超大型溢洪道抗沖耐磨混凝土施工關鍵技術

張光輝

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川成都 610081)

1 工程概況

糯扎渡水電站是瀾滄江中下游河段八個梯級規劃的第五級，位于云南省普洱市翠云區與瀾滄縣交界處的瀾滄江下游干流上。水庫總庫容237.03 ×108m3，調節庫容 113.35 ×108m3，工程以發電為主，裝機容量為5 850 MW(9×650 MW)。

糯扎渡水電站工程溢洪道由引渠段、閘室控制段、泄槽段、挑流鼻坎段及出口消力塘段組成。溢洪道水平總長1 445.183 m(渠首端至消力塘末端)，寬151.5 m，最大縱坡23%，抗沖耐磨混凝土C18055W8F100總量為15.2萬m3。

(1)引渠段:底板高程為775 m，引渠長172.5～250 m，寬151.5 m。

(2)閘室段:溢洪道閘室長60.81 m，最大高度為52 m。溢流堰頂高程792 m，堰高17 m，共設8個15 m×20 m(寬×高)的表孔。

(3)泄槽段及鼻坎段:溢洪道泄槽段長772.886 ～814.707 m，寬153.5 m，泄槽最大底坡為23%，泄槽中間設置2個中隔墩將泄槽分為左槽、中槽、右槽。挑流鼻坎段長21.821 m，挑坎頂高程為645.042 ～645.562 m，挑角 25°，反弧半徑46.9 m。溢洪道全貌見圖1。

瀾滄江流域屬西部型季風氣候，其顯著特點是干、濕二季分明。一般5～10月為雨季，11月～翌年4月為干季。糯扎渡水電站位于低熱河谷區，長夏無冬，氣溫高，降水量充沛。多年平均氣溫21.7℃，極端最高氣溫40.7℃，極端最低氣溫1℃，多年平均年降雨量1 047.6 mm，多年平均蒸發1 432.9 mm，多年平均風速 1.5 m3/s，歷年最大風速27.3 m3/s，多年平均濕度76%，歷年最小濕度6%，多年平均日照時數為1 959.9 h，多年平均水溫為18.8℃，絕對最高河水溫度為25℃，絕對最低河水溫度為12℃。

圖1 正在施工中的溢洪道全貌

2 工程特點

(1)溢洪道泄流量達31 318 m3/s，泄洪功率達到55 860 MW(列為岸邊溢洪道世界第一)，流速高達52 m/s，因此，對過流面抗沖耐磨混凝土表面平整度和光滑度的要求非常高，混凝土表面平整度按照3 mm/3 m控制。

(2)溢洪道底板塊體尺寸順水流方向為118 m，寬度為 15 m，厚度為 1 m，混凝土為C18055W8F100摻聚丙烯纖維。由于底板為高標號薄板結構，塊體尺寸長，混凝土施工期間的內部溫度控制和防裂施工難度大。

(3)溢洪道泄槽段設計縱坡為23%，垂直高差達140 m，混凝土水平運輸和入倉設備布置困難，施工難度大、工藝復雜。而且抗沖耐磨混凝土施工經歷高溫季節，暴雨強度大，施工氣溫高，更增加了施工難度。

3 施工關鍵技術

3.1 混凝土配合比設計

C18055W8F100混凝土采用的水泥為祥云P·MH42.5中熱水泥;宣威Ⅰ級粉煤灰(摻量為20%);維克聚丙烯纖維摻量為0.9 kg/m3;減水劑為江蘇博特JM－PCA(Ⅰ)型聚羧酸系高效減水劑;引氣劑為江蘇博特JM－2000引氣劑。砂石骨料為人工砂石料。采用的混凝土配合比見表1。底板混凝土采用二級配，塌落度根據澆筑氣溫選用50～70 mm和70～90 mm。

