抽水蓄能电站下水库大坝碾压混凝土施工技术的运用

抽水蓄能电站下水库大坝碾压混凝土施工技术的运用

张睿栋    王震

中国电建西北勘测设计研究院有限公司   青海省海南藏族自治州   813000

摘要：随着能源消耗量的不断攀升和化石燃料的日益稀缺，抽水蓄能技术作为一种安全稳定、清洁环保的能源储存和调节方式，在我国迎来发展黄金时期。坝碾压混凝土技术是抽水蓄能电站建设中的核心技术之一，其施工质量和效率直接影响电站的安全和效益。本文阐述抽水蓄能电站下水库大坝碾压混凝土施工技术的运用，以期为同类工程提供借鉴和参考。

关键词：坝碾压混凝土；抽水蓄能电站；施工技术

抽水蓄能电站是在电力需求较低时段，利用过剩的电能将水从低位抽送到高位 储存起来，待电力负荷高峰时再放水发电的水电站。这种电站不仅可以调节电网负荷，提高电网运行的稳定性和经济性，还可以作为清洁能源的重要补充，减少对传统化石燃料的依赖。在抽水蓄能电站的建设中，坝碾压混凝土技术因其施工速度快、成本低、耐久性好等优点而得到广泛应用。

一、工程概况

本研究聚焦于某市西北地区的一座抽水蓄能电站，该电站的下水库大坝采用了碾压混凝土重力坝设计，拥有98.5米的最大高度，坝顶标高为539.5米，轴线总长275.6米。大坝上游辅助防渗层、坝体坡面防护砂浆、排水棱体、底部反滤层、次堆石区、垫层区等部分均采用了碾压混凝土施工技术。

二、材料选择

1.水泥

为了满足大体积混凝土抗裂的特定要求，必须仔细选择具有高强、微膨胀、低碱量和低水化热特性的水泥种类。所有符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2023）国家标准的硅酸盐水泥品种，都可以作为碾压混凝土的备选材料。在本项目中特定采用了某品牌42.5 MPa的普通水泥，以满足工程要求。

2.细骨料

细骨料应包含大约15%到18%的矿物质细粉（粒径不大于0.16毫米），这有助于提升混凝土的强度、孔隙填充效果、密实度、保水能力和碾压特性，同时减少VC值（即混凝土的流动性指标），避免骨料离析。如果细骨料颗粒较粗且细粉比例不足，可以通过加入适量的粉煤灰 以改善其性能。而且，细骨料的细度模数建议维持在2.4至3.0之间，并通过测试确定最佳的砂率，以匹配碾压混凝土的VC值。

3.粗骨料

粗骨料应选择形状接近方形或圆形的颗粒，避免细长或扁平形态，以减少振动碾压过程中出现的层状排列，保证压实质量 。颗粒的分级组成对混凝土的各项性能，包括密度、水和胶凝材料的比例、抗分离能力等，有着重要影响。因此，不应单纯追求骨料的最小表面积或最大容重，而应确保各级骨料比例在规定范围内，减少骨料分离过程中提升混凝土的整体质量。

4.外加剂

外加剂应具有提升耐久性、良好的减水增强效果和提升可碾性作用。在本工程中，使用了NF-C、NF-A、氧化镁三种外加剂，掺量分别为0.1%、0.8%、4.3%。

三、施工工序

1.模板安装

在安装模板前工程团队需进行详尽的计算工作，以确保模板支撑系统稳定性和模板本身强度满足施工要求。这一步骤至关重要，直接关系到后续施工的安全与效率。本项目在模板材质方面优选组合钢材质，这种材质不仅强度高、耐磨损，而且易于拼接和拆卸，能够适应各种复杂的施工环境。在安装过程中施工人员首先在模板的内、外两侧巧妙地布置了拉铺筋和反桁架，形成了稳固的支撑体系。拉铺筋作为主要的受力构件，其布置需严格按照设计图纸进行，确保每一根拉铺筋都能有效地传递荷载。同时，反桁架的设置也经过了精心的计算和设计，其作用是增加模板的刚度，防止模板在浇筑过程中发生变形。为保证模板的稳固性，施工人员还采用了焊接法将槽钢与锚筋紧密连接在一起。槽钢的型号选择了10#～20#之间，这既能满足模板的承载力要求，又不会过于笨重影响施工效率。在槽钢上方安装好锚筋后，施工人员沿着上方伸出拉铺筋，相邻拉铺筋的距离被精确地控制在60cm左右，以确保模板的整体稳定性。

2.常态混凝土浇筑

在执行底部常规混凝土浇筑工作时，工作人员应提前在水平方向上铺设槽钢，推荐使用的槽钢规格为10#至20#。槽钢上方应设置锚筋，并通过焊接方法将其与槽钢稳固连接 。槽钢与锚筋牢固连接后，应在上方延伸布置拉筋，且相邻拉铺筋之间的距离应控制在大约60厘米。接下来施工人员需以交替的方式向上安装反桁架，其相邻两个反桁架之间的距离建议设为20厘米，而下方支撑结构的间隔应设定为60厘米 。在反桁架安装完毕后，必须对其进行细致的检查，确保其稳定性达到施工标准。之后，要将反桁架逐个与拉筋相连，使之与底部分布的钢筋共同构成一个完整的体系结构。

