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大朝山水電站碾壓混凝土設計和施工的幾個特點

作者:admin來源:本網 日期:2017-11-21 15:50:07 人氣: 標簽:

  大朝山水電站是云南省瀾滄江中下游河段梯級開發中的第四級電站,為梯級開發中的第二個動工興建的水電站,電站總裝機容量1350MW,水庫總庫容94億m3.電站由攔河壩和右岸地下廠房系統組成。壩址距昆明市630km,于1997年開始主體工程施工。攔河壩除進水口壩段外,其余壩段為碾壓混凝土重力壩。1997年8月開始碾壓混凝土的施工,1998年11月開始碾壓混凝土攔河壩的施工,到目前為止,澆筑的碾壓混凝土近80萬m3,占碾壓混凝土總量的90%. 2碾壓混凝土的應用條件21自然條件大朝山水電站地處滇西南,為印度洋季風氣候。旱雨季分明,溫差不大。每年6月至10月份為雨季,11月至5月份為旱季,雨季時段內主要為陰雨天氣,從時間上講,該時段的平均氣溫也高于旱季,溫度也相對高一些。而旱季最明顯的特征是降雨量小,絕大部分為晴天,該時段內氣候相對干燥,晝夜溫差大。

  22工程條件根據建筑物的布置和特點,本工程采用碾壓混凝土的部位有:攔河壩的河床壩段和左岸非溢流壩段。消力戽。上游拱圍堰及左右岸重力墩。下游土石圍堰的混凝土護面等。

  施工條件:攔河壩為枯水期(每年1 0月至次年的6遠小于二級配RCC,但比三級配RCC多8元/m3.如果計入由于混凝土容重增加約120kg,再加上由于混凝土品種單一而減少的施工干擾,混凝土和易性改善,以及溫控條件的簡化所減少的投資,采用全斷月)施工,洪水期(每年7月至9月)基坑過流度汛,因此碾壓混凝土的施工絕大部分在11月至次年5月份的時段內澆筑。

  工期條件:按施工總進度的安排,要求于1998年5月底前完成上游碾壓混凝土拱圍堰、左右岸重力墩和下游土石過水圍堰的混凝土護面,使河床基坑達到防洪度汛標準,同時要求攔河壩壩基開挖完成;1998年11月至2000年5月的兩個枯水期時段完成大部分攔河壩的碾壓混凝土施工。

  23原材料條件水泥采用云南紅塔滇西水泥股份有限責任公司的“上登牌”普通硅酸鹽水泥。摻合料為本工程自建粉磨加工廠生產的PT摻合料,PT摻合料為磷礦渣和凝灰巖的混磨料,大朝山水電站的所有混凝土摻合料均采用PT摻合料。砂石集料為本工程自建的砂石加工廠生產的集料。外加劑采用成都攀雙外加劑廠生產的FDN~04高效減水緩凝劑。

  3碾壓混凝土的研究、設計和施工大朝山水電站的碾壓混凝土從研宄到應用經歷了較長的時間,現對影響本工程的一些主要問題敘述如下。

  3.1碾壓混凝土新型PT摻合料的研究3.11新型PT摻合料的研究云南省的水力資源豐富,全省的電力供應以水電為主。而火電廠主要分布在昆明附近和滇東及滇東北等地,因此大朝山壩址附近沒有粉煤灰供應點,如碾壓混凝土的摻合料采用粉煤面準三級配RCC筑壩在經濟上應當是合算的。

  韋卓信,男,55歲,高級工程師,總工室主任。(:2000~08~28責任編輯尹美娥)灰,供應點(昆明)至壩址的距離在630km以上,運輸、造價及管理等均存在問題。因此研宄新型的碾壓混凝土摻合料替代粉煤灰對遠離粉煤灰供應點的地區建設碾壓混凝土壩有其重要經濟效益和應用前景(我國很多大型水電工程處于交通不便的西部地區)。漫灣水電站(距昆明499km)大壩混凝土的中后期以超摻的形式采用凝灰巖粉作為混凝土的摻合料。

  大朝山水電站的碾壓混凝土新型摻合料的研宄始于90年代初期,1992年提出以凝灰巖粉作為碾壓混凝土摻合料的混凝土配合比,其三級配R9150的水泥用量為79kg/m3,另加6kg硅粉。該混凝土配合比存在水泥用量偏高(相對于以粉煤灰為摻合料的碾壓混凝土),外加劑用量高(25%)等不利條件,其主要原因為所采用的凝灰巖的活性不高,經研宄,采用物理和化學等各種手段均無法提高凝灰巖的活性。

  根據云南省的礦物資源和專家咨詢意見,1993年底,開始了以磷礦渣和凝灰巖混合作為碾壓混凝土摻合料的研宄工作。

  經反復對比、優化試驗,于1995年底提出了以PT摻合料為碾壓混凝土摻合料的混凝土配合比,其三級配R915的水泥用外加劑075%,接近國內采用以粉煤灰為摻合料的碾壓混凝土用量水平,隨后開始了應用于工程的現場工藝性試驗。

