倪坤林, 魯程偉, 徐川珂

(1.中國(guó)水利水電第七工程局有限公司,四川 成都 610081;2.中國(guó)華能瀾滄江糯扎渡水電站工程籌建處,云南 普洱 665600)

1 工程概況及設(shè)計(jì)技術(shù)要求

1.1 工程概況

糯扎渡水電站位于云南省思茅市翠云區(qū)和瀾滄縣交界的瀾滄江下游干流上,工程由心墻堆石壩、左岸開(kāi)敞式溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞、左岸地下式引水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物組成。以發(fā)電為主,兼有防洪、灌溉、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益,電站總裝機(jī)容量 5850 MW,水庫(kù)庫(kù)容為 237.03×108m3,水庫(kù)具有多年調(diào)節(jié)性能。

左岸開(kāi)敞式溢洪道長(zhǎng) 1445.183 m(渠首端至消力塘末端),寬 151.5m,由進(jìn)水渠段、閘室控制段、泄槽段、挑流鼻坎段及出口消力塘段組成。溢洪道進(jìn)水渠底板高程 775.0m,最大泄洪水頭182m,最大泄流量為 37532m3/s,泄流 功率達(dá)66940 MW,泄槽最大流速為 52m/s。

1.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求

抗沖耐磨混凝土根據(jù)需要摻用聚丙烯纖維,其參考技術(shù)指標(biāo)為:抗拉強(qiáng)度≥450 MPa,楊氏彈性模量≥3500 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率≤25%,分散性能≥Ⅱ級(jí),限裂等級(jí)不宜低于Ⅰ級(jí);優(yōu)化混凝土配合比,在保證混凝土強(qiáng)度及流動(dòng)度條件下應(yīng)盡量減少水泥用量,降低混凝土水化熱;采取加冰或加制冷水拌和混凝土以降低混凝土出機(jī)口溫度,并減少運(yùn)輸過(guò)程中的溫度回升,控制混凝土澆筑溫度不大于 19℃;對(duì)于底板混凝土,收倉(cāng)后倉(cāng)面及時(shí)覆蓋等效熱交換系數(shù) β≤20.0 kJ/(m2·h·℃)的持水保溫材料進(jìn)行保水養(yǎng)護(hù)?；炷吝^(guò)水面不允許有垂直升坎和跌坎,不允許存在蜂窩、麻面,不允許殘留砂漿塊和掛簾。溢洪道堰頂溢流面、泄槽及挑流鼻坎段過(guò)流面混凝土表面要求光滑,與施工圖紙所示輪廓線的偏差不得大于 3mm/3 m。要求引水道進(jìn)口段結(jié)構(gòu)的混凝土表面光滑,與施工圖紙所示輪廓線的偏差不得大于3mm/1.5m。

根據(jù)糯扎渡水電工程抗沖耐磨及溫控混凝土技術(shù)咨詢(xún)會(huì)咨詢(xún)意見(jiàn)以及糯扎渡水電站抗沖耐磨混凝土施工技術(shù)專(zhuān)家咨詢(xún)意見(jiàn)等相關(guān)會(huì)議精神,并經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)和施工各方多次論證后認(rèn)為,溢洪道抗沖耐磨防空蝕混凝土在正式施工之前進(jìn)行相關(guān)工藝試驗(yàn)非常必要。

2 試驗(yàn)場(chǎng)地規(guī)劃

2.1 選址原則

(1)所選場(chǎng)地應(yīng)滿足仿真試驗(yàn)的目的和要求;(2)地質(zhì)條件應(yīng)與溢洪道泄槽段相似,具有代表性;(3)試驗(yàn)場(chǎng)地開(kāi)挖后的坡降與陡槽段設(shè)計(jì)坡降應(yīng)一致,均為 23%;(4)與主體建筑物的施工干擾較小,不影響其它項(xiàng)目施工。根據(jù)以上原則,本次工藝試驗(yàn)場(chǎng)地選在溢洪道引渠段上游 5-2#道路邊坡及平臺(tái)上。場(chǎng)地布置如圖 1所示。

