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沐若水电站RCC大坝施工关键技术分析

2015-03-21

湖南水利水电 2015年6期
关键词:仓面石粉大坝

郭 峰

(中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007)

1 工程概况

沐若(Murum)水电站工程地处马来西亚婆罗洲岛的沙捞越州,坝址位于拉让(Rajang)河流域源头沐若河上。工程总体布置由RCC 重力坝、坝身无闸控表孔泄洪、左岸布置一条导流洞、坝后生态电站以及下游12.0 km 处右岸地面式厂房、右岸引水系统等建筑物组成。

碾压混凝土大坝坝顶长度439.98 m,最大坝高146.0 m,共分23 个坝段,由左岸非溢流坝段、河床溢流坝段和右岸非溢流坝段组成。

大坝混凝土施工高峰月混凝土浇筑强度将超过12 万m3,高峰年混凝土施工计划将突破110 万m3,如何在多雨的气候条件下优质完成大坝碾压混凝土施工,是确保沐若大坝工程如期完工的关键。

2 施工条件

2.1 地域经济条件

沐若水电站工程位于马来西亚婆罗洲岛原始热带森林地区,人迹罕至。距离坝址最近的城市约200 km,交通条件较差,建筑市场经济欠发达,施工原材料、设备及劳动力缺乏,施工资源组织较为困难,主材供应没有可靠保障。

2.2 地形条件

大坝所在河段两岸谷坡大体对称,左岸谷坡总体坡度约为46°,右岸谷坡总体坡度约为34°,两岸上游地形总体平缓,高程494 m 以下适合于采用自卸汽车从上游直接运输RCC 入仓,高程494 m以上地形较陡,需采用满管溜槽入仓。

2.3 天然建材条件

由于坝区及近坝区大范围皆为第四系及砂、页岩分布区,河床内也不存在可利用的天然砂砾石料,大坝所需混凝土骨料只能采用砂岩料作为人工骨料。

砂岩作为混凝土骨料存在的主要问题是在进行细骨料加工时石粉含量偏高,需对骨料加工系统进行专门工艺研究,这样不仅会增加投资,还会影响RCC 施工。

2.4 水文气象条件

根据沐若工程2008年开工以来降雨量统计资料及当地水文气象站1954~1992年的水文气象资料统计: 沐若河流域多年平均降水量为4 456 mm,最大降雨量5 934 mm,最小降雨量3 898 mm,流域每年降雨天数多达248 天,降雨频率高,其中大于102 mm/h 和202 mm/h 的平均降雨天数为60 d 和25 d。全年降雨中,约一半的降雨历时超过1 h,1/4的降雨历时超过2 h。降雨呈微弱季节性变化,雨季降雨高峰出现在12月份至次年3月份之间,6~8月份为相对旱季,降雨较少,最干旱的月份平均降雨量至少60 mm。

工程所在区域属热带季风气候,年平均气温为26.5℃,季节性温度变化不大,全年各月平均气温为(25.8~27.1)℃;历年各月最高月平均气温为(29.4~31.5)℃。年平均日照时间为5.8 h/d,各月平均日照时间为(5.1~6.7)h/d。年平均相对湿度86.7%,各月平均相对湿度为85.5%~88.1%。工程所在区域各月最大风速为(2.8~3.6)m/s。

2.5 坝型设计布置条件

(1)由于大坝坝基节理裂隙发育,要求对整个坝基采取有盖重固结灌浆处理,盖重混凝土厚度不低于2.5 m。固结灌浆施工对RCC 浇筑上升影响很大。

(2)(410~422)m 高程布置四纵四横灌浆排水廊道,以满足基础帷幕灌浆、排水、坝内交通和观测需要。坝体结构复杂,对RCC 浇筑上升有一定影响。

3 亟需解决的重大技术难题

(1)砂岩细骨料石粉含量控制。

本工程大坝RCC 使用砂岩人工骨料,人工砂采用干法生产。骨料加工系统投产后,采取了各种措施进行多次改造与完善,人工砂石粉含量仍保持在25%左右。若要进一步降低人工砂石粉含量,需对大坝砂石骨料加工系统进行工艺研究与较大的系统改造,不仅会增加投资成本,而且会延缓RCC 开仓浇筑的时间,影响工程总体进度。

(2)混凝土温控与层面结合控制。

本工程所在地全年气温高,日照时间长、强度大,若不采取措施,在混凝土运输过程及浇筑过程中因太阳辐射而导致的温升对混凝土入仓温度及浇筑温度影响极大,无法满足温度控制要求;在摊铺、碾压及养护等工序施工过程中会造成层面失水泛白,影响层间结合质量,进而影响到大坝抗滑稳定性。

(3)多雨环境下RCC 的施工管理。

坝址区全年2/3 以上的时间都在下雨,且强度较大,在国内外类似工程中极为罕见。因降雨而导致混凝土含水超标、压实不均,强度降低,同时易产生薄弱夹层的质量问题是本工程需要解决的重点及难点。而且降雨阻断RCC 连续上升,严重影响施工进度,给施工组织管理带来巨大压力与挑战。

