江垭碾压混凝土大坝主要施工技术和特点

江垭碾压混凝土大坝主要施工技术和特点

江垭碾压混凝土大坝主要施工技术和特点

唐国进凌玉标

摘要江垭水利枢纽是湖南省澧水流域上第一个防洪骨干工程，在碾压混凝土大坝施工中，充分利用当今施工技术，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。

关键词碾压混凝土大坝施工新技术质量

江垭水利枢纽位于湖南省澧水支流娄水中游，距张家界市江垭镇5km，是澧水流域上第一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4～7年一遇提高到17～20

年一遇，大大减轻洞庭湖区的防洪压力；电站装机容量3×lOOMW，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日第一台机组并网发电，1999年底整个工程基本完工。

江垭大坝建基面高程为114m，坝高131m，是当今世界上已建的最高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II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。

一、主要施工技术

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；(2)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。

1.大坝混凝土运输

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，在江垭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 高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入仓方案。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。

——快速。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10min．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。

2．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。江垭大坝高程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1：10～1：20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191m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查后认为：“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