机制变态混凝土在碾压混凝土坝防渗层中的应用——以柬埔寨额勒赛水电站工程为例.pdf

第 4 6卷 第 7期 2 0 1 5年 4 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri ve r Vo 1 4 6 NO 7 Ap r ， 2 01 5 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 0 0 1 6 0 3 机制变态混凝土在碾压混凝土坝防渗层中的应用 以柬埔寨额勒赛水 电站工程为例 傅 建 ， 陈 悦 ， 马 源 青 ， 黄 骞 ( 中国华 电额勒赛下游水 电项 目( 柬埔 寨) 有限公司， 北京 1 0 0 0 3 1 ) 摘要 ： 柬埔寨王国额勒 赛水电站碾压 混凝 土重力坝防渗 层 变态混凝土施 工厚度 达 3 m， 现场人 工加浆 不仅 工 程量 大、 效率低 ， 而且很难保证其均 匀性 。根据现场 实际并结合 国内变态混凝土施工经验 ， 对碾压 混凝 土大坝 上 、 下游防渗 层变态混凝土采用在拌 和楼 集 中拌 制， 自卸 汽车运输 ， 小型挖机 配合 入仓 ， 再用 高频振动棒 振捣 密实的方 式施 工， 克服 了变态混凝土人工加浆不均 匀的缺陷。浇筑后 的混凝土表面光洁 ， 成型较好 ， 无明显蜂 窝麻 面， 内部密实 ， 层 间结合好 。 关键词 ： 变态混凝土 ； 碾压 混凝 土坝 ；防渗层 ； 额勒赛水 电站 中图法分类号 ： T V 4 3 1 文献标 志码 i A DOI ： 1 0 1 6 2 3 2 j e n k i 1 0 0 1 4 1 7 9 2 0 1 5 0 7 0 0 4 1 工程概 况 柬埔寨王国额勒赛下游水电站位于该国西部国公 省的额勒赛河上 ， 距首都金边约 1 8 0 k m， 电站分上、 下 二级开 发 。上 电站 为面 板 堆 石 坝 ， 下 电站 为碾 压 混凝 土重力 坝 ， 均为 坝后 引水式 地 面 厂 房 ， 装机 4台共 3 3 8 M W 。下 电 站 枢 纽 建 筑 物 主 要 包 括 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 、 左 岸 引水 系统 及左 岸 地 面 厂 房 等 。重 力坝 坝 顶 高 程 1 1 0 5 m， 坝顶宽 6 0 m， 最大坝高 5 8 5 m。泄洪建 筑物 集 中 布 置 在 主 河 床 范 围 内 ， 设 置 5个 1 3 0 m 1 4 0 m( 宽 高 ) 的溢流表孔。大坝 内部采用碾压混 凝 土 ， 大 坝上 游面 8 2 m高程 以下 、 下游 面 6 5 8 m 高程 以下为 3 m厚 的二级配碾压混凝土防渗层 ， 其 中上、 下 游面和廊道周边 5 0 c m范围采用变态混凝 土， 其它部 位采用常态混凝土， 混凝土分区见 图 1 。 受大坝上游排水廊道、 检修廊道布置 、 坝后坡 比及 翻转模 板拉 筋安装 等 因素影 响 ， 实际施 工 时大 坝上 、 下 游变态混凝土厚均为 3 m， 致使变态混凝土浇筑工程 量增加 。在进行第 1次碾压混凝土生产性试验及补充 生产性试验时 ， 均按 国内常规采用 的人工现场加浆方 式进行 施 工 。取 芯 检查 结 果 表 明 ， 部 分 芯样 混 凝 土 中 净浆注入量偏少， 净浆均浮在混凝土表面， 未渗透到浇 筑层 底部 ， 造成 混凝 土 振 捣 不密 实 ， 芯样 成 型 不好 ， 空 隙较 多 ， 层 间 结合较 差 。 图 1大 坝 混 凝 土 分 区示 意 ( 单 位 ： 高 程 m， 尺 寸 c m) 由于柬埔寨受多年战乱影响， 其工人身体素质、 技 能、 组织纪律 、 责 任心等与国内工人相 比存在较 大差 距 ， 人 工加 浆 的波动 性较 大 ， 不 利 于变态混 凝 土质量 控 制。为确保防渗层变态混凝土的均匀性 ， 研究采用 了 机制 变态 混凝 土施 工工 艺 。 2 气候条件 工程地处柬埔寨西南部 ， 属热带季风气候区， 降水 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 1 0 9 作者简介 ： 傅 建 ， 男， 工程师 ， 主要从事海外水 电项 目建设 、 运 营管理工作。