金安橋大壩碾壓混凝土快速施工關(guān)鍵技術(shù)

張建龍，田育功，馬伶俐

（1.漢能控股集團(tuán)有限公司，北京 100031；2.金安橋水電站有限公司，云南 麗江 674100）

1 工程概況

金安橋水電站大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1 424 m，最大壩高160 m，壩頂長度640 m。大壩共分21個壩段，從左到右依次為0號鍵槽壩段、1～5號左岸非溢流壩段、6號左岸沖沙底孔壩段、7～11號廠房壩段、12號右岸泄洪兼沖沙底孔壩段、13～15號右岸溢流表孔壩段及16～20號右岸非溢流壩段。大壩混凝土總量360萬m3，其中碾壓混凝土259萬m3（含右泄基礎(chǔ)17.01萬m3）。1 350 m高程以下為C9020三級配碾壓混凝土，以上為C9015三級配碾壓混凝土，壩體上游面防滲區(qū)為厚3～5 m的C9020二級配碾壓混凝土。

2 施工特點(diǎn)

（1）金安橋水電站大壩具有工程規(guī)模大、技術(shù)復(fù)雜、影響因素多等施工特點(diǎn)。針對玄武巖骨料特性，首先需要解決碾壓混凝土可碾性差的難題。

（2）工程所在流域氣候特征差異較大，大壩壩址區(qū)立體氣候明顯，碾壓混凝土施工需要解決晝夜溫差大、高溫、干燥、雨量集中等氣候因素帶來的難題。

（3）壩身孔口多 （12個），布置了5個泄洪表孔、3個沖沙泄洪底孔、4個廠房進(jìn)水口。

（4）壩體廊道多，布置了5層廊道，縱橫交錯，累計(jì)長度超過5 000延米，應(yīng)盡量簡化壩體廊道結(jié)構(gòu)，以充分體現(xiàn)碾壓混凝土快速施工的優(yōu)越性。

（5）壩體不設(shè)縱縫，碾壓混凝土采取通倉薄層攤鋪，澆筑倉面大，碾壓混凝土 “層間結(jié)合、溫控防裂”是大壩施工的重點(diǎn)。

（6）工期緊，大壩碾壓混凝土原計(jì)劃于2006年11月開始澆筑，由于受壩址地質(zhì)條件復(fù)雜等因素的影響，實(shí)際上于2007年5月2日開始碾壓混凝土施工，延期了6個月。因此，需要高強(qiáng)度、連續(xù)施工，以滿足2008年5月底壩體達(dá)到1 350 m擋水高程的安全度汛要求。

3 配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化

配合比設(shè)計(jì)在碾壓混凝土筑壩中占有舉足輕重的作用，是快速筑壩最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。金安橋工程采用玄武巖人工骨料，骨料密度大、表面粗糙、具有很強(qiáng)的吸附性，導(dǎo)致混凝土用水量急劇增加，單位用水量比一般灰?guī)r骨料碾壓混凝土約高20～30 kg/m3。而且碾壓混凝土表觀密度大，三級配、二級配碾壓混凝土的表觀密度分別達(dá)到2 630 kg/m3和2 600 kg/m3。

針對玄武巖人工砂石粉含量低，通過外摻石粉代砂，精確控制技術(shù)方案， C9020、 C9015三級配混凝土石粉含量分別按18%、19%進(jìn)行控制，有效提高了碾壓混凝土拌和物性能；針對玄武巖骨料碾壓混凝土用水量高、VC值經(jīng)時損失快的特點(diǎn)，提高緩凝高效減水劑的摻量，降低用水量；對VC值實(shí)行動態(tài)控制，岀機(jī)口VC值控制以倉面可碾性好為原則；優(yōu)化C9015三級配碾壓混凝土配合比，單位水泥用量從72 kg/m3降至63 kg/m3，有效降低了水化熱溫升。通過碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化，拌和物性能明顯改善，消除了碾壓后混凝土表面容易產(chǎn)生麻面的現(xiàn)象，顯著提高了層間結(jié)合質(zhì)量。優(yōu)化后的碾壓混凝土施工配合比見表1。

