永泰抽水蓄能電站下水庫(kù)混凝土的設(shè)計(jì)與施工

王友輝

（中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司， 福建 福州 350014）

1 工程概況

永泰抽水蓄能電站，下水庫(kù)大壩壩型為常態(tài)混凝土重力壩，壩頂高程232.20m，最大壩高55.2m，壩頂總長(zhǎng)168.75m，共分9個(gè)壩段，其中左岸4個(gè)擋水壩段總長(zhǎng)70m，右岸4個(gè)擋水壩段總長(zhǎng)62.75m，河床部位的溢流壩段總長(zhǎng)26.0m。

左右岸擋水壩段基本斷面為三角形，壩體上游為鉛直面，下游壩面坡度1:0.75，轉(zhuǎn)折起坡點(diǎn)高程為222.87m。

溢流壩段采用2表孔+1底孔聯(lián)合泄洪的方式。表孔總凈寬14m，堰頂高程217.00m。溢流底孔布置在中閘墩內(nèi)，采用有壓壩身泄水孔型式，出口控制斷面孔口尺寸為4.0m×4.0m（寬×高）的矩形，底孔底板高程為190.00m，中閘墩厚8m，邊閘墩厚2m。表、底孔均采用挑流消能，壩址下游30m范圍設(shè)鋼筋混凝土護(hù)坦，厚1m。護(hù)坦下游為預(yù)挖沖刷坑，沖坑上游開(kāi)挖坡比1:2.0，與混凝土護(hù)坦相接；下游開(kāi)挖坡比1:2.0，與下游河床銜接，坑底高程165.00m。兩岸邊坡采用鋼筋混凝土護(hù)坡，護(hù)坡頂高程190.00m，厚度1.0m。考慮生態(tài)供水等需要，在7#壩段壩體內(nèi)設(shè)置直徑30cm的生態(tài)流量泄放鋼管，泄放鋼管出閘閥室后沿下游壩坡轉(zhuǎn)向溢流壩段圓弧段下泄。

本下水庫(kù)混凝土重力壩工程混凝土總工程量為114281m2，鋼筋1789t。主要工程量分布詳見(jiàn)表1所示。

表1 大壩混凝土主要工程量表

2 混凝土原材料和配合比

2.1 混凝土原材料

2.1.1 水泥

（1）水泥采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦碴硅酸鹽水泥》（GB200-2003）及《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）中的要求[1-2]。

（2）在使用之前，對(duì)不同品種、標(biāo)號(hào)及廠家的水泥品質(zhì)進(jìn)行檢查復(fù)驗(yàn)，每批水泥均應(yīng)附有出廠合格證和復(fù)檢資料。所有的物理化學(xué)試驗(yàn)結(jié)果（包括7d及28d的抗壓試驗(yàn)結(jié)果）應(yīng)及時(shí)提交監(jiān)理人，經(jīng)批準(zhǔn)后使用。

（3）不同品種、標(biāo)號(hào)及廠家的水泥應(yīng)分別儲(chǔ)存，儲(chǔ)存量應(yīng)滿足混凝土澆筑強(qiáng)度的需要[3]。水泥運(yùn)到工地后應(yīng)立刻存放在干燥、密閉、具有良好通風(fēng)的地方，以免受潮[4-5]。

2.1.2 粉煤灰

粉煤灰主要采用Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)粉煤灰。粉煤灰品質(zhì)應(yīng)滿足表2的要求。

表2 粉煤灰主要品質(zhì)要求

2.1.3 骨料

混凝土采用C2標(biāo)洞挖料加工制成粗細(xì)骨料，其巖性以花崗斑巖和晶屑凝灰熔巖為主，局部為輝綠玢巖脈。細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)宜在2.2～3.0范圍內(nèi)。

粗骨料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、清潔、級(jí)配良好。粗骨料按粒徑分成下列幾種級(jí)配：當(dāng)最大粒徑40mm時(shí)，分成5mm～20mm和20mm～40mm兩級(jí)；當(dāng)最大粒徑80mm時(shí)，分成5mm～20mm、20mm～40mm和40mm～80mm三級(jí)。

