Murum水电站RCC围设计与施工技术研究

余金水

（中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007）

1 工程概述

Murum水电站工程地处马来西亚婆罗洲岛的砂捞越州，坝址位于Rajang河流域源头Murum河上，距Bintulu市约200 km。

该工程主要由碾压混凝土重力坝、坝身表孔溢洪道、引水系统（含调压井）、发电厂房、生态流量引水发电系统等组成。坝顶长度473 m，最大坝高141 m。工程主要任务是发电，水库正常蓄水位540 m，死水位515 m，总库容120.43亿m3，调节库容54.75亿m3。

导流建筑物由Murum河左岸布置的一条导流隧洞、上下游土石围堰及上游碾压混凝土围堰组成。导流隧洞马蹄形标准过水断面尺寸为10.0 m×15.9 m，过流面积约137.0 m2。

2 RCC围堰设计

2.1 设计标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2 000）规定，水库总库容为 120.43亿m3，主体工程为Ⅰ级建筑物。按《水电水利工程施工导流导则》（DL/T 5114-2 000）规定，相应导流工程为IV级建筑物。根据《防洪标准》和《水利水电工程施工组织设计规范》规定，对于IV级导流建筑物，相应RCC围堰挡水标准为3～10年一遇。

考虑Murum水电站枯水期较短，经技术经济比较，Murum水电站上游围堰采用RCC可过水围堰。RCC围堰挡水标准采用全年5年一遇设计流量Qp=20%=2 080 m3/s时，上游水位为442.22 m。推算实际可挡全年6～7年一遇（P＞20%），相应流量约2 100 m3/s；同时采取加大上游围堰堰顶高程，确保大坝施工期安全。RCC围堰堰顶高程为445.0 m，自溃堰堰顶高程446.5 m。

导流标准按30年一遇设计，相应设计流量为Qp=3.33%=3 000 m3/s。经水力计算，RCC过水围堰，遭遇30年一遇洪水标准（Qp=3.33%=3 000 m3/s）时，上游最高水位447.5 m，导流洞泄流量2 345 m3/s，堰顶过流量655 m3/s。

2.2 围堰平面布置

上、下游围堰布置根据地形地质、大坝基坑开挖范围、导流隧洞布置等确定，并满足基坑内施工道路、施工机械布置、基坑排水等要求。

坝址区河床及两岸谷坡地形基本对称，坝轴线处为杂砂岩构成的山脊，山脊两侧为凹槽地貌，凹槽中分布有厚度（10～15）m以块石、大块石与巨块石夹土为主的崩坡积层。为减少围堰长度、堰体填方量及降低围堰与两岸岸坡连接处理难度，上、下游围堰均宜向上游布置，对陡坡河床，上移可降低围堰堰体、防渗墙及截流戗堤高度，上游围堰若移至导流隧洞进口右侧，导流隧洞进口水流可能对围堰坡脚造成淘刷，故不宜离导流隧洞进口太近。

综以上分析，RCC围堰布置应有利于导流隧洞安全运行，便于碾压混凝土围堰基础开挖施工。围堰轴线与左岸导流隧洞进口轴线交角分别为41.57°，围堰轴线直线布置，全长约114.87 m，围堰轴线距左岸导流隧洞进口距离为136.7 m，距大坝开挖上游轮廓线约200.0 m，具体布置详见图1所示。

图1 Murum水电站上游RCC围堰平面布置图

2.3 围堰结构设计

上游RCC围堰过水围堰最大高度29 m，加自溃堰30.5m，最大底宽27.75m。围堰轴线长度114.31 m。采用碾压混凝土围堰结构型式，按《水利水电施工手册》规定及结构计算结果，坝顶宽度选6 m，上游面采用铅直，下游面坡度选为1∶0.75，结合围堰消能设计，下游面采用45 cm×60 cm（宽×高）台阶消能。自溃堰采用袋装粘土，顶宽1m，两侧坡比1∶0.75。围堰结构剖面见图2所示。

