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本文作者：陳道春王建張兵作者單位：長江設計公司阿海水電站工程建設監理部

1工程概況

阿海水電站壩址位于云南省麗江市玉龍縣與寧蒗縣交界的金沙江中游河段,是以發電為主的大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物為一級建筑物,總庫容8.85×108m3,裝機2000MW(5×400MW)。大壩為碾壓混凝土重力壩,最大壩高138m,壩軸線長度482m。大壩分為19個壩段,從左至右由左岸非溢流壩段、溢流表孔壩段、左岸泄洪(沖沙)底孔、廠房壩段、右岸排沙底孔、右岸非溢流壩段組成。左、右非溢流壩段、廠房進水口和溢流表孔以下為碾壓混凝土,總量約141萬m3。阿海水電站地處金沙江中游干熱河谷,冬春天氣晴朗干燥,降雨少;夏秋日照強烈,汛期降雨強度大。壩址區年降水量700mm左右,年均氣溫18.7℃,平均蒸發量2210mm,平均風速2.4m/s。碾壓混凝土施工質量受干熱氣候環境影響很大,施工監理從混凝土的拌制、運輸、平倉、碾壓、層面處理及層間間歇時間等環節針對性地加強質量控制,保證阿海水電站大壩碾壓混凝土施工質量滿足各項技術指標要求。

2施工特點

1)施工強度大,持續時間長,高峰期最多有4個碾壓倉同時施工。工程前期受截流時間滯后、環保風暴等因素影響,導致大壩施工工期滯后約3個月,為確保2011年5月達到1475m度汛高程,工程自2010年7月~2011年5月底進行趕工。趕工期間共澆筑混凝土172.72萬m3,其中碾壓混凝土111.97萬m3,碾壓混凝土月最高澆筑強度18.79萬m3,日最高澆筑強度13100m3。2)入倉道路布置較困難,道路填筑和拆除工程量大。壩址區為深V形河谷,河床壩段碾壓混凝土1460m高程以下、兩側壩段自1480m高程以下均采用回填石渣形成入倉道路,自上游面架鋼棧橋進倉。入倉道路布置于壩前并隨大壩升高,主要沿兩岸坡加高填筑,使用完成后全部拆除。碾壓混凝土入倉道路填筑與挖除工程量接近50萬m3。3)主要采用斜層法施工。單個壩段(廠房壩段)寬度最大達34m,1420m高程以下壩段長度接近或大于100m。由于單個壩段倉面面積大,而入倉道路為單車通行,碾壓混凝土施工基本采用斜層法自下游向上游逐層澆筑,壩體上升至上下游長度約30m左右時,2~3個壩段并倉澆筑,澆筑方向調整為自左向右或自右向左的斜層法施工。4)碾壓混凝土由于使用普通硅酸鹽水泥,產生水化熱大,加之施工區特殊環境條件,使得壩體現場溫控工作量較大。通過控制入倉溫度、澆筑溫度、允許間歇期和采取初期通水冷卻等措施進行壩體溫度削峰降溫;采用臨時測溫和永久測溫手段進行壩體溫度觀測,根據觀測結果采取個性化通水強制冷卻直至滿足壩體允許溫度要求。

3主要質量控制點和方法

3.1制定并規范質量控制程序和制度

依據合同技術條款、施工技術要求,對碾壓混凝土施工各環節質量控制、質量檢查標準等,分別編制了《碾壓混凝土監理實施細則》、《主體工程外觀質量檢測及評定標準》、《主體工程施工質量管理細則》,制定并實行了碾壓混凝土施工“五不開倉”制度,倉面工藝設計報審制度、倉位責任牌和職能標識牌制度、監理工程師一般工地指令單制度、每倉混凝土拆模后的質量檢查和評價制度、澆筑過程監理全程跟蹤旁站制度。