砂石骨料的運(yùn)輸、存放等應(yīng)符合《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2015）的有關(guān)要求。

2.2 混凝土配合比

混凝土由下庫(kù)砂石、拌和系統(tǒng)HZS180拌和站、HZS120拌和站生產(chǎn)、供應(yīng)，采用20t自卸汽車或攪拌車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。配合比設(shè)計(jì)遵循《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2015）中的配合比選定規(guī)定及《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T5150-2001）中的配合比設(shè)計(jì)方法。配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)文件和相應(yīng)施工技術(shù)規(guī)范中有關(guān)混凝土的耐久性、抗?jié)B性、強(qiáng)度、抗裂性等要求，同時(shí)應(yīng)滿足混凝土施工強(qiáng)度保證率、均值性指標(biāo)及和易性要求，在滿足和易性條件下盡可能減少混凝土用水量。采用的最優(yōu)配合比應(yīng)能滿足混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

3 大壩混凝土施工

根據(jù)本工程地形特征，結(jié)合土石方開(kāi)挖工程施工道路，混凝土入倉(cāng)道路采用原開(kāi)挖道路，或?qū)υ_(kāi)挖道路進(jìn)行改造后使用。主壩壩體混凝土主要采用自卸汽車運(yùn)輸。大壩EL198.0以下混凝土以挖機(jī)入倉(cāng)為主，溢流壩段下游側(cè)長(zhǎng)臂挖機(jī)未能覆蓋位置待塔機(jī)安裝完成后以塔機(jī)吊臥罐入倉(cāng)。EL198.0～EL232.00以塔機(jī)入倉(cāng)為主。其他混凝土根據(jù)施工部位及工作面，采用泵送、汽車吊入倉(cāng)等。

3.1 擋水壩混凝土施工程序

下庫(kù)大壩4#～6#擋水壩段EL177～EL183灌漿廊道底板以下混凝土通過(guò)L2-1施工便道（隨澆筑升層加高修筑）進(jìn)行澆筑，大壩澆筑至EL183，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后，開(kāi)始進(jìn)行壩基固結(jié)灌漿，在固結(jié)灌漿完成后通過(guò)L2-1施工便道進(jìn)行4#～6#壩塊EL183～EL186澆筑。大壩左岸3#～4#壩塊壩段EL186～EL198混凝土結(jié)合上游圍堰，修筑L8道路采用1#塔機(jī)進(jìn)行EL186～EL232澆筑，右岸6#～7#壩段EL186～EL198混凝土沿大壩上游X114縣道EL194高程修筑L9入倉(cāng)道路進(jìn)行澆筑；EL198～EL232.2混凝土經(jīng)L8施工便道運(yùn)至上游2#塔機(jī)吊裝點(diǎn)入倉(cāng)澆筑；1#壩段及8#壩壩段塔機(jī)覆蓋不到位置到壩其余壩段澆筑到頂后，采用溜槽輔助進(jìn)行澆筑。

3.2 施工工藝流程

本工程混凝土施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 混凝土施工工藝流程圖

3.3 混凝土澆筑分層分塊

壩基墊層混凝土：基礎(chǔ)混凝土按壩段橫縫分塊澆筑，厚度1.5m，按一層澆筑；斜坡面墊層與壩體混凝土同步澆筑，按壩段橫縫分塊澆筑。壩體混凝土分層厚度一般按3m控制，針對(duì)工程具體部位，分層厚度可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.3.1 混凝土澆筑