图2 Murum水电站RCC围堰典型剖面图

RCC围堰不设置纵缝，考虑到两岸堰肩地质现状，堰肩开挖不易形成台阶，则左、右岸两边坡坝段宜与相应的中间河床坝段进行并缝处理（即仅在中间分一条缝），以满足围堰稳定。横缝止水采用一道塑料止水带，止水位置设置在离上游堰面0.3 m处。

RCC围堰采用三级配C10W4碾压混凝土，上游面防渗层采用富胶凝材料的C10W6碾压混凝土，防渗层厚度为1 m。

考虑到围堰堰基地质情况较差，局部存在大块石架空以及左岸堰肩导流洞边坡部分出现坍滑的现象，在RCC围堰堰基及左岸坍滑体范围进行固结灌浆处理。固结灌浆孔间排距为2.5 m×2.5 m，梅花型布置。最上游一排固结灌浆孔深20.0 m，兼作帷幕灌浆孔；堰基部位固结灌浆孔深入基岩6.0 m；左堰肩坍滑体部位固结灌浆孔按深入滑移面以下5.0 m控制。固结灌浆后基岩透水率合格标准为：q≤5 Lu。

3 RCC围堰施工

3.1 施工特点

Murum水电站上游RCC围堰结构较为简单，仓面面积小，施工机械化程度较高，如何在短时间内，在高温多雨季节，施工干扰大的情况下快速施工，同时检验热带季风气候下碾压混凝土施工配合比、工艺参数及施工技术措施，碾压混凝土施工人员培训是RCC围堰施工主要考虑的问题，其主要施工特点如下：

（1）上游围堰最大仓面面积约1 450 m2，碾压混凝土施工采用自卸汽车直接入仓。仓面配备了汽车吊、平仓以及碾压等设备，施工机械化程度高，且碾压混凝土与变态混凝土同时施工，施工调度、安全管理难度大。

（2）RCC围堰混凝土浇筑与大坝基础开挖同时施工，施工场地狭窄，坝基开挖与混凝土入仓施工干扰较大。

（3）Murum河流域属热带季风气候，RCC围堰施工时段为2010年6月中旬～8月中旬，暴雨和高温时段交错，平均日降雨量达到15.9 mm，雨天施工与混凝土温度控制难度较大。

（4）Murum河流域水位随着降雨的大小，具有暴涨暴落的特性，RCC围堰上游土石围堰防渗效果面临较大的考验；导流隧洞边坡地质情况较差，雨水冲刷后的边坡稳定对RCC围堰施工影响极大。

（5）现场施工人员对碾压混凝土施工程序与方法不熟悉，平仓、碾压设备操作人员业务水平较差，需要经过RCC围堰施工的锻练，对碾压混凝土施工进行全面的认知与熟悉，以保证后期大坝碾压混凝土的顺利施工。

3.2 施工配合比

Murum水电站上游RCC围堰堰体碾压混凝土设计标号为C10W4，上游1.0 m厚防渗层混凝土标号为C10W6，堰基填塘混凝土标号为C10。施工配合比如附表。

配合比使用条件：

（1）Bintulu P.Ⅰ42.5 水泥，表观密度值 3 120 kg/m3。

（2）木胶Ⅰ级粉煤灰，表观密度值2 610 kg/m3。

（3）大坝骨料加工系统生产的砂岩碎石、人工砂。骨料表观密度值：砂2 560 kg/m3，石2 580 kg/m3。

附表 Murum水电站上游RCC围堰混凝土配合比

（4）TG-2缓凝高效减水剂、TG-1A型引气剂。

（5）混凝土二级配、三级配含气量分别按3.0%、2.5%扣除。

3.3 施工布置

施工布置考虑现场实际情况，充分利用已有设施，尽量避免与大坝基坑开挖之间的施工干扰，具体布置以便于施工管理、安全、环保为原则。

3.3.1 施工道路

RCC围堰施工道路主要利用堰基开挖时施工便道以及左岸低线道路。混凝土入仓道路布置在左岸，利用两岸坝肩或基坑开挖石渣回填形成道路，并随着仓面浇筑高程的上升，将道路高程随之升高，路面坡度按不大于15%控制。

