鄒仕華

(云南省能源投資集團有限公司，云南 昆明 650228)

常說變態(tài)混凝土，是在已經(jīng)攤鋪好的碾壓混凝土料之中摻加合適比例的灰漿，再振搗密實的一種混凝土。通過加漿，使得干硬性的混凝土變?yōu)榱黧w變態(tài)混凝土。在色拉龍工程壩體碾壓混凝土施工過程中，變態(tài)混凝土出現(xiàn)在振動碾無法直接碾壓到的局部區(qū)域，比如，壩體上下游防滲層、廊道周邊、樓梯井、模板邊緣、儲門槽、壩體配筋處等區(qū)域。

碾壓混凝土分層碾壓厚度一般控制在0.3 m，變態(tài)混凝土的厚度與之相當(dāng)，其寬度控制在0.3～0.5 m。當(dāng)寬度太小時，無法有效控制加漿和振搗工藝；當(dāng)寬度太大時，變態(tài)混凝土的施工量太大，影響壩體混凝土整體施工進度，也增加膠凝材料，不利于溫控。[1]按照《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T5112—2000)規(guī)定:變態(tài)混凝土所用灰漿由水泥和粉煤灰并摻用外加劑拌制而成,其水膠比宜不大于同種碾壓混凝土的水膠比。通過試驗，確定變態(tài)混凝土的加漿量。色拉龍工程壩體上下游防滲層，澆筑變態(tài)混凝土設(shè)計寬度為0.5 m，施工寬度嚴格遵循設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。[2]

1 色拉龍工程概況

色拉龍一級水電站(即色拉龍工程)位于老撾中部湄公河的二級支流色拉龍河上(屬于色邦亨河的一級支流)，距最近的縣城孟平要穿過43 km的原始森林，距最近的省會140 km，距首都萬象568 km。

壩址多年平均流量90.6 m3/s，發(fā)電引水流量171 m3/s，總庫容8.81億m3，可調(diào)節(jié)庫容2.84億m3。以發(fā)電為主要開發(fā)目的，采用壩式開發(fā)，2×3.5萬kW混流式機組，年發(fā)電量2.699億kW·h，BOT年限30 a，建設(shè)期2.75 a，運營期27.25 a。樞紐工程由混凝土擋水壩、溢流壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)電廠房及開關(guān)站組成。壩長619 m，其中，左岸壩肩90 m，左岸擋水壩段(1#～9#)175 m，溢流壩段(10#～12#)71 m，導(dǎo)流底孔壩段(13#)19 m，進水口及廠房壩段(14#～15#)34 m，右岸擋水壩段(16#～23#)160 m，右岸壩肩70 m。

混凝土重力壩，壩頂高▽219.5 m，正常蓄水位▽215 m，弱風(fēng)化的厚層砂巖作為建基面最低處▽152 m，最大壩高67.5 m，利用水頭46 m，壩頂寬6 m。混凝土工程量53.43萬m3，其中壩體碾壓混凝土32.99萬m3，變態(tài)混凝土3.47萬m3。變態(tài)混凝土占壩體混凝土總量的10%。

2 壩體變態(tài)混凝土的設(shè)計分布

2.1 壩體混凝土分區(qū)

壩體內(nèi)部混凝土采用C18015W4F50碾壓混凝土。上游迎水面采用C18020W6F100(二)富膠碾壓混凝土防滲，寬度為2.5 m。為進一步提高壩體防滲性能，上游迎水面表面即模板處采用同標(biāo)號C18020W6F100(二)變態(tài)混凝土，寬度為0.5 m?；A(chǔ)墊層采用2 m厚的C9020W6F50常態(tài)混凝土。溢流面采用厚1.5 m的C40W6F100常態(tài)混凝土。導(dǎo)流底孔及進水口周邊采用C25W6F100常態(tài)混凝土。

變態(tài)混凝土C18020W6F100(二)的強度等級為C20，齡期為180天，抗?jié)B等級為W6，抗凍等級為F100，屬于二級配(5～20 mm、20～40 mm、最大粒徑40 mm)。而變態(tài)混凝土和碾壓混凝土的級配有二級，也有三級，采用三級配時，粒徑要求5～20 mm、20～40 mm、40～80 mm、最大粒徑80 mm。大壩分區(qū)(見表1).

