俄羅斯碾壓混凝土壩的施工技術(shù)特點(diǎn)
——第七屆碾壓混凝土(RCC)壩國(guó)際研討會(huì)

[俄羅斯]　V.蘇達(dá)科夫 等

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俄羅斯碾壓混凝土壩的施工技術(shù)特點(diǎn)

——第七屆碾壓混凝土(RCC)壩國(guó)際研討會(huì)

[俄羅斯]V.蘇達(dá)科夫 等

20世紀(jì)70年代，在俄羅斯托克托古爾水電站建設(shè)中，采用了超硬低水泥含量混凝土拌和料和逐層施工技術(shù)。分析認(rèn)為，在該壩的內(nèi)部區(qū)域澆筑這種特殊混凝土在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。簡(jiǎn)單介紹了這種新型施工技術(shù)的特點(diǎn)及其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況。

碾壓混凝土壩；施工技術(shù)；托克托古爾水電站；俄羅斯

1　研究現(xiàn)狀

在托克托古爾(Toktogulskaya)水電站(壩高215 m)的施工過(guò)程中，采用了逐層施工技術(shù)，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性觀點(diǎn)看，在大壩內(nèi)部區(qū)域澆筑特殊混凝土及運(yùn)用相應(yīng)的混凝土拌和料是可行的。這種混凝土及其拌和料與壓實(shí)混凝土的主要區(qū)別是，一旦攤鋪工作完成，該類混凝土拌和料就能夠承受現(xiàn)有的荷載，同時(shí)能與逐層澆筑技術(shù)完美結(jié)合。

對(duì)該類混凝土及其拌和料的研究，室內(nèi)外試驗(yàn)持續(xù)了多年，主要研究了高硬度混凝土拌和料。采用了該國(guó)多座大壩施工的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

在1985年的文獻(xiàn)中，人們使用經(jīng)碾壓的超硬低水泥含量混凝土，構(gòu)成了兩座小壩的內(nèi)部區(qū)域——高22 m、長(zhǎng)115 m的接合阻水墻(圖1)，以及高18 m、長(zhǎng)300 m的溢流墻。

圖1　塔什庫(kù)梅爾水電站的阻水墻

該阻水墻建于1985年5月，當(dāng)時(shí)的氣溫為35℃～36 ℃。但混凝土拌和料的溫度在17℃～24 ℃范圍內(nèi)，混凝土溫度不高于30 ℃。

12月時(shí)，該阻水墻的阻水水頭為18 m。墻體澆筑6個(gè)月后，從墻中鉆取的混凝土芯樣測(cè)試表明，平均強(qiáng)度為12.7 MPa。

溢流墻建于1985年7月至9月，位于庫(kù)雷(Kureiskaya)徑流式電站壩底。1986年6月，洪峰流量為220 m3/s的洪水溢過(guò)了該墻。

塔什庫(kù)梅爾(Tashkumirskaya)電站(裝機(jī)容量400 MW)的擋水壩為75 m高的RCC重力壩，該壩代表著俄羅斯碾壓混凝土壩的建設(shè)又向前邁進(jìn)重要一步。

2　新型組合技術(shù)的特征

塔什庫(kù)梅爾電站的混凝土澆筑技術(shù)以及碾壓混凝土技術(shù)的改進(jìn)，主要是采用了超硬低水泥含量混凝土拌和料，并分壩段單層澆筑。但這種改進(jìn)與其他改進(jìn)方式存在明顯差異。

(1) 塔什庫(kù)梅爾電站的混凝土澆筑技術(shù)組合了兩種技術(shù)，即澆筑內(nèi)部區(qū)域的碾壓混凝土技術(shù)和外部保護(hù)區(qū)的逐層澆筑技術(shù)。這種組合技術(shù)便于通過(guò)使用高性能的機(jī)械統(tǒng)一澆筑路線并澆筑整個(gè)大壩區(qū)域。在搗實(shí)混凝土和碾壓混凝土層厚度一致的情況下，采用這種澆筑技術(shù)能夠使二者之間實(shí)現(xiàn)更可靠、致密和強(qiáng)力的結(jié)合。

