２０１１年第１期 【文章编号】１００２—０６２４（２０１１）０１—００２１—０４ 东北水利水电 工程施工 大峡水电站碾压混凝土重力坝施工 霍福山，杨建军 （中国水利水电第一工程局有限公司，吉林长春１３００６２） ［摘要］大峡水电站大坝施工采用全断面通仓簿层连续上升施工工艺，该工程采用人工砂石骨 料。将石粉含量控制在１３％￣１７％，改善了碾压混凝土的特性。根据河床狭窄、两岸陡峭的特点，混 凝土入仓采用汽车直接入仓、负压溜槽入仓相结合的方法，用了１２个月的时间，完成了碾压混 凝土浇筑任务。经检测结果表明大峡大坝碾压混凝土的各项性能指标均满足设计要求。 ［关键词］大峡水电站；碾压混凝土；重力坝；施工技术 ［中图分类号］ＴＶ５４４￣．９２１；ＴＶ６４２．３ １工程概况 大峡水电站地处湖北省西北部，距竹溪县城约７Ｏ ｋｍ，是一座以发电为主，满足竹溪县电力系统的供电需求， 并兼顾农业灌溉、养殖等综合利用效益的综合丁程。本工 ［文献标识码］Ａ 的滩地上，左岸为毛料开采场。砂石骨料系统采用干法生 产工艺，系统由１台颚式破碎机、１台反击式破碎机、２台 振动筛、１台立轴式制砂机、１台洗砂机、骨料输送皮带、半 成品料仓及成品料仓等组成。在筛分系统对大石、中 、小 石增加水冼系统。 程项目为中型水库，大坝及水工建筑物为ＩＩＩ等３级，水电 站厂房为４级。 另外布置了石粉回收系统，将石粉含量控制在１３％一 １７％，以满足碾压混凝土对石粉含量的要求。 按设计月平均浇筑２．０万ｍ，混凝土的要求，人工砂 石骨料成品设计生产能力为１２０ ｔ／ｈ（其中碎石９５ ｔ／ｈ，砂 ２５ ｔ／ｈ），骨料最大粒径为８０ ｍｍ。跟踪检测结果显示各项 大峡水利枢纽工程由大坝、输水隧洞、电站厂房、变电 站等组成。大坝为碾压混凝土重力坝，最大底宽６２ ｍ，最大 设计坝高８８．０ ｍ，坝顶长度１５９．５ ｍ。大坝由非溢流坝段及 溢流坝段组成，溢流坝段剖面混凝土重力坝设坝顶溢流， 开敞式溢洪道，共两孔。溢流坝段基础部位采用１．５ ｍ厚常 态混凝土，其上以碾压混凝土为主，坝体上下游面、止水设 施埋设处及等廊道周边采用６０ ｃｍ厚变态混凝土。大坝混 指标满足规范要求，生产强度满足混凝土生产，没有影响 混凝土正常浇筑。 ２．２混凝土生产系统的布置 凝土总量约２０．５万ｍ３，其中碾压混凝土约１５万ｍ ，占混 凝土总量的７５％。 混凝土拌和系统布置在紧靠砂石系统的上游侧，设置 有１座２ｘ１ ｒｎ３拌和楼（６０￣９０ ｍ３／ｈ）及１座２ｘ１．５ ｍ３拌和 楼（１５０ ｍ３／ｈ），总计生产率为２１０ ｍ３／ｈ，碾压混凝土的生产 能力为每月６万ｍ，，而碾压混凝土的浇筑高峰时段为１０ ２施工布置 根据大峡电站砂石骨料生产及混凝土拌和系统布置 及原材料供储状况的特点，为保证坝体连续上升，确保混 凝土生产连续、均衡供应，确定系统设备选型应遵从两个 原则：１）系统生产能力要大于正常规划生产能力；２）系统 月，浇筑强度为３万ｍ，，混凝土拌和能力能满足施工要求。 水泥、煤灰储存罐紧靠拌和楼布置，共布置了３个 ４００ ｔ的水泥罐和２个４００ ｔ的粉煤灰罐。 ・ 混凝土拌和系统运行正常，生产强度满足施工要求， 布置要求紧凑、占地面积小。 ２．１砂石生产系统布置 拌和站各种衡量精度经出机ｕ混凝土颗分结果统计，各种 组分含量误差满足规范要求，保证了大坝连续上升施工。 大峡电站大坝工程加上电站厂房、引水隧洞等工程的 混凝土，总量为２１．９５万ｒｎ，，需砂石料４５．