加纳布维工程大坝碾压混凝土施工技术

罗志刚

（中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007）

1 工程简介

布维水电站工程位于加纳（Ghana）西部的黑沃尔特（Black Volta）河上，距下游沃尔特湖约150 km，坝址以上控制流域面积为1.23万km2，坝址处多年平均流量为207 m3/s，多年平均年径流量为6.523×109m3。工程主要开发任务为发电，水库正常蓄水位为183.00 m，总装机容量为400 MW。 布维水电站主要包括位于布维峡谷中段的主坝、坝后式厂房、开关站及输变电线路和位于主坝右岸两个垭口中的1#、2#副坝。两个副坝分别为土质心墙堆石坝和均质土坝。

主坝为碾压混凝土重力坝，坝顶设计高程为185.00 m，最大坝高108 m，坝顶长度492.50 m，坝顶宽度7 m。 大坝混凝土除坝基基础回填及找平混凝土、进水口及溢洪道坝段上部结构均采用常态混凝土设计外，其余部位均采用全断面碾压混凝土，坝体上下游设置宽（3～6）m的二级配碾压混凝土防渗体，坝体中部采用三级配碾压混凝土，廊道及孔洞周边、两岸坝肩基岩边坡等部位采用变态混凝土。大坝从左至右依次编号为1#～30#坝段，坝体只设横缝、不设纵缝，横缝采用切缝（切缝深度不少于薄层碾压厚度的2/3）形式。 大坝典型坝段剖面见附图。

附图 溢流坝段典型剖面

2 施工关键技术

2.1 概 述

加纳布维工程自2008年12月2日实现大江截流，至2009年12月18日成功实现首仓碾压混凝土施工，至2012年5月，大坝碾压混凝土全部完成，共历时29个月，最大月高峰强度为113 298 m3，发生在2010年12月。共完成碾压混凝土约83.41万m3。

2.2 混凝土浇筑分层分块

2.2.1 浇筑分层

分层厚度严格按基础约束区分层厚度按（1.5～2）m 控制、脱离基础约束区按3 m 升层控制，局部可根据坝体结构特点进行适当调整。

2.2.2 混凝土浇筑分块

混凝土分块主要根据以下几个原则：

（1）充分考虑坝基地形特点。

（2）必须满足施工总进度计划及关键节点工期要求。通过对总进度计划及各关键节点工期的分析，从而确定各坝段的优先上升顺序。

（3）充分结合考虑施工期导流方式及各汛期坝体形象进度要求。 本项目施工期度汛的基本方式为导流底孔加河床坝段预留缺口过流的度汛方式，因此在进行分块时，必须考虑尽可能地减少汛期对大坝施工的影响及汛后缺口坝段能快速恢复施工，并力求做到汛前、汛期及汛后大坝施工的均衡性。

（4）便于碾压混凝土的入仓。

（5）根据实际施工进度及各节点工程完成情况及时调整混凝土浇筑分块。

（6）针对大坝结构特点进行碾压混凝土的通仓分块。

2.3 碾压混凝土入仓方式

合理地选择碾压混凝土的运输及入仓方式，是确保碾压混凝土施工强度、施工进度及降低施工成本的关键，汽车直接入仓，作为碾压混凝土大坝施工最经济、最快捷的施工方案，必须优先考虑并最大限度地发挥汽车直接入仓的优势。 布维工程碾压混凝土入仓方式主要有自卸汽车直接入仓、胶带机+满管+仓内汽车布料、自卸汽车+胶带机+满管+仓内汽车布料等多种入仓方式。

2.3.1 汽车直接入仓

本工程采用汽车直接入仓，共完成碾压混凝土461 460.52 m3,占碾压混凝土总量的55.3%。

汽车直接入仓需要解决的关键技术问题是施工道路的布置及入仓口的处理。 布维工程坝址为“V”峡谷，河床狭窄，两岸边坡陡峭，因此布置入仓道路非常困难，仅左岸坝肩上游侧EL.140.0 m 高程以下岸坡相对平缓，为左岸坝段尽可能多地采用汽车直接入仓提供了有力的地形条件，从而实现了左岸1#～14#坝段146.0 m 高程以下碾压混凝土全部采用汽车直接入仓的方式施工。在施工道路布置时，充分结合不同施工时段坝体的实际进度形象，并充分利用基坑上下游围堰、导流明渠纵向围堰及厂房纵向围堰等临时建筑物进行碾压混凝土入仓道路的布置，同时合理利用右岸23#导流底孔坝段112.0 m 高程平台及汛后过流缺口坝段作为连接上下游交通的通道。

