越南昆江2一级水电站碾压混凝土坝设计与施工.pdf

广西水利水电G X WA T E R R E S OU RC E S&HY D R O P O WE R E N GI N E E RI N G 2 0 1 0 ( 4 ) 规划设计 越南昆江 2一级水电站碾压混凝土坝设计与施工 秦世鹏 ( 广西桂能工程咨询集团有限公司， 广西南宁5 3 0 0 2 3 ) 摘要 结合越南昆江2一级电站坝址区热带雨林的特殊气候条件和工程地质条件， 详细介绍了该水电站碾压混 凝土大坝的设计与施工。工程投运后， 经 2 0 年一遇洪水的考验， 大坝安全无恙。 关键词 碾压混凝土； 大坝； 设计； 施工 中图分类号】 T V 6 4 2 2 文献标识码】 B 文章编号】 1 0 0 3 一l 5 1 0 ( 2 0 1 0 ) O 4 0 0 3 8 0 4 昆江 2水电站建设在越南广南省东江县巫家河 的支流昆江之上， 位于北纬 1 5 。 5 0 一 l 6 。 O 3 和东经 1 0 7 4 7 - 1 0 7 。 4 9 ， 距 离广南省会安 市向西约 5 5 k m。 昆江流域位于中部沿海地区白马降雨中心南部， 属于 热带季风气候区， 没有 明显 的寒冷季节， 旱季持续时 间长。多年平均气温为 2 5 8。 C ， 最高气温为 4 0 5。 C ， 多年平均降雨量为 2 7 8 0 m m， 日最大降雨量和短 历时最大降雨量通常出现在 5 8月 ， 邻近雨量站实测 最大 日降雨量为 6 3 4 9 mm。一级电站碾压混凝土大 坝于 2 0 0 8年 7月 9日开始进行碾压混凝土施工 ， 至 2 0 0 9年 1 月 2 0日导流底孔下闸封堵进行水库蓄水 ， 3 月 8日进行第一 台机组启动试运行 ， 经 2 0年一遇洪 水考验 ， 至今大坝安全无恙。 1 工 程地 质 1 1 坝址区工程地质条件 坝址区地貌为剥蚀中低山丘陵地貌， 河谷深切 狭窄 ， 呈上宽下窄的“ V” 型。坝区两岸坡脚陡立 ， 形 成高约2 0 n l 的基岩陡壁， 坡度一般 4 0 。 一 6 O 。 ； 上部坡 度一般 2 0 。 3 0 。 ， 全部为土质边坡。两岸边坡岩土分 界高程为左岸 3 0 0 3 0 5 r n ， 右岸 3 0 8 3 2 2 m。边坡植 被中等发育， 未见其它不良物理地质作用。 坝基岩性为花岗片麻岩 ， 开挖揭露为弱风化( A ) 及微风化岩体， 其岩体允许承载力高， 基础强度 满足设计要求。坝基发育有一条 F l陡倾角断层 ， 产状 2 9 0 * - 3 2 0 。 NE L6 1 。 一 7 1 。 ， 断层带宽 0 1 - 0 5 m， 切过坝区， 受断层影响， 风化加深， 沿断层面风化成 砂状 ， 已深挖 2 8 1T I ， 深挖后揭露为弱风化岩体 ， 进 行固结灌浆处理。 坝基缓倾角裂隙不发育 ， 主要发育有 3 组裂隙 ： 产状 4 0 。 一 7 0 。 S E 6 7 。 一 7 5 。 ， 面较平直 ， 延伸长度一 般 2 0 1 0 0 m， 宽 1 2 0 mm， 石英及方解石充填 ， 间距 3 5 m 1条； 产状 3 1 0 。 S W6 1 。 一 6 5 。 ， 宽 1 3 mm， 间距 2 5 1 T I 1条 ， 呈闭合状 ， 为钙膜或石英膜充填 ， 主要 分 布于 左 岸 坡； 产 状 2 9 0 - 3 1 0 。 N E 6 0 一 7 6 。 ， 延伸长度一般 1 0 3 0 I T I ， 宽 1 3 mm， 间距 1 - 6 m 1条， 呈闭合状 ， 为钙膜或石英膜充填 ， 主要分布在 右岸坡。坝段地基不存在深层 抗滑稳定性问题 ， 坝 基抗滑稳定性主要受混凝土与岩石接触面抗剪断强 度的控制。防渗帷幕灌浆已深入到岩体透水率小于 5 L u的相对不透水层 ， 满足防渗要求。 根据现场钻探勘察和抗剪断试验， 坝基岩土体 的参数建议值见表 1 。 2大坝 设 计 2 1 左右岸重力坝设计 左右岸挡水坝段为重力式挡水坝段 ， 位于 自由 溢流坝段左右两侧， 分为 1 # 、 2 # 和6 # 、 7 # 4 个实体 坝段。 根据规范要求并结合本工程的特点 ， 经过计算 分析最终确定坝顶高程为 3 4 6 7 r n 。 坝体断面按基本三角形设置， 上游坝坡为垂直， 收稿日 期】 2 0 1 0 - 0 5 - 0 6 修回日 期】 2 0 1 0 0 7 4 ) 7 作者简介】 秦世鹏( 1 9 5 2 一) ， 男， 广西桂林人， 广西桂能工程咨询集团有限公司高级工程师， 从事水工建筑设计与施工管理工作。 