混凝土澆筑前進(jìn)行詳細(xì)的倉(cāng)面澆筑工藝設(shè)計(jì)，并填寫(xiě)混凝土倉(cāng)面澆筑工藝設(shè)計(jì)圖表，報(bào)監(jiān)理人批準(zhǔn)。混凝土建筑物的基礎(chǔ)必須驗(yàn)收合格，并得到監(jiān)理人書(shū)面批準(zhǔn)，才進(jìn)行混凝土澆筑的準(zhǔn)備工作。對(duì)于基巖上的雜物、泥土及松動(dòng)巖石、有害淤泥、松散軟弱夾層等均須清除。在混凝土澆筑之前，表面采用高壓水或其他方法進(jìn)行徹底清洗，并排凈積水。基巖的滲水采取妥當(dāng)引排措施。清洗后的基礎(chǔ)巖面在混凝土澆筑前保持潔凈和濕潤(rùn)。倉(cāng)面模板、鋼筋、止水（漿）片、預(yù)埋件等準(zhǔn)備工作施工完畢，各項(xiàng)驗(yàn)收合格，并得到監(jiān)理人書(shū)面批準(zhǔn)。對(duì)于基礎(chǔ)面混凝土在澆筑第一層混凝土前，先鋪設(shè)一層2cm～3cm高一標(biāo)號(hào)砂漿。

（1）混凝土拌和。混凝土由下庫(kù)棄渣場(chǎng)拌和系統(tǒng)HZS180、HZS120拌和站供應(yīng)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為常態(tài)混凝土300m3/h，可滿足生產(chǎn)需求。拌和系統(tǒng)位于進(jìn)場(chǎng)公路CK3+320～CK3+550右側(cè)EL229平臺(tái)處，距壩址約2.7km。

（2）混凝土運(yùn)輸。混凝土水平運(yùn)輸：擋水壩混凝土采用20t自卸汽車或9m3攪拌車直接運(yùn)輸入倉(cāng)。自卸汽車在拌和站裝3.0m3或6.0m3。混凝土垂直運(yùn)輸：混凝土垂直運(yùn)輸主要采用長(zhǎng)臂挖機(jī)、QTZ500塔吊。

（3）混凝土卸料和平倉(cāng)

①采用自卸汽車卸料至集料斗，長(zhǎng)臂挖機(jī)挖進(jìn)倉(cāng)內(nèi)，分臺(tái)階，條帶方向由下游往上游設(shè)置，條帶寬度根據(jù)施工倉(cāng)面的具體寬度適時(shí)調(diào)整。

②卸料平倉(cāng)應(yīng)嚴(yán)格控制三級(jí)配和二級(jí)配混凝土的分界線，上下游防滲層混凝土的攤鋪寬度應(yīng)滿足施工圖紙的規(guī)定，最大誤差不得大于30cm。先鋪設(shè)高標(biāo)號(hào)的混凝土再低標(biāo)號(hào)的混凝土，按每層鋪料振搗一次的方式進(jìn)行，每次鋪料厚度控制在45cm～55cm，在模板上畫(huà)出分層高度線，作為輔助控制手段。平倉(cāng)后混凝土表面應(yīng)平整，厚度應(yīng)均勻。施工縫面上在鋪砂漿、水泥摻合料漿前應(yīng)嚴(yán)格清除二次污染物，鋪漿后應(yīng)立即覆蓋混凝土。

（4）混凝土振搗。

①澆入倉(cāng)內(nèi)的混凝土應(yīng)隨平倉(cāng)，隨振搗，不得堆積。澆筑的第一層混凝土應(yīng)加強(qiáng)平倉(cāng)振搗。混凝土振搗時(shí)，振搗器距模板應(yīng)有一定距離，并不得觸動(dòng)鋼筋及預(yù)埋件，無(wú)法使用振搗器的部位，將輔以人工振搗。

②采用Φ100高頻振搗器振搗，鋼筋密集部位采用Φ70插入式振搗器振搗，振搗器宜垂直插入，快插慢拔。每一位置的振搗時(shí)間，以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡，并開(kāi)始泛漿為準(zhǔn)，通常以20～30s為宜，避免欠振、過(guò)振。兩次插入混凝土的水平距離以40cm為宜，插入位置呈梅花型布置。為加強(qiáng)上下層混凝土的結(jié)合，每次應(yīng)插入下層混凝土不小于5cm，在澆筑接茬處應(yīng)振搗到位；振動(dòng)棒距模板距離不小于20cm，且不得觸動(dòng)鋼筋、止水、預(yù)埋件和模板，無(wú)法使用振搗器的部位應(yīng)輔以人工振搗。

