江垭碾压混凝土大坝主要施工技术和特点

　　江酬压晷1理6SI枷翩技自□唐国进凌玉标大胆创新，采用深槽式高速皮带机和负压溜槽联合输送混凝土、碾压混凝土斜层铺筑法和变态混凝土等技术，在提高工程质量的同时，加快了施工进度，取得了显著的经济效益，将我国的碾压混凝土施工技术向前推进了一步。

　　江规水利枢纽位于湖南省漕水支流娄水中游，距张家界市江垭镇5km，是澧水流域上**个关键性防洪控制工程，工程以防洪为主，兼有发电、灌溉、航运、供水和旅游等综合效益。水库总库容18.5亿m3，其中正常水位以下防洪库容7.4亿m3，水库建成后，澧水下游防洪标准将由原来的47年一遇提高到1720年一遇，大大减轻洞庭湖区的防洪压力；电站装机容量3xl00MW，年发电量7.56亿度。

　　江垭工程由碾压混凝土拦河坝、右岸地下厂房、地面升压站和左岸升船机等建筑物组成。主体工程于1995年7月2日正式开工，1998年10月18日下闸蓄水，1999年5月18日**台机组并网发电，1999年底整个工程基本完工。

　　江垭大坝建基面高程为114m，坝高I31m，是当今世界上已建的*篼全断面碾压混凝土坝。坝体断面碾压混凝土分两区，上游部位为I区，为二级配富浆碾压混凝土，主要用于坝体防渗，下游部位为区，为三级配碾压混凝土，这是大坝主体。坝体混凝土总量为137万m3，其中碾压混凝土为110万m3.江垭水利枢纽工程由水利部和湖南省共同投资兴建，是国家重点建设工程，工程总投资33.1372亿元人民币，其中利用世界银行贷款9700万美元。

　　江垭大坝施工通过国际竞争性招标，由辽宁省水利水电工程局和意大利孔多特公司组成的联营体中标。在碾压混凝土施工中注重解决两个问题：（1）把碾压混凝土层间间隔时间控制在混凝土初凝时间以内，以保证层间结合质量；加快施工速度，提高施工效率，以充分发挥碾压混凝土施工优势。为此，在大坝施工过程中，在充分利用当今已有的先进碾压混凝土施工技术和工艺的基础上，大胆采用施工新技术，有些技术是首创，获得了优良的施工质量，为工程的提前竣工奠定了基础。

　　江垭坝址位于高山峡谷之中，两岸山势陡峻，开挖后的左右坝肩综合坡角分别为68.3度和67.4度，因此低部位的混凝土通过修建道路用自卸汽车来运输，但对中、高部位，如果继续用自卸汽车运输混凝土，不仅填筑或开挖道路的工程量巨大，而且造价昂贵，对环境的破坏也很大，为此，大坝中、上部的混凝土运输采用深槽式高速皮带机和负压溜槽联合输送系统来解决。

　　深槽式皮带机和负压溜槽作为高效的混凝土运输方法，已分别在其他工程中得到应用，在江迹工程中两者首次联合起来作为运输系统。在江垭工程中应用的深槽式高速皮带机和负压溜槽混凝土联合输送系统中，皮带机两套（每座混凝土拌和楼一套），带宽650mm，带速3.4m/s，承担从拌和楼到负压溜之间的水平运输，总水平输送距离258m，负压溜槽断面（半圆形）半径325mm，溜槽下滑倾角47°，承担从顶部到坝面的垂直运输，垂直高差达83m，分两级布置，从大坝161m篼程开始由该联合系统独立承担大坝混凝土运输，至高程221m，联合输送系统共输送混凝土72.9万m3.该系统的优点是：经济。该系统的投资远小于原计划的另外2个方案缆机方案和修路由自卸汽车人仓方案。经计算，该系统混凝土运输单价为12.4元/m3（其中含坝面自卸汽车运输8.5元/m3），比161m高程以下采用自卸汽车运输混凝土的单价20.6元/m3经济得多。这项技术是首次应用于这么大规模的运输，为了保险起见，溜槽设置了100%的备用运输能力，并且是从坝体中部才开始应用，以减少风险。

