許涇川，趙正平，朱躍華

(中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 700024)

幾內亞蘇阿皮蒂水電站位于幾內亞共和國的西部，距離首都科納克里(Conakry)136 km。電站位于孔庫雷河(Konkouré)干流中游，水庫總庫容74.89億m3，裝機容量450 MW，工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大(1)型。水庫校核洪水位113.30 m，正常蓄水位110.0 m，相應庫容2 300萬m。3。大壩壩頂高程215.5 m，碾壓混凝土重力壩最大壩高120 m，壩軸線長1 164 m，從左岸至右岸依次為：左岸擋水壩段長423.45 m，發(fā)電引水壩段長97 m，導流底孔壩段長60 m，泄流底孔壩段長25 m，溢流壩段長173.55 m，右岸擋水壩段長385 m。該工程的建設不僅可以促進幾內亞礦業(yè)發(fā)展、提高幾內亞人民的生活水平，極大地促進幾內亞的經濟發(fā)展。

1 自然條件

壩址區(qū)河谷相對開闊，形態(tài)呈不對稱的“U”形。河谷底寬200～350 m，其中河水面170～310 m；在正常蓄水位210 m時，河谷寬度一般為917～1 050 m，地貌上屬于低山丘陵區(qū)。

壩址區(qū)地勢總體呈東高西低，山頂高程在300 m以上，河水面高程104～115 m，縱坡比降1.6‰。兩岸山體雄厚，谷坡大部分被覆蓋層覆蓋，僅局部基巖裸露，山脊多呈渾圓狀，植被發(fā)育。兩岸岸坡天然坡度一般為15°～17°，局部達到40°。

2 碾壓混凝土重力壩設計簡介

幾內亞蘇阿皮蒂水利樞紐工程大壩設計為碾壓混凝土重力壩，大壩壩頂軸線長1 164 m，樞紐布置自左至右分別為左岸擋水壩段423.45 m、發(fā)電引水壩段97 m、導流底孔壩段60 m、泄洪底孔壩段25 m、溢流壩段173.55 m和右岸擋水壩段385 m，最大壩高120 m，壩頂厚8 m，上游壩坡在150.00 m高程以上豎直，130～150 m高程間為1∶0.1，130 m高程以下為1∶0.2，下游壩坡輝綠巖壩段在202.15 m高程以上豎直、以下為1∶0.70，砂巖壩段在203.56 m高程以上豎直，以下為1∶0.80。

重力壩上游面設防滲層，防滲層采用二級配碾壓混凝土，死水位185 m高程以上防滲層采用C20W8F50，以下采用C20W10F50。防滲層有效厚度為壩面水頭的1/15～1/30考慮，厚度為3.0～8.0 m。重力壩下游面最高水位以下設2 m厚的防滲層，防滲層采用二級配碾壓混凝土C20W8F50。壩體內部采用三級配碾壓混凝土C15W6F50。

為滿足基礎安全觀測、檢查和壩內交通的要求，壩體內設置了2層水平交通廊道，高程分別為143、179 m，廊道間高差為36 m。143 m高程廊道上游壁距壩體上游面6.25 m，斷面尺寸為2.5 m×3.5 m。179 m高程廊道上游壁距壩體上游面4 m，斷面尺寸為2.5 m×3.5 m。各廊道均與壩后橋及兩岸壩后貼坡爬梯連接。

為滿足灌漿排水的要求，沿大壩左岸、河床、右岸壩基在107～179 m范圍內設置1層基礎灌漿廊道，距建基面的距離為4～8 m，廊道斷面尺寸為3.0 m×3.5 m。

3 快速高效筑壩技術

3.1 可振可碾碾壓混凝土施工

碾壓混凝土VC值的大小對碾壓效果和碾壓質量有直接關系，拌合物VC值越大，碾壓混凝土拌合物粗、細骨料越易分離，不易碾壓密實，且碾壓后表面不均勻泛漿，對混凝土層間結合性能影響越大。在蘇阿皮蒂水利樞紐工程碾壓混凝土施工中，采用可振可碾碾壓混凝土拌合物，VC值控制在0～5 s的合理范圍內，混凝土拌合物粘聚性較好，不會產生骨料分離的現(xiàn)象，膠凝材料漿體包裹細骨料，砂漿包裹粗骨料并填滿粗骨料的空間，形成密實的混凝土內部結構，內部孔隙小，水分損失相對緩慢，可減緩混凝土VC值損失塊及表面易被風干泛白的現(xiàn)象；碾壓時表面泛漿充分，上層鋪料碾壓后，骨料可以嵌入下層漿液中，碾壓混凝土層間結合好，可以提高混凝土的抗?jié)B性能，混凝土也易于碾壓密實，保證混凝土強度。