Em a i l ： f u j i a n 5 1 7 1 2 6 c o m 第 7期 傅 建 ， 等 ： 机 制变态混凝土在碾压混凝土坝 防渗 层 中的应用 以柬埔寨额勒赛水 电站工程 为例 1 7 充沛 ， 干、 湿季节分明 ， 每年 1 1月至次年 4月为旱季 ， 5 月到 1 O月为雨季 ， 约 8 0 的降雨发生在雨季 ， 流域多 年平均 降水 量 为 2 6 9 0 mm( 工 程 区 年均 降雨 量 约 4 6 0 0 mm) 。年 平 均气 温 为 2 7 3 ， 极 端 最 高 气 温 为 3 8 2 ， 现场 实测 最 高温 度 4 2 ， 极 端 最低 气 温 为 1 4 3 。室 外 日相对 湿 度平 均 值 9 5 ， 月 相 对 湿 度 平 均 值 9 0 ， 相 对 湿 度 极 值 9 8 。月 蒸 发 量 在 9 9 5 1 5 5 9 m m之间变化 ， 多年平均蒸发量为 1 5 0 4 m m。 3 变态混凝土施工工艺研究 变态 混凝 土施 工 工艺研 究 主要 包括 浆液 配合 比和 加 浆 工艺研 究 ， 其 中变 态混 凝 土 配 合 比研 究 主要 分 两 部 分 ， 一是 确 定浆 液配 合 比参数 ， 二 是确 定加 浆量 。 3 1 浆液配合 比 变态混凝土是在碾压混凝土里面加浆 ， 由于本项 目碾 压混凝 土 中粉 煤 灰 的掺 量 较 高 ， 因此 加 浆浆 液 直 接采用水泥净浆。经二级配碾压混凝土、 浆液和二级 配变态混凝 土室内性能试验 ， 最终配合 比见表 1 、 表 2 。 表 1 C 2 0碾压混凝土配合 比 材料用量 ( k g m一 ) 浆液比重 抗压强度 MP a 些 堡 壹鏊堕 型 ： ! ： ! ： ： 2 1 1 0 4 5 5 8 5 l 3 0 0 7 8 O 1 8 6 5 O 9 5 7 6 3 2 加浆量 在第一次碾压混凝土生产性试 验时， 每立方米混 凝土加浆量选择 4 0 ， 4 5 L和 5 0 L， 坍落度按 35 c m 控 制 。从所 取 芯样 情况 来看 ， 由于天 气炎 热 ， 水分 损失 快 ， 所选择的加浆量均偏少 ， 变态混凝土取样坍落度低 于 3 c m， 不利 于振 捣 密实 ， 需加 大 注浆 量 。 第 2次 补充 生产 性试 验 在 总结第 1次生产 性试 验 的基 础 上 ， 每立 方米 混 凝 土 加浆 量 为 5 0 L和 6 0 L ， 坍 落度按 3 5 c m控制。从 取芯样情况来看 ， 芯样密实 性均很好 ； 从抗压强度看 ， 加浆少 的芯样强度略偏高 ， 但 均满 足设 计要 求 。 室 内试验选用掺加 4 5， 5 5 L和 6 5 L浆 液进行变 态 混凝 土拌 和物 性 能 和力 学 性 能试 验 ， 见 表 3 。试 验 成果表明 ， 每 立方米 变态混凝 土采 用加 浆量 为 5 5 L 时 ， 其力学性能和变形性能、 耐久性指标均好于其他两 种加浆量 。因此每立方米二级配变态混凝土施工采用 加浆量为 5 5 L ， 坍落度按 3 5 c m控制。 表 3 C x s o 2 0变态混凝土性 能试验成果 试验 加浆量 坍落度 抗压强度 M P a 劈拉强度 M P a 编号( L m- 3 ) m m 2 8 d 9 0 d 1 8 0 d 2 8 d 9 0 d 1 8 0 d 抗冻等 级 9 0 d 1 8 0 d 抗渗等级 9 0 d 1 8 0 d 3 3加 浆工艺研 究 选择不 同的加浆工艺对变态混凝土的施工进度、 质量将产生较大的影响 ， 因此选择可靠、 快速的施工工 艺 是变 态混 凝土 施工 的关 键 。 3 3 1 人 工加 浆 在第 1次碾 压混 凝土 生产 性试 验和 第 2次 补充 性 生 产试 验时 ， 加浆 方 式按 国 内常规采 用 的挖槽 加浆 、 打 孔加浆两种方式进行对 比。从钻孔取芯情况来看 ， 上 述两种加浆方式的大部分芯样密实性均较好 ， 塌落度、 强 度均 满足 设计 要 求 。