3.2通過試驗優選施工參數

主體工程施工前,根據合同文件要求承建單位進行了碾壓混凝土配合比配制試驗,并選取大壩上游1450m高程平臺進行了碾壓混凝土試驗性施工。通過此試驗,確定了攤鋪厚度、碾壓遍數、變態混凝土加漿量、冷、熱升層的層間間歇時間等主要施工參數,收集并測試了施工區大氣環境溫度與采取噴霧后倉面小環境溫度差、混凝土溫度回升幅度、現場施工組織配置要求,還進一步對混凝土施工配合比進行了校驗復核,對主體碾壓混凝土施工具有指導意義。層面允許間歇時間、碾壓混凝土層、縫面處理方法分類及主要施工參數見表1、表2、表3。

3.3大壩防滲結構的質量控制

大壩防滲結構布置:上游面設計為寬度4~8m二級配C9020W8F100碾壓混凝土防滲區,迎水面采用加漿振搗形成變態混凝土防滲層。由于大壩防滲結構的特殊性,對變態混凝土加漿、振搗及防滲區層間處理工序的施工質量進行重點監控。1)二級配混凝土區嚴格控制攤鋪寬度不小于設計尺寸;按模板上的層厚控制標線檢查攤鋪層厚不得大于36cm,上游止水、短縫、抗震鋼筋等邊角部位采用人工方式平倉。碾壓完成后及時檢測壓實度,下一層攤鋪前按設計要求均勻鋪設1~2mm厚、水灰比0.6∶1的水泥摻粉煤灰漿液并及時覆蓋。2)迎水面、止水、短縫處采用變態混凝土工藝施工,變態加漿區控制寬度不小于50~80cm,人工挖槽,加漿量為澆筑體積的5%(一般為60±5L/m3),插入式振搗棒振搗。加漿完成后必須待漿液充分滲透10~15min后振搗(振搗質量控制同常態混凝土),再間隔30min后等距依次復振,確保拆模后表面光潔。3)旁站監理人員對漿液質量進行重點檢測。經檢測,達不到設計容重的按廢漿處理。對凈漿漿液密度共抽檢1952次,漿液比重≥1.6共1876次,合格率96.1%,漿液比重<1.6共76次,漿液拌制質量控制良好,漿液比重值較穩定,漿液供應及時。對檢查不合格的漿液及時要求作廢漿處理。4)現場監理工程師記錄下料到碾壓結束時間,嚴格控制每升層的間歇時間,再次鋪料前檢查層面鋪漿質量,鋪漿部位及時覆蓋碾壓。鋪筑層間歇時間統計見表4。

3.4層間結合的質量控制

1)為保證鋪筑厚度,沿模板內面均勻布置高程控制線并明顯標注,卸料時要求分兩次卸完。對卸下的料堆如有骨料分離,及時安排設備或人工將分離骨料均勻散鋪到未完成平倉部位。平倉時要求固定方向逐條帶攤鋪,平倉完成后要求骨料分布均勻,倉面平整。平倉機平料時現場施工員和質檢員用鋼尺檢測控制鋪筑厚度,現場監理工程師抽檢。要求平倉完成后,下游面略高于上游層面。2)施工現場實行了監理工程師準升制度。碾壓完畢后用核子密度儀測定壓實度,按網格每100m2~200m2布置3個檢測點,壓實指標均不能小于設計值相對密實度98%,否則應補碾達到要求。若碾壓混凝土局部出現彈簧區,只要壓實度大于98%也為合格。碾壓混凝土鋪筑后,檢查混凝土表面是否有局部粗骨料集中、表面失水發白現象,如有,要求及時挖除或鋪灑水泥凈漿,立即進行補料碾壓。澆筑倉任何部位鋪料前均要求提供該區域的壓實度檢測成果,同時檢查層面處理質量,經檢查合格后方允許上一層施工。壓實度倉面檢測成果見表5。3)在環境溫度、日照和風速、降雨等不同施工環境下,對拌合物VC值實行動態管理,除監控混凝土生產質量外,還可適時調整適合現場生產的VC值,從而保證可碾性和層間結合質量。倉面VC值檢測成果見表6。

