铜湾水电站溢流面HF混凝土施工工艺探讨

【摘 要】铜湾水电站大坝溢流面为WES曲线溢流面，施工技术复杂，质量要求高，工期紧。Ⅰ期六孔溢流面采用滑模施工方式，Ⅱ期四孔溢流面采用边浇注边立模的施工方式，溢流面采用的抗冲耐磨HF聚炳烯纤维混凝土，温控要求高。本文对溢流面的施工以及HF混凝土的性能进行总结分析。

【关键词】溢流面；HF混凝土施工

1.慨述

铜湾水电站位于沅水中游的怀化市中方县境内，为湖南省境内沅水干流梯级开发的第五级电站，工程以发电为主，兼顾航运。电站装机容量为4×45MW，水库正常蓄水位152.5m，相应库容1.2亿m3.电站地处亚热带湿润季风气候区，多年平均气温17.0℃，极端最高气温39.7℃。工程枢纽建筑物由船闸、溢流坝、发电厂房及非溢流坝从左至右组成。

溢流坝位于河床中部，坝段总长248.5m，坝顶高程164.0m，共分10孔，单孔净宽20m，中心设置一道横缝。溢流面采用方程为：Y=0.055232X（1.836） 的WES曲线；堰顶高程为137.0m，上游迎水面为斜线接反弧段，下游侧为WES曲线接直线段后再接一反圆弧段至消力池。设计溢流坝溢流面混凝土为60cm后的C40HF聚炳烯混凝土。根据电站施工导流的顺序，溢流坝自7#闸墩分为Ⅰ期、Ⅱ期施工，Ⅰ期施工右岸1#～6#孔溢流面，II期施工左岸7#～10#孔溢流面。溢流面具体尺寸如图1：

2.工程施工

2.1主要施工特点

1）溢流面堰顶（EL137.0m）与下游消力池（EL126.0m）相对高差大。

2）溢流面结构要求严格，须保证溢流面施工技术要求。

3）溢流面二期混凝土仅60cm，因此对混凝土浇筑温度以及施工完成后的后期养护要求非常高。

2.2溢流面施工方式

Ⅰ期6孔溢流面采用滑模施工方式，在浇筑溢流面HFC40混凝土层，因为为溢流面有开裂情况，5#孔右侧溢流面（实验块）使用C40混凝土。II期四孔溢流面采用边浇注边立模的施工方式，其中7#孔右侧C20/HFC40同时浇筑（一期混凝土按台阶法预六留），其余各孔一期按溢流面结构预留，故II期直接浇筑溢流面HFC40混凝土层。

2.3模板的施工

根据溢流坝溢流面结构形式及设计要求，为提高施工效率，保证溢流面施工质量和施工进度。Ⅰ期6孔溢流面，迎水面采用木模和钢摸板拼接的方式。WES曲线、斜线段以及下游反圆弧段使用滑模，同时为便于滑模制作和加工以及方便施工，确定滑模的结构尺寸及型式：滑模长10.5m（单块溢流面宽10m），滑模面板有效宽度1.1m，设有施工操作平台以及抹面平台，同时配备两台3T卷扬机。

浇筑前，应将滑模面板进行清理，将面板上的残渣清除。固定蛇行柱和卷扬机时，应考虑与滑动模板的吊耳共线。II期四孔溢流面：WES曲线、直线段以及下游反圆弧段采用315和6015模板边浇边立模的施工方式；1）按照设计浇注距离预埋拉筋，2）根据溢流面施工点预埋样架。

2.4混凝土施工

2.4.1 混凝土拌制

根据设计要求溢流面混凝土为60CM厚HFC40抗冲耐磨混凝土.HF高强耐磨混凝土粘聚性与保水性介于硅粉混凝土与普通混凝土之间，既克服了硅粉混凝土粘聚性太大不泌水的缺点，又改善了普通混凝土粘聚性差易泌水的性能；在和易性方面，由于粉煤灰的微集料效应，使粉煤灰混凝土的抗剪力显著减小，在外力作用下，易产生流动，因此在施工方面HF粉煤灰抗冲耐磨混凝土表现出了较大的优越性，易于振捣密实，易于出浆和收光抹面。通过实验确定选用二级配进行拌制且水泥强度要求使用P.O42.5水泥。混凝土拌制时，将混凝土的搅拌时间延长30s，严格控制HF的惨入量以及聚炳烯纤维松散度。

