溪洛渡水电站高线混凝土系统

董加利

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 前 言

溪洛渡水电站大坝工程主体混凝土607万m3。高线混凝土系统布置于右岸坝头，主要供应有温控要求的大坝混凝土。工程所用的混凝土骨料分别为玄武岩粗骨料和灰岩细骨料。

2 设计基本资料

2.1 地形、地质及周边条件

大坝高线混凝土系统位于右岸坝肩至二坪沟之间，顺江长320～340m。地形上呈陡缓相间，560m高程以下为陡壁;560～620m高程为宽约60～70m的12层中等缓坡，地形坡度一般30°～40°;620～700m高程为13层玄武岩陡壁;700～715m高程为宽约45～50m的平台;715～730m高程为14层基岩小陡坎，不连续分布;730m高程以上为堆积体中等缓坡，地形坡度一般30°～40°。高线混凝土系统后缘坡体较完整，没有大的冲沟分布，仅发育2条小的冲沟;但在高线混凝土系统下游侧发育的二坪沟，切割较深，沟源较长，洪水期水量较大。

该场地上游连接坝肩，周边无直接连接道路，仅有上坝道路4号公路隧道段可连接。

2.2 坝区气候条件

坝址区年平均气温为19.7℃，极端最高气温41.0℃;年平均日照小时数为954.6h，年平均相对湿度66%，有明显的旱雨季。气温骤降不频繁，多年平均3次，多发生在2、3月;坝区多风，年平均风速2.9m/s。

2.3 混凝土温控要求

根据水工温控设计推荐的混凝土入仓温度要求，大坝约束区混凝土最低入仓温度为10℃，非约束区最低入仓温度为14℃，考虑混凝土运输、浇筑过程中的温度回升，混凝土出机口温度按7℃和12℃控制。

2.4 混凝土系统生产任务

溪洛渡水电站大坝作为典型的高山峡谷地区高混凝土拱坝，采用缆机作为混凝土入仓垂直运输的主要手段。设置4台30t平移式缆机，吊罐容积为9m3，在坝顶高程设置双车道供料线，宽度为16.0m，并在供料线下方设置混凝土吊罐放置平台，所拟定混凝土运输车单车容积为9m3。

大坝高线混凝土系统主要供应4台缆机混凝土入仓要求，混凝土总量约578.0万m3，大坝混凝土浇筑从第5年12月到第10年8月，总工期57个月，月平均浇筑强度为10.14万m3，高峰月浇筑强度为16.36万m3。结合浇筑措施和前期工作成果，混凝土系统需满足常态混凝土设计生产能力600m3/h、预冷混凝土设计生产能力500m3/h的要求。

3 混凝土生产系统设计

高线混凝土系统布置于右岸坝头610.0m高程，主要供应有温控要求的大坝混凝土，按满足混凝土月高峰浇筑强度16.36万m3设计，设置两座4×4.5m3型混凝土拌和楼和两座制冷楼，常态混凝土设计生产能力600m3/h，冷混凝土设计生产能力500m3/h，三班制生产。

3.1 混凝土生产工艺

粗、细骨料分别由粗、细骨料砂石加工厂运至本系统705.0m平台的4个粗骨料竖井和2个砂竖井中堆存，砂经自然冷却后直接送入拌和楼待用，粗骨料则经二次筛分和一次风冷后送入拌和楼待用。粗骨料通过骨料竖井底部出料胶带机送入位于拌和平台中部的二次筛分楼，经筛分分级后送入位于拌和平台下游端的8个钢质骨料预冷料罐(L×B×H=4m×4m×19m)，经过一次风冷后，进入拌和楼料仓进行二次风冷和骨料保温。

胶凝材料库设在705.0m平台下游端的倾斜平台上，由8个1 500t水泥罐、4个1 000t粉煤灰罐组成，库中的水泥和粉煤灰采用气力输送，经管路送入拌和楼上粉料罐。

在拌和楼附近设立水池和外加剂车间，拌和用水和添加剂通过管路送入拌和楼上水箱和外加剂储液箱。预冷混凝土需要的片冰从制冷楼冰库通过管道采取气力送入拌和楼上的冰仓，冷水则由制冷楼直接送入拌和楼上水箱。

各种骨料、粉料、水、片冰和外加剂溶液经称量后送入搅拌机拌和，拌制后倒入拌和楼卸料斗，经运输汽车送至供料线下方的混凝土吊罐放置平台卸入吊罐，由缆机吊运送至各混凝土浇筑工作面。

