銅灣水電站溢流面HF混凝土施工工藝探討

【摘 要】銅灣水電站大壩溢流面為WES曲線溢流面，施工技術(shù)復(fù)雜，質(zhì)量要求高，工期緊。Ⅰ期六孔溢流面采用滑模施工方式，Ⅱ期四孔溢流面采用邊澆注邊立模的施工方式，溢流面采用的抗沖耐磨HF聚炳烯纖維混凝土，溫控要求高。本文對溢流面的施工以及HF混凝土的性能進行總結(jié)分析。

【關(guān)鍵詞】溢流面；HF混凝土施工

1.慨述

銅灣水電站位于沅水中游的懷化市中方縣境內(nèi)，為湖南省境內(nèi)沅水干流梯級開發(fā)的第五級電站，工程以發(fā)電為主，兼顧航運。電站裝機容量為4×45MW，水庫正常蓄水位152.5m，相應(yīng)庫容1.2億m3.電站地處亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫17.0℃，極端最高氣溫39.7℃。工程樞紐建筑物由船閘、溢流壩、發(fā)電廠房及非溢流壩從左至右組成。

溢流壩位于河床中部，壩段總長248.5m，壩頂高程164.0m，共分10孔，單孔凈寬20m，中心設(shè)置一道橫縫。溢流面采用方程為：Y=0.055232X（1.836） 的WES曲線；堰頂高程為137.0m，上游迎水面為斜線接反弧段，下游側(cè)為WES曲線接直線段后再接一反圓弧段至消力池。設(shè)計溢流壩溢流面混凝土為60cm后的C40HF聚炳烯混凝土。根據(jù)電站施工導(dǎo)流的順序，溢流壩自7#閘墩分為Ⅰ期、Ⅱ期施工，Ⅰ期施工右岸1#～6#孔溢流面，II期施工左岸7#～10#孔溢流面。溢流面具體尺寸如圖1：

2.工程施工

2.1主要施工特點

1）溢流面堰頂（EL137.0m）與下游消力池（EL126.0m）相對高差大。

2）溢流面結(jié)構(gòu)要求嚴格，須保證溢流面施工技術(shù)要求。

3）溢流面二期混凝土僅60cm，因此對混凝土澆筑溫度以及施工完成后的后期養(yǎng)護要求非常高。

2.2溢流面施工方式

Ⅰ期6孔溢流面采用滑模施工方式，在澆筑溢流面HFC40混凝土層，因為為溢流面有開裂情況，5#孔右側(cè)溢流面（實驗塊）使用C40混凝土。II期四孔溢流面采用邊澆注邊立模的施工方式，其中7#孔右側(cè)C20/HFC40同時澆筑（一期混凝土按臺階法預(yù)六留），其余各孔一期按溢流面結(jié)構(gòu)預(yù)留，故II期直接澆筑溢流面HFC40混凝土層。

2.3模板的施工

根據(jù)溢流壩溢流面結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計要求，為提高施工效率，保證溢流面施工質(zhì)量和施工進度。Ⅰ期6孔溢流面，迎水面采用木模和鋼摸板拼接的方式。WES曲線、斜線段以及下游反圓弧段使用滑模，同時為便于滑模制作和加工以及方便施工，確定滑模的結(jié)構(gòu)尺寸及型式：滑模長10.5m（單塊溢流面寬10m），滑模面板有效寬度1.1m，設(shè)有施工操作平臺以及抹面平臺，同時配備兩臺3T卷揚機。

澆筑前，應(yīng)將滑模面板進行清理，將面板上的殘渣清除。固定蛇行柱和卷揚機時，應(yīng)考慮與滑動模板的吊耳共線。II期四孔溢流面：WES曲線、直線段以及下游反圓弧段采用315和6015模板邊澆邊立模的施工方式；1）按照設(shè)計澆注距離預(yù)埋拉筋，2）根據(jù)溢流面施工點預(yù)埋樣架。

2.4混凝土施工

2.4.1 混凝土拌制

根據(jù)設(shè)計要求溢流面混凝土為60CM厚HFC40抗沖耐磨混凝土.HF高強耐磨混凝土粘聚性與保水性介于硅粉混凝土與普通混凝土之間，既克服了硅粉混凝土粘聚性太大不泌水的缺點，又改善了普通混凝土粘聚性差易泌水的性能；在和易性方面，由于粉煤灰的微集料效應(yīng)，使粉煤灰混凝土的抗剪力顯著減小，在外力作用下，易產(chǎn)生流動，因此在施工方面HF粉煤灰抗沖耐磨混凝土表現(xiàn)出了較大的優(yōu)越性，易于振搗密實，易于出漿和收光抹面。通過實驗確定選用二級配進行拌制且水泥強度要求使用P.O42.5水泥。混凝土拌制時，將混凝土的攪拌時間延長30s，嚴格控制HF的慘入量以及聚炳烯纖維松散度。