但 同时 也 发 现 ， 少 部分 混 凝 土 芯样中净浆注入量偏少 ， 净浆均浮在混凝土表面 ， 未渗 透 到混凝 土 底部 ， 造 成 振 捣 不 密实 ， 芯样 成 型 不 好 ， 空 隙较多。究其原因 ， 主要与当地工人缺乏操作经验 、 挖 槽 打孔 深度 不够 、 孔 间 距 和排 距 不 均 匀 以及 现 场 管 理 不到位有关 ； 其次， 灰浆浆液稳定性差 ， 存放时间过长 ， 灰浆沉淀后均匀性较差也是 原因之一。考 虑到大坝 上 、 下游 防 渗层 变态 混凝 土工 程量 大 ， 且 受模板 拉 筋安 装影响 ， 碾压混凝土无法使用平仓机平仓 ， 需全部采用 人工平仓 、 加浆、 振捣 ， 工人劳动强度高、 效率低 。为确 保施 工 质量 ， 需对 变 态混凝 土 加浆工 艺进 行改 进 。 3 3 2机 制 变 态 混 凝 土 在借鉴 国内其它工程经验的基础上 ， 经过初期尝 试后 ， 本 工程 大坝 变 态 混凝 土 正 式 施 工 时决 定 采 用 与 人工加浆相同的配合 比在拌和楼集 中一次性拌制 ， 自 卸 汽车运 输 ， 小 型挖机 配合 入仓 ， 再用 高频 振动 棒将 混 凝 土 振 捣 密 实 的 方 式 施 工 。机 制 变 态 混 凝 土 采 用 H Z S 1 8 0型混凝土搅拌 站拌和 ， 经拌和时间试验 ， 搅拌 时 间控 制 在 5 0 S 。机 制 变 态混 凝 土 塌 落 度仍 按 3 5 c m 控制 。 采用拌和楼集 中拌制的变态混凝土均匀性好 ， 塌 落度 和强 度都 满足 设 计 要 求 ， 克 服 了人 工 加 浆 变 态 混 凝土的不足 ， 也大大减少了现场工人劳动强度 。浇筑 后 的混凝 土表 面光 洁 ， 成型 较好 ， 无 明显 的峰窝 、 麻 面 。 取芯 检查 结 果 表 明 ， 混 凝 土 内部 密 实 、 层 间 结 合 都 很 好 ， 改 进施 工 工艺后 的变 态 混 凝 土各 项 性 能 指 标 均 满 足设计要求 ， 确保了工程质量及施工进度。 4 机制变态混凝土质量控制要点 变 态 混凝 土在 碾压混 凝 土大 坝 中 ， 主要应 用 于上 、 1 8 人 民 长 江 下游 防渗 层 ， 因此 ， 变态 混 凝 土除 厚 度 、 强 度 及抗 渗 指 标 等必 须满足 设计 要 求外 ， 现 场应 严 格 按 混 凝 土配 合 比拌制 ， 并加强结合部位处理 。 4 1 严格按 配合 比拌 制 根 据规范 规定 ， 变 态 混 凝 土所 用 灰 浆 的水胶 比宜 不大于同种碾压混凝土的水胶 比， 因此 ， 机制变态混凝 土需严格按照试验确定 的配合 比拌制。另外 ， 变态混 凝土中水泥用量与相邻的碾压混凝土中的水泥用量差 别较大 ， 因此必须严格控制变态混凝土的水泥用量， 以 防止两 种混凝 土 因水泥 用量 不 同造成 的水 化放热 差 异 引起 坝 体温度 裂缝 。 4 2 加 强结合 部位处理 变态混凝土与碾压混凝土结合区域是现场施工的 薄 弱部 位 ， 也 是施 工过程 中质量控 制 的重点 。首 先 ， 两 种 混凝 土 的初凝 时 间必须 匹配 ； 其次 ， 碾压 混凝 土铺 料 后 应 先进行 碾压 ， 再 施工 防渗层 部位 变态 混凝 土 ， 变 态 混凝土振捣完成后再对接合部位碾压混凝 土进 行复 碾 。 5 结 语 采用机 制变 态混 凝 土 后 ， 大 大 改 善 了人 工 加 浆 变 态混凝土施工的不足 ， 提高了施工效率 ， 减轻了工人劳 动强 度 ， 确 保 了 昆 凝 土 质 量 的 均匀 性 。从 浇 筑 后 及 水 库 蓄水运行 半 年时 间来看 ， 碾 压混凝 土 大坝上 、 下游 防 渗层 表面基 本 未发 现 温度 裂 缝 ， 混 凝 土 内部 未 发 现 明 显渗漏点 ， 说明机制变态混凝土在本工程运用是成功 的 ， 可为类似工程提供借鉴。 ( 编 辑 ： 徐 诗银 ) App l i c a t i o n o f m a c h i n ep r o c e s s e d d i s t o r t e d c o nc r e t e i n i m pe r v i o u s l a y e r o f RC C d a m ： c a s e o f Lo we r S t un g Ru s s e i Chr u m Hy d r o p o we r St a t i o n i n Ca mbo d i a F U J i a n ， C HE N Y u e ， MA Y u a n q i n g ，H U A N G Q i a n ( S t u n g Ru s s e i C h r u m De p a r t me n t ，C h i n a Hu a d i a n C o r p o r a t i o n，B e ij i n g 1 0 0 0 3 1， C h i n a) Abs t r a c t ：The t hi c k ne s s o f d i s t o r t e d c o n c r e t e o f i mpe r v i o us l a y e r o f a RCC g r a v i t y d a m ，Lo we r S t un g Rus s e i Ch r u m Hy dr o - po we r S t a t i o n i n Ca mbo d i a，i s 3 m ，whi c h r e s ul t s i n l a r g e l a bo ur i n t e n s i t y a n d l o w e ffi c i e n c y o f g r o u t i n g b y wo r k e r s，a n d t he ho mo g e n e i t y c a n n o t b e e ns u r e dAc c o r d i n g t o t he pr a c t i c a l s i t ua t i o n，i n c o mb i n a t i o n o f t h e e x p e r i e nc es o f d i s t o r t e d c o nc r e t e c o n- s t r uc t i o n i n Chi n a，t h e d i s t o rte d c o nc r e t e o f u p s t r e a m a nd do wn s t r e a m i mp e r i o us l a y e r wa s mi xe d a t a mi x i n g p l a nt ，t r a ns p o r t e d by d ump t r uc k，pl a c e d b y s ma l l e x c a va t o r a nd c o mp a c t e d a nd v i br a t e d b y h i g hf r e qu e n c y v i b r a t i n g r o d，wh i c h o v e r c a me t he de f e c t o f i nh o mo g e n e o u s g r o ut i n g T he s ur f a c e o f t h e c o n c r e t e a f t e r g r o u t i n g i s c l e a n a n d b r i g ht ，t he s h a pi n g i s fine，no v o i d s a n d p i t s e x i s t st h e i n t e r i o r i s c o mp a c t e d a nd t h e i n t e rl a y e r s a r e we l l c o h e r e d Ke y wor ds：di s t o r t e d c o nc r e t e；RCC d a m ；i mp e r v i o us l a y e r；Lo we r S t u n g Rus s e i Ch r um h yd r o p o we r s t a t i o n