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大朝山水电站碾压混凝土设计和施工的几个特点

时间:2017-11-21 15:50:00 来源:本网

  大朝山水电站是云南省澜沧江中下游河段梯级开发中的第四级电站,为梯级开发中的第二个动工兴建的水电站,电站总装机容量1350MW,水库总库容94亿m3.电站由拦河坝和右岸地下厂房系统组成。坝址距昆明市630km,于1997年开始主体工程施工。拦河坝除进水口坝段外,其余坝段为碾压混凝土重力坝。1997年8月开始碾压混凝土的施工,1998年11月开始碾压混凝土拦河坝的施工,到目前为止,浇筑的碾压混凝土近80万m3,占碾压混凝土总量的90%. 2碾压混凝土的应用条件21自然条件大朝山水电站地处滇西南,为印度洋季风气候。旱雨季分明,温差不大。每年6月至10月份为雨季,11月至5月份为旱季,雨季时段内主要为阴雨天气,从时间上讲,该时段的平均气温也高于旱季,温度也相对高一些。而旱季最明显的特征是降雨量小,绝大部分为晴天,该时段内气候相对干燥,昼夜温差大。

  22工程条件根据建筑物的布置和特点,本工程采用碾压混凝土的部位有:拦河坝的河床坝段和左岸非溢流坝段。消力戽。上游拱围堰及左右岸重力墩。下游土石围堰的混凝土护面等。

  施工条件:拦河坝为枯水期(每年1 0月至次年的6远小于二级配RCC,但比三级配RCC多8元/m3.如果计入由于混凝土容重增加约120kg,再加上由于混凝土品种单一而减少的施工干扰,混凝土和易性改善,以及温控条件的简化所减少的投资,采用全断月)施工,洪水期(每年7月至9月)基坑过流度汛,因此碾压混凝土的施工绝大部分在11月至次年5月份的时段内浇筑。

  工期条件:按施工总进度的安排,要求于1998年5月底前完成上游碾压混凝土拱围堰、左右岸重力墩和下游土石过水围堰的混凝土护面,使河床基坑达到防洪度汛标准,同时要求拦河坝坝基开挖完成;1998年11月至2000年5月的两个枯水期时段完成大部分拦河坝的碾压混凝土施工。

  23原材料条件水泥采用云南红塔滇西水泥股份有限责任公司的“上登牌”普通硅酸盐水泥。掺合料为本工程自建粉磨加工厂生产的PT掺合料,PT掺合料为磷矿渣和凝灰岩的混磨料,大朝山水电站的所有混凝土掺合料均采用PT掺合料。砂石集料为本工程自建的砂石加工厂生产的集料。外加剂采用成都攀双外加剂厂生产的FDN~04高效减水缓凝剂。

  3碾压混凝土的研究、设计和施工大朝山水电站的碾压混凝土从研宄到应用经历了较长的时间,现对影响本工程的一些主要问题叙述如下。

  3.1碾压混凝土新型PT掺合料的研究3.11新型PT掺合料的研究云南省的水力资源丰富,全省的电力供应以水电为主。而火电厂主要分布在昆明附近和滇东及滇东北等地,因此大朝山坝址附近没有粉煤灰供应点,如碾压混凝土的掺合料采用粉煤面准三级配RCC筑坝在经济上应当是合算的。

  韦卓信,男,55岁,高级工程师,总工室主任。(:2000~08~28责任编辑尹美娥)灰,供应点(昆明)至坝址的距离在630km以上,运输、造价及管理等均存在问题。因此研宄新型的碾压混凝土掺合料替代粉煤灰对远离粉煤灰供应点的地区建设碾压混凝土坝有其重要经济效益和应用前景(我国很多大型水电工程处于交通不便的西部地区)。漫湾水电站(距昆明499km)大坝混凝土的中后期以超掺的形式采用凝灰岩粉作为混凝土的掺合料。

  大朝山水电站的碾压混凝土新型掺合料的研宄始于90年代初期,1992年提出以凝灰岩粉作为碾压混凝土掺合料的混凝土配合比,其三级配R9150的水泥用量为79kg/m3,另加6kg硅粉。该混凝土配合比存在水泥用量偏高(相对于以粉煤灰为掺合料的碾压混凝土),外加剂用量高(25%)等不利条件,其主要原因为所采用的凝灰岩的活性不高,经研宄,采用物理和化学等各种手段均无法提高凝灰岩的活性。

  根据云南省的矿物资源和专家咨询意见,1993年底,开始了以磷矿渣和凝灰岩混合作为碾压混凝土掺合料的研宄工作。

  经反复对比、优化试验,于1995年底提出了以PT掺合料为碾压混凝土掺合料的混凝土配合比,其三级配R915的水泥用外加剂075%,接近国内采用以粉煤灰为掺合料的碾压混凝土用量水平,随后开始了应用于工程的现场工艺性试验。