2.2 試驗(yàn)場(chǎng)地規(guī)劃

圖1 工藝試驗(yàn)布置示意圖

本次工藝試驗(yàn)規(guī)劃場(chǎng)地長(zhǎng) ×寬為 63 m×33 m(長(zhǎng)度為斜向長(zhǎng)),共規(guī)劃四塊。第一塊為泄槽陡槽段底板 +邊墻,試驗(yàn)編號(hào)為Ⅰ號(hào)試驗(yàn)塊,長(zhǎng) ×寬 ×高為 15 m×1m×1.0 m(+1.0 m),混凝土工程量為 46 m3;第二塊同樣為泄槽段陡段底板,試驗(yàn)編號(hào)為Ⅱ號(hào)試驗(yàn)塊,長(zhǎng) ×寬 ×高為 30 m×15 m×1.0m,混凝土工程量為 461.75 m3;第三塊為泄槽陡槽段底板,試驗(yàn)編號(hào)為Ⅲ號(hào)試驗(yàn)塊,長(zhǎng) ×寬×高為 60 m×15 m×1.0 m,混凝土工程量為923.5 m3;第四塊為泄槽陡槽段底板,試驗(yàn)編號(hào)為Ⅳ號(hào)試驗(yàn)塊,長(zhǎng) ×寬 ×高為 15m×15m×1.0m,混凝土工程量為 225 m3。試驗(yàn)塊除底板錨筋樁和銅止水以外均按設(shè)計(jì)提供的相關(guān)圖紙進(jìn)行;混凝土為 C18055W 8F100三級(jí)配混凝土,塌落度為5～7 cm;Ⅰ號(hào)試驗(yàn)塊的鋼筋按設(shè)計(jì)的底板與邊墻整體澆筑的鋼筋布置,Ⅱ號(hào)試驗(yàn)塊、Ⅲ號(hào)試驗(yàn)塊的鋼筋布置按設(shè)計(jì)的底板鋼筋在混凝土表面布置一層,Ⅳ號(hào)試驗(yàn)塊在混凝土表面和基巖面各布置一層鋼筋。仿真試驗(yàn)塊施工順序?yàn)棰蛱?hào)試驗(yàn)塊→Ⅰ號(hào)試驗(yàn)塊→Ⅲ號(hào)試驗(yàn)塊→Ⅳ號(hào)試驗(yàn)塊。

3 工藝試驗(yàn)的目的和內(nèi)容

試驗(yàn)場(chǎng)地選擇與設(shè)計(jì)相同坡比的新鮮巖石建基面,混凝土采用勘界河混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)強(qiáng)制式拌和樓(兩座 2×1.5 m3)生產(chǎn);混凝土拌和原材料采用與溢洪道抗沖耐磨防空蝕混凝土施工相同的材料(人工砂石料、水泥、煤灰和外加劑);采用10 t自卸汽車(chē)水平運(yùn)輸,以長(zhǎng)臂反鏟為主(其它機(jī)械輔助)的垂直運(yùn)輸設(shè)備配置;抗沖耐磨防空蝕混凝土倉(cāng)內(nèi)施工(平倉(cāng)、振搗)設(shè)備與計(jì)劃用于泄槽段抗沖耐磨防空蝕混凝土倉(cāng)面施工的設(shè)備相同;過(guò)流面采用廂型滑模。

為尋求適合糯扎渡水電工程抗沖耐磨防空蝕混凝土施工方法和技術(shù)參數(shù),并對(duì)施工中可能出現(xiàn)的特殊情況的處理方法進(jìn)行探討,在溢洪道抗沖耐磨防空蝕混凝土正式施工前進(jìn)行了抗沖耐磨防空蝕混凝土工藝試驗(yàn)。通過(guò)抗沖耐磨防空蝕混凝土工藝試驗(yàn)達(dá)到以下預(yù)期目的:驗(yàn)證抗沖耐磨防空蝕混凝土施工配合比及材料的適應(yīng)性;驗(yàn)證了抗沖耐磨防空蝕混凝土的施工工藝和方法;探索了抗沖耐磨防空蝕混凝土溫度和防裂的關(guān)系;驗(yàn)證了施工分層分塊與防裂的關(guān)系;23%坡比滑模施工工藝;抗沖耐磨防空蝕混凝土平整度控制工藝;培訓(xùn)了施工隊(duì)伍。

通過(guò)大量的信息資料收集、整理及調(diào)查分析,在借鑒國(guó)內(nèi)外類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,初步擬定了下列工藝試驗(yàn)內(nèi)容。

3.1 原材料試驗(yàn)