3.2 混凝土拌制與運輸

表1 C18055W8F100抗沖耐磨混凝土配合比表

(1)砂石骨料制備。

混凝土砂石骨料為人工砂石料。

(2)混凝土拌和。

混凝土拌和系統采用2座強制式拌和樓，系統溫控混凝土生產能力為60 m3/h，月生產能力為30 000 m3/月。

抗沖耐磨混凝土拌和投料順序:砂+小石(+纖維)→水+外加劑→水泥+粉煤灰→中石+大石。

混凝土拌和時間為120 s。

(3)混凝土運輸。

混凝土水平運輸采用10 t自卸汽車，自卸汽車經改造增加了遮陽防雨棚。

3.3 混凝土澆筑

(1)底板分塊。

底板混凝土施工采用整體澆筑方案，按照設計結構縫尺寸118 m×15 m×1 m(長×寬×厚)整體一次成型，中間不設施工縫。

(2)倉號準備。

基礎面清理:基巖面必須清理干凈，對蓋重混凝土面進行鑿毛處理，以確保底板混凝土與基礎面的結合緊密。

錨筋樁焊接:底板布置錨筋樁(3φ25，L=9 m)間排距為1.5 m，為確保錨筋樁與底板的聯接效果，在錨筋樁頂端增設L型鋼筋與底板面層鋼筋網焊接，焊接長度滿足規范要求。

溫度計埋設:底板倉號每隔30 m埋設1組電阻式溫度計對混凝土內部溫度進行監測，1組2支，距混凝土表面50 cm。

結構體型控制:底板模板(側模和底板滑模)安裝完成后，經檢測合格才能澆筑混凝土，確?；炷两Y構尺寸與設計體型誤差不超過1 cm。

(3)模板選用。

底板:選用有軌滑模施工，滑模長16.6 m，寬1.5 m，總重量為15 t，采用2臺5 t卷揚機牽引。配重為3 t的混凝土塊，布置在滑模兩端。將滑?；扑俣瓤刂圃诿?0～45 min滑升一次，每次的距離控制在70～75 cm。

中隔墻和邊墻:采用6015和9015兩種模板，以保證輪廓線的平整度。

(4)入倉設備。

混凝土入倉采用長臂反鏟或布料桁架。布料桁架軌道間距為16.6 m，與滑模共用軌道，行車梁內安裝一可行走、容積為4.5 m3的料斗，行車梁行走用卷揚機牽引，4.5 m3料斗用鋼絲繩滑輪系統驅動行走，實現混凝土入倉。布料桁架入倉情況見圖2。

圖2 布料桁架入倉示意圖

(5)抹面施工。

混凝土出模后，首先進行人工找平，填補低洼部位，采用3 m靠尺檢查其平整度;待混凝土表面用手輕按有明顯的凹陷時，采用緊光機收面;最后采用人工抹面收光，用3 m靠尺加塞尺檢查合格后停止人工抹面。

3.4 混凝土溫度與防裂

(1)出機口溫度控制。

骨料進行一次風冷+二次風冷+加冰+冷水方式，控制出機口溫度小于10℃，混凝土澆筑溫度小于15℃。

(2)倉面環境溫度控制。

當倉面溫度超過25℃時，采用噴霧機噴水霧，以改善澆筑倉面環境溫度。

在滑模頂部及末端搭設遮陽棚，防止倉面澆筑工作面和抹面區20 m范圍內被太陽直射，同時也起到防雨作用。倉面遮陽防雨情況見圖3。

圖3 倉面遮陽防雨棚

(3)通水冷卻。

溢洪道底板施工共布置了3臺冷卻機組HY360ADR(Q=60 m3/h，H=35 m，P=55 kW ×2)，出水主管 φ108。

混凝土內埋設的冷卻水管為外徑不小于25 mm的金屬管。水管水平間距為1 m，垂直方向鋪設一層水管，水管布置距混凝土表面60 cm。單根水管的長度不得大于250 m，除非倉號澆筑塊長大于100 m，單根水管長度可按300 m控制，并且在同一倉面布置多條水管時，要求各條水管長度基本一致。不同澆筑季節混凝土通水冷卻參數見表2。