表1 大壩分區(qū)表

級配的選擇，更多的時候為了滿足經(jīng)濟指標(biāo)和強度指標(biāo)，按照試驗數(shù)據(jù)進行合理配制。

2.2 壩體斷面設(shè)計

2.2.1 兩岸擋水壩段斷面

左岸擋水壩段(1#～9#)共9 個壩段，其中之一為15 m，其余8個壩段長度均為20 m。壩頂▽219.50 m(下同)，壩頂寬度13.5 m，最低建基面▽157.00 m，最大壩高62.5 m，壩基最大寬度48.9 m。上游面▽175.00 m以上為鉛直面，以下為1 ∶0.4向外傾斜的斜面，下游面折坡點▽208.00 m以上為鉛直面，以下為1 ∶0.7向外傾斜的斜面。[3]

右岸擋水壩段(16#～23#)共8 個壩段，每個壩段長度均為20 m。16#壩段壩頂寬度15 m，17#～23#壩段壩頂寬度均為6 m，最低建基面▽160.00 m，最大壩高59.5 m，壩基最大寬度45.6 m。上游面▽175.00 m以上為鉛直面，以下為1 ∶0.4向外傾斜的斜面，下游面折坡點▽208.00 m以上豎直，以下坡度為1 ∶0.7。擋水壩段壩體典型斷面(見圖1)。

圖1 擋水壩段壩體典型斷面

2.2.2 溢流壩段斷面

溢流壩段(10#～12#)共3個壩段，各壩段長度分別為23 m 、25 m和23 m。最低建基面▽152.00 m ，最大壩高67.5 m，壩基底寬59 m，上游壩坡▽175.00 米以上為鉛直面，以下為1 ∶0.4向外傾斜的斜坡。共布置4孔14 m×17 m的泄洪表孔，表孔堰頂▽198.00 m，堰面采用開敞式堰面曲線，頂部向上游懸出5.5 m，原點上游采用1/4橢圓曲線，原點下游接方程為Y=0.052 3X1.85冥曲線。堰面曲線與下游反弧段相接，反弧段半徑25 m，采用挑流消能。閘墩長度36 m，閘墩厚度3 m，表孔溢流壩同時作為排污通道，參與水庫排污。溢流壩段壩體典型斷面(見圖2)。

圖2 溢流壩段壩體典型斷面

2.2.3 導(dǎo)流底孔壩段斷面

為滿足施工導(dǎo)流需求，在進水口壩段與溢流壩段之間設(shè)置導(dǎo)流底孔壩段(13#)，壩頂寬13.5 m，壩高64.5 m，壩基寬度52.5 m，壩體迎水面鉛直，下游壩坡1 ∶0.7，下游折坡點▽203.00 m。導(dǎo)流底孔布置于壩體內(nèi)，孔口底▽160.00 m，孔口尺寸為5 m×5 m(寬×高)。導(dǎo)流底孔壩段壩體典型斷面(見圖3)。

2.2.4 進水口壩段斷面

進水口壩段(14#、15#)共2個壩段，壩段長度均為17 m。最低建基面高程155.00 m，最大壩高64.5 m，壩基底寬52.3 m。上游壩坡▽171.25 m以上為鉛直面，以下為1 ∶0.4向外傾斜的斜坡，下游面折坡點▽206.00 m以上豎直，以下坡度為1 ∶0.46。每個壩段前設(shè)廠房進水口，在滿足進水口淹沒深度和攔污柵布置的前提下，進水口底▽196.00 m，寬度為4.8 m。每個進水口設(shè)2道攔污柵、1道檢修閘門、1道工作閘門。攔污柵、檢修閘門、工作閘門孔口尺寸分別為2-5.5 m×10 m、1-4.8 m×4.8 m、1-4.8 m×4.8 m(數(shù)量-寬×高)。壩頂寬度為20米，布置兩臺雙向門機，連動進水口閘門和攔污柵啟閉。進水口延后銜接壓力鋼管，壩內(nèi)埋設(shè)4.8m的鋼管，鋼管壁厚14～18 mm。進水口壩段典型斷面(見圖4)。

圖3 導(dǎo)流底孔壩段壩體典型斷面

3 變態(tài)混凝土的加漿量

3.1 漿液配制

(1)設(shè)計指標(biāo)。變態(tài)混凝土作為壩體混凝土的重要組成部分,必須滿足大壩對混凝土的技術(shù)要求。色拉龍工程壩頂以下1 m至建基面以上2 m之間，其迎水面和背水面均設(shè)有0.5 m的變態(tài)混凝土，上游面為C18020W6F100(二)的變態(tài)混凝土，其強度等級為C20，齡期為180 d，抗?jié)B等級為0.6 MPa，抗凍等級為100次循環(huán)，為二個級配。下游面為C9015W4F50(三)的變態(tài)混凝土，其強度等級為C15，齡期為90天，抗?jié)B等級為0.4 MPa，抗凍等級為50次循環(huán)，為三個級配。

