阳春市长沙拱坝总结报告(定稿).doc

阳春市长沙双曲拱坝施工总结报告1. 前言长沙电站工程位于广东省阳春市漠阳江二级支流潭水河上游三甲河段，地名罩离，是三甲河梯级开发的龙头电站,总库容1330万m3，总装机1260KW。主要建筑物有砼双曲拱坝、发电厂房和引水隧洞。砼双曲拱坝属三级建筑物，由广东省水利水电勘测设计研究院设计，广东省水利水电第二工程局施工；发电厂房和引水隧洞由阳春市水利局设计室设计，阳春市水电公司施工。阳春市长沙双曲拱坝是省水利厅“全坝外掺MgO砼不分横缝快速筑坝技术”试验推广项目，坝体采用外掺MgO微膨胀砼快速施工，不分横缝、纵缝通仓连续浇筑。要求在施工中重点作好外掺MgO砼施工技术管理、施工质量管理和施工进度控制,并注意对施工中各类数据的收集、整理。2. 工程概况2.1 自然条件及工程地质条件三甲河属莫阳江二级支流，山坡陡峻，植被良好。长沙电站坝址以上集雨面积53.2km2，干流河长15.4km。电站所处属亚热带季风气候，气候温和，夏季多雨；多年平均气温22，极端最高气温36.8，最低气温-1.8。坝址区两岸地形陡峭、岩石裸露，呈“V”形峡谷，坡度大于65；坝区出露地层以古生代寒武系变质岩眼球状混合岩为主；坝址区地质构造复杂，断层裂隙较发育。顺河断层F1、F2、F5、F7、F9为主要地质构造线。 对地质条件综合分析后，设计要求坝基开挖必须达到微风化或弱风化岩层。考虑到岩石风化程度，坝基应进行固结灌浆和帷幕灌浆。2.2双曲拱坝工程长沙水库大坝设计为六圆心双曲拱坝，最大坝高55.5m，坝顶中心弧长142.8m，坝顶厚3.87m，坝底厚9.66m，坝顶高程245.5m。在坝体中轴线对称布置三孔溢流堰，堰顶高程238m，溢流堰进口净宽310m，坝顶闸孔面布置启闭机室和交通工作桥，在拱坝下游侧220高程设坝后桥和倒垂线观测室。右坝肩190220高程无拱座，采用浇筑贴坡砼形成人工拱座，以确保右坝肩稳定。设计混凝土微膨胀量在190237.5坝段为100E-6，237.5245.5最大微膨胀量为133E-6，通过试验外掺MgO3.5%4.5%,内含MgO2.12%2.97%来配制即可达到设计要求。大坝砼工程量28000m3，砼设计指标90dC20，抗渗为W6。根据长沙拱坝仿真设计成果，砼浇筑时段要求控制在1998年12月1日-1999年3月10日。由于前期开挖工作滞后，重新进行了仿真设计，砼浇筑时段控制在1998年12月25日-1999年4月5日，环境最高气温为36.8,最低气温为-1.8,多年平均气温22，施工期温度为530。砼浇筑工期100天。主要技术指标：(1) 要求大坝采用全坝外掺MgO不分横缝快速施工法施工，砼外掺MgO均匀性指标达到规范要求。(2) 砼强度等级：坝体外掺MgO砼：坝体砼C9020，W6；溢流堰砼C2820；溢流面砼C2825，W6；闸墩砼C2820；常态砼：拱座砼C2820；坝体附属结构砼C2820。主要工程量如下表2.1。表2.1 砼主要工程量项目大坝砼附属结构砼拱座砼钢筋(T)工程量(m3)280004003100952.3大坝边坡开挖与清基坝基岩石为眼球状混合花岗岩，岩质坚硬，但由于坝址两岸山坡陡峻，呈“V”型河谷，造成岩石边坡卸荷裂隙发育，沿裂隙风化较深。设计要求大坝建基面开挖到微风化下1m，两坝肩建基面坡比约为1：1，基底高程190m。原设计左岸275高程以上永久开挖边坡和右岸265高程以上永久开挖边坡均为1：1.5，由此造成坝基高边坡开挖且开挖方量达到22万m3，无法满足工期要求，后经阳春水电局设计室、长沙电站指挥部、监理部共同商定：将原设计为1：1.5边坡改为按1：1施工。则左岸开挖坡顶高程301m，右岸开挖坡顶高程331m。右岸拱座开挖与清基：坝基开挖完成并验收后，经省设计院计算论证认为：右坝肩190220m高程段无厚实岩体作拱座，坝肩稳定安全系数约为0.8，必须作加固处理。设计方案为：将右坝肩下游侧190220m高程段强风化带挖除置换贴坡砼，220m高程以上按1：1.5开挖成永久边坡，贴坡砼与基岩接触面设L=250cm,32300250注浆锚杆锚固。建基面开挖到弱风化岩下50cm。施工中，为避免220m高程以上拱座岩体受到破坏，经阳春水电局设计室、长沙电站指挥部、监理部共同商定：220高程以上边坡按1：0.3修整。开挖主要工程量如表2.2。表2.2 开挖主要工程量项目坝基土石方开挖拱座土石方开挖工程量（m34大坝灌浆工程大坝灌浆工程包括坝基固结灌浆、帷幕灌浆和排水孔施工。固结灌浆垂直于基岩面梅花形布置，入岩深5m，孔位由设计地质人员现场确定，共计203孔，另布置检查孔8孔，入岩深10m。帷幕灌浆沿拱坝上游边线布置，与垂直面交角10，孔径60mm，孔距2.5m，防渗帷幕线延伸到左右坝肩各12m。