瓦托水电站混凝土施工技术浅谈

时间：2024-07-28

田江伟

(西藏开投金河流域水电开发有限公司，西藏昌都，854000)

1 工程概况

瓦托水电站工程位于西藏境内澜沧江一级支流金河下游河段上，是金河水电规划中的第五个梯级电站，坝址位于昌都市卡若区列巴村金河下游约2.5km处，在已建金河大坝上游约5km处。瓦托水电站地处高山峡谷地区，大坝为混凝土重力坝，最大坝高70m，水库总库容0.1383×108m3，电站装机容量50MW，是一座以发电为主的中型水电枢纽工程。

2 施工总布置

2.1 砂石骨料加工系统

该系统布置于坝址下游约1.5km左岸阶地，所处位置地面高程在3298m～3300m之间，主要由超径石处理、中碎、超细碎及三个筛分车间组成，占地面积约为4.21万hm2，设计处理能力为300t/h，成品料生产能力为255t/h，成品骨料最大粒径为150mm。成品骨料由皮带机输送至混凝土生产系统，成品骨料堆由6个地面暂存料仓组成，其中包括2个砂仓。

2.2 混凝土生产系统

该系统布置在砂石骨料加工系统旁边，承担主体及临时工程约37.59万m3的混凝土生产任务。系统内设置1座HL115-2F3000型混凝土拌和楼，设计生产能力为120m3/h。水泥和粉煤灰由6个800t水泥罐储存，其中3个为粉煤灰罐，可满足混凝土高峰期15d用量。

2.3 施工风、水、电系统

供风系统布置在坝址左岸高程3318m平台，设置3台电动空压机，其中2台单台供风能力20m3/min，1台供风能力40m3/min，通过风管连接后集中供风。

供水系统分别在右岸布置1个150m3水池、左岸布置1个100m3水池，施工高峰最大耗水量约107m3/h。利用离心水泵从河中抽水到水池，再通过钢管分级运送到各需水部位。

施工用电从35kV施工变电站接取，降压后向施工区及其他辅助生产设施供电，同时配置6台变压器，变压器总供电量为3865kVA，满足主体工程高峰期用电需求。为避免停电等因素造成影响，配置1台400kW、1台50kW、1台20kW柴油发电机。

2.4 主要大型设备布置

结合工程实际，该工程主要布置1台MQ900B门机、1台MQ600B门机、1台D1400-84塔机及1台TC7052塔机。

上游围堰高程3284m平台布置1台MQ900B门机，轨道中心桩号为坝纵0-17.3m，坝横0+112m～坝横0+141m；5#坝段坝体内(坝纵0+11m，坝横0+83m)布置1台D1400-84塔机；下游厂坝之间高程3269m平台布置1台MQ600B门机，轨道中心桩号为坝纵0+47.5m，坝横0+77m～坝横0+142.1m；厂房后部尾水渠底板(坝横0+84m，坝纵0+103m)布置1台TC7052塔机。主要大型设备平面布置见图1。

图1 主要大型设备平面布置

3 混凝土施工入仓方式

3.1 重力挡水坝段(1#、2#、7#-10#)

1#、2#坝段为右岸重力坝段，7#-10#坝段为左岸重力坝段。1#、2#坝段采用D1400-84塔机+溜槽联合入仓方式；7#坝段采取D1400-84塔机+MQ900B门机+MQ600B门机联合入仓方式；8#-10#坝段采取MQ900B门机+MQ600B门机联合入仓方式；结合现场实际，局部采用反铲入仓作为辅助入仓方式。

3.2 溢流及门库坝段(3#、4#坝段)

3#坝段为门库坝段，4#坝段为溢流坝段。3#、4#坝段采用D1400-84塔机+MQ600B门机联合入仓。

3.3 发电厂房坝式进水口坝段(5#、6#坝段)

5#、6#坝段采用D1400-84塔机+MQ900B门机+MQ600B门机联合入仓。

3.4 其他部位混凝土

大坝混凝土浇筑主要为大仓面，根据进度计划同一天不安排两个以上大仓号同时浇筑，因此不存在因设备分散而降低入仓强度的情况。

其他包括消力池、厂房等部位，体积较大的仓号均位于基础层。入仓方式可灵活采取长臂反铲+溜槽或自卸方式。虽然消力池最大仓面为432m3，厂房最大仓面为2132m3，但对垂直入仓设备要求不高，可采取多种方案解决入仓问题，浇筑强度不受制于垂直入仓设备。随着厂房浇筑高程上升，厂房仓号方量均较小且主要为二级配混凝土，可考虑采用混凝土泵进行入仓。

4 混凝土施工强度分析

瓦托水电站混凝土重力坝最大坝高70m，坝顶长185m，从右至左分为10个坝段，依次为右岸混凝土重力坝段(1#、2#)、门库坝段(3#)、溢流坝段(4#)、发电厂房坝式进水口坝段(5#、6#)、左岸混凝土重力坝段(7#-10#)，主体工程混凝土总量为27.83万m3，其中大坝混凝土总量为23.42万m3，厂房混凝土总量为4.41万m3。混凝土施工强度分析见表1。