建基面以上的2 m常態(tài)混凝土，雖然沒有防滲作用，但通過灌漿廊道里1.5 m間隔的帷幕灌漿，減少常態(tài)混凝土區(qū)域和建基面以下巖體的滲流量，降低滲透壓力，起到變態(tài)混凝土區(qū)域防滲的同種功效。

(2)所用材料。漿液所用膠材與壩體混凝土所用膠材相同。色拉龍工程水泥采用P.O.42.5水泥,其物理性能(見表2)。粉煤灰采用優(yōu)質(zhì)I級粉煤灰,其物理性能見表3。碾壓混凝土C18015W4F50(三)的實際配合比(見表4)。在試驗室中,按照配合比拌出碾壓混凝土,并按照相同的水膠比配制出水泥煤灰凈漿。

圖4 進水口壩段典型斷面

MPa

表3 粉煤灰性能指標(biāo)

表4 碾壓混凝土C18015W4F50(三)的實際配合比 kg/m3

注：減水劑摻量為0.9%,引氣劑的摻量為0.015%。

3.2 確定變態(tài)混凝土的加漿量

室內(nèi)模擬施工現(xiàn)場,確定變態(tài)混凝土的加漿量。先鋪灑一定量的漿液,再鋪上一定量的碾壓混凝土,測試振搗時間和不同的加漿量對坍落度的影響。[4]變態(tài)混凝土加漿時，其坍落度須滿足振搗要求，且振搗棒人工振實。

壩體上游迎水面防滲層采用變態(tài)混凝土C18020W6F100(二)，鋪灑漿液,當(dāng)1立方米混凝土加入的漿液量為147.23 kg時,變態(tài)混凝土的坍落度為40～60 mm/s,可以進行振搗施工。

1立方米碾壓混凝土C18020W6F100(二)由93 kg的水泥、93 kg的粉煤灰、91 kg水、1.674 kg HZ-03型緩凝高性減水劑和HZ-10型引水劑組成,滿足設(shè)計技術(shù)要求。這時摻漿量為8%,即當(dāng)加入漿液與壓實碾壓混凝土的體積比為8%時,水膠比為0.49，水泥98.83 kg，水48.4 kg和HZ-03型緩凝高性減水劑0.889 kg，制成與碾壓混凝土同等強度的變態(tài)混凝土C18020W6F100(二)，滿足設(shè)計技術(shù)要求。

4 變態(tài)混凝土的加漿工藝

選擇不同的加漿施工工藝對變態(tài)混凝土的施工速度和施工質(zhì)量會產(chǎn)生較大的影響,因此選擇經(jīng)濟、快速的施工工藝是變態(tài)混凝土施工的關(guān)鍵所在。

4.1 鋪漿方法

變態(tài)混凝土施工過程中,事先試驗兩種方法:第一、溝槽二次鋪漿法；第二、表面鋪灑灰漿法。比較兩者,前者灰漿鋪灑均勻,且簡捷、快速,易施工。

溝槽鋪漿的具體方法:碾壓混凝土每層攤鋪厚度一般為34 cm左右，在攤鋪好的面層上挖一個30 cm×30 cm(深×寬)的溝槽，并在溝槽內(nèi)均勻鋪灑配置好的適量灰漿，再回填約15 cm厚的碾壓混凝土，然后，再鋪灑適量灰漿，待漿液浸透后,進行振搗，直到混凝土密實。[5]

4.2 加漿量控制

變態(tài)混凝土的水泥用量遠大于其相鄰碾壓混凝土的水泥用量,為此，實際過程中嚴格控制變態(tài)混凝土的加漿量,以此避免或減少兩種混凝土中不同的水泥水化熱產(chǎn)生的應(yīng)力差引起壩體裂縫。[5]與此同時,控制合適的加漿量也是降低工程成本的有效手段。

在色拉龍工程大壩混凝土澆筑過程中,體積法加漿加長。測試溝槽的斷面面積A和一定容器漿液的體積V,再依據(jù)加漿量的體積比(8%),計算得出一定容器漿液的加漿距離L

L=V/(A×8%)

尤其注意，分兩次加漿,在計算溝槽的斷面面積A時,留意溝槽深度。

加漿之后，振搗時間控制在3 min/m。施工完成后的一段時間內(nèi),拆模進行外觀檢驗:變態(tài)混凝土外立面平整無麻面,未出現(xiàn)裂縫，外觀美觀。

5 變態(tài)混凝土的溫控

5.1 溫控標(biāo)準(zhǔn)

參考國內(nèi)外已建工程的實踐經(jīng)驗和有關(guān)規(guī)范，色拉龍工程混凝土允許澆筑溫度及允許最高溫度控制指標(biāo)(見表5).