  3.12現場的應用研究由于對新型PT摻合料的相關的一些性能了解不夠,對大朝山的氣候特點分析不夠,同時砂子的石粉含量不高等原因,1997年6月進行的的第一次工藝性試驗并不令人滿意。經第一次工藝性試驗后,開始了提高砂子石粉含量的砂石系統改造、外加劑適應現場環境的改性、PT摻合料質量控制標準的修訂等工作。經過系統改進,1997年8月開始在右岸重力墩進行試驗性施工,至1997年底,使以PT作為碾壓混凝土摻合料的碾壓混凝土具備了大倉面施工的技術認識和技術保證(如初凝時間的控制、VC值的控制、砂子石粉含量和PT摻合料質量波動的配合比微調控制等)。

  1998年3月至5月的碾壓混凝土拱圍堰的施工,摸清了大倉面、高溫季節的碾壓混凝土施工特點,為攔河壩碾壓混凝土奠定了基礎。

  3.13PT摻合料的工業性生產PT摻合料的生產可采用兩種方式,一是分別對磷礦渣(P)和凝灰巖(T)磨細后摻混,另一種為兩種材料放在一起混磨。前者具有兩種材料和細度容易控制,但摻混均勻的難度大;后者存在兩種材料的硬度不一致,兩種材料的細度不均勻的問題,但兩種材料摻混均勻,便于混凝土生產控制。經研宄,當兩種材料混磨達到一定的細度(45m篩余‘20%)時,PT摻合料的28d膠砂強度比和需水量比波動不大,因此本工程的PT摻合料采用兩種材料同比例一起混磨,以細度進行控制的方式進行生產。

  3.2碾壓混凝土的設計大朝山水電站碾壓混凝土在設計中主要考慮了以下幾個方面的因素:(1)PT摻合料按二級粉煤灰的標準進行控制(下限),28d膠砂強度比> 64%,90d膠砂強度72%,需水量比‘103%,細度(45m篩余20%,原材料的化學成份采取定期抽撿的方式進行原材料的控制;(2)碾壓混凝土的主要控制指標有,初凝時間不低于4hVC值為2~5ft宜取低值,高溫時段(太陽照射且氣溫超過25C)的倉面噴霧,霧區降雨強度/h,務區環境溫度> 25C,務區相對濕度> 85%,碾壓混凝土從出機口到碾壓開始不超過2U碾壓后,熱升層層面泛漿率應為100%,混凝土入倉溫度超過設計規定溫度值的總車數應不得超過1%,且不得超過2C,碾壓混凝土容重> 3.21碾壓混凝土拱圍堰設計大朝山水電站大壩基坑采用枯水期施工,洪水期基坑與導流洞聯合度汛的導流方式,上游設置了臨時土石圍堰(1997年11月10日至1998年5月31日期間擋水),臨時土石圍堰與大壩之間為碾壓混凝土拱圍堰,擋水時段為每年10月1日至次年的6月30日。設計最大堰高52m,堰軸線長度175m,底部最大寬度129m,頂部寬度7m.左右分別為左、右岸重力墩。設計為175m長的整體碾壓混凝土雙曲拱圍堰,考慮初期擋水和拱圍堰的受力條件,碾壓混凝土強度等級為三級配R200實施過程中,出現了拱圍堰基礎局部不見基巖(寬度11~ 15m)的不利情況,為保證基礎的承載條件,對基礎部分進行了修改,加厚加寬了基礎混凝土。最后的拱圍堰的實際體型為:最大堰高525m,碾壓混凝土的最大高度45 5m.碾壓混凝土最大寬度為12m.碾壓混凝土最大倉面面積為2 100m2.拱圍堰于1998年2月8日開始澆筑混凝土,3月2日開始澆筑碾壓混凝土,5月5日完成拱圍堰的混凝土工程,由于拱圍堰的快速上升,提前達到擋水條件,設計取消了上游臨時土石過水圍堰的4月至5月加高8m的設計,使臨時土石過水圍堰提前完成使命。

  3.22碾壓混凝土重力壩設計攔河壩最大壩高111m,基礎廊道頂板以下為基礎墊層混凝土和常態混凝土(總厚度為45m),以上為碾壓混凝土。大壩上游面為厚度1 4m的防滲層,設計為二級配R%200大壩內部及下游混凝土為三級配R90150壩段寬度由建筑物布置而定,為1十24m.橫縫上游側設置2道銅止水片,1道塑料止水片,下游側設1道銅止水片。根據對“二枯”34萬m3的碾壓混凝土的壓水、取芯試驗,設計取消了原擬定的上游面涂一層高分子材料的方案。