　　决速。采用联合输送系统，混凝土从拌和楼出机口输送至坝面的时间约lOmiri，而由自卸汽车从出机口运到坝面约20min，所以前者混凝土从拌和到碾压完毕的时间更短，运输造成的骨料分离比较轻微。

　　此外，系统还具有结构简单、占地少、安装快等优点，适用于狭谷地区碾压混凝土和常态混凝土的运输，对加快施工速度、缩短工期有重要作用，值得推广应用。

　　大坝碾压混凝土铺筑碾压混凝土质量的一个关键问题是层间接合问题，层间间隔时间越短，则层面接合质量越好，间隔时间长可能导致层面接合不良、抗剪能力低和顺层面的渗漏。江垭大坝篼程164m以下采用传统的通仓薄层连续浇筑法（平层铺筑法），但这种方法存在浇筑能力小与仓面面积大的矛盾，层间间隔时间很难大幅度缩短。分仓浇筑解决了这个矛盾，但降低了施工规模，增加了中间环节，施工效率受到了制约。于是江垭大坝承包商提出采用碾压混凝土施工新技术斜层平推铺筑法，使质量、经济、效率三方面均得到兼顾。这种方法的主要特征是碾压层面与浇筑块的顶面和底面相交，操作工艺则和通仓薄层铺筑法基本相同。

　　斜层坡度、升程高度和碾压层厚度是斜层平推铺筑法的三个主要参数，通过选择合适的参数，达到层间间隔时间控制在碾压混凝土初凝时间之内的目的。在江垭工程中，碾压层的倾斜坡度在1：101：20之间，一次连续浇筑高度为3m，碾压层厚度为30cm；斜层平推的方向平行坝轴线，从右岸到左岸进行斜层浇筑。大坝164m至176m高程正式采用斜层浇筑法，176m至191in高程之间为中孔部位，仓面很小，使用斜层浇筑法的优势并不明显，加上当时江垭大坝安全评审委员会的专家对这一国内尚无应用先例的方法存在较大争议，于是中孔部位仍采用通仓薄层浇筑法。后经对采用斜层浇筑法浇筑的碾压混凝土进行了钻芯取样和压水试验，并将检测和试验成果与通仓薄层浇筑法进行了比较，发现斜层浇筑法与平层浇筑法浇筑的碾压混凝土施工质量总体上处于同一水平，某些指标优于平层浇筑法。江垭大坝评审委员会专家审后认为：“通仓薄层浇筑法（水平层浇筑法）和斜层浇筑法均令人满意，斜层浇筑法比通仓薄层浇筑法浇筑的碾压混凝土具有更高的抗压强度和更高的抗剪强度。”专家们的肯定为在江垭大坝碾压混凝土浇筑中继续使用斜层铺筑法提供了有力的支持，故在大坝高程191m以上继续采用斜层铺筑法。

　　斜层平推铺筑法的优点：可以大大缩短碾压混凝土层间间隔时间，由原来的46小时减少到小时，彻底解决了碾压层面接合问题，施工质量与传统方法相比达到了同等水平，有些方面更优。

　　可以用较小的浇筑强度覆盖较大的坝体浇筑面积，从而减少浇筑能力配置难度，全面降低了设备投人和临建工程费用，从而节省工程投资。

　　可以从一岸到另一岸或从下游至上游进行大规模的循环流水作业，减少浇筑分块面积过小的影响和模板工程量，在不增加浇筑强度的前提下提高施工效率，加快工程进度。在相同条件下，完成一个全坝3m的升程（混凝土方量3.5万m3左右），通仓薄层铺筑法一般霈要15天，而斜层平推铺筑法仅8天。