3.3.2 混凝土生产系统

混凝土生产系统布置在左岸EL.502.0m平台，包括1座HZ300-2S4 500L的强制式拌和站和2座HZ150-1S4500L的强制式拌和站。系统设计生产能力：常态混凝土600m3/h，预冷碾压混凝土450m3/h。混凝土出机口温度：常温混凝土30℃、预冷碾压混凝土21.0℃。

3.3.3 其 他

施工供风采用移动空压机提供；施工供水与供电均自主供水管路或供电线路就近接入；施工照明采用10 kW镝灯配合碘钨灯，施工照明亮度应满足最低照明度的规定数值。

不专门设置制浆站，变态混凝土制浆采用拌和站拌制，混凝土罐车运至施工现场。

3.4 碾压混凝土施工

3.4.1 碾压混凝土原材料供应及生产

混凝土粗、细骨料由左岸大坝砂石系统提供；水泥采用Bintulu P.Ⅰ42.5水泥；粉煤灰采用木胶Ⅰ级粉煤灰；外加济采用湖南江海公司生产的TG-2缓凝高效减水剂与TG-1A型引气剂。

碾压混凝土由布置在左岸的混凝土生产系统提供，可以满足碾压混凝土最大施工强度要求。

3.4.2 模 板

根据碾压混凝土结构体型，RCC围堰上游迎水面采用3 m×3.1 m（宽×高）交替上升模板，下游面采用C10预制混凝土台阶模板，单块尺寸为1.5 m×1.0 m×0.6 m（长×宽×高）的长方体，其顶部距两侧50 cm处设置Φ16吊环，以便于现场吊装；其余边角部位采用散装钢模板或木模板现场拼装。

3.4.3 混凝土运输

混凝土采用自卸汽车自左岸EL.502.0 m混凝土生产系统，经左岸L2施工道路，左右岸低线道路，围堰施工入仓道路可水平运输至仓面附近。运输混凝土的汽车入仓前，必须冲洗轮胎和汽车底部粘结的泥土、污物，严禁将水冲到车厢内的混凝土上。在围堰入仓道路上布置专门的冲洗平台，平台尺寸为6.0m×4.0 m（长×宽），自卸汽车未冲洗干净，不得强行进仓。

自卸汽车冲洗干净后，距入仓口应有足够的脱水距离（30 m～50 m），脱水路面应为脱水钢平台或碎石路面，并冲洗干净，无污染。

所有施工道路应保证路面的有效宽度和路面平整，及时清除各种障碍物，尤其是脱水路面段。自卸汽车行驶过程中应平稳匀速，避免急刹车、急转弯造成混凝土骨料分离。在特殊情况下（故障、堵车等）需在途中停留时，应立即报告仓面总指挥。

3.4.4 混凝土施工程序与方法

3.4.4.1 混凝土施工程序

Murum水电站RCC围堰碾压混凝土施工工艺流程如图3所示。

3.4.4.2 混凝土施工方法

混凝土施工前，应对包括砂石等混凝土原材料、混凝土生产系统运行情况、施工道路、运输、平仓、碾压、喷雾设备以及仓面准备情况等进行详细检查。具备开仓条件后，方能进行碾压混凝土浇筑施工。

RCC围堰采用通仓浇筑，分层厚度为3.0 m，根据施工道路及设备利用情况确定采用平层或斜层碾压施工。

图3 RCC围堰碾压混凝土施工工艺流程图

（1）碾压混凝土卸料与平仓。

混凝土出机后由自卸汽车运输到仓面内，卸在将要摊铺的部位。控制卸料高度不高于1.5 m，卸料尽可能均匀，料堆旁出现的分离骨料，采用平仓机配合人工将其均匀地摊铺到未碾压的混凝土面上。

碾压混凝土铺筑方式采用平层或斜层法。铺筑面积与浇筑设备能力、碾压混凝土连续升层的允许层间间隔时间以及施工道路等外在因素相适应。

碾压混凝土铺筑层以固定方向逐条带铺筑，平仓方向与围堰轴线方向平行。压实层厚度采用30 cm一层，对自卸汽车卸料，采用多点下料、减少料堆高度。平仓后混凝土表面平整度误差控制在3 cm以内，碾压厚度均匀。利用平层铺筑时要严格控制仓面点线，使仓面略倾向上游，有利于提高层间抗剪能力，雨天施工有利于排水。