帷幕灌浆共计74孔，外加检查孔8孔。排水孔沿坝下游边线布置，孔径150mm，后征得设计同意改按 110mm施工，孔距4m，共计32孔。主要技术指标：(1) 灌浆压力：固结灌浆单孔采用0.5Mpa，群孔采用0.4Mpa，坝基范围外无砼盖重时采用0.3Mpa；帷幕灌浆坝体内砼与基岩接触面段采用0.50.7Mpa，离接触面6m以内采用0.70.99Mpa，离接触面6m以下采用每增加1m压力增加0.07Mpa，最大不超过2.4Mpa。(2) 检查孔透水性：固结灌浆灌浆后岩体透水性必须达到单位吸水量q5lu；帷幕灌浆帷幕防渗体透水性必须达到q3lu。灌浆工程主要工程量如表2.3。表2.3 灌浆工程主要工程量项目固结灌浆帷幕灌浆排水孔机钻钻砼工程量(m)110020502705003.施工组织3.1施工组织管理机构本项目施工组织管理机构框图如图3.1测量班项目经理部技术股专家组前方工段机电车间办公室拌和楼质检组试验室模板施工队砼施工队运输班机修班 图3.1 长沙电站拱坝施工组织管理机构框图本项目主要施工管理人员情况如表3.1。表3.1 主要施工管理人员情况姓名学历职务或职称黄赞皓大专副局长何锡贤大专项目经理、工程师李黎明本科项目副经理、高级工程师黄绪通大专专家、高级工程师边振华硕士专家、高级工程师李豪伟本科项目技术负责人、工程师宋胜华大专质检组长、助理工程师李宝本科机电车间主任、助理工程师王志刚高中试验室负责人、技师唐圣斌大专前方工段段长、助理工程师刘畅彦大专测量负责人、助理工程师3.2施工管理措施阳春市长沙（电站）混凝土双曲拱坝是广东省水利厅“外掺MgO微膨胀混凝土筑坝新技术”试验推广项目。在项目开始之前，于1998年3月10日，广东省水利厅成立了由厅总工程师茹建辉为组长、水利厅有关领导、水利厅农电局、省水科所、省水电设计院及建设单位、施工单位、外聘专家组成的“阳春市长沙水电站工程推广应用外掺MgO砼快速筑拱坝技术小组”，对试验项目实施进行督促检查、技术指导和总结经验；在施工过程中，为确保按水利厅提出的时间要求完成坝体混凝土浇筑任务，广东省水电二局成立了“长沙电站工程领导小组”；项目经理部为使项目顺利实施和为以后类似项目积累资料，在施工中从原材料、人员培训、设备配套和完好率、及施工中的各个环节、各个工序进行认真控制，并重点作好外掺MgO混凝土施工技术管理、施工质量管理和施工进度控制,并注意对施工中各类原始数据的收集、整理。为更好应用外掺MgO技术，我部特聘外掺MgO混凝土专家黄绪通（高工）作技术指导。1998年7月29日，省水利厅刘振威副总工程师主持专题会议研讨长沙水库外掺MgO混凝土双曲拱坝工程问题，明确指出本工程是外掺MgO混凝土快速筑坝新技术推广项目，各单位必须密切配合、共同努力，确保按仿真设计要求完成工程任务。1998年12月24日，省水电厅蓝副厅长在工地主持工作会议，要求：各方面要密切合作，共同努力，确保4月5日完成大坝混凝土浇筑任务；省水电二局施工中要竖立创名牌产品、创优质工程的思想，以最新技术，筑“第一”大坝，创一流质量。省水电二局领导非常重视，坚决贯彻会议精神。副局长黄赞皓亲临工地组织、指挥施工，并成立了长沙大坝工程专职质检组。质检人员有职有权，严把工程质量关。从工程开始，项目部就提出本工程质量目标为：创名牌产品，创优质工程。并在“铁定工期”压力下，始终如一的把工程质量放在首位，要求质检人员必须“严”字当头，按优良标准，把好每道工序质量关。3.3工期进度控制措施（1）用网络计划指导施工。施工中抓住关键工序，配备相应的施工机械、专业技术人员、技术生产骨干及素质良好的施工队伍。（2）充分发挥自身特长，依靠科技进步，精心组织，健全以岗位责任制为中心的各项管理制度，作到各司其职，提高工效。（3）管理干部和工程技术人员坚持跟班作业，及时处理施工中出现的各种问题，避免窝工、停工、返工现象发生。（4）应用外掺MgO微膨胀砼筑坝技术，实现坝体不分横缝通仓连续浇筑。（5）坝体施工初期，掺用Tca减水剂，砼终凝时间较长（达40小时），后通过配合比优化，改掺早强型ZB1A型减水剂，将砼终凝时间提早到12小时左右，为下一层仓面准备工作赢得了时间。（6）砼采用分层浇筑，从坝体一端向另一端台阶、滚动、连续、循环快速浇筑。仓面准备工作采取分坝段滚动验收的方法，以30m左右为一个虚拟坝段，完成一个虚拟坝段，作一次仓面验收。保证了砼的连续浇筑。（7）为避免灌浆对坝体砼连续施工的干扰，施工中固结灌浆采用埋管到坝外施灌；帷幕灌浆移到坝体上游坝脚线施灌。4施工总布置和总进度4.1施工总布置4.1.1施工道路 进场公路到右坝头245.5平台，沿右岸山坡向坝址下游修建临时施工道路到大坝下游河底，用做负责施工期间场内交通运输；沿右岸山坡向坝址上游修建临时施工道路到大坝上游河底采砂场。