(4)层间间歇期控制。

由于当地市场经济及交通条件的限制,RCC 浇筑施工过程中经常出现水泥、粉煤灰等原材料供应短缺,直接导致层间长间歇,在本来是弱约束区的混凝土仓面给新浇混凝土造成了“基础强约束”,新浇混凝土在降温收缩过程中因受老混凝土基础强约束产生较大拉应力而产生贯穿基础的垂直水流方向的裂缝。如何尽量避免原材料供应不畅而导致的层间长间歇以及对长间歇层层面进行保护,减小仓面裂缝发生的几率,节省裂缝处理时间,加快施工进度,是该地区修建RCC 重力坝面临的又一难题。

(5)坝体结构、盖重固结灌浆对工期的影响。

由于本工程坝基地质条件的复杂性及特殊性,坝基全范围内固结灌浆及多条廊道的布置对工期的制约影响尤为突出,在国内外RCC 重力坝施工中也首屈一指。如何科学管理、合理安排,并采取适当的专业技术措施,将其对工期的制约减小到最低限度,是进度控制的又一难题。

4 本工程成功实施的关键技术

(1)在RCC 配合比中内掺石粉技术。

通过开展内掺石粉RCC 配合比试验、施工工艺试验、施工应用研究等一系列试验研究,最终确定用于大坝RCC 的砂岩人工砂石粉含量控制在22%~27%。大坝骨料加工系统只需增加简便装置,将砂中少量的石粉筛洗,即可生产出符合工程质量要求的成品砂,不需要对骨料加工系统进行较大的工艺改造,技术性地为工程施工赢得了宝贵时间,实现了主体大坝RCC 混凝土开浇的节点目标。因此,该技术的成功应用,不仅解决了石粉含量偏高带来的质量问题,而且为RCC 开浇创造了先决条件。

(2)高温环境下RCC 温控与失水控制技术。

针对本工程所在地全年气温高、日照时间长、强度大等特点,为解决RCC 运输及浇筑过程中温度回升过快无法满足温度控制要求及各工序施工过程中层面易失水泛白影响层间结合质量的问题,本工程采取了如下措施应对:

①优化混凝土配合比,选用高效缓凝剂延缓RCC 初凝时间。

②对骨料一次风冷降低拌和物出机口温度。

③对混凝土运输机具全程覆盖保温以减少温度回升。

④在仓面内采用移动灵活可动态控制喷雾强度的高压冲毛枪降温保湿,改善仓面环境温度与湿度。

⑤采用斜层平推法施工,减小摊铺、碾压面积,缩短层间间歇时间。

⑥合理安排开仓时间,避开白天高温时段浇筑混凝土。

(3)优化施工程序、廊道预制技术。

大坝混凝土分坝段分区进行浇筑,不受传统的RCC 大坝施工从基坑通仓浇筑整体上升的技术思路约束,各坝段填塘及垫层混凝土先期浇筑,为有盖重固结灌浆提前创造条件,基本上避免了对RCC 后期通仓快速上升产生的干扰。除局部接头部位采用现浇廊道外,大坝其余部位均采用预制廊道,可根据仓面条件适时安装,灵活调度,避免影响RCC 仓内运输交通及浇筑上升。充分利用大坝上游平缓地形,坝体RCC 主要采用自卸汽车从大坝上游面入仓,并自行设计定型封仓模板,解决了从大坝上游面入仓导致的施工速度缓慢与外观质量难以保证的难题。

(4)多雨环境下RCC 施工管理措施。

为解决全年多雨气候条件下RCC 浇筑施工遇到的质量与进度难以保证的问题,本工程采取了以防为主,防排结合,工艺技术支持的综合措施:对混凝土原材料及拌和物运输全程采用雨篷防护; 加强天气预报工作,当降雨量超过3 mm/h 时停止铺筑、碾压施工;仓面配备足够的防雨布及自制摊铺滚筒,并组建覆盖、排水专业队伍,下雨后能快速响应及时覆盖;减小仓面面积,采用斜层平推工艺,对模板进行改造,以达到缩短覆盖防雨布时间,便于仓面排水以及雨后减少清除废弃碾压混凝土的目的; 试验室加大对骨料含水率的检测频率,动态调整RCC 工作度,满足混凝土工作性能及施工质量的要求;雨后恢复施工前,应检查全面,处理有序,遵循先补碾后清除的原则,尽量缩短仓面清理准备时间。

实践证明,采取以上施工措施后,在保证质量的前提下,沐若水电站碾压混凝土坝月最高施工强度达到了11.6 万m3(2011年10月)。

5 结 语

自2011年1月25日开浇首仓RCC,经过近3年的工程建设,沐若水电站RCC 大坝顺利到顶,完成了节点目标。从工程施工阶段性总报告来看,不同约束区RCC 混凝土温控效果及钻孔取芯试验成果达到了预期目标,受到业主及专家一致好评。本文从施工角度对地处热带雨林地区的马来西亚沐若水电站RCC 大坝的施工条件、特点、关键施工技术及工程措施进行分析和小结,仅供同行参考。

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