溢流面混凝土施工配合比如表1。

2.4.2 混凝土运输及入仓布置

考虑到不同的浇筑部位对混凝土塌落度要求不一致，所以运输车辆选用罐车和自卸汽车进行运料，为避免混仓，安排专车进行运输以及给予运输车辆挂牌或安排专人进行车辆控制。

入仓时根据需要选用上游或下游门机进行浇筑，当门机旋转受两侧闸墩的限制时，宜根据需要减小下料的方量，以及在仓面搭设临时梭槽。

2.4.3 混凝土施工缝

用冲毛机将施工缝冲洗干净，及时将仓面积水排除。在已浇筑块侧浇筑时，同时应将横缝端口磨平，以便浇筑时能形成统一的光滑面。

2.4.4 凝土浇筑

混凝土浇筑时，当采用滑动模板进行浇筑时，混凝土应在滑模的上口入仓并应尽可能一次下料将滑模下方填满，满足拉模条件，以及使滑模拉动后仍然能够保持水平。入仓混凝土应避免在同一次拉模时改变塌落度。振捣时，由于混凝土厚度和仓面宽度，选用两台70型软式振捣器振捣。在止水附近应特别注意振捣密实。滑模下振捣时，应注意观察滑模后橼的混凝土变化情况，还应竟可能避免超振以及振捣器直接打倒滑模面板。当采用边浇注边立模时，混凝土入仓后在振捣棒进行振捣时，应从以下两个方面进行判断混凝土是否浇注满：①模板拼缝处是否有浓浆渗出，②用锤敲击模板听是否空响。

2.4.5混凝土表面处理

根据设计要求，溢流面应平滑，I期溢流面在WES曲线及反圆弧段采用拉模后人工立即抹面的形式，在堰顶段采用角尺法人工抹面。抹面时应避免过度找平压光，使得水泥和细骨料过多地浮到表面，同时将聚炳烯纤维过带到表面，造成表面干缩性增大。禁止抹面是直接用清水进行湿润混凝土表面后找平压光。Ⅱ期溢流面在混凝土达到龄期后人工进行磨光。雨天施工时，应尽快将仓面积水排出，以免影响以完成抹面的混凝土表面的光滑度。

2.4.6 混凝土施工比较

Ⅰ期六孔溢流面采用滑模及综合机械施工方式； Ⅱ期四孔溢流面采用边浇注边立模的施工方式，其每种施工方式浇筑时所占用的资源如表2。

从表格2中可以得出，Ⅰ期溢流面浇筑时所占用资源比II期溢流面浇筑时占用的多，增加施工的成本，且使用滑模施工浇筑速度较慢，影响施工进度。

Ⅰ期溢流面混凝土浇筑时段为2006.5—2006.8，平均气温32度，混凝土浇筑温度控制在30度。Ⅱ期溢流面混凝土浇筑时段为2007.8—2007.10，气温33度，混凝土浇筑温度控制在31度。

3.质量控制

3.1原材料控制

为保证混凝土质量，根据配料单所用材料，我们对各项材料进行严格质量控制，骨料采用沅江的天然砂石料水泥采用湖南石门P.O.42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用贵州华电大龙发电公司的Ⅱ级灰。

3.2混凝土温度预控

溢流面施工受工程进度影响，混凝土需安排在高温季节浇筑，为了降低混凝土浇筑温度，通过对骨料和仓面进行预冷以及选择合适的胶凌材料等措施来实现.

骨料预冷：增加料仓堆料高度，使其不小于6m，在拌和系统的调节料仓进料皮带机上搭设凉棚，防止太阳直射骨料，控制骨料温度。

仓面降温：通过用喷雾机提前对仓面采用人工喷雾增大仓面的湿度，以此来减小太阳辐射影响，达到降低仓面温度的目的。

减小水化热：水泥的水化作用是放热作用，通过选用粉煤灰和HF代贴部分水泥后能起到降低混凝土温度和延缓混凝土温升的作用，达到降低混凝土温度的目的。

避开高温时段：在温度最高的八月为了更好的控制混凝土的浇筑温度，通过采用对溢流面进行分块，避开高温时段，达到控制混凝土温度的目的。

3.3混凝土的质量控制

1）混凝土拌制时，拌和楼应严格按照实验室所提供的料单进行拌制，特别应注意外加剂的使用。

2）严格控制混凝土浇筑温度使混凝土温度达到设计值。

3.4混凝土的养护

为保证溢流面HFC40混凝土的强度，配和比中选用P.O42.5水泥，因此为防止混凝土形成内外温差，对溢流面的整体性造成影响。Ⅰ期六孔溢流面为达到控制内外温，在混凝土抹面完成，面层开始收缩后，立即进行覆盖，考虑到溢流面较陡，覆盖困难，采用在溢流面爬升方向每隔一段距离每排进行预埋拉丝的方法。覆盖时，首先选用润湿的麻袋覆盖第一层，用薄膜覆盖第二层，用彩条布覆盖第三层。在混凝土内外温差达到基本稳定后，进行不间断的淋水养护，直至达到设计龄期。Ⅱ期四孔溢流面在模板还未拆除时，在模板表面进行流水养护，拆模后覆盖麻袋，进行洒水养护。