表5 混凝土允許澆筑溫度及允許最高溫度控制指標(biāo)表 ℃

5.2 溫控措施

5.2.1 通水冷卻

在基礎(chǔ)約束區(qū)、孔口壩段約束區(qū)的區(qū)域，冷卻水管水平間距布設(shè)為1.5 m，垂直間距布設(shè)為1.8 m；在自由區(qū)的區(qū)域，冷卻水管水平間距布設(shè)為1.5 m，垂直間距布設(shè)為3.6 m，單根冷卻水管蛇形支管的長度一般小于300 m。

采用通天然河水通入冷卻水管冷卻混凝土，冷卻水流量控制在1.2～1.5 m3/h，通水時間控制在21～28 d；降溫階段，控制最大日降溫速率≤1 ℃/d，通水溫度與混凝土溫度溫差≤20 ℃，每24 h調(diào)換一次通水方向。

5.2.2 混凝土養(yǎng)護

(1)混凝土采用濕養(yǎng)護法進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不小于28 d，養(yǎng)護自混凝土終凝后開始，養(yǎng)護應(yīng)全面且不間斷地進行。

(2)混凝土養(yǎng)護可采用人工灑水、旋噴灑水、表面流水、蓄水、花管噴淋流水、覆蓋保水材料等方式，承包人可根據(jù)不同部位選擇最合適的方式，報監(jiān)理人批準(zhǔn)。

(3)新澆混凝土終凝后，進行流水養(yǎng)護，流水養(yǎng)護時間至少到混凝土最高溫度出現(xiàn)1～2 d后，可換成其他濕養(yǎng)護方式，直至上一層混凝土施工。

(4)混凝土各立面掛多孔水管，由上至下進行噴淋流水養(yǎng)護。

5.2.3 表面保護

(1)夏季混凝土施工，倉面一個碾壓升程(約0.3 m)碾壓完畢在上一層覆蓋前，每天高溫時段采用覆蓋保溫被或?qū)嵯禂?shù)≤0.044 w/m·度、厚3 cm的聚乙烯卷材，直至上一個碾壓升程混凝土開始鋪料逐步揭開，以減少混凝土的溫度倒灌。

(2)氣溫驟降期間應(yīng)在混凝土上表面及暴露的側(cè)面覆蓋導(dǎo)熱系數(shù)≤0.044 w/m·度、厚度為3厘米的聚乙烯卷材進行保溫，保溫材料應(yīng)密貼混凝土表面，氣溫驟降結(jié)束后揭開保溫材料，繼續(xù)進行濕養(yǎng)護。

(3)固結(jié)灌漿形成的長間歇混凝土上表面，應(yīng)持續(xù)流水保濕養(yǎng)護直到灌漿全部結(jié)束。灌漿先完成部位繼續(xù)保濕養(yǎng)護，高溫時段采取導(dǎo)熱系數(shù)≤0.044 w/m·度、厚度不小于3 cm厚的聚乙烯卷材覆蓋壓緊，防止太陽曝曬。

6 結(jié) 語

色拉龍工程的壩體變態(tài)混凝土的施工工藝可以進行行業(yè)推廣:

(1)當(dāng)加漿量控制在體積比為8%(相當(dāng)于質(zhì)量比為45%)時,變態(tài)混凝土的各項指標(biāo)完全滿足技術(shù)要求。

(2)變態(tài)混凝土的施工寬度(背離模板距離)還可以適度調(diào)整，迎水面模板至壩軸線，宜采用0.4 m。

(3)采用溝槽二次鋪漿法能夠簡化施工工藝,也能夠加快施工進度。

(4)合理的加漿量與有效的溫控措施，是保障變態(tài)混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

(5)合理的技術(shù)指標(biāo)促進變態(tài)混凝土的經(jīng)濟指標(biāo)進一步優(yōu)化，進而促進建設(shè)投資可控在控。