天花板水电站高温季节大坝碾压混凝土施工质量控制

2011-04-14宗建伦

水力发电 2011年6期

宗建伦

（云南滇能（集团）控股公司昭通工程建设指挥部，云南昭通 657000）

1 工程概况

天花板水电站工程坝址位于牛栏江支流清水河河口上游约1.5 km的天花板峡谷处，为混合式开发水电站，建筑物主要由碾压混凝土双曲拱坝、引水系统、地面厂房等组成。工程为三等中型工程。枢纽水库正常蓄水位1 071.00 m，总库容0.787亿m3，死水位1 050.00 m，拱坝坝顶高程1 076.80 m，最大坝高107.0 m，拱端最大厚度24.247 m，坝顶最小宽度6.0 m，厚高比0.215，坝顶轴线展开长度159.87 m，其中，左岸非溢流坝段长44.86 m，溢流坝段长66.2 m，右岸非溢流坝段长48.81 m。大坝中部1 020.00 m高程布置2个泄洪中孔，1 025.00 m高程布置1个排沙孔，顶部1 062.5 m高程布置3个表孔。

牛栏江流域除上游部分地区属于北亚热带季风气候外，绝大部分地区属于暖温带高原季风气候。年温差大、日温差小，干湿季节明显。由于地形高差较大，形成了较为明显的立体气候，河谷等地势低的地方温度高，降雨量小，高山区温度低，降雨量大。年平均气温17.2℃，最低气温-11.5℃，最高气温33℃。

2 高温季节碾压混凝土施工质量控制

根据天花板水电站气象资料，每年6月～10月属高温季节，尤其白天气温较高。大坝碾压混凝土拌和制冷系统于2009年7月投产，2009年5月9日大坝碾压混凝土浇筑至978.45 m高程，2009年6月3日完成了978.5 m以下高程固结灌浆施工，2009年6月～10月大坝混凝土由978.5 m高程浇筑到1 010 m高程。高温时段碾压混凝土施工量大，其质量控制极为重要。

2.1 仓面规划

仓面采取垂直水流方向分条带铺料碾压施工，上游面二级配碾压混凝土须单独分一个条带（含变态混凝土），铺料宽度不小于设计宽度，下游面三级配混凝土按6～8 m分条带施工，整个铺料、碾压工序从上游向下游推进，铺料主要采取进占法，廊道层局部采用后退法。铺筑厚度按34 cm控制，压实厚度为30 cm；特殊情况下，如出现极端气象条件、设备严重故障等不可预料的情况，且影响层间浇筑时间时铺筑厚度按29 cm控制，压实厚度为25 cm。978.7～1 000 m高程大坝仓面通仓面积为1 885.61～2 420.94 m2。

1 000 m高程以下最大入仓强度：碾压层厚为30 cm和25 cm时分别为726.3、605.2 m3。实际入仓强度 180～120 m3/h。

2.2 拌和系统

拌和系统配置1座HLS120拌和楼和1座DWD160拌和站。HLS120拌和楼预冷碾压混凝土实际产量为60～90 m3/h。DWD160拌和站额定产量8 m3/3 min，碾压混凝土实际产量为120 m3/h。

系统配置5座容量达4 000 t的胶凝材料罐；相应配置单台功率90 kW、风量40 m3/h的大容量输灰设备4台；同时HLS120拌和楼配70 t灰罐3座，DWD160拌和站配100 t灰罐2座，可满足现有的生产需要。

2.3 制冷系统

混凝土系统制冷系统装机容量175万kcal，其中一次风冷75万kcal，二次风冷50万kcal，制冷水50万kcal（制冷系统设计）。选用3台JZLG20螺杆式氨压机及1台JZLG16螺杆式氨压机作为制冷系统主要设备，冷凝器和高压储氨器、低压循环贮氨器、氨泵、高效空气冷却器、冷水机组等作为制冷系统辅助设备。

骨料温度经过一次风冷、二次风冷降到2～3℃，以现有制冷工况及实际生产工艺和配合比的骨料要求可以拌制95 m3/h出机口温度为14℃的预冷混凝土。

2.4 骨料砂石系统

人工砂石料加工系统粗碎处理能力为500 t/h，成品生产能力为400 t/h。

人工砂石系统与拌和系统相邻布置，系统设置了粗碎车间、半成品堆料仓、中碎车间、一筛车间、制砂调节料仓、细碎制砂车间、二筛车间和成品料堆场等部分。成品料出料采用胶带机输送。