4.1.2生活及生产设施生活区：傍临时施工道路山坳挖填场地，建施工生活区。采砂场：为天然砂场，位置在大坝上游约2Km处，直接用把铲配自卸汽车挖运。采石场：离坝址约7 Km，已有简易公路通达。装两台400600轧石机，日生产碎石400m3。采用1 台50型轮式装载机配5台东风自卸汽车装运到坝址，能满足大坝砼施工要求。拌和系统：拌和系统建于右坝头，布置两台1方自落式拌和机，采用电子称称量、皮带机进料，生产能力为30m3h。拌和系统拌制的砼直接卸入门机吊罐，由门机吊运入仓。门机布置：选用DMQ54030型高架门机，门架高21m，布置于拱坝下游，轨面高程202m，起吊覆盖半径41m，台班吊运能力250m3。能满足大坝砼浇筑强度要求。坝顶拱圈两端局部门机覆盖不到部分，采用搭设仓面平台，人工推手推车运砼入仓浇筑。本工程门机布置特点：拌和系统建于右坝头，在门机覆盖半径范围内。拌和系统拌制的砼直接卸入门机吊罐，由门机吊运入仓。省却中间转运环节，确保砼施工强度。4.1.3风 水 电系统风：自备2台20 m3min电动压气机供风。水：在265山坡修建一座250 m3蓄水池，从三甲河抽水到水池，满足工地生产生活用水。电：在右坝头布置一台400KVA变压器拱电。由业主架设11万KV高压输电线路到变压器。长沙拱坝工程施工现场布置如图4.1。图4.1 长沙拱坝施工现场布置4.2施工总进度边坡开挖与清基工程于1998年8月22日开工，1998年12月21日完工验收。根据长沙坝区气候特点和工程规模，混凝土浇筑时段原确定在1998年12月1日1999年3月10日之间。由于前期开挖工作滞后，重新调整了施工方案，混凝土浇筑时段控制在1998年12月25日1999年4月5日，计划施工工期为100天。实际1999年1月6日浇筑坝基第一块混凝土，1999年4月5日，大坝混凝土浇筑到245.5高程，施工历时90天。溢流段及其附属工程于4月7日开工，6月5日完工；拱座砼5月1日开工，5月30日完工；启闭机室6月20日开工，7月31日完工。固结灌浆工程于99年1月1日开工，99年4月20日完工。帷幕灌浆工程于99年2月1日开工，99年8月15日完工。长沙电站大坝工程于99年8月20日全面竣工。5技术创新与科研攻关本工程主要施工技术是：全坝采用外掺MgO微膨胀砼筑坝新技术。MgO微膨胀砼筑坝技术是利用外掺MgO在水泥水化过程中的变形特性，使砼产生延迟性体积微膨胀，在特定约束条件下产生预压应力，补偿砼坝等大体积砼降温收缩时产生的拉应力，防止产生裂缝的技术。它主要包括两个方面：（1）在基础约束区浇筑一定厚度的MgO砼，防止基础贯穿性裂缝；（2）在砼表面进行保温，防止表面裂缝，适当简化温控措施。MgO微膨胀砼筑坝在砼抗渗防裂、简化温控、降低成本及加快施工进度上有明显的经济效益。应用MgO微膨胀砼筑坝技术时应进行温度应力补偿设计，计算分析坝体温度场、温度应力和补偿应力，确定MgO砼的补偿程度，并应进行MgO砼原型观测，以验证砼温度应力补偿的实际效果，监测MgO砼的附加应力和变形。MgO砼筑坝是一项多学科的技术，包括砼坝温度应力补偿理论和补偿设计、水泥化学机理、砼材料性能和变形规律、MgO砼筑坝施工控制和原型观测等，尽管MgO砼筑坝技术简化了温控措施，工艺简单，实现了砼通仓、连续、快速施工，但其技术要求却比较严格。这是因为：MgO材料本身质量不合格或掺加不均匀造成局部过多都将造成砼不安定，在砼内部形成附加应力。所有这些，如果疏于控制，就有可能造成工程危害。因此，应用外掺MgO微膨胀砼筑坝新技术，关键是作好施工技术管理和质量管理工作。本工程在技术管理上认真作了以下工作。5.1 MgO膨胀剂在水泥浆体和砂浆中的压蒸膨胀试验研究为确定MgO在砼中的安定掺量，施工前委托南京化工大学材料科学与工程学院作了MgO膨胀剂在水泥浆体和砂浆中的压蒸膨胀试验研究。5.1.1原材料试验研究(1)水泥采用云浮市青洲水泥厂“金鹰”牌525#硅酸盐水泥。水泥厂采用转窑生产工艺，日产量1800t。工地所用水泥出厂检验统计见表5.1。水泥出厂检验结果统计 表5.1检验项目控制指标组 数最大值最小值平均值极 差合格率(%)评 定MgO含量 ( %) 5623.322.412.530.91100合格SO3含量 ( %) 3.5622.722.382.580.34100烧失量 ( % ) 3.5622.021.201.490.82100安定性合 格62合 格100不溶物 ( % ) 1.5620.950.620.840.33100比表面积 ( m2 /kg )3006239035637434100凝结时间(h : min)初 凝 0 : 45622:191:422:040:37100终 凝 6 : 30623:342:413:030:53100强度（MPa）抗折3d 4627.16.36.60.810028d 7109.08.18.70.9100抗压3d 236238.635.638.13.010028d 52.51062.057.460.34.6100(2)粉煤灰采用广州黄埔电厂级粉煤灰。