎn)化壩體防滲區(qū)域的施工工藝，提高了施工效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，壩體防滲區(qū)域的施工質(zhì)量也得到了保證，在如此海拔及氣候條件下，充分驗(yàn)證了變態(tài)混凝土在本工程運(yùn)用的成功，可供類似工程借鑒。