3.5特殊氣候條件下施工的質量控制

施工期間加強氣象預報信息的搜集工作,及時了解現場觀測的雨情和氣溫情況,妥善安排施工進度。當降雨量超過0.3mm/6min或3mm/h時,應停止澆筑碾壓混凝土,剛碾壓完的倉面應及時采取防雨措施,迅速將運至倉面的混凝土攤鋪、壓實,之后在混凝土表面覆蓋防雨布,并同時通知拌和樓停止供料。雨后恢復施工時應清除因降雨引起的浮漿和裸露骨料,在下層碾壓混凝土鋪筑前均勻鋪設1.0~1.5cm厚砂漿并在砂漿初凝前完成碾壓。對突遇大雨而未能及時覆蓋或攤鋪、碾壓密實的碾壓混凝土應作為廢料處理。當日平均氣溫等于或高于25℃時,混凝土運輸設備必須使用篷布防曬、嚴格控制并相應縮減層間間隔時間、澆筑倉內配備覆蓋材料、使用噴霧機調節倉面小氣候等措施進行施工,防止混凝土在運輸、攤鋪、碾壓時,混凝土溫度大幅回升及表面水分迅速蒸發散失。下一層施工前,如有表面發白變干,要求在該部位鋪撒水泥漿液后及時攤鋪混凝土料。大風天氣條件下施工時,除采用上述措施外,應及時將攤鋪料使用碾壓設備進行封閉,防止水分散失,對失水發白變干的骨料要及時清理。

3.6重視混凝土溫控工作

拌和系統對骨料采用一、二次風冷措施進行預冷,降低骨料溫度,并采取加片冰、加制冷水拌和等措施降低混凝土出機口溫度,同時按骨料的實際含水量變化情況及時調整混凝土用水量和加冰量,確保混凝土出機口溫度和Vc值滿足設計要求。運輸車輛安裝隔熱遮陽棚,避免混凝土暴曬;加大入倉強度,縮短混凝土層間間隔時間;設噴霧裝置,形成倉內局部小氣候;及時覆蓋保溫保水材料等是有效的降溫措施。針對普通硅酸鹽水泥前期水化熱大的特點,對已澆筑倉面采取通制冷水強制冷卻降溫措施。一期通水自混凝土開始下料即開始,通水時間不少于20d并應連續進行,前10d水流量1.2m3/h~1.8m3/h,控制最大降溫速率不超過1℃/d,后10d通水流量不大于1.2m3/h,控制最大降溫速率不超過0.5℃/d。水流方向每24h變換1次。臨時測溫成果見表7。

4主要檢測成果與小結

大壩工程已鉆取混凝土芯樣8組,其中二級配碾壓混凝土區2組,三級配區6組,芯樣獲得率99.13%,最長芯樣長度為20.17m。各組芯樣完整,外觀表面光滑致密,骨料分布均勻,結構較密實,層間結合膠結較好,局部有氣泡。二級配區鉆孔壓水試驗12段,最大透水率分別為0.42Lu、0.48Lu,三級配區鉆孔壓水試驗55段,最大透水率為0.81Lu,均滿足二級配區≤0.5Lu、三級配區≤1.0Lu的設計技術要求。碾壓混凝土是一種快速、經濟的施工工藝,必須保證混凝土施工作業強度且形成流水作業才能保證其施工質量;層間結合面處理、壓實度指標、止水結構、變態混凝土施工是大壩碾壓混凝土施工質量控制的重點,尤其以防滲層部位的施工為重中之重;混凝土溫控工作是混凝土澆筑的重要環節,應安排專人負責;特殊氣候條件下施工必須制定有效的應對措施并加以落實。碾壓混凝土對施工現場的組織和管理有較高要求,應制定合理的施工計劃和保證措施,充分發揮施工管理人員的崗位職能,培養并提高作業人員的技能水平和質量意識,通過項目管理者對有效資源的整合,從而達到既定的質量、進度和經濟目標。