CSG筑坝技术在老挝南欧江五级水电站围堰施工中的应用

GXF360 2017-11-09

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芶仕文，施东松

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川都江堰 611830)

摘要：对CSG混凝土配合比设计及现场施工技术进行了研究，分析了其在老挝南欧江五级水电站围堰施工中的应用。该项筑坝技术节约了成本，缩短了工期，可为其他 CSG混凝土筑坝工程施工提供参考。

关键词：CSG；筑坝技术；老挝南欧江五级水电站；围堰工程；应用

1 工程概述

南欧江五级水电站位于老挝丰沙里省境内，为南欧江规划七个梯级水电站中的第五级。电站以发电为主，主要建筑物包括混凝土重力坝、坝身进水口及坝后式厂房、坝身溢洪道及消力池、护岸工程等。正常蓄水位高程441 m，相应库容3.35×108 m3，死水位高程430 m，调节库容1.42×108 m3，具有季调节能力，最大坝高74 m，总装机容量为240 MW。

南欧江五级水电站工程具有工程量大、工期紧的特点，但其施工基本没有准备期。工程进场时，进场道路中的四座桥梁还未形成，道路基层尚未铺筑完成，至昂邓采石场28 km的道路亦没有修建，工程前期各项准备工作不能及时到位，严重制约着工程的顺利开展。

该工程于2012年10月1日开工，计划于2013年5月底完成一枯工程。而该工程在不发达的老挝境内其设备、材料等报关手续尚未办理好，从而严重制约着工程的顺利开展。同时，采石场受道路影响，重型设备无法进入，不能及时进行大面积的弃料剥离和有用料的开采，更谈不上毛料和砂石骨料的储备；既使两大系统按期投产，砂石骨料的供应仍然是严重制约工程的关键因素。另外，从昂邓采石场到电站大坝约有70 km的运距，且毛料运输及砂石骨料的运输路面均为泥结石路面，特别是在雨季，现有条件根本不能承担如此高强度的运输量。

因此，该工程在一枯一汛期间如何保证有足够的混凝土砂石骨料来源并能及时将其运至施工现场、保证供应是制约一枯一汛工程成败最关键的问题。

工程进场后，经参建各方共同探讨，一致同意纵向混凝土围堰只有采用胶凝砂砾石(CSG)才能保证工程工期。但是由于消力池部位纵向围堰受布置空间限制，底宽仅为24 m，最高部位为39 m，其结构不能按贫胶砂砾石混凝土结构设计，且混凝土设计抗压强度为C9015 ，只能采用变态CSG混凝土进行施工。

2 CSG 配合比设计

2.1 CSG 主要设计指标

CSG 主要设计指标见表1。

2.2 富胶CSG(变态)材料试验及配合比设计

表1 富胶CSG(变态)配合比主要设计指标表

序号设计强度等级混凝土类型最大粒径/mm粉煤灰掺量/%强度保证率抗渗等级Vc值(s)/坍落度/mm相对密实度/%1C9015富胶CSG≤25030P=80%/2～12s≥962C9015变态CSG≤25030P=80%W440～60mm/

富胶CSG试验材料采用老挝南欧江河道开采的天然砂砾石料，最大粒径为250 mm，振实容重为1 960 kg/m3, 表观密度为2 680 kg/m3，振实空隙率为27%，砂率为25%，含泥量为3.5%，所含砂的细度模数为2.14，其中天然砂砾石混合料物理性能试验结果见表2，天然砂砾石骨料中砂子的颗粒级配曲线见图1，天然砂砾石颗粒分析筛分结果见图2。试验所用水泥为越南水泥厂生产的P.C 40水泥，粉煤灰为越南粉煤灰厂生产的Tro bay I型粉煤灰，外加剂为双利新型建材有限公司生产的SL-4高效缓凝减水剂。

表2 天然砂砾石骨料物理性能检测结果表

序号骨料品种试验项目风干堆积容重/kg·m-3振实容重/kg·m-3表观密度/kg·m-3饱和面干表观密度/kg·m-3空隙率/%细度模数/F·M吸水率/%针片状含量/%含泥量/%1天然砂砾石(粒径为0～250mm)1800196026802570272.142.38133.5

图1 天然砂颗粒级配曲线图

图2 天然砂砾石颗粒分析检测结果图

2.3 富胶CSG(变态)室内试配试验

2.3.1 富胶CSG室内试拌试验

本次富胶CSG配合比设计选择的水胶比为0.7、0.6、0.5,粉煤灰掺量为30%，用水量为115 kg/m3，胶凝材料分别为164 kg/m3、192 kg/m3、230 kg/m3，以三个不同的水胶比进行室内试配试验。拌和物容重假定值为2 400 kg/m3，以将富胶CSG拌和物VC值控制在2～12 s为原则，其富胶CSG配合比室内试拌结果见表3。本次富胶CSG拌和物容重实测平均值为2 390 kg/m3，配合比校正系数为0.996。