3.5混凝土强度分析

通过对实验室混凝土取样分析， Ⅰ期、Ⅱ期HFC40混凝土强度如下图：

从图中分析可以得出混凝土强度满足正态分布，混凝土强度达到设计标准。

4.溢流面裂缝分析

4.1溢流面裂缝分类

溢流面混凝土采用HFC40高强混凝土，容易开裂。故自浇筑之日开始，由现场人员进行混凝土裂缝跟踪，记录裂缝发展情况。Ⅰ期溢流面最早发现裂缝是浇筑后第3天，且持续发现单块浇筑后均有开裂情况（其间不断改进施工工艺）。Ⅱ期溢流面浇筑后，仅局部有少量裂缝出现。通过对裂缝分类：①Ⅰ类裂缝：缝宽?0.2mm，②Ⅱ类裂缝：0.2mm?缝宽?0.3mm。溢流面裂缝各参数如下表3。

4.2溢流面裂缝修补

对第I裂缝进行表面覆盖法修补。对第Ⅱ裂缝进行低压注浆修补。修补工序如下：裂缝清理-试漏-配制注浆液-压力注浆-二次注浆-清理表面。

4.3溢流面裂缝成因分析

Ⅰ期、 Ⅱ期溢流面裂缝出现情况比较中可以得出Ⅰ期溢流面裂缝出现较多，原因可能是以下几方面：

1）Ⅰ期溢流面浇筑使用滑模施工，在拉模时，混凝土收缩还没完全，拉模后混凝土持续收缩，致使混凝土表面形成收缩裂缝.

2）Ⅰ期溢流面采用台阶法预留溢流面的施工方法，因溢流面混凝土较薄，在台阶处容易形成应力集中，致使混凝土开裂.

5.结束语

（1）通过对Ⅰ期、Ⅱ期溢流面各工序以及混凝土外观质量比较可以得出：虽然Ⅱ期溢流面平整度不如Ⅰ期溢流面光滑，但采用Ⅱ期堰的浇筑方式，不但溢流面的质量得到提高，特别是溢流面开裂情况得到有效控制，而且节约施工时间，降低施工成本。

（2）保证混凝土质量和控制溢流面裂缝，应对混凝土养护进行严格控制。通过对Ⅰ期、Ⅱ期溢流面裂缝比较，对高强薄层混凝土的养护就具体采用何种方式还值得更好的研究。

（3）通过对低温浇筑块与高温浇筑块之间裂缝分析比较，低温时段浇筑混凝土裂缝较少，主要原因时混凝土内外温差得到控制，使得混凝土收缩得到控制，温度裂缝减少，所以混凝土浇筑时应尽量选择在低温时段浇筑。

（4）Ⅰ期溢流面采用台阶法预留溢流面的施工方法，Ⅱ期溢流面一期混凝土采用与溢流面相同结构法预留溢流面的施工方法，从Ⅰ期、Ⅱ期溢流面裂缝分析可以得出：台阶法预留使混凝土在台阶处容易造成应力集中，致使混凝土容易开裂。故在对薄层高强混凝土预留时，应尽可能保证一期与二期混凝土结构一致。

（5）由于溢流面施工受两侧闸墩约束，使得溢流面混凝土浇筑时间滞后，溢流面混凝土浇筑后，由于一期混凝土与二期混凝土相隔时间长，一期混凝土对二期混凝土约束减弱，二期混凝土容易开裂，故薄层高强混凝土一期、二期施工间隔时间不宜相隔太长时间。

参考文献：

[1]《水工混凝土施工规范》

[2]《水利水电模板验收标准》

作者简介：

李龙波（1981-），男，毕业于西华大学能源与环境工程学院水利水电工程本科专业，工学学士学位，现在四川水利职业技术学院工程勘察设计院担任水工主设，曾承担过近三十座中、小型水电站、水库工程设计任务。