粉煤灰出厂检验结果见表5.2。粉煤灰出厂检验结果统计 表5.2检验项目控制指标组 数最大值最小值平均值极 差合格率(%)评 定含水量 ( % ) 1330.180.030.120.15100合格SO3含量 (% ) 3330.460.050.260.41100烧失量 ( % ) 8335.21.573.63.6310045m方孔筛余( % ) 203317.816.417.11.4100需水比 ( % ) 105331021021020100(3)氧化镁采用辽宁海城析木东方滑镁公司生产的水工轻烧MgO粉剂。MgO出厂检验统计见表5.3。MgO出厂检验统计 表5.3检验项目控制指标组 数最大值最小值平均值极 差合格率(%)评 定 纯度 ( % ) 90 592.38891.6292.2970.768100合格 筛余量 ( % ) 3 53330100 CaO含量 ( % ) 2 50.9830.9810.9820.002100 SiO2含量 ( % ) 4 53.983.963.970.02100 烧失量 ( % ) 4 52.221.441.540.78100 活性指标 (秒)2404052392352364100(4)骨料粗骨料为人工骨料，细骨料为天然河砂。粗骨料厂设在坝址以东约8km处，用2台鳄式破碎机破碎。母岩为变质花岗岩，因受构造挤压作用影响呈各向异性，故轧出的骨料针片状含量较多。砂场在坝址上游200500m处，为以前建挡水建筑物改变河床天然比降后形成河砂淤积。砂的细度沿河流方向分布不均，呈下游细上游粗趋势，由中砂过渡到粗砂。细度模数变化2.53.2。(5)混凝土添加剂因考虑外加剂对掺MgO混凝土的适应性问题，根据青溪、飞来峡二工程经验，最初选用自配糖蜜缓凝减水剂。在施工过程中因凝结时间问题，经过论证改用ZB1A减水剂。本工程采用浙江龙游混凝土外加剂厂生产的ZB1A复合减水剂，其各项技术指标均符合GB13807697标准一等品要求。该外加剂是建设部重点推广应用的产品。原材料试验结果：合格5.1.2 MgO膨胀剂在水泥浆体及砂浆中的膨胀试验研究(1) 试验组合见表5.4。表5.4 试验组合NO胶凝材料轻烧MgO粉占胶凝材料的重量百分含量(%)OPC(%)PPA(%)02.02.22.53.03.54.05.06.07.08.01100027030注:OPC-水泥；PPA-粉煤灰；-表示选定的试验。水泥、粉煤灰、MgO按上表所列比例称取后，置于拌和器中混合均匀，净浆试件按标准稠度用水量进行成型，试件尺寸为101040mm，砂浆试件用标准砂，灰砂比为1：3，粉煤灰掺量为0%时水灰比为0.50，粉煤灰掺量为30%时水灰比为0.55，试件尺寸为202080mm，均掺加0.2%糖蜜减水剂。试件在标准实验室湿空气养护48小时后脱模，进行煮沸和压蒸处理，以求取压蒸膨胀值。 (2)试验结果A. 净浆试体的压蒸膨胀值如表5.5。表5.5 净浆试体的压蒸膨胀值No.水泥基材料不同MgO(%)掺量时水泥浆体的膨胀值(%)OPC(%)PPA(%)02.02.22.53.03.54.0110000.1430.3510.6321.8113.593270300.1270.1390.2490.2890.4601.7932.117注: OPC-水泥；PPA-粉煤灰；MgO掺量=MgO重量/(水泥+粉煤灰)重量百分含量B. 砂浆(1:3)试体的压蒸膨胀值如表5.6。 表5.6 砂浆(1:3)试体的压蒸膨胀值NO.水泥基材料不同MgO(%)掺量时砂浆试体的膨胀值(%)OPC(%)PPA(%)02.02.22.53.03.54.05.06.07.08.0110000.0450.0580.0770.0810.0880.1060.1270.6801.0441.069270300.0230.0390.0570.0560.0630.0810.1080.1290.304注: OPC-水泥；PPA-粉煤灰；MgO掺量=MgO重量/(水泥+粉煤灰)重量百分含量 C.砂浆(1:3)试体MgO掺量与压蒸膨胀值关系见图5.1。5.1.3压蒸膨胀试验结果讨论(1).净浆试体的压蒸膨胀值随MgO掺量的增大而增大,且在某一MgO掺量时发生突变,在此掺量之前,膨胀值变化幅度较小,当MgO超过该掺量时,膨胀量急剧增大,试体发生开裂，按现行规范:此掺量为MgO极限掺量，MgO安定掺量为极限掺量的80%95%。