表1 混凝土强度分析

通过分析可知，混凝土施工主要集中于2017年5月-10月，其中2017年6月为混凝土施工强度最高月，施工强度为3.44万m3。

5 混凝土温控

5.1 一般要求

本工程需要温控的混凝土主要指大体积混凝土，主要包括重力坝段、溢流坝段和引水坝段坝体混凝土。

5．1．1 基础温差

坝体混凝土允许基础温差按表2控制。

表2 坝体混凝土允许基础温差单位：℃

5.1.2 坝体设计允许最高温度

根据坝体允许基础温差、坝体稳定温度及最高温度控制标准等，坝体设计允许最高温度见表3。

表3 坝体设计允许最高温度单位：℃

5.1.3 上、下层温差

当下层混凝土龄期超过28d成为老混凝土时，其上层混凝土应控制上、下层温差，对连续上升坝体且高度大于0.5L(浇筑块长边尺寸)时，允许老混凝土面上下各L/4范围内上层最高平均温度与新混凝土开始浇筑下层实际平均温度之差为18℃。浇筑块侧面长期暴露时，或上层混凝土高度小于0.5L或非连续上升时应严加上下层温差控制。

5.1.4 内外温差

坝体混凝土内外温差的控制标准为20℃。

5.1.5 坝体设计允许浇筑温度

表4 大坝允许的浇筑温度单位：℃

5.2 降低混凝土水化热温升

混凝土在满足合同及施工图纸规定各项指标(强度、耐久性、抗裂等)要求下，优化混凝土配合比设计，采取综合措施，减少混凝土单位水泥用量。

5.3 降低混凝土入仓浇筑温度

(1)降低骨料入仓温度，通过地弄取料、搭凉棚或喷雾降温等措施。

(2)粗骨料采用风冷降温，同时需防止骨料冻仓。

(3)为防止温度回升，骨料从冷却仓到拌和楼的传送过程采取隔热、保温措施。

(4)混凝土拌和时，采用冷水或加片冰(或冰屑)等降温措施，并通过试验适当延长拌和时间。

(5)高温季节运送混凝土设隔热遮阳措施，缩短混凝土运输和曝晒时间。

(6)采取喷雾降低仓面温度。

(7)调整混凝土浇筑时间，高温季节混凝土浇筑尽量安排在夜间施工，基础部位混凝土尽量安排在有利季节施工。

5.4 降低坝体内外温差

为降低坝体内外温差，防止或减少表面裂缝，在低温季节前将坝体温度降至设计要求的温度。

5.5 控制浇筑层最大高度

大坝基础约束区和老混凝土约束部位混凝土浇筑层高不大于1.5m，脱离基础约束区浇筑厚度不大于3m，局部位置(如廊道处)根据结构适当调整。当上、下浇筑层间歇时间超过28d时，下层混凝土按照老混凝土处理。

5.6 混凝土表面保护措施

在低温和气温骤降季节，应对混凝土表面进行早期保护。施工期大坝顶面临时保温采用2cm聚乙烯保温被进行临时保温，其等效放热系数不大于260kJ/(m2·d·℃)；施工期大坝上、下游面临时保温采用4cm挤塑型聚苯乙烯板(XPS板)进行临时保温，其等效放热系数不大于100kJ/(m2·d·℃)。

工程施工冬季间歇期间(12月-次年2月)需对越冬面进行保温。大坝越冬顶面保温措施：首先铺设一层塑料薄膜(厚0.6mm)，然后在其上部铺设三层2cm厚聚乙烯保温被，最后铺设一层三防帆布；大坝越冬侧面保温措施：首先在越冬侧面铺设一层塑料薄膜(厚0.6mm)，然后再铺设一层4cm厚XPS板，最后再铺设一层三防帆布。

厂房保温措施：在混凝土振捣密实后立即覆盖2cm聚乙烯保温被。

对已浇好的底板、护坦、闸墩、孔洞等部位，在进入低温和气温骤降频繁的季节前，应将空腔封闭，并进行表面保护。

在气温变幅较大的季节，长期暴露的基础混凝土及其他重要部位的混凝土必须加以遮盖保护。

根据混凝土强度、混凝土内外温差确定拆模时间，避免在夜间或气温骤降时拆除模板。

5.7 通水冷却

该工程在5月-9月份浇筑坝体混凝土时需进行通水冷却。坝体内部冷却水管在坝内按蛇形并垂直水流方向布置，冷却水管布置间距根据温控计算确定为1.5m×1.5m(层间距×水平间距)。

(1)初期冷却：混凝土浇筑开始后通水，通水水温为10℃～12℃，通水时间为15d～20d，混凝土温度与水温之差不超过20℃，通水流量按1m3/h～1.5m3/h控制，每24h改变一次水流方向，使混凝土块体均匀冷却，冷却时混凝土日降温幅度不应超过1℃。

(2)后期冷却：每年10月下旬-11月对当年4月-10月浇筑的坝体混凝土进行后期通水冷却，将坝体温度降至设计要求温度。后期通水冷却水温为8℃，混凝土温度与水温之差不超过15℃，通水流量按1m3/h～1.5m3/h控制，通水时间为20d～30d，每24h改变一次水流方向，使混凝土块体均匀冷却，冷却时混凝土日降温幅度不超过0.5℃。