成品料仓设常态混凝土砂仓2个，RCC砂仓2个， 5～20、 20～40、 40～80 mm 骨料仓共 7 个； RCC砂仓储存容量7 500 m3，5～20 mm骨料储存容量3 500 m3， 20～40 mm 骨料储存容量 3 500 m3， 40～80 mm骨料储存容量1 700 m3。

在碾压混凝土生产前，各仓储备容量碾压砂可满足12 000 m3用量，大中小石可满足8 700 m3用量。砂石系统完全能够保证4～6 h的入仓用量。

2.5 温度控制措施

（1）高温季节浇筑坝体强、弱约束区混凝土时，确保碾压混凝土尽快入仓。碾压混凝土入仓后应尽快完成平仓和碾压，从拌和楼到碾压完毕的最长历时不宜超过2 h。

（2）出机口温度控制。砂料仓设遮阳设施，地弄取料，砂料仓顶部采取喷雾措施；在碾压混凝土施工前，将成品料仓生产至满仓状态，堆料高度可达10～12 m；将成品料仓地垄前后出口部分封闭，保持地垄内温度在高温时段不至回温过快；在粗骨料仓面安装1台喷雾机，采用喷雾措施降低高温时段粗骨料的温度。

（3）混凝土生产及运输过程温度控制。混凝土采用自卸汽车运输，为防止混凝土在运输过程中温度回升过快，对自卸车加装遮阳篷；混凝土接料前和接料时用凉水冲洗车厢；混凝土接料后从拌和楼到仓面的下料时间控制在20 min以内；从拌和楼到仓面道路确保畅通，并洒水降温减尘；拌和楼周围洒水降温减尘；对地垄拌和楼的运料皮带机以及砂仓输送胶带机加装遮阳遮雨棚。

（4）混凝土仓面温度控制。减少混凝土上下层覆盖时间，混凝土覆盖时间控制在4 h左右，高温时段在混凝土平仓碾压完成后及时覆盖土工布，避免太阳直射混凝土表面；采用喷雾机对浇筑仓面上空进行喷雾，降低仓面环境温度，喷雾时做到覆盖整个仓面，要求雾滴直径达到40～80 μm，避免形成水滴落在混凝土面上，喷雾机均匀安放在周边模板支架上，架高2～3 m，并结合风向，使喷雾方向与风向一致，结合仓面布置4台喷雾机，根据实测情况，喷雾后仓面环境温度较外界气温平均降低6℃左右，同时增加湿度，尽可能减少混凝土表面水分蒸发。

（5）仓面保温。高温季节浇筑过程中，混凝土平仓振捣后表面及时覆盖土工布，直至上层混凝土开始浇筑铺料时逐步揭开；混凝土浇筑收仓后层面立即覆盖土工布进行隔热保温12～24 h，终凝后表面流水养护。控制浇筑温度回升降低4℃左右。

（6）表面养护。对已浇筑完成的混凝土表面采取流水养护措施，对上下游及坝面暴露的侧面采用花管淋水养护，水平面覆盖土工布洒水养护，养护时间直至上一仓混凝土浇筑为止。

（7）冷却水管。冷却水管为HDPE（φ32 mm）塑料管，设计层距为1.0 m×1.0 m，层间间距为1.5 m，单根水管长度一般控制在250 m以内，冷却水管连续通水时间10～15 d，混凝土温度与水温之差不超过25℃，冷却时混凝土日降温幅度不超过1℃，管中水流流速为0.6 m/s，水流方向24 h改变一次，以使坝体均匀冷却。为预防浇筑不均衡，局部温度偏高，摊铺覆盖后及时通水，削减温峰3℃左右，控制最高温度在要求范围内。在温控过程中，根据坝体温度计温度检测，若出现最高温度接近设计要求温度2～3℃时，加大通水流速，增加通水流量，降低冷却水温。为保证坝体混凝土容许最高温度为28～32℃，温度测量单位加大测温频率，每2 h或4 h提供一次温度监测数据，并根据现场实际情况，由现场监理工程师确定通水温度、时间、流量等参数和要求。

2.6 混凝土浇筑控制

（1）浇筑前控制。仓面验收前，必须完成上一仓大坝上下游已出露混凝土面的外观检查、缺陷的鉴定及处理，并已通过初步验收合格。制浆站材料、管路已准备好，变态浆液配合比已在拌制现场张贴，制浆站减水剂已配置，现场称量器具已准备，浆液检测方法已确定。冷却水管施工平台已完成，进出水管路接口已到位。仓面保温土工布已准备、喷雾设备已安装并试用，碾压平仓设备完好就位。有近3～5 d的天气分析成果，基本确保不会出现高温和大雨天气，适合碾压混凝土的施工。