3 8 广西水利水电G X W A T E R R E S O U R C F & H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 o l o ( 4 ) 下游坝坡均为 1 ： 0 7 。 2 2 溢 流坝设 计 溢流坝段布置在河床中央， 桩号从 0 +0 4 7 0 0 I T I 至 0 +1 1 0 0 0m， 全长 6 3 1 T I ， 分为 3 # 一 5 # 3个坝段。溢 流坝为无 闸门控制 的 自由溢流坝 ， 堰顶 高程 3 4 0 0 m， 堰面曲线采用 Op h i x e r o pI I 型曲线 ， 最大坝高 4 8 1T I 。 溢流前缘净宽 6 0 1 T I ， 两个边墩厚度各为 1 5 m， 反弧 段出口净宽 4 8 m， 溢流面收缩角 1 0 9 5 。 。采用挑流 鼻坎加扩散梯形差动式的消能方式。 2 3 稳定及应力计算 在不同的荷 载组合情况下进行坝基 、 坝体稳定 计算 和应力计算， 其结果为： 忌 1 0 ， 6 0 ， 6 一 6 ， 满足各种荷载组合下的规范要求。 3碾 压 混 凝 土 配合 比试 验 3 1 室 内混凝土配合 比试验 昆江 2水电站工程的试验通过项 目部考察全部 委托越南广义省建筑试验 中心进行 ， 其中心也为昆 江项 目的试验完善增配了相关 的设备 ， 如： 核子密度 仪等。 试验 中心接受任务后于 2 0 0 7年 3月完成所有 级配混凝土的试验并提供试验报告 ( 见表 2 ) ， 供现 场试验和实施参考。 表 2 碾压混凝土室内配合比试验成果表 3 2 室外现 场试 验 为有效验证室 内试验成果 ， 昆江 2水电站总承 包项 目部于 2 0 0 7年 1 1 月编制 了 碾压混凝土现场 试验方案 和 关于碾压混凝土现场试验方案的补充 报告 报业主并获得批准， 项目部集中人力物力于 2 0 0 8年 4月 8 一 l 0日在一级坝拌和楼附近的场地上 进行了碾压混凝土的原材料、 V C值范围、 层问结 合、 加浆混凝土及碾压遍数等技术数据的相应现场 试验。 3 2 1 原材料试验 工地施 工采用 的原材料水 泥、 粉煤 灰、 河 砂、碎 石 进 行 试 验 ，均 满 足 其 相 应 的 越 南 TCVN 2 6 8 2： 1 9 9 9 、1 4 TC N1 0 5 1 9 9 9 、 TC VN1 7 7 0： 8 6、 T C VN 1 7 7 1 ： 8 7等规范的技术要求。 外加剂使用中国山西黄腾化工生产的 UN F一3 缓凝高效减水剂， 掺量范围为 1 0 。 拌合用水采用清洁、 干净的山泉水。 3 2 2 配合 比 根据室内碾压混凝土试验成果推荐， 这次采用 的碾压混凝土配合 比见表 3 。 表 3 一级坝碾压混凝土施工配合比表 l 【 g 3 9 秦世鹏： 越南昆江2一级水电站碾压混凝土坝设计与施工 3 3 现场碾压混凝土试验 3 3 1 混凝土拌合 时的投料顺序和拌合时间 拌和系统 ： 采用 3 m3 强制式拌和楼 ， 拌和时的 投料顺序为： 砂 十 小石 +中石十大石一水泥十煤灰 一 水外加剂， 拌和时间9 0 S 。 3 3 2 碾压混凝土铺筑厚度和碾压遍数 结合 以往的碾压混凝土大坝施工实践经验 ， 参 照碾压混凝土施工规范要求 ， 初步拟定平仓厚度为 3 5 c m， 压实厚度为 3 0 c r n ， 松铺系数为 1 1 7 。 为了确保碾压混凝土层 间结合 良好 ， 施工中严 格控制施工层间的间隔时间。在试验中我们采用一 个条带用于控制直接铺筑， 第二层间隔4 h ， 第三层 间隔 8 h ， 铺筑之前直接铺 1 c m厚水泥砂浆 ； 另一个 条带用于控制层面铺垫层铺筑， 第二层间隔 6 h ， 第 三层间隔4 8 h ， 铺筑之前采用冲毛机冲毛后再铺 1 C lT I 厚水泥砂浆。 为配合今后大坝现场施工， 本次试验使用的设 备为 以后 正式 上 坝施 工 的碾 压设 备 ， 正 常 使用 B M2 0 3 A D、 备用 X S 1 4 1 D振动碾。经试验不同碾压 遍数与压实度关系见表 4 。 