2.3.2 胶带机+满管+仓内汽车布料方式入仓

该入仓方式碾压混凝土直接从拌和楼经槽形胶带机、右岸满管运输入仓，仓内采用自卸汽车转料，共完成碾压混凝土268 110 m3。 满管沿右岸坝肩成56°倾角布置，管径为700 mm，单节长1 500 mm，由顶部储料斗、管身、出料弧门组成，设计最大输送能力为500 m3/h，其中在进行15#～18#度汛缺口坝段（118.0～132.0）m 高程碾压混凝土施工时，由于进料线均为右岸满管，为避免施工干扰，在施工安排时，先将19#～28#施工至159.4 m 高程后暂停上升，同时在18#、19#坝段横缝面增加一套满管系统用于缺口坝段碾压混凝土入仓的二次转运。

2.3.3 长距离胶带机配合满管运送碾压混凝土入仓

这种入仓方式用于15#～18#度汛缺口坝段132.0 m高程以上部位碾压混凝土施工。 根据布维施工期度汛方案，大坝15#～18#坝段需两次预留缺口参与施工期汛期过流，分别为2010年度汛缺口高程EL.103.0 m和2011年度汛缺口高程EL.132.0 m，2011年底汛期结束，缺口停止过流，此时，左右岸坝段碾压混凝土均已上升至EL.183.0 m，缺口与左右岸坝段最大高差为51 m，为解决缺口坝段碾压混凝土入仓问题，沿19#～29#坝段布设胶带机并原右岸满管进料胶带机相连，通过胶带机向安装在18#、19#坝段横缝面的满管系统输料入仓，该套碾压混凝土运输系统胶带机总长约250 m，共4 条胶带机组成，单条胶带机最大长度约74 m，最大运输垂直落差为53 m，自2012年1月开始运行至2012年5月缺口坝段剩余碾压混凝土全部完工，共运送碾压混凝土58 275 m3，入仓强度与碾压混凝土施工质量均满足要求。

2.3.4 汽车水平运输+满管系统垂直运输入仓

该入仓方式用于左岸1#～10#坝段146.0 m 高程以上碾压混凝土的浇筑。 碾压混凝土采用自卸汽车经右岸拌和楼运至左岸坝肩，再经满管系统入仓，共运送碾压混凝土46 199 m3，入仓强度与碾压混凝土施工质量均满足要求。

2.4 缝面及层面处理

2.4.1 冷升层面的处理

对冷升层面的处理主要采用高压冲毛机冲毛处理，局部松散混凝土、骨料集中区域及灰浆沉积处采用人工凿毛处理。 在下一升层碾压混凝土入仓摊铺前，在层间水平施工缝面上采用人工均匀摊铺一层厚约2 cm 的水泥砂浆。

2.4.2 热升层面的处理

热升层面是指碾压混凝土通仓薄层碾压、连续上升层面，对热升层面一般不作特殊处理，局部骨料集中在碾压前采用人工分散均匀并铺洒细料，当热身层面因故间歇时间过长但还未超过混凝土的初凝时间，在摊铺上一薄层前，采取仓面喷雾并补充碾压1～2 遍，若混凝土表面湿润、富有弹性并能均匀泛浆，则直接进行上一薄层的摊铺碾压，否则需要在层面上铺一层水泥净浆或大流动度砂浆后再铺筑上一层碾压混凝土。 当间歇时间超过混凝土初凝时间、混凝土表面干涩、补充碾压不泛浆则停止施工作冷升层处理。