４万ｃ。根据坝址 附近的地质条件通过对建筑材料的勘察设计，定为采用人 工砂石料。 人工砂石生产系统布置在大坝下游左岸约５００ ｍ处 ３碾压混凝土重力坝施工工艺 ３．１混凝土入仓方案 电站坝址为“ｖ”型河谷，河宽１２￣３６ ｍ，坝址两岸呈陡 坡延伸，两岸不具备自卸汽车直接上坝修筑施工道的条 －２１ ・ 工程施工 东北水利水电 ２０１１年第１期 件。经方案比较后。碾压混凝土人仓手段，按不同高程、不 同部位分别采用汽车直接人仓、负压溜槽入仓等方式，具 体见表１。 表１入仓手段表 ３．１．１汽车直接入仓 采用自卸汽车直接入仓道路主要有以下３条： １）大坝下游高程４８５．００～５２０．００ ｍ入仓道路，从开挖 时已形成的从大坝下游河床高程４９２．００ ｍ至基坑建基面 高程４８５．００ ｍ； ２）大坝左岸高程５３８．００～５４３．００ ｍ入仓道路，利用原 左岸坝肩开挖时形成了５３８．００ ｍ高程施工道路填筑形成； ３）大坝右岸高程５６０．００～５６８．００ ｍ人仓道路，利用原 右岸坝肩开挖时形成了５６０．００ ｍ高程施工道路填筑形成。 直接人仓道路采用废弃开挖石料填筑，随坝体上升逐 渐抬高到高程５２０．００ １３３（５４３．００ ｍ或５６８．００ ｍ），在入仓路 上设置冲车平台和碎石脱水。采用人工高压水冲洗人仓汽 车轮胎，冲车平台设在离坝面３０ ｍ以远的公路凹处。冲冼 处派有专职检查人员，车辆经检查合格后方可始入碎石脱 水路进仓。碎石脱水路面派有专人冲洗，保证路面干净。经 过冲洗的汽车，经３０ ｍ碎石脱水路，确保人仓的汽车干 净、脱水彻底，并控制车速在５ ｋｍ／ｈ以内。 在入仓Ｉ １的混凝土层面，设置面积为１２ ｍＸ８ ｍ厚８ ｒｍｎ的钢板，以达到保护碾压混凝土的目的。 大坝每碾压３０ ｃｍ封仓一次，封仓时采用１００ ｃｍＸ２０ ｃｅｒｘ３０ ｃｒｎ（长ｘ宽ｘ高）的预制混凝土模板沿坝轴线在坝外 人工码砌。当碾压条带铺至入仓口时，将入仓口所需的料 预先堆在靠入仓口的已铺条带上，即进行人工码砌封仓。 仓口一封，仓内即可进行入仓口处的平仓，仓外将事先堆 在入仓口道路边的碎石填平入仓口，然后上层进料紧接着 开始进行。 ３．１．２负压溜槽入仓 左岸５３８．００ ｍ平台及右岸坝顶５６０．００ ｍ平台上分别 安放１条负压溜槽，两条负压溜槽沿坝肩按１：１坡度布置。 其受料斗顶面高程与平台顶面高程齐平，自卸汽车由拌和 楼运至平台上卸人负压溜槽受料斗。负压溜槽布置在钢管 脚手架上，断面为直径６ｏ ｃｍ。溜槽出口高程可根据坝体上 升面相应调整，最大高差为１５ ｍ。仓内配备２台装载机接 ２２・ 料并按条带转运摊铺。随着坝体上升，逐段拆除真空溜槽 和排架，保证不中断碾压混凝土连续上升。 ３．２连续交替上升模板施工 为确保大坝碾压混凝土快速施工的要求，根据大坝 坝体形式，大坝上游面施工模板主要采用连续交替上升大 模板。 ３．２ １模板设计 连续交替上升大模板的设计结构形式，将３块外形尺 寸为３．００ ｍ×２．１０ ｍｘ０．１２ ｍ的面板（厚５ ｍｍ）通过三品 桁架式背架分别连接组装，形成可进行三层交替上升的翻 转模板。模板的结构主要包括：面板系统、支撑系统、锚固 系统及工作平台等，全部采用钢结构制作。 每套模板使用４根（一排）Ｄ２０锚筋固定，背架采用２ 榀１０号槽钢，桁架工作平台及斜撑、栏杆等部位采用角钢。 ３．２ ２模板施工 大坝上游面全部采用连续交替上升大模板，模板需 １２０套。 