加納布維工程大壩碾壓混凝土施工技術

羅志剛

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 工程簡介

布維水電站工程位于加納（Ghana）西部的黑沃爾特（Black Volta）河上，距下游沃爾特湖約150 km，壩址以上控制流域面積為1.23萬km2，壩址處多年平均流量為207 m3/s，多年平均年徑流量為6.523×109m3。工程主要開發任務為發電，水庫正常蓄水位為183.00 m，總裝機容量為400 MW。 布維水電站主要包括位于布維峽谷中段的主壩、壩后式廠房、開關站及輸變電線路和位于主壩右岸兩個埡口中的1#、2#副壩。兩個副壩分別為土質心墻堆石壩和均質土壩。

主壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂設計高程為185.00 m，最大壩高108 m，壩頂長度492.50 m，壩頂寬度7 m。 大壩混凝土除壩基基礎回填及找平混凝土、進水口及溢洪道壩段上部結構均采用常態混凝土設計外，其余部位均采用全斷面碾壓混凝土，壩體上下游設置寬（3～6）m的二級配碾壓混凝土防滲體，壩體中部采用三級配碾壓混凝土，廊道及孔洞周邊、兩岸壩肩基巖邊坡等部位采用變態混凝土。大壩從左至右依次編號為1#～30#壩段，壩體只設橫縫、不設縱縫，橫縫采用切縫（切縫深度不少于薄層碾壓厚度的2/3）形式。 大壩典型壩段剖面見附圖。

附圖 溢流壩段典型剖面

2 施工關鍵技術

2.1 概 述

加納布維工程自2008年12月2日實現大江截流，至2009年12月18日成功實現首倉碾壓混凝土施工，至2012年5月，大壩碾壓混凝土全部完成，共歷時29個月，最大月高峰強度為113 298 m3，發生在2010年12月。共完成碾壓混凝土約83.41萬m3。

2.2 混凝土澆筑分層分塊

2.2.1 澆筑分層

分層厚度嚴格按基礎約束區分層厚度按（1.5～2）m 控制、脫離基礎約束區按3 m 升層控制，局部可根據壩體結構特點進行適當調整。

2.2.2 混凝土澆筑分塊

混凝土分塊主要根據以下幾個原則：

（1）充分考慮壩基地形特點。

（2）必須滿足施工總進度計劃及關鍵節點工期要求。通過對總進度計劃及各關鍵節點工期的分析，從而確定各壩段的優先上升順序。

（3）充分結合考慮施工期導流方式及各汛期壩體形象進度要求。 本項目施工期度汛的基本方式為導流底孔加河床壩段預留缺口過流的度汛方式，因此在進行分塊時，必須考慮盡可能地減少汛期對大壩施工的影響及汛后缺口壩段能快速恢復施工，并力求做到汛前、汛期及汛后大壩施工的均衡性。

（4）便于碾壓混凝土的入倉。

（5）根據實際施工進度及各節點工程完成情況及時調整混凝土澆筑分塊。

（6）針對大壩結構特點進行碾壓混凝土的通倉分塊。

2.3 碾壓混凝土入倉方式

合理地選擇碾壓混凝土的運輸及入倉方式，是確保碾壓混凝土施工強度、施工進度及降低施工成本的關鍵，汽車直接入倉，作為碾壓混凝土大壩施工最經濟、最快捷的施工方案，必須優先考慮并最大限度地發揮汽車直接入倉的優勢。 布維工程碾壓混凝土入倉方式主要有自卸汽車直接入倉、膠帶機+滿管+倉內汽車布料、自卸汽車+膠帶機+滿管+倉內汽車布料等多種入倉方式。

2.3.1 汽車直接入倉

本工程采用汽車直接入倉，共完成碾壓混凝土461 460.52 m3,占碾壓混凝土總量的55.3%。

汽車直接入倉需要解決的關鍵技術問題是施工道路的布置及入倉口的處理。 布維工程壩址為“V”峽谷，河床狹窄，兩岸邊坡陡峭，因此布置入倉道路非常困難，僅左岸壩肩上游側EL.140.0 m 高程以下岸坡相對平緩，為左岸壩段盡可能多地采用汽車直接入倉提供了有力的地形條件，從而實現了左岸1#～14#壩段146.0 m 高程以下碾壓混凝土全部采用汽車直接入倉的方式施工。在施工道路布置時，充分結合不同施工時段壩體的實際進度形象，并充分利用基坑上下游圍堰、導流明渠縱向圍堰及廠房縱向圍堰等臨時建筑物進行碾壓混凝土入倉道路的布置，同時合理利用右岸23#導流底孔壩段112.0 m 高程平臺及汛后過流缺口壩段作為連接上下游交通的通道。

