索风营水电站碾压混凝土重力坝连续上升施工技术

姚国虎

（中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007）

1 概 述

索风营水电站位于贵州省修文、黔西县交界的乌江干流六广河段，是乌江干流继洪家渡、东风水电站之后的第3个梯级电站，工程以发电为主并承担调峰、调频、事故备用等任务。工程枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪表孔、右岸引水系统及地下厂房等建筑物组成。电站总装机容量600MW，保证出力166.9MW，多年平均发电量20.11亿kW·h。

大坝由河床溢流坝段和两岸挡水坝段组成，坝顶全长164.58m，其中河床溢流坝段长82m，坝基高程为EL.729m，坝顶高程为EL.843.8m，最大坝高114.8m，坝顶宽11m。大坝为全断面碾压混凝土重力坝，混凝土总量为55.5万m3,其中碾压混凝土方量为44.7万m3，常态混凝土方量为10.8万m3。河床溢流坝段布置5孔单孔宽13m、堰顶高程EL.818.5m的开敞式溢流表孔，下游以“X”型宽尾墩+台阶坝面+消力池的组合方式消能。整个坝体在EL.732m及EL.783.2m设置有两层水平廊道，溢流坝段碾压混凝土顶高程为EL.811.4m，非溢流坝段混凝土顶高程为EL.842.8m。

2 碾压混凝土连续上升施工技术措施

碾压混凝土连续上升施工不仅要满足碾压混凝土施工强度大、机械化强度高、施工中各工序之间配合紧密等基本要求，还需要满足长周期不间歇连续上升施工的要求。因此必须从原材料供应、碾压混凝土生产、运输、入仓及施工设备配置、仓面施工准备等环节作统筹安排，科学布置，才能保证碾压混凝土连续上升的顺利进行。

2.1 原材料供应

大坝碾压混凝土所使用砂石骨料为索风营水电站工程C2标采用石灰岩轧制的人工砂石骨料，砂石骨料通过皮带机从C2标储料场直接输送到拌和系统砂石调节料仓，再通过皮带机转运到预冷料仓预冷后直接运送上拌和楼；工程所用水泥为贵州水泥厂生产的“乌江牌”42.5#普通硅酸盐水泥，水泥利用水泥罐车直接散装运输至拌和系统，气送入水泥储料罐，通过安装于储料罐底部的气化泵气送上楼；大坝碾压混凝土使用的掺合料为贵州凯里电厂粉煤灰和遵义电厂粉煤灰，粉煤灰利用料罐车直接散装运输至拌和系统，气送入粉煤灰储料罐，通过安装于储料罐底部的气化泵气送上楼；大坝碾压混凝土使用的外加剂为四川成都晶华化工有限责任公司生产的QHR20型高效减水剂，通过布置于EL.910m外加剂池配制成溶液后，利用管道直接输送至拌和楼。所有原材料基本上均达到机械化作业，能满足碾压混凝土连续上升施工的要求。

2.2 拌和系统布置

为满足碾压混凝土施工连续上升浇筑要求，拌和系统规划布置上既要能满足碾压混凝土施工强度的生产要求，又要能满足单座楼体或拌和机检修保养时能保证碾压混凝土的正常生产。

综合仓面最大浇筑强度及楼体检修保养要求，拌和楼选用HZ300-2S4000L型双卧轴强制式混凝土拌和楼1座，搅拌机为2台德国BHS公司生产的双卧轴强制变速搅拌机，出料容积为2×4m3，混凝土生产能力为：碾压混凝土250m3/h；常态混凝土300m3/h（最大骨料150mm）；另选用八局自行研制并在沙牌工程使用过的强制式连续拌和楼1座备用，混凝土生产能力为：碾压混凝土200m3/h；常态混凝土150m3/h。

2.3 碾压混凝土运输

碾压混凝土均采用20t自卸汽车运输，运输最大距离1.5km（拌和楼出料口至大坝右岸EL843.8平台）。单车运输能力为7.8m3/车，5车/h，小时运输能力39m3/h。根据仓面最大浇筑强度，配置自卸汽车8台（其中2台备用）。

2.4 碾压混凝土入仓

索风营碾压混凝土大坝左右非溢坝段碾压混凝土均采用真空溜槽输送入仓，真空溜槽槽身做成6m长一个标准节，采用螺栓连接，在使用过程中随着坝体混凝土浇筑上升逐节拆除，以满足碾压混凝土入仓需要。同时在真空溜槽出料口悬挂一橡胶溜筒，便于仓内转料汽车接料及减小下料落差。

2.5 模 板

施工过程中需要立模的部位有上游迎水面、坝段横缝面及下游台阶面。根据缝面结构特点，上游迎水面及坝段横缝面采用交替式上升大模板，下游台阶面采用连续翻升模板。

（1）交替上升大模板：单块模板尺寸为3.1m×3m（高×宽），每两块模板组成一套模板使用。该模板后面支撑采用钢桁架结构，具有足够的刚度及强度，保证在混凝土施工中其变形在规范允许范围内；面板采用芬兰VⅠSA面板，以保证混凝土浇筑外观质量。单块模板设三排Φ22拉模筋，每排两根。该模板具有立模快、易校正的优点，采用吊车吊装立模只需15min。施工时交替向上翻升，可满足坝体连续上升浇筑要求。

（2）坝后台阶连续翻升模板：模板尺寸为1.2m×3m（高×宽），该模板后部采用钢桁架支撑，面板采用4mm厚钢板。模板数量按6m浇筑层配置，即配置5层台阶模板。施工时，第一层模板在碾压混凝土浇筑层面上立好，在碾压混凝土上升过程中将第二层、第三层、第四层、第五层模板依次立上去，浇筑第六层时将第一层模板翻升上来，如此循环，可满足坝体连续上升浇筑要求。