模板整体翻升作业流程：首层模板安装一第二层模板 安装一第三层模板安装一首层模板翻升到第四层一第二 层模板翻升到第五层一第三层模板翻升到第六层一下一 循坏。 单块模板翻升作业流程：吊车就位一挂钩一锚筋螺栓 松卸一起吊一安装一测量调整一拼缝板安装及补缝一锚 筋埋设一下一循环。 大模板用汽车运输至仓面，仓面由８ ｔ仓面汽车吊配 合安装，安装人员通过调节桁架连杆来实现面板内外倾斜 度的调整，使其达到精度要求。安装一块模板，耗时１０ ｒａｉｎ 左右。模板安装时，测量人员随时用仪器校正。 ３．３碾压混凝土的碾压层厚及升层高度确定 根据大坝碾压混凝土浇筑的人仓方案，由拌和、运输 能 以及仓面面积、碾压混凝土的初凝时间来综合考虑碾 压混凝土施工中的碾压层厚度及升层高度，碾压层厚为３Ｏ ｃｍ，大坝实际升层高度见表２。 ３．４施工机械配置 根据仓面的浇筑面积大小及浇筑强宦要求，确定仓面 施－【＝设备的配置数量。随着坝体碾压混凝土升高，面积逐 渐增大，碾压混凝土强度增加，投入的设备也逐渐增多，碾 压混凝土施工配置的机械设备见表３。 ３．５碾压混凝土施工 ３．５ １施工工艺 为加快施工进度，减少层面处理工作量，碾压混凝土 施１二方法采取ＲＣＣ工艺，即大仓面薄层铺料、碾压（层厚 为０．３ｍ），连续上升的施工方法。 碾压混凝土采取０．３ ｍ薄层连续上升７～１５层（夏季 按平层法浇筑时连续上升４～５层）后进行层Ｉ司间歇，升程 ２０１１年第１期 东北水利水电 工程施工 表２大坝升层高度表 层次 高程／ｍ 层次 高程／ｍ 一４８５ｍ以下．常态混凝土 十三 ５３０．０＂－５３５．０ 二４８５．０＂４８８．０ 十四 ５３５．０＂６３８．０ 三４８８．０＂４９１．４ 十五 ５３８．０－５４０．０ 四４９１．４＂４９５．０ 十六 ５４０．０－５４５．５ 五４９５．０＂４９７．０ 十七 ５４３．０＂５４５．０ 六４９７．０＂５０２．０ 十八 ５４５．０＂５５１．１ 七 ５０２．ｏ＾ ０６．０ 十九 ５５１．１￣５５４．０ 八 ５０６．Ｏ一５１０．０ 二十 ５５４．Ｏ～５５７．０ 九 ５１０．０＂－５１５．０ 二十一 ５５７．０－５６０．０ 十 ５１５．０＂５２０．０ 二十二 ５６０．０－５６４．０ 十一 ５２０．０＂５２６．０ 二十三 ５６４．０－５６６．０ 十二 ５２６．０＂５３０．０ 二十四 ５６６．０－５６８．８ 表３碾压混凝土施工设备表 高度２￣５ ｍ不等，在连续上升时每层（０．３ ｍ）的允许浇筑 时间要求必须在混凝土初凝时间内完成，夏季允许浇筑时 间２－４ ｈ（斜层铺料方式取小值）、其它季节控制６ ｈ内。 ３．５．２铺料与平仓 碾压混凝土拌和物运至仓面上采用自卸车叠压式卸 料串链摊铺作业法，铺料条带从下游向上游平行于坝轴线 方向铺摊，每６－１５ ｍ宽一条带。混凝土摊铺由上游向下游 依次摊铺，采用汽车或装载机卸料，推土机摊平，层厚为 ３４￣３５ ｃｍ。 对于卸料、平仓条带表面出现的局部骨料集中辅以人 工分散。与模板接触的条带采用人工铺料，反弹回来的粗 骨料及时分散开，并在上下游大模板上刻划出层厚线，以 做条带平整、层厚均匀。 ３．５．３碾压 碾压作业采用条带搭接法，碾压方向垂直于水流方 向，碾压条带的搭接宽度为１５～２Ｏ ｃｍ。为防止振动碾在碾 压时陷入混凝土内，对刚铺平的碾压混凝土先无振碾压２ 遍后使其初步平整，再继续有振碾压８遍，碾压速度一般 控制在１．４～１．６ ｋｍ／ｈ范围内。