施工缝面上在铺砂浆、水泥粉煤灰净浆前严格清除二次污染物，铺浆后立即覆盖碾压混凝土。

（2）碾压。

混凝土平仓完毕后具备碾压条件应立即碾压，采用YZC12型振动碾进行碾压施工，振动碾行走速度控制在（1.0～1.5）km/h范围内，碾压作业程序按无振2遍+有振6遍进行，在仓面周边的（1～3）m范围内应增加单轮有振8遍。经压实度检测，不满足的部位补碾直至合格。为确保施工安全，振动碾距模板不应小于变态混凝土施工区宽度。

围堰碾压垂直水流方向，碾压作业采用搭接法，碾压条带间的搭接宽度为（10～20）cm，端头部位的搭接宽度不小于100 cm。现场施工、技术人员控制碾压宽度走偏距离在10 cm范围内，碾压条带必须重叠（15～20）cm，同一条带分段碾压时，其接头部位应重叠碾压（2.4～3）m（碾压机车身长度）。对于碾压条带开始和结束部位，大型振动碾只有后轮或前轮碾压，比正常碾压部位少碾压一半，必须予以加强。其措施是当本碾压条带结束碾压前，在碾压条带开始和结束部位采用只有后轮振动（前轮无振）或只有前轮振动（后轮无振）补碾完成本条带碾压。大型振动碾碾不到的边缘拐弯部位，采用小振动碾碾压密实。小振动碾碾压作业程序按无振2遍+有振24遍～30遍+无振2遍进行。经压实度检测，不满足的部位补碾直至合格。

连续上升铺筑的混凝土，层间允许间隔时间控制在混凝土初凝时间内，混凝土拌和物从拌和到碾压完毕的时间不应大于2 h。碾压层内铺筑条带边缘、斜层平推法的坡脚边缘，碾压时振动碾不得穿越坡脚边缘，该部位应预留（20～30）cm宽度与下一条带同时碾压，其最终完成碾压的时间应控制在层间允许间隔时间内。

需作为水平施工缝停歇的层面或冷缝，达到规定遍数及压实容重后，进行1～2遍的无振碾压。碾压作业后的混凝土面，要求有微浆出露，振动碾滚轮前后略呈弹性起伏。

仓面总指挥根据现场碾压作业的实际情况要求调整VC值时，应经仓面试验室质控员同意，由试验室质控人员通知拌和站试验室值班人员进行调整。

每层碾压作业结束后，及时在仓面按网格布点，每（100～200）m2碾压混凝土至少1个检测点，每1个铺筑层仓面内应有至少3个检测点，并由试验人员用核子密度仪进行密度检测，对密度值达不到要求的部位应及时补碾，直至合格为止，并找出原因加以改正。补碾后仍达不到要求，在3.0 m3以内的，可以在仓面挖除分散处理；超过3.0 m3应报告质检部门作相应处理。

（3）变态混凝土施工。

变态混凝土主要用于围堰上下游面、止水埋设处以及振动碾碾压不到的地方等。变态混凝土的各项物理力学指标不低于相应碾压混凝土的标准。

① 摊铺及振捣方法。变态混凝土随着碾压混凝土浇筑逐层施工，变态混凝土铺层厚度与平仓厚度相同。人工在混凝土层面上铺设一层水泥、粉煤灰净浆，然后采用Φ100振捣棒将碾压混凝土和浆液的混合物振捣均匀密实，灰浆掺入碾压混凝土内（10～15）min后开始振捣，加浆到振捣完毕控制在1 h内。层面连续上升时，要求浇筑上层混凝土时振捣棒应深入下层变态混凝土内（5～10）cm，振捣棒拔出时，混凝土表面不得留有孔洞。