2.3.2 膠帶機+滿管+倉內汽車布料方式入倉

該入倉方式碾壓混凝土直接從拌和樓經槽形膠帶機、右岸滿管運輸入倉，倉內采用自卸汽車轉料，共完成碾壓混凝土268 110 m3。 滿管沿右岸壩肩成56°傾角布置，管徑為700 mm，單節長1 500 mm，由頂部儲料斗、管身、出料弧門組成，設計最大輸送能力為500 m3/h，其中在進行15#～18#度汛缺口壩段（118.0～132.0）m 高程碾壓混凝土施工時，由于進料線均為右岸滿管，為避免施工干擾，在施工安排時，先將19#～28#施工至159.4 m 高程后暫停上升，同時在18#、19#壩段橫縫面增加一套滿管系統用于缺口壩段碾壓混凝土入倉的二次轉運。

2.3.3 長距離膠帶機配合滿管運送碾壓混凝土入倉

這種入倉方式用于15#～18#度汛缺口壩段132.0 m高程以上部位碾壓混凝土施工。 根據布維施工期度汛方案，大壩15#～18#壩段需兩次預留缺口參與施工期汛期過流，分別為2010年度汛缺口高程EL.103.0 m和2011年度汛缺口高程EL.132.0 m，2011年底汛期結束，缺口停止過流，此時，左右岸壩段碾壓混凝土均已上升至EL.183.0 m，缺口與左右岸壩段最大高差為51 m，為解決缺口壩段碾壓混凝土入倉問題，沿19#～29#壩段布設膠帶機并原右岸滿管進料膠帶機相連，通過膠帶機向安裝在18#、19#壩段橫縫面的滿管系統輸料入倉，該套碾壓混凝土運輸系統膠帶機總長約250 m，共4 條膠帶機組成，單條膠帶機最大長度約74 m，最大運輸垂直落差為53 m，自2012年1月開始運行至2012年5月缺口壩段剩余碾壓混凝土全部完工，共運送碾壓混凝土58 275 m3，入倉強度與碾壓混凝土施工質量均滿足要求。

2.3.4 汽車水平運輸+滿管系統垂直運輸入倉

該入倉方式用于左岸1#～10#壩段146.0 m 高程以上碾壓混凝土的澆筑。 碾壓混凝土采用自卸汽車經右岸拌和樓運至左岸壩肩，再經滿管系統入倉，共運送碾壓混凝土46 199 m3，入倉強度與碾壓混凝土施工質量均滿足要求。

2.4 縫面及層面處理

2.4.1 冷升層面的處理

對冷升層面的處理主要采用高壓沖毛機沖毛處理，局部松散混凝土、骨料集中區域及灰漿沉積處采用人工鑿毛處理。 在下一升層碾壓混凝土入倉攤鋪前，在層間水平施工縫面上采用人工均勻攤鋪一層厚約2 cm 的水泥砂漿。

2.4.2 熱升層面的處理

熱升層面是指碾壓混凝土通倉薄層碾壓、連續上升層面，對熱升層面一般不作特殊處理，局部骨料集中在碾壓前采用人工分散均勻并鋪灑細料，當熱身層面因故間歇時間過長但還未超過混凝土的初凝時間，在攤鋪上一薄層前，采取倉面噴霧并補充碾壓1～2 遍，若混凝土表面濕潤、富有彈性并能均勻泛漿，則直接進行上一薄層的攤鋪碾壓，否則需要在層面上鋪一層水泥凈漿或大流動度砂漿后再鋪筑上一層碾壓混凝土。 當間歇時間超過混凝土初凝時間、混凝土表面干澀、補充碾壓不泛漿則停止施工作冷升層處理。