③倉(cāng)內(nèi)若有粗骨料堆疊時(shí)，應(yīng)均勻地鏟放于砂漿較多處，不得用水泥砂漿覆蓋，以免造成內(nèi)部蜂窩。在傾斜面上澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)從低處開(kāi)始澆筑，澆筑面應(yīng)保持水平，避免由此產(chǎn)生蜂窩麻面。混凝土澆筑過(guò)程中，嚴(yán)禁加水，不合格的混凝土嚴(yán)禁入倉(cāng)。

④澆筑過(guò)程中應(yīng)專人負(fù)責(zé)檢查模板，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即通知現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員，并及時(shí)處理。

⑤在高溫季節(jié)對(duì)振搗平整的倉(cāng)面及時(shí)用保溫被覆蓋以防止混凝土溫度回升。

3.3.2層間結(jié)合

為使壩體混凝土層間結(jié)合良好，在振搗上一層時(shí)，應(yīng)插入下層中5cm左右，以消除兩層之間的接縫，同時(shí)在振搗上層混凝土?xí)r，要在下層混凝土初凝之前進(jìn)行。對(duì)于已達(dá)初凝的施工層面，必須攤鋪水泥砂漿后，立即在其上攤鋪混凝土，并應(yīng)在砂漿初凝以前攤鋪完畢。

3.3.3 施工縫處理

混凝土水平施工縫縫面采用高壓沖毛機(jī)沖毛，以清除混凝土表面乳皮，沖毛標(biāo)準(zhǔn)是露砂微露石。縫面采用流水養(yǎng)護(hù)或噴霧養(yǎng)護(hù)，直至澆筑上一層混凝土為止。在每個(gè)條帶攤鋪混凝土之前，先攤鋪一層2cm～3cm厚的水泥砂漿（砂漿強(qiáng)度等級(jí)比壩體混凝土高一級(jí)），然后立即在其上攤鋪混凝土，并應(yīng)在砂漿初凝以前攤鋪完畢。對(duì)于已達(dá)初凝的施工層面，必須攤鋪水泥砂漿后方可繼續(xù)施工。

混凝土澆筑至最后一層時(shí)，控制混凝土拌和量，以防多拌。倉(cāng)內(nèi)機(jī)械設(shè)備按順序依次退出、封模。若是結(jié)構(gòu)面層，則做人工收漿抹面處理。收漿后的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，采用高壓水槍進(jìn)行沖毛處理，局部鑿毛。沖毛達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)為沖去乳皮和灰漿，直到混凝土表面積水由渾變清，露出砂粒微露小石為止。

因施工計(jì)劃變更、降雨或其它原因造成施工中斷時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)已攤鋪的混凝土進(jìn)行振搗。對(duì)于停止鋪筑的混凝土應(yīng)進(jìn)行修整并根據(jù)其繼續(xù)澆筑的間隔時(shí)間按要求處理。

3.3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)和保護(hù)

施工過(guò)程中，混凝土的倉(cāng)面應(yīng)保持濕潤(rùn)。正在施工和振搗完畢的倉(cāng)面應(yīng)防止外來(lái)水流入。

在施工間歇期間，混凝土施工結(jié)束12～18h后開(kāi)始進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。對(duì)水平施工層面，灑水養(yǎng)護(hù)應(yīng)持續(xù)至上一層混凝土開(kāi)始澆筑為止，對(duì)于永久暴露面，采用流水養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)齡期。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)福建永泰抽水蓄能電站下水庫(kù)的工程實(shí)踐分析可以看出，混凝土澆筑技術(shù)采用了預(yù)先定制、鋪設(shè)和充灌等施工方式，能夠節(jié)省大量的人工成本，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗沖擊能力、整體性好以及施工操作簡(jiǎn)易等優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐表明，混凝土的原材料配比的合理控制以及施工方案的流程和分層分塊設(shè)計(jì)可以保證項(xiàng)目的安全可靠，值得在類似工程中推廣使用。