  3.12现场的应用研究由于对新型PT掺合料的相关的一些性能了解不够,对大朝山的气候特点分析不够,同时砂子的石粉含量不高等原因,1997年6月进行的的第一次工艺性试验并不令人满意。经第一次工艺性试验后,开始了提高砂子石粉含量的砂石系统改造、外加剂适应现场环境的改性、PT掺合料质量控制标准的修订等工作。经过系统改进,1997年8月开始在右岸重力墩进行试验性施工,至1997年底,使以PT作为碾压混凝土掺合料的碾压混凝土具备了大仓面施工的技术认识和技术保证(如初凝时间的控制、VC值的控制、砂子石粉含量和PT掺合料质量波动的配合比微调控制等)。

  1998年3月至5月的碾压混凝土拱围堰的施工,摸清了大仓面、高温季节的碾压混凝土施工特点,为拦河坝碾压混凝土奠定了基础。

  3.13PT掺合料的工业性生产PT掺合料的生产可采用两种方式,一是分别对磷矿渣(P)和凝灰岩(T)磨细后掺混,另一种为两种材料放在一起混磨。前者具有两种材料和细度容易控制,但掺混均匀的难度大;后者存在两种材料的硬度不一致,两种材料的细度不均匀的问题,但两种材料掺混均匀,便于混凝土生产控制。经研宄,当两种材料混磨达到一定的细度(45m筛余‘20%)时,PT掺合料的28d胶砂强度比和需水量比波动不大,因此本工程的PT掺合料采用两种材料同比例一起混磨,以细度进行控制的方式进行生产。

  3.2碾压混凝土的设计大朝山水电站碾压混凝土在设计中主要考虑了以下几个方面的因素:(1)PT掺合料按二级粉煤灰的标准进行控制(下限),28d胶砂强度比> 64%,90d胶砂强度72%,需水量比‘103%,细度(45m筛余20%,原材料的化学成份采取定期抽捡的方式进行原材料的控制;(2)碾压混凝土的主要控制指标有,初凝时间不低于4hVC值为2~5ft宜取低值,高温时段(太阳照射且气温超过25C)的仓面喷雾,雾区降雨强度/h,务区环境温度> 25C,务区相对湿度> 85%,碾压混凝土从出机口到碾压开始不超过2U碾压后,热升层层面泛浆率应为100%,混凝土入仓温度超过设计规定温度值的总车数应不得超过1%,且不得超过2C,碾压混凝土容重> 3.21碾压混凝土拱围堰设计大朝山水电站大坝基坑采用枯水期施工,洪水期基坑与导流洞联合度汛的导流方式,上游设置了临时土石围堰(1997年11月10日至1998年5月31日期间挡水),临时土石围堰与大坝之间为碾压混凝土拱围堰,挡水时段为每年10月1日至次年的6月30日。设计最大堰高52m,堰轴线长度175m,底部最大宽度129m,顶部宽度7m.左右分别为左、右岸重力墩。设计为175m长的整体碾压混凝土双曲拱围堰,考虑初期挡水和拱围堰的受力条件,碾压混凝土强度等级为三级配R200实施过程中,出现了拱围堰基础局部不见基岩(宽度11~ 15m)的不利情况,为保证基础的承载条件,对基础部分进行了修改,加厚加宽了基础混凝土。最后的拱围堰的实际体型为:最大堰高525m,碾压混凝土的最大高度45 5m.碾压混凝土最大宽度为12m.碾压混凝土最大仓面面积为2 100m2.拱围堰于1998年2月8日开始浇筑混凝土,3月2日开始浇筑碾压混凝土,5月5日完成拱围堰的混凝土工程,由于拱围堰的快速上升,提前达到挡水条件,设计取消了上游临时土石过水围堰的4月至5月加高8m的设计,使临时土石过水围堰提前完成使命。

  3.22碾压混凝土重力坝设计拦河坝最大坝高111m,基础廊道顶板以下为基础垫层混凝土和常态混凝土(总厚度为45m),以上为碾压混凝土。大坝上游面为厚度1 4m的防渗层,设计为二级配R%200大坝内部及下游混凝土为三级配R90150坝段宽度由建筑物布置而定,为1十24m.横缝上游侧设置2道铜止水片,1道塑料止水片,下游侧设1道铜止水片。根据对“二枯”34万m3的碾压混凝土的压水、取芯试验,设计取消了原拟定的上游面涂一层高分子材料的方案。