4 壩體材料分區(qū)優(yōu)化

壩體材料分區(qū)對碾壓混凝土快速筑壩、溫控防裂影響較大，大壩具備碾壓混凝土施工條件的部位應(yīng)盡量按碾壓混凝土分區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化，對大壩的快速施工將十分有利。壩體材料分區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要包括以下方面：將非溢流壩段碾壓混凝土分區(qū)范圍從原設(shè)計(jì)的1 413 m高程提高至1 422.5 m高程，提高9.5 m，置換常態(tài)混凝土3.5萬m3； 將7～10號進(jìn)水口壩段碾壓混凝土分區(qū)從原設(shè)計(jì)的1 366 m高程提高至1 367.8 m高程，采用汽車入倉方式，減輕了常態(tài)混凝土的澆筑壓力；原設(shè)計(jì)7～10號進(jìn)水口壩段1 367.8～1 424 m高程引水鋼管周邊為C2825W8F100二級配常態(tài)混凝土，其膠材用量達(dá)300 kg/m3，為此對1 384 m高程以上C2825常態(tài)混凝土分區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，廠房進(jìn)水口壩段左右兩側(cè)各10 m寬優(yōu)化為C9030W8F100三級配混凝土，壩段中間14 m寬的管槽區(qū)域仍為原設(shè)計(jì)的C2825W8F100二級配混凝土，由于采用90 d齡期三級配常態(tài)混凝土，提高了粉煤灰摻量，降低了混凝土水化熱，可防止進(jìn)水口壩段混凝土裂縫的產(chǎn)生；針對右泄基礎(chǔ)采用常態(tài)混凝土澆筑工期嚴(yán)重滯后的情況，將右泄基礎(chǔ)優(yōu)化為碾壓混凝土 （17.01萬m3），不但保證了右泄泄槽施工進(jìn)度，而且取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

5 運(yùn)輸入倉方案優(yōu)化

5.1 入倉方案的優(yōu)化

碾壓混凝土入倉運(yùn)輸歷來是制約快速施工的關(guān)鍵因素之一。實(shí)踐證明，碾壓混凝土采用汽車運(yùn)輸直接入倉是最有效的運(yùn)輸方式，減少了中間環(huán)節(jié)，可有效控制混凝土溫度回升。

金安橋工程原入倉方案是采用皮帶機(jī)供料線和負(fù)壓溜槽等入倉方式，投入大、布置繁雜、干擾大、費(fèi)時費(fèi)工，實(shí)際施工時確定了 “汽車直接入倉、汽車＋滿管溜槽＋倉面汽車”的方案。大壩1 350 m高程以下采用自卸汽車直接人倉方式，1 350 m高程以上采用 “自卸汽車+滿管溜槽＋倉面汽車”聯(lián)合運(yùn)輸方案。這樣充分利用了自卸汽車運(yùn)輸機(jī)動性強(qiáng)、滿管溜槽效率高、倉面汽車入倉靈活的優(yōu)勢，滿足了大壩碾壓混凝土高強(qiáng)度快速施工的要求。

本文選取有一定旅游開發(fā)基礎(chǔ)的、空間上鄰近的歷史文化同源的古村古鎮(zhèn)群落，從知名旅游網(wǎng)站搜取旅游者留下的相關(guān)評論為分析文本，借助內(nèi)容挖掘系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析，識別獨(dú)特個性，確定每個古村古鎮(zhèn)的旅游發(fā)展主攻方向。具體方案包含3個步驟：

5.2 箱式滿管溜槽

利用岸坡地形搭設(shè)滿管溜槽是解決碾壓混凝土垂直運(yùn)輸?shù)男滦褪侄危m合大壩上部或汽車無法直接入倉的部位，可替代傳統(tǒng)的負(fù)壓溜槽運(yùn)輸方案。金安橋工程箱式滿管溜槽以大壩岸坡地形為依托進(jìn)行布置，在左岸1號壩段、右岸20號壩段壩頂高程布置箱式滿管溜槽 （見圖1）。

表1 金安橋大壩碾壓混凝土施工配合比

圖1 右岸20號壩段滿管溜槽布置

箱式滿管溜槽尺寸為800 mm×800 mm，下傾角40°～50°，受料斗容積約20 m3。倉外自卸汽車運(yùn)輸9 m3碾壓混凝土通過滿管溜槽卸入倉面自卸汽車中，一般用時15～25 s，單條箱式滿管溜槽設(shè)計(jì)輸送能力為500 m3／h。由于近年來的碾壓混凝土均為高石粉含量、低VC值的半塑性混凝土，令人擔(dān)憂的骨料分離問題也迎刃而解。箱式滿管運(yùn)輸?shù)腣C值損失小，對提高層間結(jié)合十分有利，滿管溜槽運(yùn)行狀態(tài)平穩(wěn)。金安橋大壩采用滿管溜槽輸送混凝土約70萬m3，輸送強(qiáng)度和質(zhì)量令人滿意。

6 倉面分區(qū)