2.5 斜层碾压施工技术的应用

为充分发挥碾压混凝土通仓薄层碾压、连续上升的优势，布维大坝碾压混凝土全面采用斜层碾压技术，很好地起到了减少层间覆盖时间、降低供料强度、提高层间结合质量的作用。

为保证碾压混凝土施工质量，要求混凝土从出机至仓面摊铺碾压完毕的时间不超过2 h，斜层最大面积按4 000 m2进行控制，实际施工时，当单坝段或通仓浇筑不超过2个坝段时采用平层碾压施工，当通仓浇筑超过2个坝段时均采用斜层碾压，最大通仓坝段有9个坝段，为19#～28#坝段。 布维工程斜层碾压主要技术参数见附表。

另外，在进行斜层碾压施工时，现场必须注意以下几点：

（1）斜层坡脚容易受汽车入仓或仓内汽车转料影响造成仓面二次污染，因此应随现场实际施工进度在碾压混凝土摊铺前认真做好仓面二次清理并铺筑砂浆，以利层间结合。

（2）要及时消除坡脚部位的薄皮、尖角。

（3）坡脚下平段在碾压时应留（30～50）cm 的碾压搭接宽度，同时要做好料头的防晒保湿工作，在下一斜层混凝土摊铺时对料头已发干且粗骨料集中的部位再次人工处理分散均匀或直接挖除少部位作废料处理。

2.6 横缝面施工

本工程通仓碾压坝段的横缝采用切缝（切缝深度不少于薄层碾压厚度的2/3）形式。 且缝采用SDQF50 型手持式切缝机，切缝宽度为10 mm、深度为层厚的2/3，采用先碾后切，切缝后人工嵌入双层聚乙烯彩条布。

2.7 变态混凝土施工

变态混凝土主要分布在模板、预制廊道、坝体预件及预留孔洞、边坡基岩等区域，变态混凝土宽度均按50 cm 控制，本工程变态混凝土加浆为水泥净浆，在左右两岸坝肩各设一集中制浆站，通过管道输送至仓内洒浆车，洒浆车采用自卸汽车改造。变态混凝土施工关键要做好浆液质量及加浆量的控制，浆液的质量要求浆液搅拌均匀、无沉淀，流动性及浆液稠度（主要指标为浆液容重）满足设计及工艺试验要求，本工程浆液容重根据混凝土的不同强度等级、不同级配按（1.6～1.8）kg/L 进行控制。

3 施工效果评价

布维工程自2009年12月18日开始第一仓碾压混凝土浇筑至2012年5月碾压混凝土全部浇筑完毕，共完成碾压混凝土834 044.3 m3，共134个施工仓面，现场压实度检测近1.7万次，压实度均在98%以上，满足设计要求；对各强度等级混凝土现场取样进行混凝土的抗压及劈拉强度试验检测共3 726组次，混凝土强度全部满足要求，合格率100%；混凝原位抗剪、取芯及压水试验覆盖了坝体不同强度等及级配的混凝土，共完成原位抗剪试验18组（含工艺试验），层间结合面抗剪切强度fc′值均大于设计要求的1.0 MPa，最大为1.88 MPa，共布置直径为168 mm的取芯孔12个，钻孔取芯总长度为218 m，限于现场没有专用取芯钻机的影响，单根芯样长度普遍为（2～3）m，最大长度为7.6 m，芯样表面光滑致密、骨料分布均匀、层间结合完整且无明显的薄层碾压层及间歇层层面，共完成压水试验60 段次，透水率100%的试验段小于1 Lu，平均为0.67 Lu，最大为0.99 Lu、最少为0.08 Lu。综上表明：布维工程碾压混凝土大坝层间结合及坝体整体抗渗效果良好，碾压混凝土施工质量持续处于良好的控制状态。

4 结语

布维工程作为欠发达地区EPC 国际工程，受当地市场发育程度及当地劳务技能水平的影响较大，如何结合工程实际加快施工进度、降低施工成本等方面是项目必须考虑并进行认真研究的课题，本文结合布维施工实际，就碾压混凝土施工灵活多样的入仓方式、碾压混凝土施工的关键技术、各坝段合理的施工顺序及施工时段、坝体施工与工程度汛的结合等方面进行了总结，对以后的类似工程有一定的借鉴作用。