碾压达到规定的碾压遍数 后，及时用率定过的表面型核子水分密度仪对压实后的混 凝土进行容重测定，如果达不到规定的容重指标，需补振 碾压，确保容重指标或压实度达到设计要求。 碾压混凝土从拌和至碾压完毕，要求在２ ｈ内完成。 碾压作业完成后，用核子密度仪检测其压实容重，以压实 容重达到规定要求为准，检测控制范围为５０～１００ ｍ２／点。 ３．５．４ Ｖｅ值的控制 碾压混凝土的 ｃ值对碾压质量影响极大，应随着气 候条件变化而作相应的变动。根据大量的工程试验资料表 明，碾压混凝土的工作仓面 ｃ值９～１２ ｓ最佳，一般为ｌＯ＋ ５ ｓ，遇雨天和夏天阳光照射， ｃ值分别向规定范围的上限 或下限靠近，经过碾压后，以混凝土表面出现一层薄薄的 浆体（微泛浆），又略有些弹性，同时在初凝前铺摊碾压上 一层，使上层混凝土碾压振动时，上下层浆体、骨料能相互 渗透交错，形成整体。 ３．５．５变态混凝土的施工 变态混凝土是碾压混凝土铺筑施工中，在靠近模板、 分缝细部结构、岸坡位置等６Ｏ ｃｍ宽范围内铺洒水泥粉煤 灰浆而形成的富浆碾压混凝土，采用常态混凝土的振捣方 法捣固密实，与碾压混凝土结合部位，用振动碾压实，其浇 筑随碾压混凝土施工逐层进行。 其施工方法是碾压混凝土摊铺平仓后，采用人工掏槽 并注入适量的水泥煤灰净浆，待浆液浸入碾压混凝土中１５ ｍｉｎ后，再用插入式振捣器进行振捣。在岸坡改性混凝土与 碾压混凝土的结合部，顺水流方向用大碾碾压１—２遍，其 它部位的改性混凝土与碾压混凝土结合部位，用ＢＷ８０小 碾往返碾压数次，使结合部平整并保证其良好的结合。 变态混凝土中灰浆的加入量通常为该部分碾压混凝土 体积的４％左右，以普通插入式振捣器易于捣固密实为准。 ３．５．６层间结合及缝面处理 对于碾压混凝土拱坝，碾压混凝土层间结合的好坏是 施工质量的重要关键，直接关系到大坝建成后能否投入正 常运行。大坝采用通仓连续碾压施工工艺，共计约有２７３ 层的施工碾压层面和水平施工缝面。大坝的防渗主要是以 坝体自身二级配碾压混凝土为主，在大坝的上游面从坝底 到坝顶有３ ｍ厚的二级配富胶凝材料的碾压混凝土作为 大坝防渗主体。 施工时，对于连续上升的层间间隔以不超过初凝时间 进行控制；对迎水面二级配防渗区，在每一条带摊铺碾压 混凝土前，先喷洒２￣３ ｍｍ．厚的水泥煤灰净浆，以确保层间 良好结合的效果。所用的水泥粉煤灰净浆严格按照试验室 签发的配料单配料拌制，洒铺的水泥灰浆在条带卸料之前 分段进行，严禁长时间地暴露。 在每一大升层停碾的施工缝面上，再继续上升时均充 分打毛，并冲洗干净；在上升时，全仓面铺一层２￣３ ｃｍ厚 的水泥砂浆，以保证新老碾压混凝土的良好结合。 ３．５．７诱导缝、横缝的施工 坝体共设置７道坝体接缝，其中５条诱导缝，两条永 ・２３・ 工程施工 久横缝，其桩号依次为ｏ＋０２０．４０，０＋０３７．９０，０＋０５４．８Ｏ，０＋ ０７４．９１，０＋０９５．７１，０＋１１４．１１，０＋１３９．１１ ｍ。原设计坝体诱导 缝及横缝通过仓面上设置对扣的重力式预制混凝土模板而 成，后经业主、设计同意，决定采用钻诱导孔的方式形成。 诱导孔采用ＩＯＯＢ潜孔钻钻孔，孔径为４，９０Ⅱ１Ｉ１１，孔间 距为７０ ｃｍ，由测量放线，沿分缝线钻孔，分缝控制准确，效 果良好。诱导孔利用大坝碾压混凝土间歇时钻孔，成孔后 孔内填塞烘干后的干燥砂子，以免上层施工时混凝土填塞 诱导孔，达不到诱导缝的目的。 ３．５．