CSG筑壩技術在老撾南歐江五級水電站圍堰中的試驗與研究

施 東 松, 李 月 華, 鄭 強, 伍 一, 孟 懷 秀

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

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CSG筑壩技術在老撾南歐江五級水電站圍堰中的試驗與研究

施 東 松, 李 月 華, 鄭 強, 伍 一, 孟 懷 秀

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

南歐江五級水電站工程在借鑒國內貧膠粗粒料筑壩技術的基礎上，通過適當增加膠凝材料，變貧膠CSG為富膠CSG，最大限度地滿足了工程的設計及進度要求。

CSG 筑壩技術;老撾南歐江五級水電站;圍堰；試驗與研究

1 概 述

南歐江五級水電站位于老撾豐沙里省境內，為南歐江規劃七個梯級水電站中的第五級，其以發電為主，主要建筑物包括混凝土重力壩、壩身進水口及壩后式廠房、壩身溢洪道及消力池、護岸工程等。正常蓄水位高程441 m，相應庫容3.35×108m3，最大壩高74 m，總裝機容量240 MW。主要建筑物(擋水、泄洪和引水發電建筑物)級別為2級，次要建筑物級別為3級，臨時建筑物級別為4級。

南歐江五級水電站工程位于老撾北部山區，山體主要為風化石，充填次生泥量大，故砂石骨料的生產存在很大的局限性。所選定的昂鄧毛料場距砂石篩分系統28 km，且受泥結石道路影響，重型設備無法進入，對進行大面積棄料剝離及有用毛料開采影響較大，更談不上毛料和砂石骨料的儲備。將生產出的成品骨料運至現場又存在46 km長的泥結石道路，特別是在雨季，現有條件根本不能承擔如此高強度的運輸量。另外，該工程基本無準備期，人員、設備及工程所需的配套設施均存在較大缺口，嚴重制約了工程的順利開展。而且該工程又具有工程量大、工期緊的特點，工程面臨著截流嚴重滯后、工期延遲、增加投資的風險。在此情況下，參建各方一致同意將上、下游縱向圍堰借鑒國內貧膠CSG施工技術進行填筑，并且在此基礎上適當增加膠凝材料用量，變貧膠CSG為富膠CSG，在滿足設計要求的同時，達到加快施工進度的目的，確保工程一枯安全度汛。

縱向圍堰為重力式碾壓混凝土圍堰，分上、中、下三段，其中上、下游為貧膠CSG，中間部位為主體10#壩段消力池，其溢流面填充的混凝土為富膠CSG(以下貧膠CSG、富膠CSG統稱CSG)。縱向圍堰按全年10 a一遇設計洪水進行設計，其流量Q=4 000 m3/s。縱向圍堰剖面及上游縱向圍堰剖面見圖1、2。

2 縱向圍堰設計

圖1 縱向圍堰縱剖面圖

2.1 CSG(變態)主要設計指標

圖2 上游縱向圍堰典型剖面圖(A-A)

主要設計指標見表1 。

2.2 CSG(變態)原材料及配合比設計

CSG試驗骨料采用南歐江河道潔凈且連續級

配的天然砂礫石混合料，其質地堅硬，表觀密度不小于2 450 kg/m3，含泥量不超過5%且避免了泥塊集中。在天然砂礫石料開采時，對于含砂量較高的砂礫石料與級配較粗料進行混合，將砂率控制在25%～35%，且天然砂礫石料中砂子的細度模數在2～3.3之間。水泥采用越南奠邊PC 40水泥，粉煤灰采用越南Tro bay I型粉煤灰，外加劑為雙利新型建材有限公司生產的SL-4緩凝高效減水劑。

CSG配合比設計采用質量法，假設拌和物容重及不同膠凝材料用量進行室內試拌試驗，用水量以滿足拌和物Vc值要求為原則，并通過容重實測值確定配合比校正系數以校正配合比。變態CSG以CSG料為母體，加入不同體積比漿液使其坍落度達到40～60 mm，其配制漿液的水灰比不大于母體水灰比，摻加量依據體積比計算并量取漿液。所推薦的CSG(變態)配合比見表2。

表1 CSG(變態)配合比主要設計指標表

表2 推薦CSG(變態)配合比表

3 CSG現場生產性碾壓試驗

3.1 拌 和

CSG料的拌和均勻性是最難控制的施工技術要點。為確保碾壓試驗盡可能接近現場填筑碾壓施工的入倉強度，且層間間隔時間不超過其初凝時間，CSG料的拌和采用流水無間歇連續拌和。通過設置多個拌和點，多臺裝載機配合反鏟挖掘機進行拌和，實現了快速無間斷供料。其中膠凝材料采用重量法計量，天然砂礫石料采用體積法計量，拌和用水采用流量計計量。

通過現場試驗對比，圍堰施工最終選用兩臺反鏟挖掘機結合一臺裝載機形成一個拌和點，其投料順序為：天然砂礫石→膠凝材料(水泥、粉煤灰)→水(外加劑溶于水中)。先用反鏟挖掘機結合裝載機干拌和2～4遍使其顏色均勻，并在錐體四周及頂部開出凹坑，加膠凝材料及水(含外加劑)，其中加水量根據混合料干濕程度、天氣狀況等因素現場調整，再濕拌和4～6遍，拌和過程防止水泥漿流失。拌和物中粒徑大于80 mm的粒料裹漿、分散不集中，粒徑80 mm以內的粒料充分混合、裹漿、黏聚。拌和過程中觀察拌和物的外觀均勻性，應使其顏色一致、骨料掛漿、VC值達到設計要求(2～8 s視現場具體情況動態控制)，滿足拌和物的可碾性。