表2 不同澆筑季節混凝土通水冷卻參數表

(4)混凝土內部溫度監測。

混凝土內部溫度采用電子溫度計，溫度計埋入深度距混凝土表面70±1 cm，每4 h檢測1次，根據混凝土內部溫度變化情況調節通水流量。

(5)混凝土的保溫保濕。

對于10月～次年4月澆筑的混凝土，澆筑脫模后涂刷養護劑，從第7天開始對底板表面覆蓋3 cm厚的苯板和3 cm厚的保溫卷材[等效熱交換系數β≤5 kJ/(m2·h·℃)]，邊墻粘貼3 cm厚的苯板，保護至溢洪道過水前。

對于5～9月澆筑的混凝土，澆筑后采用覆蓋土工布流水養護，在進入10月份之前對底板表面覆蓋3 cm厚的苯板和3 cm厚的保溫卷材[等效熱交換系數β≤5 kJ/(m2·h·℃)];邊墻粘貼3 cm厚的苯板，保護至溢洪道過水前。

(6)裂縫處理。

過流面裂縫縫寬小于0.1 mm時不做處理，縫寬0.1～0.2 mm采用表面封閉處理措施，縫寬大于0.2 mm時采用化學灌漿處理。

裂縫處理化學灌漿采用了兩種方式:①按斜孔先灌入丙烯酸鹽、后沿騎縫孔灌入LVE環氧類化灌漿材;②在斜孔中先灌入LW水溶性聚氨酯類、后沿騎縫孔灌入LVE環氧類化灌漿材。經現場工藝實驗證明，兩種方式處理的效果均良好。

4 現場實施效果

4.1 混凝土配合比優化效果

溢洪道底板抗沖耐磨混凝土招標階段設計標號為C30W8F100，采用普硅42.5水泥，水泥用量為276 kg/m3，內摻銑削水溶型鋼纖維78 kg/m3?，F場實施階段混凝土標號變為C18055W8F100，采用中熱42.5水泥，水泥用量為263 kg/m3，內摻Ⅰ級粉煤灰66 kg/m3，維克聚丙烯纖維 摻 量 為0.9 kg/m3?？箾_耐磨混凝土配合比和原材料選用的變化，降低了混凝土中的水泥用量和水化熱溫升，為混凝土溫度控制創造了良好的條件，同時也降低了底板混凝土表面處理的施工難度。

4.2 施工設備選用效果

溢洪道底板抗沖耐磨混凝土施工采用整體澆筑施工方案，因此，倉面選用有軌滑模與布料桁架入倉，加快了施工進度，保證了施工質量?；Ｊ┕がF場實際滑升速度約1.2 m/h左右，最大滑升速度達到1.5 m/h。采用滑模整體施工較原分塊施工方案澆筑，倉號減少了180倉。按照2套滑模施工每相鄰倉影響直線工期1 d時間，泄槽段施工總工期節約了3個月。

4.3 抹面施工工藝效果

混凝土表面出模后，先采用緊光機收面，再采用人工抹光的施工工藝?，F場采用3 m靠尺檢查平整度，混凝土表面最大高差5 mm，其余均滿足設計規定的3 mm/3 m要求，合格率達到95%以上。

4.4 通水冷卻效果

對于通水冷卻，成立了專門的溫控小組，負責混凝土出機口溫度、澆筑溫度、混凝土內部溫度、通水流量控制、數據整理分析等工作。溫控管理工作采用精細化動態管理，根據混凝土內部溫度監測結果控制通水流量，使混凝土最高溫度、降溫速率、內外溫差均滿足設計要求。底板混凝土內部溫度變化過程見圖4。

4.5 保溫保濕效果

混凝土底板表面選用2層保溫材料覆蓋，等效熱交換系數β≤5 kJ/(m2·h·℃)?，F場實測混凝土表面溫度一般均在30℃左右，日溫度變化幅度小于3℃，混凝土內外溫差控制在10℃左右，遠小于設計要求的不超過18℃的標準。

5 結語

糯扎渡水電站溢洪道底板抗沖耐磨混凝土施工從混凝土配合比優化入手，采用滑模整體澆筑，加強施工工藝過程控制，嚴格按照設計要求做好保溫保濕工作，有效地加快了工程施工進度，控制了底板裂縫的發生，取得了一定的經濟效益和社會效益，為同類型工程施工提供了借鑒經驗。