2.6 主要施工机械设备配置

碾压混凝土浇筑的特点是施工机械化程度高，浇筑过程中主要是靠平仓机和碾压机作业，只有模板周边、靠边坡等变态混凝土部位才采用人工手持振捣棒振捣。

根据平仓机、碾压机生产效率，结合索风营碾压混凝土施工碾压作业参数（碾压机行走速度、碾压遍数等），经计算分析，仓面面积在2000m2以内时需要1台BM202、1台D301P平仓机即可满足施工要求；仓面面积在4000 m2以内时需要2台BMW、2台平仓机即可满足施工要求。同时为保证仓面施工的边续性，平仓机、碾压机均增加1台备用，并配置1台手扶式小碾对模板边角等部位进行碾压，配置一定数量的手持式振捣棒振捣变态混凝土，保证其与碾压混凝土浇筑同步进行。

2.7 温度控制

传统的碾压混凝土浇筑多采用3m升层浇筑，层间间歇期一般为7～8天，由于碾压混凝土的水化热发生的过程较缓慢，内部达到最高温度的时间长，通过间歇期层面散热的效果有限，但仍能部份降低碾压混凝土内部温度峰值。连续上升浇筑时，由于其上覆盖混凝土层厚，其内部混凝土水化热无法散出，造成内部温度高，有可能超过设计要求导致不能连续施工。因此必须采取有效的温控措施，才能保证混凝土连续上升施工浇筑。采取的主要温控措施如下：

（1）加强出机口温度控制：在拌和系统布置了150万大卡制冷容量的制冷系统，对预冷骨料仓内的粗骨料进行通冷风冷却及向拌和机内提供拌和用冷水，保证出机口碾压混凝土温度在17℃以下。

（2）加强运输过程中温度控制：在碾压混凝土运输汽车及皮带机上搭设遮阳棚，以防止阳光直晒，同时要求运输混凝土车辆在途中不得停留，以减少碾压混凝土运输过程中温度的回升。

（3）保持仓面持续喷雾：在混凝土摊铺及碾压过程中，配置一定数量的喷枪，采用45°仰角向仓面上空持续喷雾，因仓面喷雾不只是保持混凝土表面水分，还具有降低仓面气温的作用。实践证明，喷雾仓面的气温比未喷雾仓面的气温要低（2～3）℃，对降低混凝土温度具有明显的效果。

（4）埋设冷却水管通水降温:在坝体混凝土浇筑以后，由于水泥水化热将导致坝体混凝土混凝土温度继续升高，为了控制坝体内部混凝土温度超过设计容许温度，采用在坝体内部埋设计冷却水管，通水冷却坝体混凝土以进行后期温度控制。

冷却水管埋设：冷却水管埋设为1.5m×1.5m，即层间距1.5m，管间距1.5m，单根管路长度按200m左右控制，最大不超过250m。冷却水管埋设不允许跨越坝体诱导缝。水管按高程在碾压混凝土层面碾压完毕后进行铺设，铺好的水管用10#铁丝做成的U形卡固定，水管铺设完毕后，即可进行上层碾压混凝土铺料工作，但铺料时应防止粗骨料压扁或损坏水管，在上层碾压混凝土铺料碾压完毕后应立即通水检查，如发现有漏水或出水量较少的情况，要找出漏水点或管道堵塞位置，并将该部位混凝土挖开对水管进行处理，使其通水量达到要求，然后再将该部位混凝土重新回填碾压密实。

通水冷却：通水冷却时间在铺设水管层混凝土碾压完毕后即开始进行，冷却水进水温度按（10～12）℃控制，通水冷却20天后，根据进行出水口温差及观测温度再决定是否继续通水；通水流速按（0.6～0.7）m/s控制，为减少通水对初期混凝土造成不良影响，前2天流速适当降低；冷却水进水口水温与坝体内部温度温差按 （17～20）℃控制，对出水温度大于30℃的水管采用加大通水流量的措施。

通水冷却效果：根据对冷却水进出水口温度测量结果比较，进出水温差值在（6～8）℃之间；根据坝体内所埋温度计及测温光缆观测结果，通水冷却部位跟未通水冷却部位温度差值在（4～6）℃之间，可见通水冷却对坝体降温的效果是非常明显的，利用通水冷却控制碾压混凝土连续上升施工内部温度是一种较好的方法。

3 结语

索风营水电站碾压混凝土重力坝通过对碾压混凝土生产、运输及仓面模板等施工工序的改进，成功地实现了碾压混凝土的连续上升浇筑。但由于受岸坡固结灌浆的影响，升层高度一般只在（12～18）m左右，只在非溢流坝段部位部位达到一次浇筑到坝顶，升层高度达31.4m，并且浇筑过程中受原材料供应、设备故障等影响，也曾造成被迫停仓的情况。通过对索风营水电站碾压混凝土连续上升施工情况及施工质量分析，连续上升施工是可行的，对缩短施工工期是一种行之有效的方式，但是应注意以下几点：

（1）混凝土原材料供应、运输、入仓方式、仓面模板及设备配置等工序方面合理规划、统筹布置，以保证能满足碾压混凝土高强度、长周期的施工要求。

（2）采取有效的温控措施对混凝土内部温度进行有效控制。

（3）对坝基及岸坡固结灌浆采用无盖重固结灌浆方式，提前将固结灌浆施工完毕，使固结灌浆不占用碾压混凝土浇筑的直线工期，保证碾压混凝土浇筑的连续性。