抗沖耐磨防空蝕混凝土原材料、施工配合比性能試驗(yàn):分別對(duì)混凝土配制使用的水泥(PⅠ型硅酸鹽水泥和中熱水泥)、摻和料(粉煤灰不同摻量)、外加劑、砂石骨料等原材料性能進(jìn)行檢測(cè);依照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》,在室內(nèi)狀態(tài)下進(jìn)行抗沖耐磨防空蝕混凝土各項(xiàng)性能研究,提出溢洪道抗沖耐磨防空蝕混凝土施工用配合比;將室內(nèi)試驗(yàn)成果用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性工藝試驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證配合比的合理性和原材料的相互適應(yīng)性。

3.2 混凝土拌制時(shí)間及投料順序

拌制時(shí)間分別按照 60 s、90 s、120 s、120 s進(jìn)行試驗(yàn)。投料順序選擇兩種方式進(jìn)行,第一組順序?yàn)樯?+水(維纖維)→膠凝材料→骨料,第二組順序?yàn)樯?維纖維)+小石 +水→膠凝材料→骨料。分別取罐前罐后砂漿進(jìn)行均勻性試驗(yàn),以最終確定抗沖耐磨防空蝕的拌和時(shí)間的投料順序。

3.3 混凝土最佳塌落度和級(jí)配試驗(yàn)

選擇兩種混凝土塌落度進(jìn)行試驗(yàn),塌落度 3～5 cm每倉(cāng)澆筑量不少于總量的 1/3,塌落度 5～7 cm每倉(cāng)澆筑量不少于總量的 1/3;選擇兩種混凝土級(jí)配,三級(jí)配混凝土不少于單倉(cāng)總量的 1/3,二級(jí)配混凝土不少于單倉(cāng)總量的 1/3。

3.4 滑模配重及提升速度試驗(yàn)

滑模操作平臺(tái)偏移調(diào)整控制:通過(guò)監(jiān)測(cè)不同塌落度混凝土澆筑過(guò)程中滑膜的浮托情況、加減配重對(duì)滑模的影響,確定滑模施工的最小配重;滑升速度初擬為 50 cm/h、75 cm/h、100 cm/h、130 cm/h,對(duì)脫模后混凝土流態(tài)情況、收面的難易程度、收面的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,以確定滑模的理想滑升速度;通過(guò)觀察每個(gè)澆筑層操作平臺(tái)偏移情況,確定操作平臺(tái),調(diào)整工藝措施。

3.5 溫控措施、內(nèi)外溫度控制及溫度監(jiān)測(cè)試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)通冷卻水與不通冷卻水、不同通水溫度、不同通水時(shí)間狀況下混凝土內(nèi)部溫度情況進(jìn)行對(duì)比,最終確定溢洪道抗沖耐磨防空蝕混凝土施工通水冷卻工藝的相關(guān)技術(shù)參數(shù);在工藝試驗(yàn)中,通過(guò)對(duì)不同冷卻水管布置方式(水管直徑、單管長(zhǎng)度、布置的間排距和繞行方式)所產(chǎn)生的通水冷卻效果進(jìn)行對(duì)比,以最終確定溢洪道底板施工冷卻水管的布置方式。

3.6 混凝土分塊試驗(yàn)及結(jié)構(gòu)縫平整度控制

主要試驗(yàn)底板分塊長(zhǎng)度分別按 15 m、30m、60 m分塊長(zhǎng)度進(jìn)行試驗(yàn),通過(guò)內(nèi)部埋設(shè)溫度計(jì)所監(jiān)測(cè)的混凝土內(nèi)部溫度情況、混凝土裂縫發(fā)展情況,結(jié)合抗沖耐磨防空蝕混凝土溫度仿真計(jì)算的結(jié)果確定泄槽底板澆筑的分塊長(zhǎng)度;同時(shí),對(duì)不同澆筑塊間結(jié)構(gòu)縫開(kāi)展情況和塊間不平整度,通過(guò)對(duì)澆筑工藝的不斷改進(jìn),以控制塊間不平整度滿足設(shè)計(jì)要求的 3mm/3m,根據(jù)結(jié)構(gòu)縫開(kāi)展情況,為后期處理提供事實(shí)依據(jù)。

3.7 混凝土澆筑間歇期試驗(yàn)

通過(guò)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫升規(guī)律,找出最大溫差時(shí)段,從而確定最短澆筑間歇時(shí)間,為后期泄槽底板澆筑控制間隙時(shí)間提供依據(jù)。