碾壓混凝土倉面主要根據(jù)大壩結(jié)構(gòu)布置、拌和能力、入倉方式、澆筑強(qiáng)度等要求進(jìn)行分區(qū)，以解決混凝土運(yùn)輸?shù)母邚?qiáng)度和連續(xù)性問題。

金安橋大壩碾壓混凝土入倉方案為：1 350 m高程以下以汽車直接入倉為主，采用大倉面連續(xù)快速澆筑； 1 350 m高程以上碾壓混凝土以箱式滿管溜槽入倉為主，由于廠房壩段、溢流壩段等布置，上部碾壓混凝土按左岸、右岸分區(qū)施工。采用斜層平推碾壓法 (斜層碾壓)、流水作業(yè)、均衡施工，盡量把多個倉面合并為一個大區(qū)施工，提高了碾壓混凝土施工效率，減少了橫縫模板量，充分發(fā)揮了碾壓混凝土快速施工的優(yōu)勢。碾壓混凝土倉面分區(qū)見表2。

表2 金安橋大壩碾壓混凝土倉面分區(qū)及入倉手段

7 層間結(jié)合質(zhì)量控制

7.1 層間結(jié)合處理

層間結(jié)合質(zhì)量在碾壓混凝土施工中尤為重要，關(guān)系到大壩防滲、抗滑穩(wěn)定和整體性能，是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)。碾壓混凝土液化泛漿是在振動碾的振動碾壓作用下從混凝土液化中提出的漿體，這層薄薄的漿體是保證層間結(jié)合質(zhì)量的關(guān)鍵所在，液化泛漿已作為評價(jià)碾壓混凝土可碾性的重要標(biāo)準(zhǔn)。

金安橋大壩嚴(yán)格按照制定的 “碾壓混凝土施工工法”施工，開倉前對縫面進(jìn)行沖毛，并清除倉面積水、雜物等，第一坯碾壓混凝土攤鋪前均勻攤鋪一層1.5 cm厚的砂漿層，以保證新老混凝土的層間結(jié)合質(zhì)量。

碾壓層混凝土施工按規(guī)定的碾壓參數(shù)進(jìn)行控制，及時進(jìn)行檢測，對于碾壓層出現(xiàn)的不泛漿、麻面、骨料集中、冷縫等情況及時采取清除、加漿補(bǔ)碾等措施進(jìn)行處理，以確保碾壓混凝土的層間結(jié)合質(zhì)量。

7.2 VC值動態(tài)控制

VC值的大小對碾壓混凝土的性能有著顯著影響，碾壓混凝土拌和物現(xiàn)場控制的重點(diǎn)是VC值和初凝時間，VC值動態(tài)控制是保證碾壓混凝土可碾性和層間結(jié)合的關(guān)鍵。金安橋大壩碾壓混凝土VC值根據(jù)季節(jié)、時段、氣溫變化隨時調(diào)整，白天控制岀機(jī)口VC值為1～3 s（倉面VC值按3～5 s控制），夜晚控制岀機(jī)口VC值為2～5 s，確保了可碾性。針對玄武巖骨料碾壓混凝土液化泛漿較差的情況，在保持配合比參數(shù)不變的條件下，提高外加劑摻量，在外加劑減水和緩凝的雙重作用下，降低了VC值，延緩了凝結(jié)時間，有效提高了碾壓混凝土的可碾性及液化泛漿和層間結(jié)合質(zhì)量。

7.3 斜層碾壓

8 溫控防裂技術(shù)

金安橋水電站工程地處云貴高原，壩址區(qū)海拔高，具有典型的高原氣候特點(diǎn)，晝夜溫差大、光照強(qiáng)烈、多風(fēng)、蒸發(fā)量大，近幾年來極端最高氣溫為40℃，極端最低氣溫為-6.2℃，冬、春季寒潮降溫頻繁，對溫控防裂影響較大。

8.1 溫控設(shè)計(jì)要求

大壩碾壓混凝土分13個溫控區(qū)，各區(qū)控制要求略有不同，按內(nèi)外溫差、允許澆筑溫度、容許最高溫度等進(jìn)行控制：①碾壓混凝土內(nèi)外溫差控制不超過15℃。②4月～9月高溫期，基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)允許澆筑溫度為17～18℃，基礎(chǔ)弱約束區(qū)為18～20℃，非約束區(qū)為20～22℃。③4月～9月，強(qiáng)約束區(qū)容許最高溫度為27℃，弱約束區(qū)為28.5～29.5℃，非約束區(qū)為30.5～33℃。