　　由于层间间隔时间大大缩短，上层混凝土覆盖快，能减少预冷后混凝土的温度回升，且因浇筑面积小，仓面喷雾保湿等措施容易实施，因而对高温季节施工具有良好的适应性。

　　在多雨地区，由于斜面便于排水，浇筑面积小便于处理，从而降低了降雨的影响范围和程度，故也适合在多雨天气施工。

　　变态混凝土技术的推广应用变态混凝土是我国创造的碾压混凝土细部结构施工新技术，并于1989年在岩滩碾压混凝土围堰施工中首次应用。

　　变态混凝土的机理是：在碾压混凝土摊铺表面上喷洒水泥浆，使该处的碾压混凝土变成具有坍落度的常态混凝土，用插人式振捣器振捣，使之密实，主要用于贴近模板等不便于碾压的部位。在江垭大坝施工中，设计允许变态混凝土的应用范围是“模板、电梯井、埋设件等周边混凝土”。

　　设计规定大坝岸坡处必须有厚的常态混凝土，止水片周边也必须用常态混凝土。根据水工碾压混凝土施工规范SL53-94的规定，靠岸坡岩面的常态混凝土垫层应与主体碾压混凝土同步进行浇筑，以保证两种混凝土交界面的接合质量，但在实际施工中，由于不能及时变换混凝土品种，常常是先浇筑碾压混凝土，留出空位后再浇常态混凝土，造成两种混凝土的交界面往往因间隔时间过长而成为薄弱面。为了便于施工并确保混凝土质量，江垭大坝施工人员提出在岸坡处及止水片周边用变态混凝土代替常态混凝土。但由于这已超出了设计的允许范围，为慎重起见，先对已浇筑的变态混凝土和岸坡的常态混凝土钻孔取芯进行检测，结果表明变态混凝土的强度完全达到了设计要求，并具有很高的抗渗性能，这就为进一步扩大变态混凝土使用范围提供了依据，于是决定用变态混凝土取代岸坡处和止水片周边的常态混凝土。

　　专题研究用变态混凝土取代常态混凝土的好处：（1）拌和楼不必变换混凝土品种，可提高拌和楼的生产率；（2）不必另外安排运输工具，可提高运输生产率；（3）用变态混凝土代替常态混凝土，能做到全仓面同步上升，脱模后可获得混凝土表面光洁的效果，保证了施工质量，简化了施工工艺，减免了施工干扰，加快了碾压混凝土施工速度。1998年江垭大坝的外国咨询专家，土枕先生将变态混凝土技术引进到澳大利亚的Cadiangullong大坝上，这是国外首次应用我国创造的变态混凝土技术。

　　二、江垭大坝施工的主要特点把主动控制混凝土层间间隔时间、使之不超过初凝时间作为保证层面接合质量的主要措施，把层面铺浆处理的方法作为特殊情况下的辅助保证措施。

　　采用斜面平推铺筑法浇筑碾压混凝土，既提高了碾压混凝土的施工质量，又大大加快了施工速度，采用深槽式高速皮带机和负压溜槽联合输送系统进行大规模的混凝土运输，是运输手段的一大进步，变态混凝土的应用在保证施工质量的同时，简化了施工工艺，加快了碾压混凝土施工速度。

　　碾压混凝土配合比合适，能满足各种设计指标的要求。

　　施工机械配套，单机性能优良，综合效率高，保证了碾压混凝土的施工速度和质量。

　　在江垭大坝施工中，突破传统模式的限制，大胆创新，在经过充分试验研究的基础上创造性地提出和采用新的施工技术，丰富和发展了碾压混凝土施工技术。通过在施工中采用新技术，工程质量与国内外同类型同规模工程相比，达到了先进水平，在水利部重点工程质量检查中连续3年被评为优良等级，世行官员和国内外专家一致认为“江垭大坝碾压混凝土施工质量无疑是世界*篼水平”。在1998年的特大洪水中，开工仅3年的江垭大坝便发挥了显著的拦洪作用，削减洪峰流量60%，减少洪灾损失约10亿元，得到世界银行官员的高度评价。