溢流面混凝土施工配合比如表1。

2.4.2 混凝土運輸及入倉布置

考慮到不同的澆筑部位對混凝土塌落度要求不一致，所以運輸車輛選用罐車和自卸汽車進行運料，為避免混倉，安排專車進行運輸以及給予運輸車輛掛牌或安排專人進行車輛控制。

入倉時根據(jù)需要選用上游或下游門機進行澆筑，當(dāng)門機旋轉(zhuǎn)受兩側(cè)閘墩的限制時，宜根據(jù)需要減小下料的方量，以及在倉面搭設(shè)臨時梭槽。

2.4.3 混凝土施工縫

用沖毛機將施工縫沖洗干凈，及時將倉面積水排除。在已澆筑塊側(cè)澆筑時，同時應(yīng)將橫縫端口磨平，以便澆筑時能形成統(tǒng)一的光滑面。

2.4.4 凝土澆筑

混凝土澆筑時，當(dāng)采用滑動模板進行澆筑時，混凝土應(yīng)在滑模的上口入倉并應(yīng)盡可能一次下料將滑模下方填滿，滿足拉模條件，以及使滑模拉動后仍然能夠保持水平。入倉混凝土應(yīng)避免在同一次拉模時改變塌落度。振搗時，由于混凝土厚度和倉面寬度，選用兩臺70型軟式振搗器振搗。在止水附近應(yīng)特別注意振搗密實。滑模下振搗時，應(yīng)注意觀察滑模后櫞的混凝土變化情況，還應(yīng)竟可能避免超振以及振搗器直接打倒滑模面板。當(dāng)采用邊澆注邊立模時，混凝土入倉后在振搗棒進行振搗時，應(yīng)從以下兩個方面進行判斷混凝土是否澆注滿：①模板拼縫處是否有濃漿滲出，②用錘敲擊模板聽是否空響。

2.4.5混凝土表面處理

根據(jù)設(shè)計要求，溢流面應(yīng)平滑，I期溢流面在WES曲線及反圓弧段采用拉模后人工立即抹面的形式，在堰頂段采用角尺法人工抹面。抹面時應(yīng)避免過度找平壓光，使得水泥和細骨料過多地浮到表面，同時將聚炳烯纖維過帶到表面，造成表面干縮性增大。禁止抹面是直接用清水進行濕潤混凝土表面后找平壓光。Ⅱ期溢流面在混凝土達到齡期后人工進行磨光。雨天施工時，應(yīng)盡快將倉面積水排出，以免影響以完成抹面的混凝土表面的光滑度。

2.4.6 混凝土施工比較

Ⅰ期六孔溢流面采用滑模及綜合機械施工方式； Ⅱ期四孔溢流面采用邊澆注邊立模的施工方式，其每種施工方式澆筑時所占用的資源如表2。

從表格2中可以得出，Ⅰ期溢流面澆筑時所占用資源比II期溢流面澆筑時占用的多，增加施工的成本，且使用滑模施工澆筑速度較慢，影響施工進度。

Ⅰ期溢流面混凝土澆筑時段為2006.5—2006.8，平均氣溫32度，混凝土澆筑溫度控制在30度。Ⅱ期溢流面混凝土澆筑時段為2007.8—2007.10，氣溫33度，混凝土澆筑溫度控制在31度。

3.質(zhì)量控制

3.1原材料控制

為保證混凝土質(zhì)量，根據(jù)配料單所用材料，我們對各項材料進行嚴格質(zhì)量控制，骨料采用沅江的天然砂石料水泥采用湖南石門P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，粉煤灰采用貴州華電大龍發(fā)電公司的Ⅱ級灰。

3.2混凝土溫度預(yù)控

溢流面施工受工程進度影響，混凝土需安排在高溫季節(jié)澆筑，為了降低混凝土澆筑溫度，通過對骨料和倉面進行預(yù)冷以及選擇合適的膠凌材料等措施來實現(xiàn).

骨料預(yù)冷：增加料倉堆料高度，使其不小于6m，在拌和系統(tǒng)的調(diào)節(jié)料倉進料皮帶機上搭設(shè)涼棚，防止太陽直射骨料，控制骨料溫度。

倉面降溫：通過用噴霧機提前對倉面采用人工噴霧增大倉面的濕度，以此來減小太陽輻射影響，達到降低倉面溫度的目的。

減小水化熱：水泥的水化作用是放熱作用，通過選用粉煤灰和HF代貼部分水泥后能起到降低混凝土溫度和延緩混凝土溫升的作用，達到降低混凝土溫度的目的。

避開高溫時段：在溫度最高的八月為了更好的控制混凝土的澆筑溫度，通過采用對溢流面進行分塊，避開高溫時段，達到控制混凝土溫度的目的。

3.3混凝土的質(zhì)量控制

1）混凝土拌制時，拌和樓應(yīng)嚴格按照實驗室所提供的料單進行拌制，特別應(yīng)注意外加劑的使用。

2）嚴格控制混凝土澆筑溫度使混凝土溫度達到設(shè)計值。

3.4混凝土的養(yǎng)護

為保證溢流面HFC40混凝土的強度，配和比中選用P.O42.5水泥，因此為防止混凝土形成內(nèi)外溫差，對溢流面的整體性造成影響。Ⅰ期六孔溢流面為達到控制內(nèi)外溫，在混凝土抹面完成，面層開始收縮后，立即進行覆蓋，考慮到溢流面較陡，覆蓋困難，采用在溢流面爬升方向每隔一段距離每排進行預(yù)埋拉絲的方法。覆蓋時，首先選用潤濕的麻袋覆蓋第一層，用薄膜覆蓋第二層，用彩條布覆蓋第三層。在混凝土內(nèi)外溫差達到基本穩(wěn)定后，進行不間斷的淋水養(yǎng)護，直至達到設(shè)計齡期。Ⅱ期四孔溢流面在模板還未拆除時，在模板表面進行流水養(yǎng)護，拆模后覆蓋麻袋，進行灑水養(yǎng)護。

