永泰抽水蓄能电站下水库混凝土的设计与施工

王友辉

（中国水利水电第十六工程局有限公司， 福建 福州 350014）

1 工程概况

永泰抽水蓄能电站，下水库大坝坝型为常态混凝土重力坝，坝顶高程232.20m，最大坝高55.2m，坝顶总长168.75m，共分9个坝段，其中左岸4个挡水坝段总长70m，右岸4个挡水坝段总长62.75m，河床部位的溢流坝段总长26.0m。

左右岸挡水坝段基本断面为三角形，坝体上游为铅直面，下游坝面坡度1:0.75，转折起坡点高程为222.87m。

溢流坝段采用2表孔+1底孔联合泄洪的方式。表孔总净宽14m，堰顶高程217.00m。溢流底孔布置在中闸墩内，采用有压坝身泄水孔型式，出口控制断面孔口尺寸为4.0m×4.0m（宽×高）的矩形，底孔底板高程为190.00m，中闸墩厚8m，边闸墩厚2m。表、底孔均采用挑流消能，坝址下游30m范围设钢筋混凝土护坦，厚1m。护坦下游为预挖冲刷坑，冲坑上游开挖坡比1:2.0，与混凝土护坦相接；下游开挖坡比1:2.0，与下游河床衔接，坑底高程165.00m。两岸边坡采用钢筋混凝土护坡，护坡顶高程190.00m，厚度1.0m。考虑生态供水等需要，在7#坝段坝体内设置直径30cm的生态流量泄放钢管，泄放钢管出闸阀室后沿下游坝坡转向溢流坝段圆弧段下泄。

本下水库混凝土重力坝工程混凝土总工程量为114281m2，钢筋1789t。主要工程量分布详见表1所示。

表1 大坝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普通硅酸盐水泥，水泥技术指标应满足《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿碴硅酸盐水泥》（GB200-2003）及《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）中的要求[1-2]。

（2）在使用之前，对不同品种、标号及厂家的水泥品质进行检查复验，每批水泥均应附有出厂合格证和复检资料。所有的物理化学试验结果（包括7d及28d的抗压试验结果）应及时提交监理人，经批准后使用。

（3）不同品种、标号及厂家的水泥应分别储存，储存量应满足混凝土浇筑强度的需要[3]。水泥运到工地后应立刻存放在干燥、密闭、具有良好通风的地方，以免受潮[4-5]。

2.1.2 粉煤灰

粉煤灰主要采用Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰。粉煤灰品质应满足表2的要求。

表2 粉煤灰主要品质要求

2.1.3 骨料

混凝土采用C2标洞挖料加工制成粗细骨料，其岩性以花岗斑岩和晶屑凝灰熔岩为主，局部为辉绿玢岩脉。细骨料的细度模数宜在2.2～3.0范围内。

粗骨料应质地坚硬、清洁、级配良好。粗骨料按粒径分成下列几种级配：当最大粒径40mm时，分成5mm～20mm和20mm～40mm两级；当最大粒径80mm时，分成5mm～20mm、20mm～40mm和40mm～80mm三级。

砂石骨料的运输、存放等应符合《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2015）的有关要求。

2.2 混凝土配合比

混凝土由下库砂石、拌和系统HZS180拌和站、HZS120拌和站生产、供应，采用20t自卸汽车或搅拌车运输至施工现场。配合比设计遵循《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2015）中的配合比选定规定及《水工混凝土试验规程》（DL/T5150-2001）中的配合比设计方法。配合比设计应满足设计文件和相应施工技术规范中有关混凝土的耐久性、抗渗性、强度、抗裂性等要求，同时应满足混凝土施工强度保证率、均值性指标及和易性要求，在满足和易性条件下尽可能减少混凝土用水量。采用的最优配合比应能满足混凝土的各项性能指标。