（2）VC值控制。出机口VC值由施工单位试验室及监理工程师试验人员每2 h检测一次，并根椐气温变化和仓面实际要求随时调整。拌和楼工作人员经常观察下料混凝土情况，出现骨料过干分离严重或混凝土过稀车箱内泛浆的情况，应立即通知试验人员进行调整并采取措施。现场VC值由试验室每2 h检测一次，将检测情况告知施工方工程部和监理现场人员。

（3）混凝土入仓。运输车辆进入仓面应即时卸料即时出仓，避免车辆在仓面停留时间过长，降低运输效率；卸料应尽量降低堆积高度，采用二次叠压卸料法，减少骨料的分离；汽车卸料应与模板有3 m的距离，避免卸料对模板的冲击；车辆从进入仓面，必须有专人引导指挥，车辆在专门的车道上行驶。

（4）碾压。仓面振动碾行驶速度要求为1～1.5 km/h，严禁超速行驶。施工方工程部配合质管人员对振动碾进行测速，每层不少于2次，测速要求为18～25 m/min。

（5）养护。仓面收仓后应立即进行保温、保湿及养护，作业队安排专人铺设保温材料，洒水养护至下一仓开仓为止。

2.7 试验室

施工方建立了施工试验室，业主建立了中心试验室，监理抽查的试验样品在业主中心试验室试验。对有争议的试验数据，以业主试验室抽查试验数据为准。要求施工方定时对各种材料进行检查，对于混凝土坍落度、VC值、含气量、温度、气温等根据需要抽查，出现偏差及时调整。

3 质量控制制度

（1）为做好大坝碾压混凝土工程质量控制特别是高温季节的施工，在大坝碾压混凝土施工中，业主按照滇能公司 “科学管理、精心组织、从严要求，质量第一”的方针精心组织管理。工程建设中严格按照质量目标进行管理，过程中要求参建四方执行“三检制”，对关键工序、隐蔽工程实行重点盯防和旁站监督，对重大技术问题超前研究，并坚持用生产性试验来指导混凝土各工序的施工。对混凝土“顽症”和施工质量缺陷按 “三不放过”的原则严肃处理。

（2）建立参建四方质量管理责任制，分工明确，责任清晰。业主制定了 “天花板电站质理管理考核办法”，为确保大坝混凝土施工质量、运行安全及美观，成立一个由参建各方组成的大坝质量管理工作组。管理工作组针对大坝施工的各主要环节，从混凝土原材料、混凝土生产、模板安装、钢筋施工、混凝土碾压（浇筑）、养护、温控、基础灌浆、雨季施工等方面进行全过程管理控制，严格按技术要求和质量保证措施进行落实。

（3）为充分调动参建各单位潜能和积极性，加强现场施工组织管理，加快施工进度、质量控制管理，充分发挥参建各方的促进作用，确保天花板水电站工程首台机组发电目标的实现，制定参建四方主要负责人的质量管理体系。设立每月质量奖励，每月上旬由领导小组负责对上月工程质量统一考核，对施工单位质量工作小组的奖罚由监理单位负责按照领导小组的决定分别填写工程奖罚单，并经监理单位、建设单位相关人员签字后进入施工单位的月度支付报表。进度工作小组的奖励由施工单位支付给建设单位，由建设单位统一发放。

（4）建立浇筑仓面与拌和系统、运输系统通信联络网，专人采用对讲机或手机等通信手段，确保混凝土供料浇筑正常。

（5）建立天气预警、混凝土温控预警、通水温控预警制度。①天气预警包括高温与气温骤降预警、降雨预警、雷电大风预警。根据气象中心坝区气象信息，高温预警加强混凝土浇筑温度控制，气温骤降预警则加强保温工作，降雨预警提前布置浇筑过程中的应对措施；确保浇筑强度、质量、设备安全。②混凝土温控预警。混凝土浇筑温度超标时，加强骨料预冷系统控制确保骨料冷却效果，加快入仓强度，加强现场保温覆盖。③通水温控预警。当已浇混凝土内最高温度距设计允许值为2～3℃时，采取加大通水流量、仓面流水养护等措施确保不超过设计最高要求温度。