2.5 斜層碾壓施工技術的應用

為充分發揮碾壓混凝土通倉薄層碾壓、連續上升的優勢，布維大壩碾壓混凝土全面采用斜層碾壓技術，很好地起到了減少層間覆蓋時間、降低供料強度、提高層間結合質量的作用。

為保證碾壓混凝土施工質量，要求混凝土從出機至倉面攤鋪碾壓完畢的時間不超過2 h，斜層最大面積按4 000 m2進行控制，實際施工時，當單壩段或通倉澆筑不超過2個壩段時采用平層碾壓施工，當通倉澆筑超過2個壩段時均采用斜層碾壓，最大通倉壩段有9個壩段，為19#～28#壩段。 布維工程斜層碾壓主要技術參數見附表。

另外，在進行斜層碾壓施工時，現場必須注意以下幾點：

（1）斜層坡腳容易受汽車入倉或倉內汽車轉料影響造成倉面二次污染，因此應隨現場實際施工進度在碾壓混凝土攤鋪前認真做好倉面二次清理并鋪筑砂漿，以利層間結合。

（2）要及時消除坡腳部位的薄皮、尖角。

（3）坡腳下平段在碾壓時應留（30～50）cm 的碾壓搭接寬度，同時要做好料頭的防曬保濕工作，在下一斜層混凝土攤鋪時對料頭已發干且粗骨料集中的部位再次人工處理分散均勻或直接挖除少部位作廢料處理。

2.6 橫縫面施工

本工程通倉碾壓壩段的橫縫采用切縫（切縫深度不少于薄層碾壓厚度的2/3）形式。 且縫采用SDQF50 型手持式切縫機，切縫寬度為10 mm、深度為層厚的2/3，采用先碾后切，切縫后人工嵌入雙層聚乙烯彩條布。

2.7 變態混凝土施工

變態混凝土主要分布在模板、預制廊道、壩體預件及預留孔洞、邊坡基巖等區域，變態混凝土寬度均按50 cm 控制，本工程變態混凝土加漿為水泥凈漿，在左右兩岸壩肩各設一集中制漿站，通過管道輸送至倉內灑漿車，灑漿車采用自卸汽車改造。變態混凝土施工關鍵要做好漿液質量及加漿量的控制，漿液的質量要求漿液攪拌均勻、無沉淀，流動性及漿液稠度（主要指標為漿液容重）滿足設計及工藝試驗要求，本工程漿液容重根據混凝土的不同強度等級、不同級配按（1.6～1.8）kg/L 進行控制。

3 施工效果評價

布維工程自2009年12月18日開始第一倉碾壓混凝土澆筑至2012年5月碾壓混凝土全部澆筑完畢，共完成碾壓混凝土834 044.3 m3，共134個施工倉面，現場壓實度檢測近1.7萬次，壓實度均在98%以上，滿足設計要求；對各強度等級混凝土現場取樣進行混凝土的抗壓及劈拉強度試驗檢測共3 726組次，混凝土強度全部滿足要求，合格率100%；混凝原位抗剪、取芯及壓水試驗覆蓋了壩體不同強度等及級配的混凝土，共完成原位抗剪試驗18組（含工藝試驗），層間結合面抗剪切強度fc′值均大于設計要求的1.0 MPa，最大為1.88 MPa，共布置直徑為168 mm的取芯孔12個，鉆孔取芯總長度為218 m，限于現場沒有專用取芯鉆機的影響，單根芯樣長度普遍為（2～3）m，最大長度為7.6 m，芯樣表面光滑致密、骨料分布均勻、層間結合完整且無明顯的薄層碾壓層及間歇層層面，共完成壓水試驗60 段次，透水率100%的試驗段小于1 Lu，平均為0.67 Lu，最大為0.99 Lu、最少為0.08 Lu。綜上表明：布維工程碾壓混凝土大壩層間結合及壩體整體抗滲效果良好，碾壓混凝土施工質量持續處于良好的控制狀態。

4 結語

布維工程作為欠發達地區EPC 國際工程，受當地市場發育程度及當地勞務技能水平的影響較大，如何結合工程實際加快施工進度、降低施工成本等方面是項目必須考慮并進行認真研究的課題，本文結合布維施工實際，就碾壓混凝土施工靈活多樣的入倉方式、碾壓混凝土施工的關鍵技術、各壩段合理的施工順序及施工時段、壩體施工與工程度汛的結合等方面進行了總結，對以后的類似工程有一定的借鑒作用。