2.3.2 变态CSG室内试拌试验

表3 富胶CSG配合比室内试拌结果表

编号水灰比水/kg·m-3水泥/kg·m-3粉煤灰30%/kg·m-3天然砂砾石(粒径0～250mm)/kg·m-3SL-4缓凝高效减水剂1%/kg·m-3Vc值/s凝结时间(h∶min)初凝终凝28d抗压强度/MPa90d抗压强度/MPa备注10.71151154921211.6486∶307∶5011.315.2砂浆包裹状态好,泛浆好20.61151345820931.9256∶057∶1014.619.5砂浆包裹状态好,泛浆好30.51151616920552.345∶556∶5017.623.2砂浆包裹状态好,泛浆好

备注：富胶CSG强度等级为C9015，粉煤灰掺量为30%，SL-4缓凝高效减水剂掺量为1%。

本次变态CSG是以富胶CSG为母体，加浆，加浆量为6%(体积比)，目的是使变态后的富胶CSG坍落度达到40～60 mm。变态净浆的水胶比、粉煤灰掺量、减水剂掺量与母体富胶CSG相同，不掺引气剂。变态CSG配合比室内试拌结果见表4。

表4 变态CSG配合比室内试拌结果表

编号水灰比水/kg·m-3水泥/kg·m-3粉煤灰30%/kg·m-3天然砂砾石(粒径0～250mm)/kg·m-3SL-4缓凝高效减水剂1%/kg·m-3Vc值(s)/坍落度(mm)凝结时间(h∶min)初凝终凝28d抗压强度/MPa90d抗压强度/MPa40.71151154921211.648s掺浆量(体积比)6%0.739.739.7170.56760mm7∶508∶4013.317.750.61151345820931.925s掺浆量(体积比)6%0.637.643.918.80.62756mm7∶208∶1015.320.360.51151616920552.38s掺浆量(体积比)6%0.53549210.750mm7∶057∶5018.824.6

备注：变态CSG强度等级为C9015W4，粉煤灰掺量为30%，SL-4缓凝高效减水剂掺量为1%。

2.4 推荐富胶CSG(变态)设计配合比

综上所述，笔者根据富胶CSG(变态)主要设计指标，结合该工程工地原材料的实际情况以及富胶CSG生产工艺、生产质量控制水平、施工工艺，在综合分析了上述试验结果并结合相似工程经验后，推荐的富胶CSG(变态)设计配合比见表5、6。

表5 富胶CSG配合比表

编号水泥型号设计等级配合比(胶材∶砂砾石∶水)水胶比VC值/s粉煤灰掺量/%每m3混凝土材料用量/kg·m-3水泥粉煤灰天然砂砾石(粒径0～250mm)水SL-4高效缓凝减水剂掺量用量1越南PC40C90151∶9.94∶0.550.552～12301456320681151%2.08

3 富胶CSG筑坝技术

(1)富胶CSG所用河道天然砂砾石混合料洁净且为连续级配料，最大粒径为250 mm。在天然砂砾石混合料开采时，对于含砂量较高的天然砂砾石料，应与级配较粗的骨料进行混合，含砂量宜控制在25%～35%范围，含泥量不超过5%。

(2)富胶CSG的拌和：通过挖掘机或装载机装料，按体积法简易计量，并在指定的场地采用反铲挖掘机拌和，抓、洒、翻、拌至目测基本均匀，并以手抓细料能粘聚为判断合格的辅助手段。应根据现场的气温、昼夜、阴晴、湿度等气候条件对富胶CSG拌和物VC值实行动态控制，调整用水量，将富胶CSG VC值控制在2～12 s。

(3)富胶CSG的压实：利用振动碾压实至设计容重并达到基本泛浆，形成胶结。富胶CSG施工碾压参数通过现场碾压试验后推荐的机械、施工参数见表7。

4 技术与经济性比较

表6 变态CSG配合比表

编号水泥型号设计等级配合比(胶材∶砂砾石∶水)水胶比VC值(s)坍落度(mm)粉煤灰掺量/%每m3混凝土材料用量/kg·m-3水泥粉煤灰天然砂砾石粒径为0～250mm水SL-4高效缓凝减水剂掺量用量2越南PC40C9015W41∶9.94∶0.55掺浆量(体积比)6%0.552～1240～6030301454663202068/115361%1%2.080.66

表7 富胶CSG铺筑推荐的机械及施工参数表