图5.1 砂浆(1:3)试体MgO掺量与压蒸膨胀值关系 (2).粉煤灰趋向于降低净浆试体的膨胀值，且掺量越大，降低越多。 (3).砂浆试件的压蒸膨胀与净浆试件具有类似的发展规律，只是砂浆试件的压蒸膨胀值远小于净浆试件的压蒸膨胀值。根据GB176规定，硅酸盐水泥的压蒸膨胀率不得大于0.8%，普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等不应大于0.5%。据此，“金鹰”牌525#硅酸盐水泥的MgO安定掺量为：不掺粉煤灰为2.2%，掺30%粉煤灰为3.0%,而砼中MgO安定掺量为上述极限掺量的80%95%,显然,据此得出长沙电站MgO砼中MgO的安定掺量应不超过3.0%,按此安定掺量来控制砼中MgO掺量是偏于保守的,但根据砂浆试体压蒸试验结果，不掺粉煤灰MgO掺量小于3.0%，掺粉煤灰MgO掺量小于5.0%时试体膨胀率小于0.100%。研究表明膨胀率在此范围内对砂浆的抗折和抗压强度没有明显影响。故取混凝土MgO安定掺量为：不掺粉煤灰时为3.0%，掺30%粉煤灰时为5.0%。5.2砼施工配合比优化5.2.1砼施工配合比选择及验证 本工程随不同浇筑时段和部位共使用了七个不同砼配合比，见表5.7。表5.7 砼配合比汇总表配合比使用情况及分析：（1）为保证施工进度和不影响砼质量，工地现场优化配合比采用如下路线：专家指导 微调砼的参数得到有关施工及试验数据再调整有关参数 寻找更优更成熟的砼施工配合比。（2）在采用1#、2#配合比施工时，由于日平均气温约为10，掺用糖蜜减水剂后，导致砼约40小时不能终凝，严重影响了施工进度。经工地试拌和试验室复验，改掺ZB1A复合高效减水剂，效果良好,但3#配合比水灰比及用水量偏大，4#配合比水灰比偏大，均不利于砼防渗抗裂。（3）5#配合比理论上是较隹配合比，但砼分离严重，影响砼的均质性，且不易振捣密实，施工性差。其原因是：石料级配不良，砂子偏粗。用粉煤灰替代砂率2%，调整为6#和7#配合比后，施工结果是：砼和易性得到明显的改善，砼分离小，易振捣密实，保证了砼的均质性，砼28d抗压强度达到21.7Mpa，砼自生体积变形达到设计要求，水化温升值比5#配合比明显降低，因此，施工中6#、7#配合比较佳。5.2.2几个问题的探讨(1) 砼坍落度问题降低砼坍落度可减少砼用水量，从而降低水泥用量，降低砼水化温升值，降低砼收缩变形，提高砼骨料界面粘聚力，提高砼断裂韧性，从而提高砼抗裂性能。从原型观测资料看出：降低砼坍落度可大大降低砼干缩变形从而相对提高砼自生体积变形。因此，MgO砼在满足施工要求时应尽力降低砼坍落度，在气温较低时，本工程砼坍落度控制在13cm，当入仓温度大于20时，砼坍落度控制在34cm。(2) 粉煤灰掺量问题根据水工砼掺用粉煤灰技术规范砼掺用粉煤灰量应控制在30%以内，当砂料较粗时，可用粉煤灰代替部分砂料，代砂部分粉煤灰不计入粉煤灰的限量中。从检测结果看：6#配合比在砼抗压强度、砼水化温值、施工性能方面均优于5#配合比。因此，当石料级配不良、砂偏粗时，用煤灰代砂是较好的选择。(3) MgO极限掺量问题MgO在水泥净浆中的极限掺量较小，而在砼砂浆中其极限掺量相对较大，规范中以MgO在水泥净浆中的极限掺量作为砼施工控制掺量值得商讨，实际施工中，MgO掺量控制在7%（包括水泥内含MgO）以内，砼是安定的。经坝体仿真设计计算,要求190237.5 MgO砼的最大膨胀量为100*10-6；237.5245.5最大微膨胀量为130*10-6。据此，进行了砼配合比优化试验，对不同粉煤灰掺量、不同外加剂及掺量、不同MgO掺量进行了室内外配合比试验，结论如下：.砼自生体积膨胀量随MgO掺量的增加而增大,掺量为5时，砼安定性良好。.砼采用13cm坍落度、采用低砂率为2527%、粉煤灰掺量为30、并掺2粉煤灰代砂、选用ZB1A减水剂（掺量为6）等措施，可以使用水量减少4147Kg/m3，水泥用量减少约60 Kg/m3，使砼绝热温升降低68，从而减少温降收缩变形60*10-680*10-6,对拱坝防裂起到决定性作用。.MgO掺量为4.24.5%时砼自生体积变形值能满足设计要求。.砼抗压强度和抗渗标号均达到设计要求。综上所述:本工程施工的砼配合比与国内施工的外掺MgO同类砼相比,达到单位水泥用量、用水量、绝热温升值、弹性模量最低，膨胀值最大，各项技术指标均满足无分缝拱坝、快速施工的技术要求。砼施工速度快，无烈缝，外观平整，总钵质量水平达到优良，技术标达到国内领先水平。5.3砼现场试验及检测现场试验和检测是收集施工数据资料的重要手段，也是砼施工质量控制的重要环节。本工程除按砼施工规范作常规砼现场试验外，特别对坝体砼中MgO均匀性作了全面的检测。