3.2 拌和系统设备选择及布置

高线混凝土系统分两阶布置在右岸坝肩至二坪沟之间，由两座4×4.5m3型混凝土拌和楼，配套制冷系统，粗、细骨料储运系统，二次筛分车间，胶凝材料储运系统，外加剂车间，废水处理车间等组成。

3.2.1 拌和楼

根据混凝土浇筑强度计算，混凝土小时生产强度为491m3。可选用2座4×4.5m3型水工混凝土拌和楼(常态混凝土铭牌产量360m3/h)，或3座4×3.0m3型水工混凝土拌和楼(常态混凝土铭牌产量240m3/h)。两类拌和楼均是双斗双线出料拌和楼。4×4.5m3型拌和楼单罐单次混凝土产量为4.5m3，2个罐共用1个排料斗，单次产量为9m3;4×3.0m3型拌和楼单罐单次混凝土产量为3.0m3，2个罐共用1个排料斗，单次产量为6m3。从混凝土拌和楼单个循环单斗供料能力来看，4×4.5m3型拌和楼单斗单次供料能力刚好符合单次混凝土运输车能力;而4×3m3型拌和楼则需要多1个循环时间才能满足运输数量要求，下一次则需要多1个排料时间才能满足要求，设备利用率较低，调度复杂;再加上拌和系统场地紧张，布置3座拌和楼及配套的出料线路、上楼胶带机等十分困难，故系统选用2座4×4.5m3型水工混凝土拌和楼。为缩短混凝土运输距离，拌和楼尽量靠近坝肩缆机供料线;为混凝土运输车行车畅通，两座拌和楼出料线方向基本与河流方向平行，前后错开布置。

3.2.2 制冷系统

在水电站施工中，通常采取的制冷措施主要为预冷骨料、加冷水和片冰拌和。本工程所处地区气温高，也考虑采用粗骨料预冷、加冷水和片冰的措施来降低混凝土温度。

粗骨料预冷采用二级预冷措施，一级预冷为调节料仓一次风冷，将粗骨料冷却至8～9℃;二级预冷为拌和楼骨料仓二次风冷，将粗骨料冷却至2～3℃。在拌和楼内加2.5℃冷水和－10℃片冰拌和，每立方米混凝土加冰量不超过50kg。在气温偏低时候，通过采取上述部分措施，可满足混凝土出机口最低温度7℃和12℃的要求。

制冷系统主要设施包括制冷楼、一次风冷制冷车间、一次风冷料仓。一次风冷制冷车间布置在705.0m高程平台，供应一次风冷所需冷风。风冷料仓为2座16m(长)×4m(宽)×19m(高)的骨料仓，位于610m平台，分别用来预冷150～80mm、80～40mm、40～20mm、20～5mm 四种骨料，每种骨料两个料仓，每个骨料仓容量为200m3，可使骨料冷却时间超过60min，使骨料达到更好的冷却效果。制冷楼布置在610.00m高程拌和楼附近，共2座，尺寸为22m(长)×12m(宽)×29.5m(高)，每座制冷楼供应1座拌和楼需要的片冰和冷水。单座制冷楼片冰生产能力为250t/24h，冷水生产能力为30m3/h，每座制冷楼上均设容量150t的片冰库。

3.2.3 粗、细骨料竖井

混凝土拌和系统在705.00m高程平台设6个竖井，其中4个粗骨料竖井堆存四种粒径的粗骨料，为防止骨料跌落产生逊径，竖井内设置了缓降装置。竖井直径12m，深65m，单个容量约7 000m3，共计28 000m3。细骨料储存在705.00m高程的2个直径10m、深57m的细骨料竖井，经过2～3天的自然冷却后送入拌和楼。为避免骨料受日照升温，在竖井口设有遮阳棚。

3.2.4 二次筛分车间

筛分车间设在610.00m平台最下游，配1台2YKR3060和2台2YKR2460双层振动筛，采用湿筛法，前后分阶筛，以提高骨料脱水效果;筛分废水经水槽送入水处理车间处理，粒径小于5mm的弃渣用汽车运往弃料场。

3.2.5 胶凝材料库

水泥和粉煤灰库设于705.0m平台下游端倾斜平台上，有8个1 500t水泥罐、4个1 000t粉煤灰罐，可满足混凝土高峰期10d的用量。水泥和粉煤灰均采用气力输送，选用耗气量小、输送量大的仓式气化泵，所需用风则由设在胶凝材料库附近的供风站供应。

