堆石混凝土在吉利水电站工程的应用.pdf

第 4 7卷第 1 l 期 2 0 1 1 年 l 1 月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 Ga n s u Wa t e r Co n s e r v a nc y a n d Hyd r o p owe r Te c h no l o g y V0 1 4 7 N o 1 1 No v ， 2 0 1 1 设计与研究 堆石混凝土在吉利水电站工程的应用 赵 云 云 ( 甘肃省水利水电勘测设计研究院， 甘肃 兰州7 3 0 0 0 0 ) 摘要：吉利电站困人工费用的不断上涨和工期的要求使原设计方案中溢流坝现浇C 1 5 埋石混凝土坝体方案实施起 来较为困难。设计结合本工程枢纽布置的特点、 现场施工条件 ， 并充分考虑工程建设的经济I生， 在本工程枢纽右岸溢 流坝段采用堆石混凝土技术建坝。 关键词 ： 溢流坝； 堆石混凝土； 技术要求； 主要问题； 处理措施 中图分类号： T V 5 4 4 9 2 6 文献标识码： B 文章编号： 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 1 ) 0 9 0 0 1 4 0 2 1 工程布置概况 洮河吉利水电站工程位于临夏州康乐县莲麓乡洮河干 流上。水电站采用低坝引水式开发方式 ， 主体建筑物布置主 要由三大部分构成 ， 包括枢纽工程、 引水系统和厂区工程等。 渠道设计引水流量 2 7 0 m s ， 装机容量 2 0 M W( 2 x 1 0 M W) 。 2 枢纽建筑物布置 根据工程规模和坝址区地形、 地质条件以及枢纽建筑物 的功能性要求， 枢纽建筑物采用泄冲闸及溢流坝结合的布置 方案。 枢纽挡泄水建筑物 自左岸向右岸依次设 3 4 7 0 Il l 的泄 冲闸、 7 2 0 m溢流坝和 2 0 0 m挡水重力坝。泄洪冲砂闸布 置于主河槽， 共设 3孔， 其中 1 孔单宽 5 0 m， 其余 2孔单宽 1 0 0 11 1 。进水闸紧靠泄冲闸布置于左岸 ， 共设 3孔 ， 单宽 8 n l 。 进水方向与河道水流方向呈 3 O 。 角。 溢流坝紧靠泄冲闸布 置于右河床， 堰体总宽度 7 2 m。 3 设计优化方案 吉利水电站枢纽工程 自 开工至 2 0 1 0 年 8 月已完成枢纽 左岸电站进水闸、 岸坡防护、 泄洪冲砂闸、 消力池等一期基坑 内的全部土建项目。随后展开枢纽二期基坑( 主要项 目为溢 流坝) 的土建工作。 吉利水电站溢流坝堰体段总宽 7 2 i n ，采用 WE S曲线 堰， 堰上最大水头为 3 4 r f l ， 堰体总高度为 1 1 1 I n ， 堰上游面 坡比为 1 ： 0 3 。 堰体原设计为现浇 C1 5埋石混凝土， 堰面浇筑 3 0 c m厚抗冲磨 C 4 0钢筋混凝土。 此方案筑坝方式需要较多 的技术工人 ，施工质量主要受工人技术水平和责任心的控 制 ， 实际工程中往往难以保证质量， 再加上人工费用的不断 上涨和工期的要求， 使原设计方案实施起来较为困难。设计 结合本工程枢纽布置的特点， 现场施工条件并充分考虑工程 建设的经济性 ， 通过深入调研， 拟在本工程枢纽右岸溢流坝 段采用堆石混凝土技术建坝， 设计优化后原坝体体型基本保 持不变 ，将原设计的现浇 C 1 5埋石混凝土堰体全部替换为 堆石混凝土， 堰面浇筑 3 0 c m厚抗冲磨 C 4 0 钢筋混凝土。 以 节约工程投资、 保证施工质量、 加快工程建设进度。 