3.测量放样

测量放样是混凝土施工前的一项关键工作，为确保混凝土浇筑的准确性和精度，施工团队采用全站仪对细节结构的控制点和混凝土浇筑的边界线进行精准测量和定位。在测放过程中施工人员首先根据设计图纸确定各个控制点的位置。然后，施工人员使用全站仪进行精确的测量和标定，确保每一个控制点位置都准确无误。同时，施工人员还使用红色自喷漆对点位进行了清晰的标识，以便后续施工过程中的识别和定位。确定点位后，施工人员对基岩表面和砼表面进行了再次的清洁工作。他们采用了150Mpa的高压水枪进行冲洗，确保表面的杂质和油污被彻底清除。这一步骤对于提高混凝土的附着力和保证浇筑质量至关重要。

4.拌料

在制备混合料时需先将胶凝材料、骨料、外加剂及水等必要成分投入搅拌机。随后，启动搅拌机制，持续搅拌约90秒钟，直至所有成分充分融合，形成均匀的拌合物后，方可进行卸料。值得注意的是，拌合用水的水质需严格控制，其含盐量不得超过300毫克/升，氯离子含量亦需保持在5000毫克/升以下。而且，选用的胶凝材料其标号需高于425号，且存放时间不宜超过3个月，同时每批材料均需附带由专业机构出具的质量合格证明文件。

5.运输

拌合料输送工作主要依赖自卸车完成，在拌合机出口，自卸车首先接收大约50%的拌合料，随后向前移动一段距离，再次接收剩余的拌合料，如此接料方式有助于保证拌合料的均匀分布，避免局部浓度过高或过低。每台运料车的装载容量被设定为4至7立方米，旨在提高运输效率，并确保施工现场的流畅运作。

6.铺设与压实

在铺设过程中，对于旧混凝土限制区域和基础部分，铺设层的高度均为1.25米。正式铺设和压实之前，需要进行检测，确保其高度误差不超过0.25厘米，铺设厚度的偏差不超过3厘米，如果不符要求，则需进行调整。施工场地内，除了基础约束区外，其余区域的最大铺设高度不得超过3米，某些区域则严格按照2米的分层高度进行管理。上下层之间的铺设时间间隔保持在5到7天。在基础强约束区内，根据混凝土铺设块的最大边长来严格控制铺设层的高度，确保不超过铺设块最大边长的0.2倍。而在基础弱约束区，铺设层的高度则控制在混凝土铺设块最大边长的0.4倍以内。

通过分条带的方式全面控制混凝土的初凝时间和摊铺量，确保坝轴线与条带平行，条带宽度约为6.5米。摊铺完成后，主要依靠平仓机进行平整作业，人工辅助，理想的仓厚为34至35厘米。使用双钢轮振动压路机以1.0至1.5公里/小时的速度进行压实，确保密实层厚度保持在30厘米左右。在水库大坝主体4米范围内的区域，为了达到最佳压实效果，水流方向应与碾压方向垂直，即成90°角。

四、质量控制

1.原材料控制

在混凝土工程起始阶段，对原材料控制是确保整个工程质量基础，对水泥、骨料（包括砂、石等）、外加剂等关键原材料，必须实施严格检验流程。包括对水泥的强度、凝结时间、安定性等关键指标进行检测，确保其满足国家或行业的相关标准以及具体设计的要求。骨料方面需检验其粒径分布、含泥量、压碎值等，以保证骨料的质量符合施工标准。外加剂的选择和使用同样重要，需根据工程的具体需求，如提高混凝土的流动性、减少用水量、增强抗渗性等，选用合适的外加剂，并对其掺量进行精确控制。

2.施工过程控制

在施工过程中，严格控制拌料、运输、摊铺、碾压等各道工序的质量。拌料时，注意材料配比和拌合时间；运输时，避免材料离析和污染；摊铺时，保持摊铺层厚度和均匀性；碾压时，控制碾压速度和遍数，确保混凝土密实度。

3.质量检测

对混凝土进行取样检测，包括抗压强度、抗渗性能、耐久性等指标。对检测结果进行统计分析，及时发现和解决质量问题。

总之，抽水蓄能电站下水库大坝碾压混凝土施工技术的运用对于提高电站的安全性和效益具有重要意义。在施工过程中，应严格控制原材料质量、施工过程质量和质量检测等方面，确保混凝土的质量符合设计要求。同时，针对施工过程中出现的技术难题和质量问题，应及时进行总结和反思，提出相应的解决措施，并在后续施工过程中进行改进和优化。

参考文献：

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[4] 陈钢.碾压混凝土施工技术在水库大坝工程中的运用[J]. 中华建设,2019(10)