在現(xiàn)場實施中，可振可碾碾壓混凝土無振碾壓2遍、再震動碾壓2遍開始泛漿，振動碾壓4遍后層面可泛漿均勻，混凝土表面有彈性，振動碾壓到6遍后，壓實度明顯提高，泛漿均勻，施工速度快且碾壓效果好。結合幾內亞旱季高溫、干燥的氣候特點，采用可振可碾碾壓混凝土施工，極大地改善了碾壓混凝土的粘聚性、液化泛漿、可碾性及骨料分離的情況，提高了混凝土的層間結合、抗?jié)B性和整體性。同時，可振可碾碾壓混凝土在及時攤鋪后模板周邊混凝土可直接振搗，振搗泛漿較好，可有效的減少變態(tài)混凝土區(qū)加漿工序。

3.2 自卸汽車直接入倉施工技術

幾內亞蘇阿皮蒂水利樞紐工程大壩兩岸岸坡天然坡度一般為15°～17°，且覆蓋層及強風化砂巖厚度較厚，開挖后左岸在SMK150以上、右岸在SMK133以上縱深較大，施工過程中采用壩后填筑施工道路，碾壓混凝土全部采用自卸汽車直接入倉卸料，減少了混凝土拌合物的周轉次數(shù)，有效的保證了混凝土拌合物的入倉強度、溫度控制和VC值損失，利于現(xiàn)場質量控制，充分發(fā)揮了自卸汽車直接運輸入倉的優(yōu)點。為滿足自卸汽車直接入倉條件，減少因封倉口施工干擾，本工程采用在壩后先澆筑入倉道路或在相鄰合倉段間先澆塊澆筑時同步形成入倉路方式，簡化了封倉口問題，加快了施工進度。

3.3 全面采用斜層碾壓施工技術

碾壓混凝土施工中，保證施工質量的首要問題就是快速施工，特別是在改善層間結合上，間歇時間越短，層間結合就越好，防滲性能也越好，而縮短層間覆蓋時間是提高碾壓混凝土筑壩質量的關鍵。斜層碾壓施工技術是縮短層間覆蓋時間的有效方法，采用自卸汽車直接入倉，快速連續(xù)鋪筑碾壓，縮短倉面間隔時間，極大地保證了碾壓混凝土的施工質量。蘇阿皮蒂水利樞紐工程碾壓混凝土最大澆筑倉面面積達1.38萬m2，為避免大倉面平層碾壓覆蓋時間過長，機械設備及人員投入過大，降低混凝土供應強度，提高層間結合質量，全面采用斜層碾壓施工技術，實現(xiàn)了全斷面立體循環(huán)連續(xù)滾動上升。大壩總體上在SMK110高程以下因合倉段少斜層碾壓澆筑方向由下游向上游，高程SMK110高程以上合倉多，基本是分左岸合倉段和右岸合倉段，斜層碾壓方向為由右岸(左岸)向左岸(右岸)。斜坡坡度控制在1∶10～1∶15，平倉厚度為35 cm，壓實厚度為30 cm，碾壓時振動碾碾壓邊線距坡腳前緣控制在30～50 cm。

在采用斜層碾壓施工技術后，倉面各施工工序之間互不干擾，平行作業(yè)，一個倉面在進行碾壓施工的同時可以在已收面的部位進行下一倉的準備工作，如模板提升、預埋件(或鋼筋)安裝、毛面沖洗等施工工序，大大的節(jié)約備倉時間，縮短工期。本工程全面采用斜層碾壓施工技術，碾壓混凝土日澆筑強度達到1.1萬m3，連續(xù)三個月混凝土澆筑月強度超20萬m3，壩體最大月升高10.8 m。

3.4 輝綠巖人工砂中石粉直接作為摻合料替代部分粉煤灰施工技術

幾內亞蘇阿皮蒂項目工程所用粉煤灰均為中國國內采購，運距遠，保證全年特別是雨季運輸是個難題。為緩解粉煤灰的供應壓力，研究了石粉作為摻合料替代部分粉煤灰方案，試驗室通過大量室內驗證試驗，最終確定石粉替代部分粉煤灰方案及特殊情況下全部替代粉煤灰的可行性，提出施工配合比。主要配合比見表1，表2。

表1 旱季碾壓混凝土施工配合比表

2017年8月13日開始大壩C9015F50W6三級配碾壓混凝土使用石粉替代部分粉煤灰混凝土配合比澆筑，混凝土各項性能指標均滿足規(guī)范及設計要求。

2018年9月，受粉煤灰供貨影響，現(xiàn)場粉煤灰不能滿足混凝土施工進度需求，為了確?；炷潦┕ろ樌M行，啟用了全石粉摻合料C9015F50W6三級配碾壓混凝配合比(應急配合比)，確?；炷潦┕ろ樌M行，混凝土施工質量得到有效保障。2018年11月中旬恢復石粉替代部分粉煤灰混凝土配合比澆筑。