在止水埋设处的变态混凝土施工过程中，应采取措施妥善保护止水设施不致变位，对该部位混凝土中的大骨料应人工予以合理剔除，振捣应仔细谨慎，以免产生任何渗水通道。

水泥、粉煤灰净浆摊铺的速度应与碾压混凝土的摊铺速度相适应。在浆液的摊铺过程中，仓面储浆桶应对浆液进行不停的搅拌，以保证浆液均匀性。

② 浆液配制。根据试验室提供的浆液配合比，由拌和站进行拌制，混凝土罐车运至施工现场的储浆桶内，供变态混凝土施工使用。

③ 加浆量的确定。根据不同加浆量对变态混凝土振实时间、强度、变形、耐久性及温控等的影响，选择各项技术指标均应满足设计要求的加浆量作为变态混凝土的加浆量。变态混凝土掺浆量以控制变态混凝土坍落度达到（20～40）mm为准，三级配变态混凝土灰浆掺量为80 L/m3。施工时不得随意更改灰浆掺量，如需进行灰浆掺量的调整，应报试验室批准。

④铺浆工艺。围堰变态混凝土采用表层加浆法加浆，使用这种铺浆方法，浆体容易渗透混凝土中，振实时间较短，劳动强度不大，对保证变态混凝土的质量有较好的作用。

⑤ 加浆方法。水泥煤灰净浆采计量小桶自储浆桶内提取，按计算所得的每单位面积需要的浆液量进行加浆。

⑥ 碾压与变态混凝土结合部位施工。与变态混凝土相邻的碾压混凝土条带，在变态混凝土施工完成后碾压，相邻区域混凝土碾压时与变态混凝土区域搭接宽度应大于20 cm。变态混凝土与碾压混凝土的结合部位用小振动碾补碾2～3遍。

变态混凝土与碾压混凝土结合部位区域搭接宽度不小于20 cm，专门进行振捣、碾压密实。该部位在变态混凝土施工完后，用振动碾碾压密实且保证仓面平整，经现场质检和试验人员检查合格后方能结束。

（4）异种混凝土结合施工。

靠岸坡岩面上的常态混凝土垫层与堰体碾压混凝土同步上升进行施工，在碾压混凝土未碾之前摊铺常态混凝土。

常态混凝土与碾压混凝土结合部位，先进行碾压混凝土作业，后浇筑常态混凝土，在两种混凝土结合处振捣棒应插入到碾压混凝土中振捣，并用振动碾对结合处补充碾压，使其密实，以确保堰体施工质量。

为防止外来水或边坡水进入碾压混凝土，常态混凝土顶面应低于碾压混凝土顶面5 cm左右。

异种混凝土结合施工方法见图4。

图4 异种混凝土结合部位施工方法图

（5）横缝施工。

RCC围堰仅在河床中部设置一条横缝，施工时采用手持式切缝机切缝，采用先碾后切，在碾压完成后进行切缝施工。采用间断切缝，间距不大于10 cm，缝内填充4～6层彩条布，填充物顶部距压实面（1～2）cm，切缝完毕后用振动碾碾压 1～2 遍。

（6）施工缝处理。

在浇筑上层混凝土前，对下层混凝土的施工缝面采用高压水冲毛或凿毛处理，开始冲毛时间及冲毛时水压等根据现场试验确定。缝面冲毛后清理干净，保持清洁湿润，在浇筑上一层混凝土前，将层面清除干净。

常态混凝土在层面积水清除干净后均匀铺设一层厚（2～3）cm的水泥砂浆（或小骨料混凝土，或同强度等级的富砂浆混凝土）。砂浆强度应比同部位混凝土强度高一级。

对连续升程部位的碾压混凝土，对Ⅰ型冷缝（间歇时间 6～10 h）采取在层面上铺（2～3）cm 厚砂浆或水泥掺和料浆后，即可进行下一个碾压混凝土层的浇筑；对Ⅱ型冷缝（间歇时间大于10 h），层面处理合格后，均匀铺 （1.5～2.0）cm厚的水泥砂浆或铺3.0 cm厚的小级配常态混凝土，砂浆强度应比碾压混凝土强度等级高一级，在其上摊铺碾压混凝土后，须在水泥砂浆或小级配常态混凝土初凝前碾压完毕。