表 4 P 1坝碾压混凝土碾压遍数与压实度关 系表 3 3 3 碾压混凝土内部温度检测( 见表 5 ) 表 5 碾压混凝土内部温度检测记录 表 3 3 4 碾压混凝土 V C值停放时间损失( 见表 6 ) 3 3 5 碾压混凝土试验强度 碾压混凝土现场试验时， 在拌和楼机 口取样制 模 ， 在达到 2 8 d龄期时的 5月 6 。 8日进行了强度试 验。在完成碾压 2 8 d后 的 5月 6日分别对碾压混 凝土 R 9 o 1 5 0 和加浆混凝土 R 9 o 2 0 0 进行了钻孔取芯 试验； 从芯样外观看： 芯样表面光滑、 致密 ， 骨料分布 均匀， 芯样 2 8 d龄期同样进行 了抗压强度试验 ， 试 验结果见表 7 。 3 3 6 确定加浆混凝土施工工艺 设计 的坝面混凝土为二级配变态混凝土， 考虑 到现场人工加浆 比较难 以控制质量 ， 同时为了提高 施工速度， 故将变态混凝土的浆液在拌和楼搅拌时 加入在变态混凝土中， 而将变态混凝土在现场按常 规混凝土施工方法进行施工。加浆混凝土在拌和楼 直接生产 ， 水灰 比为 0 5 2 ， 粉煤灰掺量为 4 5 ， 外加 剂掺量为 1 0 ， 振捣方式采用 1 0 0高频振动器。 4碾 压 混 凝 土 施 工 4 1 准备工作 混凝土铺筑前 ， 对原材料的储备 、 混凝土拌和系 统 、 运输机械、 碾压机具等情况进行全面检查 ， 保证 碾压混凝土施工的正常进行。 4 2 拌和及运输 混凝土根据混凝土配料单进行下料拌制， 用 1 5 t自卸汽车根据设计好的混凝土运输道路运至仓 面， 在入仓前将轮胎清洗干净， 防止将泥土、 水带人 仓面。 表 6 一级坝碾压混凝土 VC值经时损失记录表 广西水利水电G X WAT E R R E S O U RC E S& H YD R O P O WE R E NG I N E E RI N G 2 o m( 4 ) 注： 1 因钻芯时试 块仅 达 2 8 d ， 在钻芯过程 中存 在扰动现象而影 响试块强度 ； 2 9 0 d龄的试块强度 为推算值 ， 与实 际强度存在偏差。 4 3 卸料摊铺 与碾压 自卸汽车直接入仓 ， 退铺法依次卸料 ， 用 D3 1 P 推土机平仓 ， 大仓面平层通仓法薄层连续铺料 ， 每层 铺料厚度为 3 5 c m。 振动碾行走速度控制在 1 0 1 5 k m h范 围内， 碾压方向垂直于水流方向。碾压时 ， 先静碾压二遍 ， 按照混凝土压实容重的要求 ， 根据不同振动碾压设备 参照试验控制碾压遍数进行连续碾压 ， 按频率抽检 ， 质量合格后再上升 ， 否则暂停分析原因后进行补充碾 压。碾压作业 采用搭接法 ， 碾压条带 间搭 接宽度为 1 0 - 2 0 o n ； 端头部位搭接宽度为 1 0 0( 2 1 1 左右。 4 4 成缝 根据设计要求采用“ 先切后碾 ” 的方式 ， 采用小 型振动切缝机切缝， 缝内埋设彩条布或其它材料。 坝体上下游分缝均采用两道片止水 ， 止水材料 分别为紫铜止水片及橡胶止水带。 4 5 水 平缝面 处 理 施工缝或冷 缝采用 冲毛枪冲毛或人工凿毛 ， 清 除混凝土表面浮浆及松动骨料 ， 处 理时间一般要求 在混凝土初凝以后到终凝之前进行 。 因降雨或其 他原 因中断混凝土施工时 ， 及时对 已摊铺的混凝土进行碾压 ， 并 根据 中断时间采取相 应的层面处理措施处理后继续施工 。 4 6 特殊气象条件施工 ( 1 ) 雨天施 工 ， 根据气候 变动 ， 动态控制 VC 值 ， 使拌出混凝土满足现场压实度要求 ， 并边卸料边 用彩条布覆盖混凝土表面 ； 遇 大雨 时仓 面混凝土及 时全部覆盖， 待雨停后再作处理 ； ( 2 ) 当施 工时有 太 阳， 且 风 较大 ， 温度 高于 3 0 时 ， 出机 口VC值控制在 3 5 s ， 仓面采用 冲毛枪 喷雾的仓面降温措施 。 4 7 碾压混凝土的降温措施 由于当地的温度 比较高 ， 施工期又正是高温季 节， 为了保证碾压混凝 土的施工质量 ， 在施工过程 中 ， 每隔 1 5 m厚度便安装一层聚乙稀塑料管对其 进行通水冷却 ， 冷却时间不少于 2 8 d ， 以降低混凝土 中的水化热。 4 8 加 浆混凝 土施 工 大坝碾压仓 的上、 下游及廊道周边变态混凝土 施工中采用加浆法与碾压混凝土 同步浇筑 ， 混凝土 用 自卸汽车运输、 长臂反铲进仓 ， 人工高频插入式振 捣器振捣密实。 