CSG筑坝技术在老挝南欧江五级水电站围堰中的试验与研究

施 东 松, 李 月 华, 郑 强, 伍 一, 孟 怀 秀

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)



CSG筑坝技术在老挝南欧江五级水电站围堰中的试验与研究

施 东 松, 李 月 华, 郑 强, 伍 一, 孟 怀 秀

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

南欧江五级水电站工程在借鉴国内贫胶粗粒料筑坝技术的基础上，通过适当增加胶凝材料，变贫胶CSG为富胶CSG，最大限度地满足了工程的设计及进度要求。

CSG 筑坝技术;老挝南欧江五级水电站;围堰；试验与研究

1 概 述

南欧江五级水电站位于老挝丰沙里省境内，为南欧江规划七个梯级水电站中的第五级，其以发电为主，主要建筑物包括混凝土重力坝、坝身进水口及坝后式厂房、坝身溢洪道及消力池、护岸工程等。正常蓄水位高程441 m，相应库容3.35×108m3，最大坝高74 m，总装机容量240 MW。主要建筑物(挡水、泄洪和引水发电建筑物)级别为2级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为4级。

南欧江五级水电站工程位于老挝北部山区，山体主要为风化石，充填次生泥量大，故砂石骨料的生产存在很大的局限性。所选定的昂邓毛料场距砂石筛分系统28 km，且受泥结石道路影响，重型设备无法进入，对进行大面积弃料剥离及有用毛料开采影响较大，更谈不上毛料和砂石骨料的储备。将生产出的成品骨料运至现场又存在46 km长的泥结石道路，特别是在雨季，现有条件根本不能承担如此高强度的运输量。另外，该工程基本无准备期，人员、设备及工程所需的配套设施均存在较大缺口，严重制约了工程的顺利开展。而且该工程又具有工程量大、工期紧的特点，工程面临着截流严重滞后、工期延迟、增加投资的风险。在此情况下，参建各方一致同意将上、下游纵向围堰借鉴国内贫胶CSG施工技术进行填筑，并且在此基础上适当增加胶凝材料用量，变贫胶CSG为富胶CSG，在满足设计要求的同时，达到加快施工进度的目的，确保工程一枯安全度汛。

纵向围堰为重力式碾压混凝土围堰，分上、中、下三段，其中上、下游为贫胶CSG，中间部位为主体10#坝段消力池，其溢流面填充的混凝土为富胶CSG(以下贫胶CSG、富胶CSG统称CSG)。纵向围堰按全年10 a一遇设计洪水进行设计，其流量Q=4 000 m3/s。纵向围堰剖面及上游纵向围堰剖面见图1、2。

2 纵向围堰设计

图1 纵向围堰纵剖面图

2.1 CSG(变态)主要设计指标

图2 上游纵向围堰典型剖面图(A-A)

主要设计指标见表1 。

2.2 CSG(变态)原材料及配合比设计

CSG试验骨料采用南欧江河道洁净且连续级

配的天然砂砾石混合料，其质地坚硬，表观密度不小于2 450 kg/m3，含泥量不超过5%且避免了泥块集中。在天然砂砾石料开采时，对于含砂量较高的砂砾石料与级配较粗料进行混合，将砂率控制在25%～35%，且天然砂砾石料中砂子的细度模数在2～3.3之间。水泥采用越南奠边PC 40水泥，粉煤灰采用越南Tro bay I型粉煤灰，外加剂为双利新型建材有限公司生产的SL-4缓凝高效减水剂。

CSG配合比设计采用质量法，假设拌和物容重及不同胶凝材料用量进行室内试拌试验，用水量以满足拌和物Vc值要求为原则，并通过容重实测值确定配合比校正系数以校正配合比。变态CSG以CSG料为母体，加入不同体积比浆液使其坍落度达到40～60 mm，其配制浆液的水灰比不大于母体水灰比，掺加量依据体积比计算并量取浆液。所推荐的CSG(变态)配合比见表2。

表1 CSG(变态)配合比主要设计指标表

表2 推荐CSG(变态)配合比表

3 CSG现场生产性碾压试验

3.1 拌 和

CSG料的拌和均匀性是最难控制的施工技术要点。为确保碾压试验尽可能接近现场填筑碾压施工的入仓强度，且层间间隔时间不超过其初凝时间，CSG料的拌和采用流水无间歇连续拌和。通过设置多个拌和点，多台装载机配合反铲挖掘机进行拌和，实现了快速无间断供料。其中胶凝材料采用重量法计量，天然砂砾石料采用体积法计量，拌和用水采用流量计计量。

通过现场试验对比，围堰施工最终选用两台反铲挖掘机结合一台装载机形成一个拌和点，其投料顺序为：天然砂砾石→胶凝材料(水泥、粉煤灰)→水(外加剂溶于水中)。先用反铲挖掘机结合装载机干拌和2～4遍使其颜色均匀，并在锥体四周及顶部开出凹坑，加胶凝材料及水(含外加剂)，其中加水量根据混合料干湿程度、天气状况等因素现场调整，再湿拌和4～6遍，拌和过程防止水泥浆流失。拌和物中粒径大于80 mm的粒料裹浆、分散不集中，粒径80 mm以内的粒料充分混合、裹浆、黏聚。拌和过程中观察拌和物的外观均匀性，应使其颜色一致、骨料挂浆、VC值达到设计要求(2～8 s视现场具体情况动态控制)，满足拌和物的可碾性。