3.4.5 止水施工

上游止水带的定位使用特制的止水定位滑动吊架，即止水带的安装随混凝土的浇筑上升而上升。止水定弄滑动吊架见图5所示。

图5 塑料止水固定滑动吊架平面图

3.4.6 特殊气候条件下碾压混凝土施工

3.4.6.1 雨天施工

RCC围堰施工前，在混凝土浇筑仓面上部四周及入仓口处设置拦、截水设施，可采用截水沟、粘土（砂）袋等形式以保证仓面周边地表积水不排往仓面内。

组建一支30人左右的防雨布覆盖以及仓面排水专业队伍。施工现场备好足够的防雨布，并安装在自制滚筒结构上面，以便能在极短的时间内将初凝前的混凝土面全部覆盖。

尽可能采用斜层碾压的浇筑方式，以保证仓内排水通畅，同时仓面尽可能左右形成倾斜面，下游向上游倾斜，已收仓面要低于正在施工的仓面，保证仓内排水向已收仓部位。

雨天施工时试验室及砂石工区、拌和工区加强对混凝土的VC值，砂石骨料的含水率等加大送检频率，以及时调整碾压混凝土的施工配合比，满足施工质量的要求。

当降雨强度小于3 mm/h时，碾压混凝土拌和物的VC值应适当增大，混凝土正常施工，未碾压的拌和料暴露在雨中的受雨时间不宜超过10 min。

当降雨强度大于3 mm/h时，已入仓的混凝土拌和料，迅速完成平仓和碾压，对碾压混凝土条带端头坡面，采用碾压机与小振动碟相结合，全面碾压密实，用防雨布覆盖。并由仓面总指挥立即通知拌和站暂停施工。装有混凝土拌和物的车辆应用防雨篷覆盖，待雨过后视时间长短，再定是否入仓，如混凝土料搁置时间过长，作废料处理。

雨后立即组织人员有序排除仓面内积水，并由仓面总指挥、质检员和试验室值班人员对仓面进行认真检查，当发现漏碾尚未初凝者，应立即补碾；漏碾已初凝而无法恢复碾压的，以及有被雨水严重浸入的，应予清除。对已损失灰浆的碾压混凝土（包括变态混凝土）采取砂浆或水泥掺和料净浆进行层、缝面处理后恢复施工。

3.4.6.2 高温施工

Murum水电站RCC围堰施工期间，平均气温为28.7℃，为保证高温情况下，混凝土施工质量，首先要保证系统的正常运行，确保混凝土浇筑强度，同时尽量缩短混凝土在途中的运输时间，混凝土运输机具顶部设遮阳保温措施，防止温度倒灌。

仓内采用GCHJ50B型高压冲毛机进行喷雾，降低环境温度，保持仓面湿润。混凝土进仓后，尽快平仓，振捣。必要时对已振实混凝土表面进行覆盖保湿处理。混凝土碾压施工完毕立即覆盖彩条布，尽量缩短施工时间，保证层间结合良好。

混凝土尽可能安排在夜间浇筑，避开高温时段。

3.4.7 混凝土养护

常态混凝土浇筑完毕后，及时洒水或流水进行养护，保持混凝土表面湿润。养护在混凝土浇筑完毕后（6～18）h内开始进行，其养护时间不少于28 d。施工缝养护到浇筑上层混凝土为止。

碾压混凝土在施工间歇期间，终凝后即应开始洒水养护。对水平施工层面，洒水养护应持续至上一层碾压混凝土开始浇筑为止。对于永久暴露面，养护至设计龄期为止，并采用流水或蓄水养护。

混凝土养护派专人负责，并作好养护记录。

3.4.8 混凝土表面缺陷处理

RCC围堰施工过程中，由于主、客观原因产生的混凝土表面缺陷有蜂窝、麻面、挂帘、错台以及定位锥孔洞等。

对数量不多的蜂窝、麻面以及孔洞等部位采用凿除其表面松散、不密实的混凝土，用钢丝刷及高压水清洗干净，然后采用预缩砂浆回填修补。

挂帘以及错台等缺陷则采用扁凿将混凝土削平，用砂轮磨光，使其与周边混凝土平顺连接，满足美观要求即可。