（1）单机取样MgO均匀性检测：砼施工前必须作单机拌和试验，以确定满足均匀性要求的净拌和时间。本工程前后共作17组单机拌和试验，每次按不同投料顺序和不同拌和时间作拌和试验，在拌和机前、中、后各取10个试件为一组分别测其MgO含量，并统计分析其均匀性。结果：当MgO单机取样均匀性离差系数Cv=0.054(良好),投料顺序为水、MgO悬浊液、ZB1A、砂、石、水泥、粉煤灰时，最短拌和时间为4分钟。（2）随机取样MgO均匀性检测：按规范要求，每台拌和机每台班取样2次，每次取2个样品即每台班抽取8个试样进行MgO均匀性检测，统计结果如下：按每个浇筑层（块）统计优秀率为84%，优良率100%。（3）仓面取样MgO均匀性检测：按规范要求，每浇筑层（块）分别在拱冠及左右岸仓面各取5个样品进行MgO均匀性检测，统计结果如下：按每个浇筑层（块）统计优秀率为67%，优良率92%，合格率100%。（4）无应力计桶内取样MgO均匀性检测：按规范要求，每个无应力计桶取3个样品作MgO均匀性检测，每两个无应力计桶为一组作均匀性统计，统计结果如下：优秀率为100%。5.4砼保温分析和保温措施研究砼内外温差及寒潮的客观在引起了坝体温差应力，而MgO砼微膨胀量随温度的升高而增大的规律更加剧了温度应力，从而容易产生表面裂缝，进而发展成深层裂缝，甚至发展成贯穿性裂缝。MgO砼延迟性膨胀不能补偿寒潮及砼内外温差引起的温度应力，而主要靠表面保温来解决。进行表面保温时，选择合适的保温材料、时间和措施至关重要。保温材料应与砼表面接触严密、牢固不易脱落，且便于拆除、容易检查砼表面缺陷，拆除后砼表面不留痕迹。聚苯乙稀泡沫板保温效果较好。我们研究了其施工方法：内贴（即安装在模板面上）保温效果好，但拆模后混凝土坝面的外观很难看（清溪电站就采用这种贴法）；外贴法（拆模后安装）保持了坝面的外观，只要安装固定方法得当，一样可以得到好的保温效果。为确保大坝外观质量，我们采用了外贴法，要求拆模后及时安装。本工程采用聚苯乙稀泡沫板外贴法保温，泡沫板厚2cm。施工时，先用竹片作骨架，用细铁线将泡沫板固定在竹片骨架上，砼拆模后铺贴加工好的保温材料，固定在坝体预留拉筋上，水库蓄水前拆除。坝体210220高程段由于拆模后未及时铺贴泡沫板,又受寒潮袭击,产生了4条竖向表面裂缝,补贴后裂缝未继续发展,坝体其它部位均铺贴及时、严密、牢固，未产生新的裂缝，保温效果较好。但泡沫板极易碎裂，贴好并不容易，拆除后也难以集中处理。6主体工程施工6.1 大坝边坡开挖与清基6.1.1 245.5以上永久边坡开挖左右岸各安排两台PC220反铲挖掘机以“之”字形道路上到坡顶301m和331m高程，自上而下开挖，向河槽甩碴，每10m高留一条2m宽马道，人工修整边坡、挖马道排水沟及天沟。右岸遇到石方，采用人工手风钻钻爆。左岸265m高程以上石方采用人工手风钻钻爆，265m高程以下石方采用液压钻钻孔爆破。为确保永久边坡免受爆破震动破坏，永久边坡爆破开挖时均预留2.5m保护层开挖。左右岸永久边坡开挖分别于11月3日和9月20日完成。6.1.2 245.5以下坝基开挖 采用液压钻钻深孔非电毫秒雷管微差爆破法施工。爆破后采用反铲扒碴到河床，再由自卸汽车向下游河槽出碴。为保护开挖边坡稳定，确保建基面免受爆破震动破坏，除预留2.5m保护层开挖外，特别在建基面作预裂爆破，形成预裂缝隔震。坝基开挖于98年12月21日完成。6.1.3 右拱座开挖 采用人工手风钻钻爆、反铲扒碴到河床后由自卸汽车向下游河槽出碴。开挖保护措施：预留保护层、建基面预裂爆破和大坝砼附近钻防震孔。从施工结果看，基岩和砼均保护良好。液压钻钻孔及爆破参数如下：爆落孔：孔距3m，排距3m，孔径89mm，装药直径70mm，单孔装药系数75%，黄泥堵孔，非电毫秒雷管及导爆索网络起爆。预裂孔：孔距1.2m，孔径89mm，装药直径235mm，间隔装药间距25cm，装药系数80%，黄泥堵孔。保护层开挖：采用手风钻钻浅孔、密孔、少药量、火炮爆破施工。坝基开挖高峰月开挖土石方55000m3，开挖施工结果评价：（1）本工程中采用液压钻钻深孔，非电毫秒雷管孔内微差爆破技术使用较成功。施工速度快，爆破效果好。（2）本工程采用预留保护层开挖和建基面预裂爆破技术，成功地保护了边坡稳定，建基面保护良好，未发现明显爆破裂隙。（3）坝基由于设计挖深较浅，有些部位甚至原地面线都处于超挖状态，且由于受地质构造影响，岩体风化较深，按设计要求必须挖除，因此造成坝基超挖较大。（4）开挖规格符合设计要求，建基面合格。6.1.4 断层 破碎带及软弱夹层处理穿过坝区的主要地质构造有：F1、F2、F7、F9断层及其破碎影响带；L10、L13、L15夹层及其风化影响带。