CSG料主要是以“一看二抓三听”的经验控制：一看整体颜色均匀、砂浆微湿润、石子表面挂浆富裕；二抓细料成团、块状，手留有水印；三在拌和时，石子间发出清脆的声音，为石子间直接碰击所致，说明石子挂浆不够；当听见噗噗的声音(为砂浆包裹隔离了石子间直接碰击的声音)，说明石子挂浆富裕，砂浆包裹性好。

3.2 运 输

拌和均匀的CSG料采用反铲挖掘机或装载机装25 t自卸汽车运输，退铺法入仓。由于拌和场地距碾压条带较近，为防止CSG料污染，运输及碾压设备进入条带区前进行冲洗，且在条带内禁止急刹车、急转弯而造成二次扰动。

3.3 卸料、平仓

卸料摊铺平仓条带沿同一方向进行，采用人工辅助推土机进行平仓，铺筑50 cm、60 cm不同厚度条带，并在填筑料表面按2 m×2 m的方格网内布设测定点，使摊铺料基本达到同一高度。自卸汽车卸料做到边慢行边卸料，分两点式卸料以减小堆料高度，减少骨料分离，避免扰动料堆底部，使骨料集中现象得以分散。为防止损坏钢模及高边坡填筑安全，卸料、铺料距模板不小于1.2 m并及时平仓。

3.4 碾压及变态区施工

平仓后，先进行变态CSG施工。根据室内试验推荐的变态CSG配合比掺入浆液，其量为母体体积比的10%。掺浆方式采用钢钎在母体上按梅花形插孔或沟槽加浆，使浆液均匀渗入CSG(渗入时间为10～15 min)后，采用插入式φ100振捣器振捣，其时间控制是以粗骨料不再显著下沉、泛浆为准。待拆模观察其表面的密实性。

变态区域施工完成后，再进行条带碾压。在已铺筑的CSG层面上先无振碾压2遍后，开启有振碾压。场外错车，完成一条带碾压遍数后，再对相邻两段交接带碾迹彼此搭接，搭接宽度为30～40 cm，进退按两遍计，将碾压行走速度控制在1～1.5 km/h。碾压至相应遍数后，分别测其沉降量及湿密度。遇到光照强烈或大风干燥天气时，碾压条带需采用喷雾进行表面水分补偿，以保证CSG料的可碾性。

3.5 层间缝的处理

CSG料碾压的层间缝处理十分重要，否则会导致层间出现漏水现象。层间缝按CSG料初凝时间可分为热缝、温缝和冷缝三种。其中未达到初凝时间时为热缝，可直接铺筑下层料；超过凝结时间为冷缝，先采用高压冲毛机冲毛，在达到露砂微露石后再均匀铺一层厚10～15 mm的砂浆层后进行下层铺筑；介于两者之间为温缝，可在其表面洒水泥浆后铺筑下层料。

3.6 养 生

碾压过程中，碾压条带采用喷雾养护，以保证其可碾性。碾压结束待终凝后，开始洒水或进行喷雾养护。

3.7 确定施工参数

经整理不同配合比CSG料湿密度与碾压遍数的关系、沉降率与碾压遍数的关系，确定CSG铺筑碾压机械及施工参数(表4)。

表4 CSG铺筑机械及施工参数表

4 纵向围堰施工工艺

纵向围堰施工工艺见图3。

5 纵向围堰运行情况

纵向围堰在电站施工过程中分别经历了洪水量级超过20 a一遇、最大洪峰流量为5 774 m3/s的“8.4”洪水和枯期近100 a一遇、最大洪峰流量为3 900～4 200 m3/s的“12.15”洪水考验，运行正常。

6 CSG筑坝技术具有的特点

(1) 就地取材：河床开采骨料，无需再加工。

(2) 胶凝材料用量少：满足设计要求，节约成本投入。

(3) 施工速度快：流水作业，入仓强度高，施工进度快，对工期极为有利。

图3 施工工艺图

(4) 无需温控措施：水泥用量低，其温升亦很低。

(5) 抗冲能力强，透水性相对较大。

(6) 绿色、安全、环保。

7 结 语

CSG筑坝作为一种新型筑坝技术，合理地拓宽了利用河床天然砂砾石料掺加少量胶凝材料胶结成具有一定强度的干硬性坝体。该技术适应范围广，在工期、造价、安全环保等多方面具有很大优势，是今后围堰和中低坝填筑的发展方向。南欧江五级水电站纵向围堰应用该项技术虽然取得了初步成效，但仍需将许多难题做进一步的研究和探讨。

(责任编辑：李燕辉)

2016-08-15

TV7;TV52;TV551

B

1001-2184(2016)05-0015-04

施东松(1986-)，男，河南南阳人，工程师，学士，从事水利水电工程试验检测工作；

伍 一(1957-)，男，四川仁寿人，高级工程师，从事水利水电工程试验检测工作；

李月华(1977-)，男，重庆市人，工程师，学士，从事水利水电工程试验检测工作；

郑 强(1976-)，男，重庆荣昌人，助理工程师，从事水利水电工程试验检测工作；

孟怀秀(1986-)，女，重庆江津人，工程师，学士，从事水利水电工程试验检测工作.