5经验 与建议 ( 1 ) 昆江 2一级 电站大坝碾压混凝土 ( 含变态 防渗 、 防冲混凝土) 能在高温、 雨季的 6个月 内完成 实施并蓄水 ， 其进度和质量得到越南国家验收委员 会及相关部门、 业主的好评( 碾压混凝土部分抽样检 查 1 4 3个单元 ， 其强度 、 统计计算的均值 、 均方差、 离 差系数等均满足规范要求 ) ， 这与实施前项 目部的充 分准备和实施中业主、 监理的大力支持分不开的； ( 2 ) 在碾压混凝土实施中需解决主要胶凝掺合 料一粉煤灰。昆江 2 水电站在招标中碾压混凝土 使用的主要胶凝掺合料是磷矿粉， 但通过试验比较， 磷矿粉不属于缓凝掺合料 ， 而属于早强掺合料， 为 了 避免出现相邻电站在碾压混凝土实施过程 中坝体开 裂而造成停工的问题 ， 项 目部试验 比较后 申报业主并 经批准， 本工程采用粉煤灰为碾压混凝土的胶凝掺合 料并解决其生产和供应问题； ( 下转第5 3页) 4 1 广西水利水 电GX WA TE R RK S O UR C E S& H Y DR O P O WE R E NGI N E E RI N G 2 o l o ( 4 ) 设计中初定各单管道上共设置 1 0 个检修阀， 现 总放空时间为 1 0 7 9 h ， 小于用水区允许的停水 选取其中两个检修阀( 2 + 4 0 0 、 5 +1 0 0 ) 之间的管段 时间 1 6 h ， 故初步拟定的检修阀设置的位置满足运 为实例进行分析计算， 按单管发生事故时检修， 计算 行管理要求。 中按单管考虑。 计算参数： 主管管径 D N1 6 0 0 、 管段长2 7 0 0 5 结语 m， 玻璃钢管 ， 糙率 0 0 0 9 ； 泄水管管径 D N3 0 0 、 管 通过对长距离 、大 口径输水管道 的泄水过程分 段长8 m， 钢管， 糙率 0 0 1 1 ； Q 允 O 3 5 m 3 S ， 管 析 ，选择相应的计算方法及公式， 以计算分析各过程 段起点 中心高程 4 6 7 4 1 m、 泄水管出 口中心高程 泄水时间及两个检修阀之间管段的放空时间 ，并与 4 6 1 1 3 m、 排水井溢水 管中心高程 4 6 3 3 3 m， 管道 工程运行管理所允许 的停水时间进行对 比 ，以验证 纵坡 0 0 0 2 3 。 泄水 阀设置的位置及数量的合理性 。 计算结果 ： 等重力流泄水 管段长度 1 3 6 9 m、 泄流量 Q=0 3 5 m3 s 、 泄水时间 t t 2 1 8 h ； 变 参考文献 流量重力泄 水 管段长 度 3 6 5 m、 平 均 泄流量 Q = 1 C E C S 1 9 3 ： 2 0 0 5 ， 城镇供水长距离输水管( 渠) 道工程技 0 2 43 m3 s 、泄水时间 t 2 =0 8 4 h ； 水泵抽水管段 术规程 s 长度 9 6 6 m、 抽 水 流量 2 5 0 m3 h ， 抽水 时间 t 3 = 2 李炜 水力计算手册( 第二版) M 北京： 中国水利 7 7 7 h 。 水电出版社， 2 0 0 6 Em p t y i ng t i m e c a l c u l a t i O n o f l o ng di s t a n c e wa t e r( 责 任编 辑： 周 群) d e l i v e r y pi p e l i ne wi t h b i g c a l i b e r L I U Xu ，QI N W e n b a o ( S u r v e y ， P l a n n in g ， D e s i g n&R e s e a r c h I n s t i t u t e o f X i i ia n g ， ， P r o d u c t i o n a n d C o n s t r u c t i o n Cor p s Ur u mc h i 8 3 0 0 0 2 C h i n a ) Ab s t r a c t ：An a l y s i s wa s ma d e o n t h e e mp t y i n g p r o c e s s o f l o n g - d i s t a n c e wa t e r d e l i v e r y p i p e l i n e wi t h b i g c a l i h e r F o r e a c h p r o c e s s ，c o r r e s p o n d i n g me t h od wa s s e l e c t e d t o c a l c