3.8 混凝土表面平整度控制工藝試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)真空吸水機(jī)可操作性和適用性、人工抹面與機(jī)械抹面的結(jié)果以及不同抹面時(shí)間的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,主要對(duì)比混凝土表面平整度、光潔度以及抹面的可操作性,為泄槽底板混凝土澆筑提煉適當(dāng)?shù)膾{面施工工藝。

3.9 混凝土養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)

工藝試驗(yàn)混凝土 C18055W8F100抗沖耐磨防空蝕混凝土強(qiáng)度等級(jí)高,對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)是非常關(guān)鍵的工藝環(huán)節(jié)。在工藝試驗(yàn)中,采用自然流水養(yǎng)護(hù)、混凝土表面覆蓋土工布 +灑水養(yǎng)護(hù)、在混凝土表面涂養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)、混凝土表面覆蓋塑料薄膜+聚乙烯卷材、混凝土表面涂養(yǎng)護(hù)劑 +聚乙烯卷材等五種不同的養(yǎng)護(hù)措施,通過(guò)混凝土表層埋設(shè)的電子溫度計(jì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果、混凝土表面的實(shí)際養(yǎng)護(hù)情況,最后確定泄槽底板的養(yǎng)護(hù)工藝。

抗沖耐磨防空蝕混凝土底板施工需要確定的工藝參數(shù)很多,有一些參數(shù)是需要在工藝試驗(yàn)中加以驗(yàn)證的。但是,工藝試驗(yàn)的的規(guī)模又不可能無(wú)限制的擴(kuò)大,很多工藝試驗(yàn)都需要集中來(lái)做。為此,將工藝試驗(yàn)Ⅱ號(hào)塊做了進(jìn)一步的規(guī)劃:試驗(yàn)塊長(zhǎng) 30.0m,寬 15.0 m,高 1.0 m。垂直水流方向分三塊,自下而上分別為 1、2、3,順?biāo)鞣较蚍秩齻€(gè)條帶,從左向右分別為①、②、③,這樣就將Ⅱ號(hào)試驗(yàn)塊切分成 9小塊。將仿真試驗(yàn)滑模不同的滑升速度(分別按每小時(shí) 0.75m、1.0m、1.5m)、混凝土的養(yǎng)護(hù)(流水養(yǎng)護(hù)、覆蓋 +灑水養(yǎng)護(hù)、養(yǎng)護(hù)膜 +覆蓋養(yǎng)護(hù))、混凝土過(guò)流面施工工藝(人工直接抹面、收面機(jī) +拋光機(jī)、真空吸盤(pán) +人工壓光抹面)、基礎(chǔ)面的處理方式(鋪砂漿、鋪低一級(jí)配混凝土、直接鋪三級(jí)配混凝土)以及通水冷卻等各項(xiàng)工藝措施分別規(guī)劃到各個(gè)塊內(nèi)。每一塊的試驗(yàn)項(xiàng)目如表 1所示。

表1 試驗(yàn)項(xiàng)目表

4 結(jié) 語(yǔ)

糯扎渡水電站溢洪道工程規(guī)模巨大,不論是泄洪量、單寬流量、泄洪功率還是設(shè)計(jì)流速均位居世界前列;設(shè)計(jì)為摻聚丙烯纖維(摻量為 0.9 kg/m3)的 C18055W 8F100抗沖耐磨防空蝕混凝土;陡槽段摻氣坎之間的最大距離為 130余 m,且混凝土厚度為 1.0m。溢洪道底板抗沖耐磨防空蝕混凝土為高強(qiáng)度、高彈模的薄壁結(jié)構(gòu),混凝土表面平整度、溫控防裂以及基礎(chǔ)處理是其重點(diǎn)控制內(nèi)容,施工所涉足的工藝措施繁多且較為復(fù)雜,進(jìn)行抗沖耐磨防空蝕混凝土施工工藝試驗(yàn)是檢驗(yàn)擬采用的工藝措施是否科學(xué)合理、行之有效的手段。

抗沖耐磨防空蝕混凝土工藝試驗(yàn)規(guī)劃是一個(gè)綱領(lǐng)性的技術(shù)文件,它使得我們的工藝試驗(yàn)有的放矢,通過(guò)后期的一系列工藝說(shuō)明該工藝試驗(yàn)規(guī)劃是科學(xué)、合理的,并且在試驗(yàn)過(guò)程中起到了很好的指導(dǎo)作用。