3.5混凝土強度分析

通過對實驗室混凝土取樣分析， Ⅰ期、Ⅱ期HFC40混凝土強度如下圖：

從圖中分析可以得出混凝土強度滿足正態(tài)分布，混凝土強度達到設(shè)計標準。

4.溢流面裂縫分析

4.1溢流面裂縫分類

溢流面混凝土采用HFC40高強混凝土，容易開裂。故自澆筑之日開始，由現(xiàn)場人員進行混凝土裂縫跟蹤，記錄裂縫發(fā)展情況。Ⅰ期溢流面最早發(fā)現(xiàn)裂縫是澆筑后第3天，且持續(xù)發(fā)現(xiàn)單塊澆筑后均有開裂情況（其間不斷改進施工工藝）。Ⅱ期溢流面澆筑后，僅局部有少量裂縫出現(xiàn)。通過對裂縫分類：①Ⅰ類裂縫：縫寬?0.2mm，②Ⅱ類裂縫：0.2mm?縫寬?0.3mm。溢流面裂縫各參數(shù)如下表3。

4.2溢流面裂縫修補

對第I裂縫進行表面覆蓋法修補。對第Ⅱ裂縫進行低壓注漿修補。修補工序如下：裂縫清理-試漏-配制注漿液-壓力注漿-二次注漿-清理表面。

4.3溢流面裂縫成因分析

Ⅰ期、 Ⅱ期溢流面裂縫出現(xiàn)情況比較中可以得出Ⅰ期溢流面裂縫出現(xiàn)較多，原因可能是以下幾方面：

1）Ⅰ期溢流面澆筑使用滑模施工，在拉模時，混凝土收縮還沒完全，拉模后混凝土持續(xù)收縮，致使混凝土表面形成收縮裂縫.

2）Ⅰ期溢流面采用臺階法預(yù)留溢流面的施工方法，因溢流面混凝土較薄，在臺階處容易形成應(yīng)力集中，致使混凝土開裂.

5.結(jié)束語

（1）通過對Ⅰ期、Ⅱ期溢流面各工序以及混凝土外觀質(zhì)量比較可以得出：雖然Ⅱ期溢流面平整度不如Ⅰ期溢流面光滑，但采用Ⅱ期堰的澆筑方式，不但溢流面的質(zhì)量得到提高，特別是溢流面開裂情況得到有效控制，而且節(jié)約施工時間，降低施工成本。

（2）保證混凝土質(zhì)量和控制溢流面裂縫，應(yīng)對混凝土養(yǎng)護進行嚴格控制。通過對Ⅰ期、Ⅱ期溢流面裂縫比較，對高強薄層混凝土的養(yǎng)護就具體采用何種方式還值得更好的研究。

（3）通過對低溫澆筑塊與高溫澆筑塊之間裂縫分析比較，低溫時段澆筑混凝土裂縫較少，主要原因時混凝土內(nèi)外溫差得到控制，使得混凝土收縮得到控制，溫度裂縫減少，所以混凝土澆筑時應(yīng)盡量選擇在低溫時段澆筑。

（4）Ⅰ期溢流面采用臺階法預(yù)留溢流面的施工方法，Ⅱ期溢流面一期混凝土采用與溢流面相同結(jié)構(gòu)法預(yù)留溢流面的施工方法，從Ⅰ期、Ⅱ期溢流面裂縫分析可以得出：臺階法預(yù)留使混凝土在臺階處容易造成應(yīng)力集中，致使混凝土容易開裂。故在對薄層高強混凝土預(yù)留時，應(yīng)盡可能保證一期與二期混凝土結(jié)構(gòu)一致。

（5）由于溢流面施工受兩側(cè)閘墩約束，使得溢流面混凝土澆筑時間滯后，溢流面混凝土澆筑后，由于一期混凝土與二期混凝土相隔時間長，一期混凝土對二期混凝土約束減弱，二期混凝土容易開裂，故薄層高強混凝土一期、二期施工間隔時間不宜相隔太長時間。

參考文獻：

[1]《水工混凝土施工規(guī)范》

[2]《水利水電模板驗收標準》

作者簡介：

李龍波（1981-），男，畢業(yè)于西華大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院水利水電工程本科專業(yè)，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)在四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程勘察設(shè)計院擔(dān)任水工主設(shè)，曾承擔(dān)過近三十座中、小型水電站、水庫工程設(shè)計任務(wù)。