8.2 降低混凝土水化熱溫升

配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化采用高摻粉煤灰、高摻外加劑，低用水量、低VC值和石粉代砂的技術(shù)路線。C9020及C9015三級配碾壓混凝土粉煤灰摻量分別提高至60%及63%，提高外加劑摻量至1.2%，把原三級配用水量從100 kg/m3降低到90 kg/m3，同時采用外摻石粉代砂技術(shù)方案，有效降低了碾壓混凝土水化熱溫升，改善混凝土性能。此外，把好原材料進(jìn)場關(guān)，如水泥入罐溫度、砂含水率等，從源頭上控制水化熱溫升。

8.3 控制出機(jī)口溫度

拌和系統(tǒng)預(yù)冷設(shè)施按碾壓混凝土出機(jī)口溫度不大于12℃、常態(tài)混凝土不大于10℃進(jìn)行配置。根據(jù)外界氣溫及混凝土出機(jī)口溫度要求，可選擇骨料一次風(fēng)冷、二次風(fēng)冷、加冷水、加冰等不同的組合方式，滿足預(yù)冷混凝土出機(jī)口溫度要求。

8.4 控制澆筑溫度

嚴(yán)格控制碾壓混凝土澆筑溫度。金安橋工程以汽車直接入倉為主，混凝土從出機(jī)口至碾壓完成的溫度回升一般不大于5℃，澆筑溫度滿足設(shè)計(jì)要求。主要措施如下：①自卸汽車運(yùn)混凝土?xí)r在車廂頂部設(shè)置了可以滑動的遮陽苫布，防止曝露；②加快倉面碾壓速度，從出機(jī)口到碾壓完畢一般控制在4 h以內(nèi)；③噴霧降溫保濕，白天干燥或高溫時段用噴霧槍噴水霧，改善倉面小氣候，降低倉面溫度4～6℃，也起到保濕作用；④覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，對剛收倉的混凝土面覆蓋聚氯乙烯卷材，對已終凝的混凝土進(jìn)行不間斷灑水養(yǎng)護(hù)，保持倉面潮濕。

8.5 通水冷卻

該工程冷卻水管采用專用HDPE塑料水管，間距一般為1.5 m（防滲區(qū)的水平間距加密到1 m），冷卻水管鋪設(shè)順碾壓條帶進(jìn)行，單根管路總長不超過300 m。一期通水冷卻是削減混凝土水化熱溫升的有效措施之一。一期通水時間為20 d左右，一般可以削減2～4℃最高溫度峰值。根據(jù)實(shí)測資料，碾壓混凝土最高溫度出現(xiàn)在混凝土澆筑后第4天至第9天。加強(qiáng)通水冷卻的日常管理十分重要，必須確保通水的有效性。為了及時監(jiān)測壩內(nèi)混凝土最高溫度，還埋設(shè)了必要的電子測溫計(jì)，對大壩內(nèi)部混凝土溫度進(jìn)行了有效的監(jiān)測控制。

9 結(jié)語

（1）金安橋水電站大壩充分利用碾壓混凝土快速施工技術(shù)優(yōu)勢，對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新，保證了度汛等重大節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)的按期實(shí)現(xiàn)。

（2）針對玄武巖骨料特性，碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)路線正確，有效降低了水化熱溫升，明顯改善了碾壓混凝土工作性能。

（3）只要條件允許，盡量把若干個壩段并成一個大倉面，可以實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)、循環(huán)作業(yè)、均衡施工，提高了碾壓混凝土施工效率。

（4）自卸汽車＋滿管溜槽＋倉面汽車運(yùn)輸方案，是最快捷、高效、靈活的運(yùn)輸方式，可有效減少混凝土溫度回升，加快施工進(jìn)度。

（5）碾壓混凝土現(xiàn)場質(zhì)量控制的關(guān)鍵是層間結(jié)合，對VC值實(shí)行動態(tài)控制，采用斜層碾壓有效縮短層間間隔時間，減少倉面的資源配置，對提高層間結(jié)合質(zhì)量十分有利。

（6）“層間結(jié)合、溫控防裂”是碾壓混凝土快速筑壩的核心技術(shù)，溫控防裂的關(guān)鍵是要保證大壩最高溫度不得超過設(shè)計(jì)要求的容許最高溫度，防止大壩產(chǎn)生裂縫。

［1］ 田育功.碾壓混凝土快速筑壩關(guān)鍵技術(shù)分析［C］//中國大壩委員會.中國碾壓混凝土筑壩技術(shù)2008.北京：中國水利水電出版社，2008：42-48.

［2］ DL/T5112—2009 水工碾壓混凝土施工規(guī)范［S］.