(2) 混凝土拌和料在連續(xù)運(yùn)行的拌和樓中制備。

(3) 可根據(jù)大壩的應(yīng)力狀態(tài)確定沿壩高的分布狀況。

(4) 易于組裝的模塊化結(jié)構(gòu)僅用于形成垂直縫(截面之間和接縫切口)。

(5) 外部區(qū)域的搗實(shí)混凝土留置水平縫時(shí)，需清除表面的水泥膜、灰土和浮渣，并用高壓水槍沖洗。底部無(wú)需灌漿。內(nèi)部區(qū)域的碾壓混凝土留置水平縫時(shí)，無(wú)需清除表面水泥膜。其他操作與外部搗實(shí)混凝土相同。底部無(wú)需灌漿。

(6) 混凝土壩塊澆筑時(shí)為單層澆筑，斷面尺寸35 m×35 m。

(7) 在重力壩的施工過(guò)程中，將振動(dòng)碾Riomag(型號(hào)為Bomag BW-200)納入施工工藝流程。該振動(dòng)碾可使碾壓層厚增至50 cm。

(8) 保持新澆碾壓混凝土層面的持續(xù)潤(rùn)濕。對(duì)外部區(qū)域的混凝土，采取澆水方式有計(jì)劃地表面冷卻。該壩未出現(xiàn)溫度裂縫。

3　應(yīng)用實(shí)例

布雷(Bureiskaya)電站壩高140 m，壩頂長(zhǎng)度780 m。壩區(qū)年平均氣溫為零下5 ℃，最高氣溫為41 ℃ ，最低氣溫為零下58 ℃。

該壩使用了分季節(jié)混凝土澆筑技術(shù)，溢洪道和電站的設(shè)計(jì)也采用了相同的技術(shù)，包括頂柱和低楔兩個(gè)部分(圖2)。

圖2　布雷水電站的碾壓混凝土壩

頂柱寬14 m，能保證大壩和低楔間的不透水性,從而保證其穩(wěn)定性。頂柱由高3～6 m的柱體構(gòu)成，低楔由0.4～0.5 m厚的單層混凝土段構(gòu)成，混凝土內(nèi)部區(qū)域?yàn)槟雺夯炷粒掠蝹?cè)保護(hù)區(qū)為搗實(shí)混凝土。

現(xiàn)場(chǎng)研究表明，已蓄水水庫(kù)的阻水墻混凝土處于受壓狀態(tài)，下游側(cè)橫向接縫的開(kāi)口可以忽略不計(jì)，開(kāi)口深度不超過(guò)5 m。

需要指出的是，電站重力壩的下游壩坡為0.7，應(yīng)用于該壩的混凝土澆筑方法能夠避免裂縫形成和橫向接縫滲漏。

4　施工技術(shù)特點(diǎn)

俄羅斯碾壓混凝土壩施工技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：

(1) 大壩混凝土全部按區(qū)分布；

(2) 根據(jù)規(guī)定，混凝土逐層澆筑，層厚0.5 m；

(3) 大壩溫度應(yīng)力狀態(tài)的主要調(diào)節(jié)方法為混凝土塊表面冷卻；

(4) 兩混凝土澆筑層間隔3～5 d澆筑；

(5) 已澆好的混凝土層表面應(yīng)防止水分蒸發(fā)，并在下一層混凝土澆筑前保持其表面潤(rùn)濕。

已完工的大壩狀態(tài)一直處在長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)之中(從1985年起)。

根據(jù)現(xiàn)有的碾壓混凝土壩設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，俄羅斯的工程師們制定了一系列規(guī)范性文件，提供了該國(guó)大壩施工可能用到的碾壓混凝土和振動(dòng)搗實(shí)混凝土的基本參數(shù)計(jì)算值和技術(shù)特征。

楊小慶鄭璀瑩付湘寧譯

(編輯：朱曉紅)

2016-06-13

水電論壇

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