本工程按设计及规范要求开挖断层、夹层，并全部挖除其破碎影响带。夹层厚度510cm，处理方法是掏挖夹层2050cm并清理干净，用混凝土填充；断层破碎带全部挖除，用掺MgO砼填塞。6.2大坝砼浇筑长沙电站大坝工程实际完成砼量共计34500m3，钢筋制安95T。6.2.1 大坝砼浇筑系统布置 在右坝头下游侧240245.5高程段布置拌和系统，拌制成品砼由斜槽溜入门机吊灌，再由布置于坝下游河床202高程的DMQ540/30高架门机直接吊运砼入仓。利用下游河床台地布置坝顶交通桥梁预制场地、水泥库、钢筋加工厂、木工厂及石料堆放场地。6.2.2混凝土施工分层由于采用外掺MgO砼施工技术能有效控制坝体砼裂缝，所以大坝砼施工不设横缝和纵缝，采用分层台阶法通仓浇筑。在充分考虑既能精确保证坝体曲面设计形状，又能减少砼水平施工缝，且仓面大小满足已有砼拌和、进仓强度等因素的基础上，坝体砼分层除基础覆盖层190192.5按1.0米和1.5m厚分两层施工外，192.5242.5坝体按2.5米厚分层，最顶层242.5245.5先浇2.7米，最后0.3米作路面层砼施工。6.2.3模板工程坝体模板采用钢木混合结构模板，门机吊运，人工装模加固，水平向以3m长折线代曲线装模，竖向以分层厚度（直线）代曲线装模。在测量放样点布置上，从拱坝中心线起始向两岸方向每3米布置一个点，在坝基拱圈较短时，模板安装从拱坝中心线起始分别向左右两岸方向安装；当坝体上升到一定高度时，拱圈长度较长，为保证混凝土浇筑实现从坝体一端向另一端、台阶、滚动、连续、循环快速施工，仓面准备工作采取分坝段连续验收的方法，即以30m左右为一个虚拟坝段，完成一个虚拟坝段，作一次仓面验收。因此，模板作业也必须适应这一模式，保证模板安装连续作业，在拱坝中心线附近某个测量点起始向两岸方向安装。当坝上升到一定高度拱圈长度较长时，为保证砼浇筑后上下层间不出现挂帘、错台，我们采用了模板缝与施工缝相结合的工艺，即每层立模控制高程与设计分层高程一致，不得随意高出或降低。每一层模板安装的顺序是最顶上P3015钢模板先按测量样点定位，每3米一个转折点，然后从底往上拼装模板，最底一块钢模采用P1015，以利每层之间曲线转折，P1015与上一层最顶P3015用钢模扣紧密连接，而坝基至坝顶方向因曲线变化模板会出现上下两块三角缝，这时只要现场测出三角缝的形状尺寸，然后配置相应形状尺寸的木板加以补缝，再用黄油与水泥混和而成的灰浆给予补缝，即可保证模板接缝严密，曲线平顺。采用这种立摸工艺，避免了传统双曲拱坝立摸竖向出现三角块补木板和因模板难以装平而按测量线浇筑砼，从而难以保证砼分层间不出现挂帘、错台。实践证明，采用了这种工艺的立模方式在本工程外观质量控制上取得较好效果，拆模后砼面平顺，层间也无挂帘、错台，且操作时也简捷方便，很易被操作工人接受。模板安装见图6.1、6.2。 图6.1 模板安装方向 图6.2 模板安装方法示意6.2.4 砼拌和本工程砂石料采用电子称称料，皮带机运输进料；加水是由时间继电器控制；水泥和煤灰以包装重量为准人工进料；MgO在现场用磅称称量后配成悬浊液加入。为确保MgO砼拌和均匀性,本工程前后共作17组单机拌和试验，每次按不同投料顺序和不同拌和时间作拌和试验，在拌和机前、中、后各取10个试件为一组分别测其MgO含量，并统计分析其均匀性。结果：当投料顺序为水、MgO悬浊液、ZB1A、砂、石、水泥、粉煤灰时，最短拌和时间为4分钟时,MgO单机取样均匀性离差系数Cv=0.054,达到良好标准。6.2.5混凝土浇筑砼浇筑时2.5米层高的铺料分层综合考虑仓面大小、砼的进仓强度及砼初凝时间等因素后，在坝体基础610米厚（基础230）范围内采用4层铺料；当坝厚63.87米时，采用5层铺料，总的原则：既要保证砼浇捣过程中不产生初凝，又要控制砼上升不宜太快，从而避免模板产生变形。本工程砼浇捣方法与常规砼施工基本相同。采用台阶法浇筑施工，分层厚2.5m，分五个台阶，门机吊运砼入仓，人工平仓，高频振动器振捣密实。但值得注意的是，坍落度为13cm的砼在铺料已显偏厚的情况下，平仓和振捣方面需要加强管理，在无机械化平仓手段的情况下，必须加强人工平仓的操作管理，首先要防止漏振，同时振捣器在仓面应按一定顺序和间距逐点振捣，间距控制在振动作用半径内，并应插入下层砼约5厘米深；其次，每点振捣时间以1520秒为宜。实际上，一般是按以下现象来判断振捣良好：即砼表面停止下沉并出现一层薄而均匀的水泥浆，周围无气泡冒出。对于斜面和密筋部位，有必要进行第二次振捣，才能保证砼密实，表面无气泡产生。由于施工速度较快（23天一层），水平施工缝处理不能采用人工打毛（人工打毛费工费时，容易造成交叉干扰），经研究论证采用在初凝后终凝前利用高压水冲毛，终凝后人工局部补打毛的方法。