u l a t e t h e e mp t y i n g t i me o f e a c h p i p e s e c t i o n， S O as t o e x a mi n e i f t h e po s i t i o n s o f d i s c h a r g e v a l v es s a t i s f y t h e o p e r a t i ng r e q u i r e me n t s Th e c a l c u l a t i o n h a d b e e n com- b i n e d wi t h r e a l p r o j e c t ， a i mi n g t o p r o v i d e r e f e r e n c e f o r s i mi l ar con s t r u c t i o n Ke y wo r d s ：B i g c a l i b e r ；l o n g d i s t an c e wa t e r d e l i v e r y；d i s c h a r g e v a l v e ；e mp t y i n g t i me ( 上接 第 4 1页) ( 3 ) 使用大块模板施工技术。本工程实施 中， 大坝上游迎水面及下游溢流面直线段均采用 2 4 m X3 m悬臂式大模板 ， 施工安全 、 方便、 快速 ， 模 板拆 除后混凝土表面平整 、 美观 ， 且大大节约了投资 ； ( 4 ) 严格控制拌合料的工作度 ， 密切注意天气 预报和做好防雨、 防晒措施 ， 避免改变混凝土的工作 度而影响其质量 ； 塑料冷却水管工厂成批生产， 成品为卷材 ， 长度大、 接 头少、 便于弯曲， 施工速度快， 但冷却效果差， 必须加 大冷却水压和增加冷却时间方可保证冷却效果。 参考文献 1 广西电力工业勘察设计研究院 越南昆江 2竣工设计 报告 R 南宁： 广西电力工业勘察设计研究院， 2 0 0 9 ( 5 ) 坝体内采用聚乙稀塑料冷却水管。聚乙稀 ( 责任编辑： 周 群) De s i g n a n d c o n s t r u c t i o n 0 f RCC m a i n d a m o f Vi e t na m S o ng Co n 2 f i r s t - c a s c a d e h y d r o p o we r s t a t i o n QI N S h i p e n g ( G u a n g x i G u i n e n g E n g i n e e r i n g Con s u l t a n t C o ， L t d ，Na n n i n g 5 3 0 0 2 3 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th e Vi e t n a m S o n g CO n 2 f i r s t - c asc a d e h y d r o p o we r s t a t i o n i s l o c a t e d i n t r o p i c a l r a i n f o r est are a wi t h s p e c i a l c l i ma t e an d e ng l n e e r mg g e o l o gi c a l c o n d i t i o n sA d e t a ine d mt r o d u c t i o n Wa S m a d e o n t h e c les l g n a n d co n s t r u c t i o n o f i t s RCC ma i n d a m Th e ma i n d a m h a s wi t h s t o o d a fl o o d o f 2 0 一 y e ar r e o c c u r r e n c e pe r i od s i n c e i t Was put m t o oDer at a on Ke y w o r d s ： R o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e( R C C) ；ma i n d am ；d e s i g n ； c o n s t ruc t i o n S 3