  3.23壩面臺階式溢流面設計攔河壩中部設置5個溢流表孔,總寬度86m.溢流面坡度為1:07原設計為平均厚度約25m的三級配R90300的高強度等級常態混凝土。根據寬尾墩消能特點和其他中小型工程碾壓混凝土臺階式溢流面的經驗,設計將表孔溢流面改為臺階式溢流面。每個臺階高度1m,寬度07m,上部的第一個臺階的高度2m,寬度1 4m,起始點處的坡度1‘08臺階與碾壓混凝土施工一并進行,該部位的混凝土為二級配R90200的碾壓混凝土,與大壩碾壓混凝土施工一并進行。

  3.24下游土石過水圍堰護面設計下游土石過水圍堰頂寬100m,堰頂長度158 7m.堰頂需進行混凝土護面的面積為15870m2,原設計為厚度80cm的三級配Rw200常態混凝土,單塊尺寸1mK 15m,施工兩塊后對工期進行分析,在1998年5月底以前無法保證堰頂的護面混凝土全部完成,經分析后對剩余部分(95%以上)改為碾壓混凝土施工,厚度90cm(三個碾壓層),30m―個碾壓條帶,為減少混凝土的不規則裂縫,每30m設置一道伸縮縫(預留瀝青板)。第二層和第三層間設置了鋼筋網,為保證混凝土板的整體穩定性,鋼筋網穿過伸縮縫。根據過水條件,從上游向下游方向每個碾壓條帶均比下一個碾壓條帶高一個碾壓層(30cm)。

  施工中對第一層碾壓基礎(為砂卵石面)在碾壓前先灑鋪厚3- 5cm的砂漿,以保證第一層的碾壓效果。

  3.3主要施工特點本工程碾壓混凝土的施工特點有以下幾個方面。

  3.31混凝土入倉方式混凝土入倉方式有四種,一是汽車直接入倉,拱圍堰、下游圍堰護面、消力戽和壩基較低的部位等大部分碾壓混凝土均采用此方法;二是采用汽車運輸,負壓真空溜槽進行垂直運輸,倉內汽車轉料(負壓真空溜槽入倉),該方式主要針對大壩中部高程的碾壓混凝土,負壓真空溜槽最大的垂直高度84m;三是汽車運輸接水平皮帶機運料,再接負壓真空溜槽進行垂直運輸,倉內汽車轉料(皮帶機入倉),該方式主要針對大壩上部高程的碾壓混凝土;四是汽車運輸接纜機直接入倉(纜機入倉),該方式為輔助手段,主要在其他方式無法入倉時采用。

  3.32模板由于碾壓凝土具有快速上升的特點(拱圍堰達到一個月連續上升216m),因此模板必須適應這個特點。本工程采用了連續上升翻轉模板,模板長X高=43m,當混凝土碾壓高度超過本模板的2/3時,下層模板可轉安裝至上部,保證了碾壓混凝土的連續上升。

  3.33碾壓混凝土的鋪筑方式當大壩高度較低時,碾壓分倉基本不受限制(入倉道路布置方便),但當大壩上升到一定高程時,河床部位的碾壓混凝土即需進行大倉面施工。因此大壩碾壓混凝土施工時,當倉面小于3000m2時,采用平層碾壓施工方式;當倉面大于3時,采用斜層平推鋪筑施工方式,斜層平推鋪筑的坡度一般為3.34倉面噴霧為控制混凝土澆筑溫度,保持攤鋪混凝土的表面濕度,設計要求:當氣溫超過25C,晴天,每天上午9時至下午18時的時段內,必須進行倉面噴霧,以降低倉面的環境溫度和減少碾壓混凝土的VC值損失過大。現場噴霧一般采用固定噴霧點和流動噴霧點兩種,流動噴霧點受旁站監理和倉面指揮人員的指揮。

  3.4碾壓混凝土的質量3.41過流碾壓混凝土拱圍堰和下游土石過水圍堰己安全度過三個有35d汛后檢查,沒有大的破壞。

  3.42大壩現場檢測情況大壩碾壓混凝土的強度普遍超強,分析其主要原因為PT摻合料的后期強度較高。現場壓水和取芯情況良好,上游防滲區己達到設計要求,基本未進行處理,并取消了上游的高分子防滲涂料,取芯最大長度4m.現場的各種物理力學試驗均達到和超過設計要求,兩次原位大型抗剪試驗的結果表明,碾壓混凝土的熱升層和冷升層的/和c均超過設計指標。當碾壓混凝土的VC值為0s時,仍能進行碾壓,且混凝土強度沒有明顯的降低。

  4幾個基本結論大朝山水電站碾壓混凝土在設計和施工中的幾個基本結在較短的時間內可完成一座體型較簡單、中等高度的大壩;(2)PT摻合料基本達到二級粉煤灰的標準,可應用于大壩碾壓混凝土;(3)采用PT摻合料后,由于PT摻合料的比重大,砂子的石粉含量必須達至某一程度才能保證其碾壓效果,VC值可不受規范的限制;(4)碾壓混凝土可應用于過流面及其護面。

  鄧毅國,男,38歲,副總工,教授級高級工程師。

  (收稿曰期:2000~09~28責任編輯聶建平)

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