3 大坝混凝土施工

根据本工程地形特征，结合土石方开挖工程施工道路，混凝土入仓道路采用原开挖道路，或对原开挖道路进行改造后使用。主坝坝体混凝土主要采用自卸汽车运输。大坝EL198.0以下混凝土以挖机入仓为主，溢流坝段下游侧长臂挖机未能覆盖位置待塔机安装完成后以塔机吊卧罐入仓。EL198.0～EL232.00以塔机入仓为主。其他混凝土根据施工部位及工作面，采用泵送、汽车吊入仓等。

3.1 挡水坝混凝土施工程序

下库大坝4#～6#挡水坝段EL177～EL183灌浆廊道底板以下混凝土通过L2-1施工便道（随浇筑升层加高修筑）进行浇筑，大坝浇筑至EL183，混凝土强度达到设计强度的50%后，开始进行坝基固结灌浆，在固结灌浆完成后通过L2-1施工便道进行4#～6#坝块EL183～EL186浇筑。大坝左岸3#～4#坝块坝段EL186～EL198混凝土结合上游围堰，修筑L8道路采用1#塔机进行EL186～EL232浇筑，右岸6#～7#坝段EL186～EL198混凝土沿大坝上游X114县道EL194高程修筑L9入仓道路进行浇筑；EL198～EL232.2混凝土经L8施工便道运至上游2#塔机吊装点入仓浇筑；1#坝段及8#坝坝段塔机覆盖不到位置到坝其余坝段浇筑到顶后，采用溜槽辅助进行浇筑。

3.2 施工工艺流程

本工程混凝土施工工艺流程见图1。

图1 混凝土施工工艺流程图

3.3 混凝土浇筑分层分块

坝基垫层混凝土：基础混凝土按坝段横缝分块浇筑，厚度1.5m，按一层浇筑；斜坡面垫层与坝体混凝土同步浇筑，按坝段横缝分块浇筑。坝体混凝土分层厚度一般按3m控制，针对工程具体部位，分层厚度可进行适当调整。

3.3.1 混凝土浇筑

混凝土浇筑前进行详细的仓面浇筑工艺设计，并填写混凝土仓面浇筑工艺设计图表，报监理人批准。混凝土建筑物的基础必须验收合格，并得到监理人书面批准，才进行混凝土浇筑的准备工作。对于基岩上的杂物、泥土及松动岩石、有害淤泥、松散软弱夹层等均须清除。在混凝土浇筑之前，表面采用高压水或其他方法进行彻底清洗，并排净积水。基岩的渗水采取妥当引排措施。清洗后的基础岩面在混凝土浇筑前保持洁净和湿润。仓面模板、钢筋、止水（浆）片、预埋件等准备工作施工完毕，各项验收合格，并得到监理人书面批准。对于基础面混凝土在浇筑第一层混凝土前，先铺设一层2cm～3cm高一标号砂浆。

（1）混凝土拌和。混凝土由下库弃渣场拌和系统HZS180、HZS120拌和站供应，设计生产能力为常态混凝土300m3/h，可满足生产需求。拌和系统位于进场公路CK3+320～CK3+550右侧EL229平台处，距坝址约2.7km。

（2）混凝土运输。混凝土水平运输：挡水坝混凝土采用20t自卸汽车或9m3搅拌车直接运输入仓。自卸汽车在拌和站装3.0m3或6.0m3。混凝土垂直运输：混凝土垂直运输主要采用长臂挖机、QTZ500塔吊。

（3）混凝土卸料和平仓

①采用自卸汽车卸料至集料斗，长臂挖机挖进仓内，分台阶，条带方向由下游往上游设置，条带宽度根据施工仓面的具体宽度适时调整。

②卸料平仓应严格控制三级配和二级配混凝土的分界线，上下游防渗层混凝土的摊铺宽度应满足施工图纸的规定，最大误差不得大于30cm。先铺设高标号的混凝土再低标号的混凝土，按每层铺料振捣一次的方式进行，每次铺料厚度控制在45cm～55cm，在模板上画出分层高度线，作为辅助控制手段。平仓后混凝土表面应平整，厚度应均匀。施工缝面上在铺砂浆、水泥掺合料浆前应严格清除二次污染物，铺浆后应立即覆盖混凝土。