4 堆石混凝土技术简介 4 1 堆石混凝土的概念 堆石混凝土是首先将满足一定粒径要求的大块石 卵砾 石直接入仓 ， 形成有空隙的堆石体 ， 然后在堆石体表面浇筑 满足特定要求的自密实混凝土 ( S e lf - C o mp a c t i n g C o n c r e t e ， 简称 s c c ) ， 依靠 自 重 ， 填充堆石空隙， 形成完整、 密实、 低水 化热、 满足强度要求的混凝土。 4 2 堆石混凝土主要优势 堆石混凝土施工技术作为一种全新的大体积混凝土施 工技术， 利用了大量的块石作为建筑材料 ， 并且充分发挥了 低水化热专用 自密实混凝土性能优势， 具有以下特点和性能 优势。 ( 1 )低水泥用量与低水化热 常规的 C 1 5 C 2 5混凝土一般需要 2 0 0 3 5 0 k g 左右的 水泥，而 C 1 5 C 2 5堆石混凝土只需要 7 0 1 0 0 k g左右的水 泥； 与常规混凝土相比减少了 7 0 左右。其原因在于堆石混 凝土使用了大量的块石( 约 5 5 ) 作为主要建筑材料 ， 只需要 使用 4 5 的专用 自密实混凝土进行空隙的充填。 工程实测的 大体积混凝土实际水化温升在 1 O左右 ， 在大体积混凝土 施工过程中可以减少 ， 甚至有可能取消温控措施。 ( 2 )高密实度与高强度保证率 通过独有的外加剂和配合比设计方法， 使用各地区不同 的原材料配制出低成本、 超强穿透填充能力 、 高粘结力的专 用 自密实混凝土， 保证堆石混凝土的充填密实， 提高混凝土 和块石表面的粘结力 ， 最终形成完整密实 ， 有高强度保证率 的堆石混凝土。实际工程应用的检测数据表明， 堆石混凝土 的实际密度大于普通混凝土， 具有很好的强度性能和抗渗性 能。 ( 3 )减少人工、 机械用量 ， 显著提高工效， 缩短工期 堆石混凝土施工所使用的机械设备均为常规设备， 减少 了混凝土的生产和浇筑量，免除了混凝土浇筑的振捣工序， 收稿 日期： 2 0 1 1 - 0 8 1 9 作者简介： 赵云云( 1 9 7 6 一 ) ， 男 ， 甘肃临夏人， 工程师， 学士， 主要从事水利水电工程设计。 1 4 第 l 1 期 赵云云 ： 堆石混凝 土在 吉利水 电站工 程的应用 第 4 7 卷 减少和消除了温控措施和层面处理措施 ， 施工工艺简单。实 际工程应用表明，堆石混凝土技术可以采用机械化施工 ， 最 大限度地降低了工人技术水平和质量管理水平对工程质量 的影响， 在提高施工质量的基础上 ， 可以明显缩短工期。 ( 4 )显著降低施工成本 实际工程应用实例表明， 堆石混凝土技术通过大量块石 的使用、 低水泥用量 、 工艺的简化、 工效的提高 ， 使其施工成 本与其他大体积混凝土施工技术相比有显著降低。 ( 5 )良好的体积稳定性 堆石混凝土具有大块石稳定堆积构成的骨架， 因而具有 优良的体积稳定性， 体积收缩小， 具有较强的抗裂能力。 ( 6 )层间抗剪能力强， 简化凿毛工序 堆石混凝土施工工艺保证施工层面会有大量的块石棱 角裸露， 增加了层间混凝土的结合面， 通过混凝土与块石棱 角的咬合可提高堆石混凝土层间的抗剪能力， 可以免除或者 简化层间结合面的凿毛工序。 ( 7 )技术先进， 适应面广 堆石混凝土技术已经在北京、 河南、 四川、 贵州、 新疆、 江 西、 山西、 福建、 广东等省区的实际工程中开始应用 ， 所用的 堆石既有块石 ， 也有卵石 ； 自密实混凝土的粗、 细骨料既有人 工碎石和人工砂， 也有天然卵石和天然砂； 所有工程都使用 当地的水泥和粉煤灰。 ( 8 )环境友好、 节能环保 堆石混凝土技术采用大量块石和粉煤灰， 减少了水泥用 量和大功率的碾压机械 ，可以减少温室气体排放和能量消 耗 ， 是一种环境友好的混凝土。 大块石直接利用， 碎石用于人 工骨料和人工砂 ， 弃料少 ， 节能环保。 