  3.23坝面台阶式溢流面设计拦河坝中部设置5个溢流表孔,总宽度86m.溢流面坡度为1:07原设计为平均厚度约25m的三级配R90300的高强度等级常态混凝土。根据宽尾墩消能特点和其他中小型工程碾压混凝土台阶式溢流面的经验,设计将表孔溢流面改为台阶式溢流面。每个台阶高度1m,宽度07m,上部的第一个台阶的高度2m,宽度1 4m,起始点处的坡度1‘08台阶与碾压混凝土施工一并进行,该部位的混凝土为二级配R90200的碾压混凝土,与大坝碾压混凝土施工一并进行。

  3.24下游土石过水围堰护面设计下游土石过水围堰顶宽100m,堰顶长度158 7m.堰顶需进行混凝土护面的面积为15870m2,原设计为厚度80cm的三级配Rw200常态混凝土,单块尺寸1mK 15m,施工两块后对工期进行分析,在1998年5月底以前无法保证堰顶的护面混凝土全部完成,经分析后对剩余部分(95%以上)改为碾压混凝土施工,厚度90cm(三个碾压层),30m―个碾压条带,为减少混凝土的不规则裂缝,每30m设置一道伸缩缝(预留沥青板)。第二层和第三层间设置了钢筋网,为保证混凝土板的整体稳定性,钢筋网穿过伸缩缝。根据过水条件,从上游向下游方向每个碾压条带均比下一个碾压条带高一个碾压层(30cm)。

  施工中对第一层碾压基础(为砂卵石面)在碾压前先洒铺厚3- 5cm的砂浆,以保证第一层的碾压效果。

  3.3主要施工特点本工程碾压混凝土的施工特点有以下几个方面。

  3.31混凝土入仓方式混凝土入仓方式有四种,一是汽车直接入仓,拱围堰、下游围堰护面、消力戽和坝基较低的部位等大部分碾压混凝土均采用此方法;二是采用汽车运输,负压真空溜槽进行垂直运输,仓内汽车转料(负压真空溜槽入仓),该方式主要针对大坝中部高程的碾压混凝土,负压真空溜槽最大的垂直高度84m;三是汽车运输接水平皮带机运料,再接负压真空溜槽进行垂直运输,仓内汽车转料(皮带机入仓),该方式主要针对大坝上部高程的碾压混凝土;四是汽车运输接缆机直接入仓(缆机入仓),该方式为辅助手段,主要在其他方式无法入仓时采用。

  3.32模板由于碾压凝土具有快速上升的特点(拱围堰达到一个月连续上升216m),因此模板必须适应这个特点。本工程采用了连续上升翻转模板,模板长X高=43m,当混凝土碾压高度超过本模板的2/3时,下层模板可转安装至上部,保证了碾压混凝土的连续上升。

  3.33碾压混凝土的铺筑方式当大坝高度较低时,碾压分仓基本不受限制(入仓道路布置方便),但当大坝上升到一定高程时,河床部位的碾压混凝土即需进行大仓面施工。因此大坝碾压混凝土施工时,当仓面小于3000m2时,采用平层碾压施工方式;当仓面大于3时,采用斜层平推铺筑施工方式,斜层平推铺筑的坡度一般为3.34仓面喷雾为控制混凝土浇筑温度,保持摊铺混凝土的表面湿度,设计要求:当气温超过25C,晴天,每天上午9时至下午18时的时段内,必须进行仓面喷雾,以降低仓面的环境温度和减少碾压混凝土的VC值损失过大。现场喷雾一般采用固定喷雾点和流动喷雾点两种,流动喷雾点受旁站监理和仓面指挥人员的指挥。

  3.4碾压混凝土的质量3.41过流碾压混凝土拱围堰和下游土石过水围堰己安全度过三个有35d汛后检查,没有大的破坏。

  3.42大坝现场检测情况大坝碾压混凝土的强度普遍超强,分析其主要原因为PT掺合料的后期强度较高。现场压水和取芯情况良好,上游防渗区己达到设计要求,基本未进行处理,并取消了上游的高分子防渗涂料,取芯最大长度4m.现场的各种物理力学试验均达到和超过设计要求,两次原位大型抗剪试验的结果表明,碾压混凝土的热升层和冷升层的/和c均超过设计指标。当碾压混凝土的VC值为0s时,仍能进行碾压,且混凝土强度没有明显的降低。

  4几个基本结论大朝山水电站碾压混凝土在设计和施工中的几个基本结在较短的时间内可完成一座体型较简单、中等高度的大坝;(2)PT掺合料基本达到二级粉煤灰的标准,可应用于大坝碾压混凝土;(3)采用PT掺合料后,由于PT掺合料的比重大,砂子的石粉含量必须达至某一程度才能保证其碾压效果,VC值可不受规范的限制;(4)碾压混凝土可应用于过流面及其护面。

  邓毅国,男,38岁,副总工,教授级高级工程师。

  (收稿曰期:2000~09~28责任编辑聂建平)

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