3.2.6 废水处理车间

废水处理车间设在拌和平台下游端，处理拌和系统生产造成的废水，主要是二次筛分的废水。

3.2.7 交通运输

系统主要运输任务为运输成品混凝土至大坝供料线。混凝土运输车装料后向上游行车前往坝肩，卸料后通过供料线循环道路回到4号公路隧道段，经4号公路隧道段与混凝土系统之间的进场道路回到拌合楼前排队等候调度。在下游595.00m平台与4号公路隧道之间设有出场道路，以便水处理车间弃渣清运。705.00m平台下游端直接与场内6号公路、8号公路相连，并在胶凝材料库和骨料竖井前设有回车场地，平台上各车间运输条件良好。

混凝土拌和系统上平台设施的主要功能是混凝土骨料和胶凝材料仓储，下平台设施的主要功能是骨料的二次筛分、冷却和成品混凝土的生产。混凝土拌和系统主要车间布置见图1。

图1 混凝土拌和系统主要车间的布置

4 混凝土系统拌和平台后边坡设计

4.1 基本条件

大坝高线混凝土系统基础涉及的基岩主要为二叠系上统峨眉山玄武岩12、13、14层和宣威组粉砂岩夹黏土岩、泥页岩。玄武岩属极坚硬岩类，强度较高，吸水率较低;黏土岩、泥页岩属软岩类，强度较低，吸水率较高，遇水易软化，风化较严重。560～620m高程中等缓坡区和700～715m高程平台区，多为第四系崩坡积物所覆盖，靠内、外侧基岩有零星出露，覆盖层厚度一般1～8m，由块碎石土组成，结构较松散。岩体风化卸荷较强，强卸荷一般水平深度20～25m，垂直深度8～12m;弱风化上段(弱卸荷)一般水平深度45～55m，垂直深度35～40m;弱风化下段一般水平深度60～90m，垂直深度60～70m。

混凝土系统边坡主要涉及由冰水冰川堆积的含孤块碎砾石和崩坡积的块碎石土，岩(土)体力学参数建议值见表1。

4.2 边坡开挖支护

4.2.1 马道设置及坡比

610～720 m高程间的主要岩流层为 P2β12、P2β13，P2β13和 P2β12层，上部均为直立陡壁，两壁高约25～35m，之间为宽约5～10m的台地，总体坡度约1∶0.35～1∶0.4，天然边坡整齐，无明显的贯穿性卸荷拉张裂缝，无大的崩塌现象，天然边坡稳定。

在可研阶段考虑该边坡为自然稳定边坡，以不挖、少挖边坡结合清理危险源的原则，对该边坡进行清理和小范围的支护。在技施阶段考虑混凝土系统拌和平台场地狭窄，加上系统后边坡高度大，自然坡度陡峭，下方混凝土系统运行时间长达10年，拟对该边坡进行退坡开挖，既能提供较宽的拌和平台，也能清除掉后坡的安全隐患。平台后坡640.0m、670.0m高程设置两道3m宽马道，开挖坡比按1∶0.3～1∶0.15控制。

表1 地基岩(土)体力学参数建议值

4.2.2 边坡开挖支护

混凝土拌和平台后边坡开挖根据岩石情况采取分段坡比控制，拌和平台至640m马道间边坡开挖坡比为1∶0.3，640m马道至670m马道间边坡开挖坡比为1∶0.2，670m马道至705m平台开挖坡比为1∶0.15。

边坡全面采用挂网喷锚支护(喷混凝土C25，厚 15cm，钢筋网 φ6.5，间距 15cm ×15cm;锚杆φ25，L=6.0m，间排距 2.0m ×2.0m，梅花形布置)，并从高出平台0.5m的地方开始布设排水孔，坡面上按2m×2m间距，倾角外倾15°，深3m，孔径50mm。

又考虑骨料竖井外围岩壁较薄，对边坡安全不利，在竖井中间加设100～200t锚索，长30～50m，排距5m。

5 结束语

决定混凝土系统生产特性的主要因素有:混凝土月浇筑强度、级配、最大单块浇筑强度、成品混凝土的出料要求等;对系统布置影响大的其它因素有混凝土的特殊要求，如温控、高强、早凝等。随着混凝土系统规模的增大，其配套的粉料存储、制冷、水处理等系统规模也增大，对场地的要求也更多。本混凝土系统配置混凝土温控措施，靠近大坝布置，缩短了成品混凝土运距，系统建成后运行良好。

混凝土系统作为水电站建设中的主要辅助设施之一，常常规划为临时设施，系统设计时一般避免大规模的土石开挖和场地平整。考虑本工程混凝土总量大，系统运行时间长，系统布置场地有限，采取非常规的土石开挖和高边坡支护，为混凝土系统布置提供较好的场地条件，保证工程主体混凝土的供应，为整个工程施工进度得到保障提供必要条件。