CSG料主要是以“一看二抓三聽”的經驗控制：一看整體顏色均勻、砂漿微濕潤、石子表面掛漿富裕；二抓細料成團、塊狀，手留有水印；三在拌和時，石子間發出清脆的聲音，為石子間直接碰擊所致，說明石子掛漿不夠；當聽見噗噗的聲音(為砂漿包裹隔離了石子間直接碰擊的聲音)，說明石子掛漿富裕，砂漿包裹性好。

3.2 運 輸

拌和均勻的CSG料采用反鏟挖掘機或裝載機裝25 t自卸汽車運輸，退鋪法入倉。由于拌和場地距碾壓條帶較近，為防止CSG料污染，運輸及碾壓設備進入條帶區前進行沖洗，且在條帶內禁止急剎車、急轉彎而造成二次擾動。

3.3 卸料、平倉

卸料攤鋪平倉條帶沿同一方向進行，采用人工輔助推土機進行平倉，鋪筑50 cm、60 cm不同厚度條帶，并在填筑料表面按2 m×2 m的方格網內布設測定點，使攤鋪料基本達到同一高度。自卸汽車卸料做到邊慢行邊卸料，分兩點式卸料以減小堆料高度，減少骨料分離，避免擾動料堆底部，使骨料集中現象得以分散。為防止損壞鋼模及高邊坡填筑安全，卸料、鋪料距模板不小于1.2 m并及時平倉。

3.4 碾壓及變態區施工

平倉后，先進行變態CSG施工。根據室內試驗推薦的變態CSG配合比摻入漿液，其量為母體體積比的10%。摻漿方式采用鋼釬在母體上按梅花形插孔或溝槽加漿，使漿液均勻滲入CSG(滲入時間為10～15 min)后，采用插入式φ100振搗器振搗，其時間控制是以粗骨料不再顯著下沉、泛漿為準。待拆模觀察其表面的密實性。

變態區域施工完成后，再進行條帶碾壓。在已鋪筑的CSG層面上先無振碾壓2遍后，開啟有振碾壓。場外錯車，完成一條帶碾壓遍數后，再對相鄰兩段交接帶碾跡彼此搭接，搭接寬度為30～40 cm，進退按兩遍計，將碾壓行走速度控制在1～1.5 km/h。碾壓至相應遍數后，分別測其沉降量及濕密度。遇到光照強烈或大風干燥天氣時，碾壓條帶需采用噴霧進行表面水分補償，以保證CSG料的可碾性。

3.5 層間縫的處理

CSG料碾壓的層間縫處理十分重要，否則會導致層間出現漏水現象。層間縫按CSG料初凝時間可分為熱縫、溫縫和冷縫三種。其中未達到初凝時間時為熱縫，可直接鋪筑下層料；超過凝結時間為冷縫，先采用高壓沖毛機沖毛，在達到露砂微露石后再均勻鋪一層厚10～15 mm的砂漿層后進行下層鋪筑；介于兩者之間為溫縫，可在其表面灑水泥漿后鋪筑下層料。

3.6 養 生

碾壓過程中，碾壓條帶采用噴霧養護，以保證其可碾性。碾壓結束待終凝后，開始灑水或進行噴霧養護。

3.7 確定施工參數

經整理不同配合比CSG料濕密度與碾壓遍數的關系、沉降率與碾壓遍數的關系，確定CSG鋪筑碾壓機械及施工參數(表4)。

表4 CSG鋪筑機械及施工參數表

4 縱向圍堰施工工藝

縱向圍堰施工工藝見圖3。

5 縱向圍堰運行情況

縱向圍堰在電站施工過程中分別經歷了洪水量級超過20 a一遇、最大洪峰流量為5 774 m3/s的“8.4”洪水和枯期近100 a一遇、最大洪峰流量為3 900～4 200 m3/s的“12.15”洪水考驗，運行正常。

6 CSG筑壩技術具有的特點

(1) 就地取材：河床開采骨料，無需再加工。

(2) 膠凝材料用量少：滿足設計要求，節約成本投入。

(3) 施工速度快：流水作業，入倉強度高，施工進度快，對工期極為有利。

圖3 施工工藝圖

(4) 無需溫控措施：水泥用量低，其溫升亦很低。

(5) 抗沖能力強，透水性相對較大。

(6) 綠色、安全、環保。

7 結 語

CSG筑壩作為一種新型筑壩技術，合理地拓寬了利用河床天然砂礫石料摻加少量膠凝材料膠結成具有一定強度的干硬性壩體。該技術適應范圍廣，在工期、造價、安全環保等多方面具有很大優勢，是今后圍堰和中低壩填筑的發展方向。南歐江五級水電站縱向圍堰應用該項技術雖然取得了初步成效，但仍需將許多難題做進一步的研究和探討。

(責任編輯：李燕輝)

2016-08-15

TV7;TV52;TV551

B

1001-2184(2016)05-0015-04

施東松(1986-)，男，河南南陽人，工程師，學士，從事水利水電工程試驗檢測工作；

伍 一(1957-)，男，四川仁壽人，高級工程師，從事水利水電工程試驗檢測工作；

李月華(1977-)，男，重慶市人，工程師，學士，從事水利水電工程試驗檢測工作；

鄭 強(1976-)，男，重慶榮昌人，助理工程師，從事水利水電工程試驗檢測工作；

孟懷秀(1986-)，女，重慶江津人，工程師，學士，從事水利水電工程試驗檢測工作.