（4）混凝土振捣。

①浇入仓内的混凝土应随平仓，随振捣，不得堆积。浇筑的第一层混凝土应加强平仓振捣。混凝土振捣时，振捣器距模板应有一定距离，并不得触动钢筋及预埋件，无法使用振捣器的部位，将辅以人工振捣。

②采用Φ100高频振捣器振捣，钢筋密集部位采用Φ70插入式振捣器振捣，振捣器宜垂直插入，快插慢拔。每一位置的振捣时间，以混凝土不再显著下沉、不出现气泡，并开始泛浆为准，通常以20～30s为宜，避免欠振、过振。两次插入混凝土的水平距离以40cm为宜，插入位置呈梅花型布置。为加强上下层混凝土的结合，每次应插入下层混凝土不小于5cm，在浇筑接茬处应振捣到位；振动棒距模板距离不小于20cm，且不得触动钢筋、止水、预埋件和模板，无法使用振捣器的部位应辅以人工振捣。

③仓内若有粗骨料堆叠时，应均匀地铲放于砂浆较多处，不得用水泥砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。在倾斜面上浇筑混凝土时，应从低处开始浇筑，浇筑面应保持水平，避免由此产生蜂窝麻面。混凝土浇筑过程中，严禁加水，不合格的混凝土严禁入仓。

④浇筑过程中应专人负责检查模板，发现问题立即通知现场技术人员，并及时处理。

⑤在高温季节对振捣平整的仓面及时用保温被覆盖以防止混凝土温度回升。

3.3.2层间结合

为使坝体混凝土层间结合良好，在振捣上一层时，应插入下层中5cm左右，以消除两层之间的接缝，同时在振捣上层混凝土时，要在下层混凝土初凝之前进行。对于已达初凝的施工层面，必须摊铺水泥砂浆后，立即在其上摊铺混凝土，并应在砂浆初凝以前摊铺完毕。

3.3.3 施工缝处理

混凝土水平施工缝缝面采用高压冲毛机冲毛，以清除混凝土表面乳皮，冲毛标准是露砂微露石。缝面采用流水养护或喷雾养护，直至浇筑上一层混凝土为止。在每个条带摊铺混凝土之前，先摊铺一层2cm～3cm厚的水泥砂浆（砂浆强度等级比坝体混凝土高一级），然后立即在其上摊铺混凝土，并应在砂浆初凝以前摊铺完毕。对于已达初凝的施工层面，必须摊铺水泥砂浆后方可继续施工。

混凝土浇筑至最后一层时，控制混凝土拌和量，以防多拌。仓内机械设备按顺序依次退出、封模。若是结构面层，则做人工收浆抹面处理。收浆后的混凝土达到一定强度后，采用高压水枪进行冲毛处理，局部凿毛。冲毛达到的标准为冲去乳皮和灰浆，直到混凝土表面积水由浑变清，露出砂粒微露小石为止。

因施工计划变更、降雨或其它原因造成施工中断时，应及时对已摊铺的混凝土进行振捣。对于停止铺筑的混凝土应进行修整并根据其继续浇筑的间隔时间按要求处理。

3.3.4 混凝土养护和保护

施工过程中，混凝土的仓面应保持湿润。正在施工和振捣完毕的仓面应防止外来水流入。

在施工间歇期间，混凝土施工结束12～18h后开始进行洒水养护。对水平施工层面，洒水养护应持续至上一层混凝土开始浇筑为止，对于永久暴露面，采用流水养护至设计龄期。

4 结束语

通过福建永泰抽水蓄能电站下水库的工程实践分析可以看出，混凝土浇筑技术采用了预先定制、铺设和充灌等施工方式，能够节省大量的人工成本，同时具有较强的抗冲击能力、整体性好以及施工操作简易等优势。实践表明，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层分块设计可以保证项目的安全可靠，值得在类似工程中推广使用。