5 堆石混凝土在本工程中主要施工技术要求 ( 1 )堆石料 ： 本工程中使用的堆石料为电站砂石料场开 采后的弃料卵石。设计要求最小粒径不宜小于 3 0 e m， 最大 粒径以运输、 人仓方便为限， 且不宜超过 1 0 m； 允许使用少 量片石或粒径大于 2 0 c m的小石块，但其重量不得超过堆 石料总重的 1 O 。 ( 2 )堆石层高： 为保证 自密实混凝土在不通过振捣手段 的情况下填实堆石体， 设计要求堆石层厚度为 1 2 1 5 m。 ( 3 )仓面处理： 除表层 自密实混凝土外， 每一仓的浇注 顶面应留有块石棱角， 块石棱角的高度高于自密实混凝土顶 面 5 2 0 e m ， 以便与下一仓的粘结。 ( 4 )浆砌石模板 ： 浆砌块石模板应用于溢流坝堰面下 ， 浆砌石模板在起到模板作用的同时并作为结构的一部分与 堰面 良 好接触。浆砌块石模板采用水泥砂浆砌筑， 砂浆标号 为 M1 0 ， 浆砌块石墙的厚度应不小于 3 0 e m。 ( 5 )表面处理： 为保证外观质量及增加抗渗性 ， 在堆石 体与模板之间应保留大于 1 0 e m的空隙作为保护层。 6 在施工期主要问题及处理措施 ( 1 )在施工期浇筑到第 2 、 3 层时由于堆石料粒径的不 达标， 主要问题是粒径太小， 为保证 自密实混凝土的填实性， 通过研究， 将浇筑层高由要求的 1 2 1 5 r n 调整为 O 8 一 1 0 m 控制。调整后堆石混凝土的各项指标均达到设计要求， 但由 于粒径减小 。 石料间隙率加大导致 自 密实混凝土的用量有了 一 定的增加 ， 致使造价也相应增大。 ( 2 )在浇筑到第 2 层时由于施工时自密实混凝土量没 有控制好 ， 导致混凝土浇筑顶面接近堆石顶， 顶面露出块石 棱角的比例比较少。为了混凝土的层间咬合较好， 通过现场 及时调整 ， 在混凝土未初凝前将块石抛入仓面， 增加了块石 棱角露出的表面积。 ( 3 )溢流坝地基主要为泥质粉砂岩、 砂岩。为确保堆石 混凝土与地基结合良好 ， 在建基面进行堆石人仓前 ， 首先浇 筑一层 3 8 c m厚的自密实混凝土， 并在 自密实混凝土初凝 前将堆石埋入混凝土中。 7 结语 堆石混凝土施工方法简单、 施工工期短、 投资较小， 在吉 利电站溢流坝坝体应用中成功。在块石料比较充足的地区， 且建筑物体型较为简单、 体积较大工程中使用效果明显。从 工程实践看， 现场施工组织管理、 设计技术要求的严格落实 至关重要， 否则将对堆石混凝土浇筑质量造成直接影响。 ( 上接 第 1 3页) 同样 ， 在 3 5 k V线路本水电站侧也采用 1 套新型微机型 输电线路三相 自动重合闸装置， 其配置及重合闸方式与上述 1 1 0 k V自动重合闸装置相同。 5 结语 双侧电源线路微机型自动重合闸装置是各级电力线路 中应用最为广泛的设备 ，在东水峡水电站的 1 1 0 k V、 3 5 k V 线路中分别配置了此类 自动重合闸装置， 对提高供电可靠性 和电力系统稳定性具有重要的意义， 更重要的是减少了电力 线路瞬时性故障停电时间， 提高了电站的经济运行性。本电 站的输电线路配置的微机型 自动重合闸装置， 采用先进的计 算机软硬件技术 ， 运用先进的控制理论和算法， 配有智能通 信功能 ， 便于实现电站的远程 自 动化监测与控制， 符合现代 化水电站“ 无人值班、 少人值守” 的设计理念， 为电站的安全、 可靠 、 高效、 经济运行提供了可靠保证。 参考文献 ： 1 罗钰铃 电力系统微机继电保护 te 1 北京 ： 人民邮电出版社， 2 0 o 5 2 许正亚 电力系统安全自动装置 M 北京： 中国水利水电出版 社 ， 2 0 0 6 3 能源部西北电力设计院 电力工程电气设计手册( 电气二次部 分) K 北京 中国电力出版社， 1 9 9 1 1 5