本文作者：陈道春王建张兵作者单位：长江设计公司阿海水电站工程建设监理部

1工程概况

阿海水电站坝址位于云南省丽江市玉龙县与宁蒗县交界的金沙江中游河段,是以发电为主的大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物为一级建筑物,总库容8.85×108m3,装机2000MW(5×400MW)。大坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高138m,坝轴线长度482m。大坝分为19个坝段,从左至右由左岸非溢流坝段、溢流表孔坝段、左岸泄洪(冲沙)底孔、厂房坝段、右岸排沙底孔、右岸非溢流坝段组成。左、右非溢流坝段、厂房进水口和溢流表孔以下为碾压混凝土,总量约141万m3。阿海水电站地处金沙江中游干热河谷,冬春天气晴朗干燥,降雨少;夏秋日照强烈,汛期降雨强度大。坝址区年降水量700mm左右,年均气温18.7℃,平均蒸发量2210mm,平均风速2.4m/s。碾压混凝土施工质量受干热气候环境影响很大,施工监理从混凝土的拌制、运输、平仓、碾压、层面处理及层间间歇时间等环节针对性地加强质量控制,保证阿海水电站大坝碾压混凝土施工质量满足各项技术指标要求。

2施工特点

1)施工强度大,持续时间长,高峰期最多有4个碾压仓同时施工。工程前期受截流时间滞后、环保风暴等因素影响,导致大坝施工工期滞后约3个月,为确保2011年5月达到1475m度汛高程,工程自2010年7月~2011年5月底进行赶工。赶工期间共浇筑混凝土172.72万m3,其中碾压混凝土111.97万m3,碾压混凝土月最高浇筑强度18.79万m3,日最高浇筑强度13100m3。2)入仓道路布置较困难,道路填筑和拆除工程量大。坝址区为深V形河谷,河床坝段碾压混凝土1460m高程以下、两侧坝段自1480m高程以下均采用回填石渣形成入仓道路,自上游面架钢栈桥进仓。入仓道路布置于坝前并随大坝升高,主要沿两岸坡加高填筑,使用完成后全部拆除。碾压混凝土入仓道路填筑与挖除工程量接近50万m3。3)主要采用斜层法施工。单个坝段(厂房坝段)宽度最大达34m,1420m高程以下坝段长度接近或大于100m。由于单个坝段仓面面积大,而入仓道路为单车通行,碾压混凝土施工基本采用斜层法自下游向上游逐层浇筑,坝体上升至上下游长度约30m左右时,2~3个坝段并仓浇筑,浇筑方向调整为自左向右或自右向左的斜层法施工。4)碾压混凝土由于使用普通硅酸盐水泥,产生水化热大,加之施工区特殊环境条件,使得坝体现场温控工作量较大。通过控制入仓温度、浇筑温度、允许间歇期和采取初期通水冷却等措施进行坝体温度削峰降温;采用临时测温和永久测温手段进行坝体温度观测,根据观测结果采取个性化通水强制冷却直至满足坝体允许温度要求。

3主要质量控制点和方法

3.1制定并规范质量控制程序和制度

依据合同技术条款、施工技术要求,对碾压混凝土施工各环节质量控制、质量检查标准等,分别编制了《碾压混凝土监理实施细则》、《主体工程外观质量检测及评定标准》、《主体工程施工质量管理细则》,制定并实行了碾压混凝土施工“五不开仓”制度,仓面工艺设计报审制度、仓位责任牌和职能标识牌制度、监理工程师一般工地指令单制度、每仓混凝土拆模后的质量检查和评价制度、浇筑过程监理全程跟踪旁站制度。

3.2通过试验优选施工参数

主体工程施工前,根据合同文件要求承建单位进行了碾压混凝土配合比配制试验,并选取大坝上游1450m高程平台进行了碾压混凝土试验性施工。通过此试验,确定了摊铺厚度、碾压遍数、变态混凝土加浆量、冷、热升层的层间间歇时间等主要施工参数,收集并测试了施工区大气环境温度与采取喷雾后仓面小环境温度差、混凝土温度回升幅度、现场施工组织配置要求,还进一步对混凝土施工配合比进行了校验复核,对主体碾压混凝土施工具有指导意义。层面允许间歇时间、碾压混凝土层、缝面处理方法分类及主要施工参数见表1、表2、表3。

3.3大坝防渗结构的质量控制

大坝防渗结构布置:上游面设计为宽度4~8m二级配C9020W8F100碾压混凝土防渗区,迎水面采用加浆振捣形成变态混凝土防渗层。由于大坝防渗结构的特殊性,对变态混凝土加浆、振捣及防渗区层间处理工序的施工质量进行重点监控。1)二级配混凝土区严格控制摊铺宽度不小于设计尺寸;按模板上的层厚控制标线检查摊铺层厚不得大于36cm,上游止水、短缝、抗震钢筋等边角部位采用人工方式平仓。碾压完成后及时检测压实度,下一层摊铺前按设计要求均匀铺设1~2mm厚、水灰比0.6∶1的水泥掺粉煤灰浆液并及时覆盖。2)迎水面、止水、短缝处采用变态混凝土工艺施工,变态加浆区控制宽度不小于50~80cm,人工挖槽,加浆量为浇筑体积的5%(一般为60±5L/m3),插入式振捣棒振捣。加浆完成后必须待浆液充分渗透10~15min后振捣(振捣质量控制同常态混凝土),再间隔30min后等距依次复振,确保拆模后表面光洁。3)旁站监理人员对浆液质量进行重点检测。经检测,达不到设计容重的按废浆处理。对净浆浆液密度共抽检1952次,浆液比重≥1.6共1876次,合格率96.1%,浆液比重<1.6共76次,浆液拌制质量控制良好,浆液比重值较稳定,浆液供应及时。对检查不合格的浆液及时要求作废浆处理。4)现场监理工程师记录下料到碾压结束时间,严格控制每升层的间歇时间,再次铺料前检查层面铺浆质量,铺浆部位及时覆盖碾压。铺筑层间歇时间统计见表4。