在浇筑上一层砼时首先在缝面上铺一层2cm厚与混凝土同水灰比、同材料比例的砂浆以利层间结合。混凝土搅拌运输及浇筑工艺流程见图6.3。信号水外加剂骨 料定时抽样检测胶凝材料MgO分批抽样检测搅拌机拌和称 量控制室单机均匀性取样随机均匀性取样试验室检测门机入仓仓面施工仓面均匀性检测保温覆盖养护埋设仪器观测图6.3 阳春长沙电站混凝土拱坝微膨胀混凝土施工工艺流程6.2.6上、下游牛腿施工上下游牛腿各分三层，与坝体同时浇筑。由于本工程大坝是试验坝，其设计图纸向施工单位提供较为紧凑，实际施工中原本考虑牛腿采用预制砼模板的施工方案，但因预制砼模板需时间等强，工期上不允许。故决定采用如下施工方案：施工中在牛腿上一层砼浇筑前预埋I20作操作平台和一部分承重结构，而绝大部分的承重结构靠传到砼四方柱上的16拉筋承受，施工操作要点：(1).四方柱配筋412，切截面尺寸1212cm，砼标号不低于C25。(2).预埋锚筋必须有效地保证埋入砼的锚固长度。(3).16锚筋丝杆必须上紧双螺帽。采用这种工艺的牛腿立模方式，可以避免满堂红脚手架立模，再者材料简易，操作安全可靠，一般熟练工人在技术指导下均可操作，且施工速度较快。6.2.7砼养护及保温砼终凝后开始人工洒水养护，为确保洒水养护及时、到位，在坝体上下游面每10m高差安装一条洒水胶管，连续通水养护，直到水库蓄水。本工程的保温材料选用2 cm厚泡沫板（1m2m）。内贴（即安装在模板面上）保温效果好，但拆模后混凝土坝面的外观很难看（清溪电站就采用这种贴法）；外贴法（拆模后安装）保持了坝面的外观，只要安装固定方法得当，一样可以得到好的保温效果。我们采用了外贴法，要求拆模后及时安装。首先，利用模板的拉筋将泡沫板初步固定，然后，用竹片将泡沫板压紧在坝面上。以作砼表面保护和保温。6.2.8施工管理本工程施工管理的关键是保证砼的浇筑强度，实现快速施工。我们对起控制性作用的拌和系统及门机的运转进行重点管理，千方百计地提高它们的生产能力，为此我们制定了严格的管理制度和形式多样的劳动竞赛，从而较好地保证了设备运转完好率和极大地调动了广大职工的劳动积极性。施工过程中，21.0m3的拌和机拌混凝土在掺MgO需要拌制4min的情况下，台班产量平均在150m3以上，最高台班产量达210m3。另外，我们在安全、质量、成本控制方面也制定了全面的管理措施细则，并在施工中严格执行。6.3大坝灌浆工程6.3.1固结灌浆为避免灌浆与砼施工的干扰，经设代和监理同意，钻固结孔洗孔后埋管到坝处，待浇筑砼达到50%强度后，采用纯压式灌浆施工。6.3.2帷幕灌浆原设计帷幕线位于坝体内，与砼施工干扰极大，施工中经设代和监理同意，帷幕灌浆改在坝体上游边线以5度斜孔钻灌，由于大坝上游面场地狭窄，摆放钻机、移机困难，经设代和监理同意，K7K22及K63、K64号共18孔移到坝顶钻灌施工，经检查质量优良。6.3.3排水孔施工原设计钻孔直径150mm，由于此种钻头缺乏，经设代和监理同意，改按110mm直径施工，并采用钢管作孔口保护。6.4大坝原型观测长沙拱坝砼原型观测由广东省水利水电科研所结构室负责，其观测结果经作图法统计分析作为观测结果，以验证砼温度应力补偿的实际效果，监测MgO砼的附加应力和变形。原型观测结果统计分析如下：(1)长沙拱坝坝体自生体积变形及温升值见表6.1。表6.1 坝体自生体积变形及温升值高程(m)煤灰(%)MgO (%)外加剂(%)材料用量(Kg/m3)自生体积变形(*10-6)温升()水泥煤灰MgO水30d60d90d120d180d最高180d193303.5TG0.2185809.314635556265682315.5200203.5ZB-1A0.6150406.799547080921001910.5210324.5ZB-1A0.6125608.39577100113130138187.8220304.2ZB-1A0.6125807.89580100110120130188.0240304.5ZB-1A0.6145609.21056595115120130202.0(2)本次坝体施工微膨胀砼对温度应力的补偿效果能满足设计要求。设计要求190237.5的最大膨胀量为100*10-6,实测结果除2#配合比(193以下) 膨胀量偏小外,其它部位砼微膨胀量均超过设计要求；设计要求237.5245.5最大微膨胀量为130*10-6,实测结果为130*10-6,满足设计要求。(3)坝体绝热温升：由于测温计埋设部位不在坝体中心，实测值偏小，因此不能完全代表坝体内部砼的绝热温升值。但是，仍可看出：(1)降低水泥用量,可减少砼绝热温升值,水泥用量从185Kg/m3降到150 Kg/m3时,降低砼温升值45度；(2)增加粉煤灰用量,不会增加砼绝热温升值；(4)从观测的1