3.5 矩形廊道應用

幾內亞蘇阿皮蒂水利樞紐工程碾壓混凝土重力壩設計有三層廊道，且有橫向通風廊道，將碾壓混凝土分割為多個區(qū)，在施工過程中，采用了矩形廊道設計，廊道頂板采用預制蓋板，廊道預制蓋板設計時，因壩體混凝土自身承擔應力較小，主要承擔施工過程中車輛和上部碾壓混凝土振動碾壓產生的荷載，本工程以陜汽德龍25t自卸車承載12 m3混凝土或振動碾激振力等荷載組合進行設計和配筋計算，確定灌漿廊道預制蓋板結構尺寸為4.0 m×1.0 m×0.3 m(長×寬×高)，交通廊道結構尺寸為3.5 m×1.0 m×0.3 m(長×寬×高)。

國內大壩內的廊道基本上都是城門洞型，這種型式被認為應力條件較好。實際上，采用矩形廊道，壩體自重和上游水壓力所產生的荷載，可由廊道頂部混凝土內的虛擬拱承受，虛擬拱以下的頂部混凝土會產生微裂縫，可通過預制廊道蓋板以分散和限制裂縫；采用矩形廊道，底板及側墻為現(xiàn)澆混凝土，頂板采用預制混凝土，其優(yōu)點是：①防滲效果好于傳統(tǒng)的預制廊道；②在施工到廊道層時，因僅有廊道上游側布置有限裂鋼筋，碾壓混凝土澆筑可連續(xù)澆筑，在澆筑到廊道頂時，再蓋上預制蓋板，繼續(xù)澆筑上部碾壓混凝土，加快施工進度；③采用矩形廊道預制蓋板，不僅不需要使用鋼管支撐，還使廊道通行無阻，為壩基帷幕灌漿提前提供了施工通道，減少了相互間的施工干擾；④矩形廊道只配置上游邊墻鋼筋，在施工中，尤其是斜坡廊道施工中不與周邊碾壓混凝土施工發(fā)生干擾；⑤在縱、橫向廊道交接處仍可施工，減少現(xiàn)澆模板投入；⑥節(jié)省了底板、下游邊墻鋼筋，較城門洞型現(xiàn)澆廊道減少鋼筋制安量；⑦預制混凝土蓋板為平板結構，制作及安裝均較方便，廊道內整齊美觀且整體性好。

3.6 溢流壩常態(tài)混凝土與壩體碾壓混凝土同步澆筑

本工程溢流壩總長為173.55 m，壩后溢流面設計為C30W8F50抗沖耐磨混凝土，在施工過程中采用溢流面常態(tài)混凝土與壩體碾壓混凝土同步澆筑施工工藝，簡化了施工程序。該施工工藝優(yōu)點為：①溢流面臺階立模采用懸臂翻轉式模板，溢流面常態(tài)混凝土可通過自卸汽車直接入倉，平倉機輔助平倉，入倉方便，投入機械少，簡化了垂直入倉手段；②在同個熱升層采用先攤鋪壩體碾壓混凝土料，待碾壓混凝土料靠近至靠近溢流面常態(tài)混凝土范圍時，再鋪筑常態(tài)混凝土，使常態(tài)混凝土施工工作面增大，有利于混凝土振搗密實；③減少了倉面污染及施工縫處理等倉面準備工作量；④異種混凝土之間結合良好；⑤溢流面常態(tài)混凝土與碾壓混凝土同步上升施工工藝有利于工期節(jié)約和施工質量保證，但溢流面鋼筋架立筋增大和常態(tài)混凝土澆筑量增大。

4 結 語

幾內亞蘇阿皮蒂水利樞紐工程在施工過程中，對碾壓混凝土快速施工技術進行了探索和研究，取得了較好的效果。碾壓混凝土重力壩于2017年4月2日開始混凝土澆筑以來，碾壓混凝土施工經歷了兩個雨季和三個旱季施工，實現(xiàn)了大壩連續(xù)、快速、優(yōu)質施工，壩體單月最大上升高度達10.8 m，已澆筑混凝土220萬m3(其中2018年度澆筑混凝土173萬m3)，高峰期日澆筑1.1萬m3和平均月強度超20萬m3，混凝土實體質量經檢測滿足規(guī)范要求。通過對高溫或強降雨氣候條件下施工控制技術的實踐證明，施工過程中采取的新技術、施工工藝及施工組織是合理的、成功的，為今后在西非類似氣候條件區(qū)域的碾壓混凝土快速高效施工提供有益的施工經驗。