3.4层间结合的质量控制

1)为保证铺筑厚度,沿模板内面均匀布置高程控制线并明显标注,卸料时要求分两次卸完。对卸下的料堆如有骨料分离,及时安排设备或人工将分离骨料均匀散铺到未完成平仓部位。平仓时要求固定方向逐条带摊铺,平仓完成后要求骨料分布均匀,仓面平整。平仓机平料时现场施工员和质检员用钢尺检测控制铺筑厚度,现场监理工程师抽检。要求平仓完成后,下游面略高于上游层面。2)施工现场实行了监理工程师准升制度。碾压完毕后用核子密度仪测定压实度,按网格每100m2~200m2布置3个检测点,压实指标均不能小于设计值相对密实度98%,否则应补碾达到要求。若碾压混凝土局部出现弹簧区,只要压实度大于98%也为合格。碾压混凝土铺筑后,检查混凝土表面是否有局部粗骨料集中、表面失水发白现象,如有,要求及时挖除或铺洒水泥净浆,立即进行补料碾压。浇筑仓任何部位铺料前均要求提供该区域的压实度检测成果,同时检查层面处理质量,经检查合格后方允许上一层施工。压实度仓面检测成果见表5。3)在环境温度、日照和风速、降雨等不同施工环境下,对拌合物VC值实行动态管理,除监控混凝土生产质量外,还可适时调整适合现场生产的VC值,从而保证可碾性和层间结合质量。仓面VC值检测成果见表6。

3.5特殊气候条件下施工的质量控制

施工期间加强气象预报信息的搜集工作,及时了解现场观测的雨情和气温情况,妥善安排施工进度。当降雨量超过0.3mm/6min或3mm/h时,应停止浇筑碾压混凝土,刚碾压完的仓面应及时采取防雨措施,迅速将运至仓面的混凝土摊铺、压实,之后在混凝土表面覆盖防雨布,并同时通知拌和楼停止供料。雨后恢复施工时应清除因降雨引起的浮浆和裸露骨料,在下层碾压混凝土铺筑前均匀铺设1.0~1.5cm厚砂浆并在砂浆初凝前完成碾压。对突遇大雨而未能及时覆盖或摊铺、碾压密实的碾压混凝土应作为废料处理。当日平均气温等于或高于25℃时,混凝土运输设备必须使用篷布防晒、严格控制并相应缩减层间间隔时间、浇筑仓内配备覆盖材料、使用喷雾机调节仓面小气候等措施进行施工,防止混凝土在运输、摊铺、碾压时,混凝土温度大幅回升及表面水分迅速蒸发散失。下一层施工前,如有表面发白变干,要求在该部位铺撒水泥浆液后及时摊铺混凝土料。大风天气条件下施工时,除采用上述措施外,应及时将摊铺料使用碾压设备进行封闭,防止水分散失,对失水发白变干的骨料要及时清理。

3.6重视混凝土温控工作

拌和系统对骨料采用一、二次风冷措施进行预冷,降低骨料温度,并采取加片冰、加制冷水拌和等措施降低混凝土出机口温度,同时按骨料的实际含水量变化情况及时调整混凝土用水量和加冰量,确保混凝土出机口温度和Vc值满足设计要求。运输车辆安装隔热遮阳棚,避免混凝土暴晒;加大入仓强度,缩短混凝土层间间隔时间;设喷雾装置,形成仓内局部小气候;及时覆盖保温保水材料等是有效的降温措施。针对普通硅酸盐水泥前期水化热大的特点,对已浇筑仓面采取通制冷水强制冷却降温措施。一期通水自混凝土开始下料即开始,通水时间不少于20d并应连续进行,前10d水流量1.2m3/h~1.8m3/h,控制最大降温速率不超过1℃/d,后10d通水流量不大于1.2m3/h,控制最大降温速率不超过0.5℃/d。水流方向每24h变换1次。临时测温成果见表7。

4主要检测成果与小结

大坝工程已钻取混凝土芯样8组,其中二级配碾压混凝土区2组,三级配区6组,芯样获得率99.13%,最长芯样长度为20.17m。各组芯样完整,外观表面光滑致密,骨料分布均匀,结构较密实,层间结合胶结较好,局部有气泡。二级配区钻孔压水试验12段,最大透水率分别为0.42Lu、0.48Lu,三级配区钻孔压水试验55段,最大透水率为0.81Lu,均满足二级配区≤0.5Lu、三级配区≤1.0Lu的设计技术要求。碾压混凝土是一种快速、经济的施工工艺,必须保证混凝土施工作业强度且形成流水作业才能保证其施工质量;层间结合面处理、压实度指标、止水结构、变态混凝土施工是大坝碾压混凝土施工质量控制的重点,尤其以防渗层部位的施工为重中之重;混凝土温控工作是混凝土浇筑的重要环节,应安排专人负责;特殊气候条件下施工必须制定有效的应对措施并加以落实。碾压混凝土对施工现场的组织和管理有较高要求,应制定合理的施工计划和保证措施,充分发挥施工管理人员的岗位职能,培养并提高作业人员的技能水平和质量意识,通过项目管理者对有效资源的整合,从而达到既定的质量、进度和经济目标。