８特殊气象条件下的施工 雨天施工，当降雨量小于３ ｒ一／ｈ时，碾压混凝土可 以继续施工，同时适当增大 ｃ值，汽车卸料后，立即用塑 料编织布覆盖，平仓碾压时揭开。 当降雨量达到３ ｍｍ／ｈ或下大雨时，停止施工，同时 将全仓面混凝土用塑料编织布覆盖，做好排水、截水工作。 雨后恢复施工时，对受雨水冲洗的混凝土面砂石暴露 严重部位，要求铺一层２ ｃｍ厚水泥砂浆后再铺筑碾压混 凝土。 冬季施工时，仓面摊铺和碾压紧密衔接，快铺快碾，碾 完后，立即盖上保温被，以保温防寒。 ３．５．９混凝土养护 在干燥、炎热或大风天气，因水分蒸发大，用高压水喷 头在仓面喷雾保持湿润；施工间歇层面，混凝土终凝后用 淋水喷头旋喷洒水养护。 ３．６混凝土施工温度控制 碾压混凝土坝全年施工的关键性问题就是解决好大 坝的温控，而温控的关键是在夏天如何控制其坝内的最高 温升，冬天如何保温防止内外温差过大以避免大坝开裂或 冻坏混凝土表层。 经过温控研究，拟定的大峡电站碾压混凝土温控标准 见 表４。 表４碾压混凝土温控标准汇总表 ℃ 注：①表中Ｌ为混凝土浇筑块的最大边长；②浇筑温 度系指碾压混凝土碾压完毕，覆盖上层混凝土前，离混凝土 表面深１０ ｃｍ处的混凝土温度；③在１２月一次年２月低温 季节浇筑时段，混凝土浇筑温度可为自然入仓温度。 针对大峡水电站冬夏季施工的具体情况，为避免大坝 ・２４・ 皇 ２０１１年第１期 混凝土产生裂缝或混凝土受冻，采取了以下综合措施： １）对混凝土配合比进行多次的优化试验，对不同的材 料和时段采用不同的配合比施工； ２）充分利用２—３月、１Ｏ一１２月施工黄金季节多浇筑 混凝土，使其平均入仓温度降低； ３）拌和楼的配料仓搭设遮阳棚，成品料仓在使用过程 中堆高保持在６ ｍ以上，并在晴天上午１０：ｏ０一下午４：Ｏ¨Ｄ 间断地在骨料顶部喷低温水雾，保持骨料表面湿润； ４）夏季碾压混凝土施工，仓面采用人工喷雾制造人工 雾化环境，降低仓面环境温度； ５）冬季施工碾压混凝土，仓面在一３℃时以下加盖保 温被，在一５℃以下暂停碾压混凝土浇筑，并立即进行保 温，待气温恢复后继续施工。 ４结语 大峡水电站大坝碾压混凝土工程于２００６年３月开 ＿ｆ二，至２００７年２月施工完毕，仅用了１２个月的时间即完成 了大坝碾压混凝土填筑。２００９年３月通过国家电力监管委 员会大坝安全监察中心组织的大峡水电站工程竣工安全 鉴定。经检测结果表明大峡大坝碾压混凝土的各项性能指 标均满足设计要求，采取的施工工艺成功地解决了高坝碾 压混凝土连续上升施工上的技术难题。 １）连续交替上升模板的应用，满足的碾压混凝土快速 施工的要求。 ２）负压溜槽的应用，解决了在大高差下碾压混凝土强 度、连续、经济入仓的难题。 ３）诱导缝的设计，扩展了碾压混凝土成缝途径。坝体诱 导缝及横缝决定采用钻诱导孔的方式形成。它确保了碾压 混凝土拱坝的整体性连续上升，且对施工质量也有保障。 ４）变态混凝土的 大应用，简化了施工程序，提高了 效率。 ［参考文献］ ［１］大峡水电站可行性研究补充设计报告［Ｒ］．湖北省孝感 市水利勘测设计院，２００４，６． ［２］ＳＬ５３—９４，水工碾压混凝土施工规范［ｓ］．北京：水利电力 出版社，１９９４． ［３］孙恭尧，冯树荣，王三一．高碾压混凝土重力坝［Ｍ］．北 京：中国电力出版社． ［４］张仲卿．碾压混凝土拱坝［Ｍ］．北京：中国水利出版社， ２００２．１２． ［５］刘文清主编．最新水利水电工程一级施工技术与管理［Ｍ］． 长春：吉林人民出版社，２０００． ［收稿日期】２０１０—１０—０９