翁元水电站碾压混凝土双曲薄拱坝全断面施工分析
[简介]：翁元水电站大坝为双曲碾压混凝土薄拱坝，最大坝高51m。针对工程特点，从结构上合理设置诱导缝和横缝;从材料上优化配合比，选用线膨胀系数较小的灰岩料和水化热小的中热水泥及采取内掺mgo等;取消坝内冷却措施、合理布置混凝土运输道路，绝大部分混凝土采用汽车直接入仓，充分体现全断面快速筑坝的特点;同时加强工序质量管理，确保了工程质量，在未完成接缝灌浆情况下便下闸蓄水进行一次大胆的尝试。
[关键词]：横缝;薄拱坝;诱导缝;膨胀系数;接缝灌浆线;碾压混凝土
1 工程概述
翁元水电站位于贵州省红辣河流域镇宁县清水河上。电站装机容量为2×10000kW,多年平均发电量为7500万kW·h。大坝为碾压混凝土双曲拱坝，坝顶高程▽479m，坝顶宽度4m，坝底厚17m，最大坝高51m，坝顶弧长179m，坝体混凝土方量11万m3,其中碾压混凝土方量8万m3,占坝体混凝土73%。水库正常蓄水位▽469m，总库容为750万m3，兴利库容458万m3，是一座周调节水库。
拱坝基础垫层常态混凝土厚2m，坝体上游面采用二级配富胶材碾压混凝土(C9020)防渗，坝体下游采用三级配变态混凝土，中间采用三级配碾压混凝土(C9015)，上下游模板边、两岸坝肩与基岩接触带采用变态混凝土浇筑。
2 碾压混凝土施工前控制
2.1拌合系统的建立
混凝土拌和系统布置于翁元右岸坝址下游300m，安装两台自落式搅拌机，容量为2×1.5 m3，生产能力为54m3/h。
拌和系统采用电脑控制自动化生产，配料采用电子称计量，搅拌时间由电脑计时，确保计量、计时准确。拌和系统在搅拌层设置中控室，中控室配置两台电脑与闭路电视对材料称量、材料输送、混凝土装车进行监控。混凝土拌和系统生产工艺流程见下图一：
粉煤灰
散装水泥罐
仓库
水泥
砂、石
外加剂
水
称料斗
称料斗
砂、石堆料场
砂、石储料仓
称量斗
称量器
水计量器
水箱
储料斗
砼运输车
搅拌机
集料斗
经 检 验 合 格
不合格料处理
粉煤灰罐
仓面
图一 混凝土生产工艺流程图
2.2碾压混凝土现场试验
试验场地面积为200m2(20m×10m)，试验场地浇筑20cm厚常态混凝土找平。试验共分二层、每一层分三个条带(带宽3.3m)进行。第一层主要考察室内配比的适用性，通过试验选出大坝混凝土的配合比;第二层验证选取配合比的可碾性、强度及容重是否满足设计要求。
现场碾压试验模拟坝体施工工艺流程，试验所用原材料、施工设备与大坝施工所用的一致。
(1)拌和
采用了120s、150s、180s三种不同拌和时间。通过现场观察，拌和时间为150s的混凝土能满足均匀性要求。
(2)卸料
采用两辆8t自卸汽车运输入仓，采用后退法卸料，试验考察了汽车卸料时的骨料分离情况，现场观察二级配混凝土卸料时极少产生骨料分离现象，三级配混凝土卸料有少量骨料分离，人工处理后能满足要求。
(3)平仓
采用TBS80平仓机作业，平仓厚度35cm。现场考察平仓机对分离骨料的扰动情况及平仓的厚度、均匀性均等要求。
(4) 碾压
采用三种碾压方式：1)有振碾压至规定容重;2)先无振碾压两遍，再振碾压至规定容重;3)先无振碾压两遍，有振碾压至规定容重，再无振碾压两遍整平。试验考察了三种碾压方式压实度与碾压遍数的关系，确定第三种方式作为大坝施工碾压方式。压实度控制指标：二级配混凝土≥98%，三级配混凝土≥97%。
(5)变态混凝土：
变态混凝土浆液的水胶比为0.45，粉煤灰掺量40%，外加剂掺量0.75%，加浆量4~6%。RCC平仓后，采用人工打孔(φ40、孔深约20cm)、注浆，注完浆后，立即进行振捣(φ100高濒振动器)。
通过试验现场确定施工配合比(见表一)。
表一 大坝碾压混凝土配合比
强度等级级配水胶比胶材掺灰率砂率外加剂
C9020 W6二级配0.5517340%35%0.75%
C9015 W4三级配0.5515550%31%0.75%
每m3 混凝土材料用量(kg)
强度等级碎石砂水泥粉煤灰外加剂水
5～20mm20～40mm40～80mm
C9020 W6554832-74686.569.21.29895
C9015 W445560745568277.577.51.16385
说明：三级配碎石(40～80mm):(20～40mm):(5～20mm)=3：4：3;二级配碎石 (20～40mm):(5～20mm)=6：4;变态混凝土掺浆量为5%，胶浆水胶比0.45，粉煤灰掺量40%，外加剂掺量0.5%;每m3净浆材料用量：W=574kg;C=766kg，F=510kg，外加剂=6.38kg。
2.3混凝土温度控制措施
碾压混凝土拱坝经计算确定，温度控制标准为：基础允许温差:13～180C，内外温差：15～210C， 上下层温差：15～200C;采取如下综合温度控制措施：
(1)采用水化热较低的水城水泥厂的水泥;骨料选用线膨胀系数较小的灰岩料;
(2)确定碾压混凝土合理的水灰比和外掺剂的用量，降低碾压混凝土的水化热;
(3)进行合理分缝：设两条横缝、两条诱导缝，分缝位置如下：第一条缝(横缝)桩号：0+023.542;第二条缝(诱导缝)布置在桩号：0+061.477;第三条缝(诱导缝)布置在桩号：0+124.026;第四条缝布置在桩号：0+165.055;这四条缝(横缝)把整个坝体分为长23.542m、37.935m、62.549m、41.029m、14.665m的五段;
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