科技創(chuàng)新助力水電建設(shè) “一帶一路”又添璀璨明珠

下凱富峽水電站是贊比亞40年來第一個(gè)大型水電站，最大的單體基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，是國之重器，投產(chǎn)后可提高贊比亞38%電力供應(yīng)能力；是確保南部非洲電力穩(wěn)定壓艙石；是“一帶一路”上的璀璨明珠。工程坐落于距離首都盧薩卡90km的凱富河上，攔河壩為碾壓混凝土重力壩，壩高130.5m、壩頂長度374m、寬8m，項(xiàng)目以發(fā)電為主，安裝了5臺(tái)150MW混流式機(jī)組，總裝機(jī)750MW。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)圍繞優(yōu)質(zhì)高效筑壩技術(shù)，從壩體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、全皮帶系統(tǒng)和全斷面準(zhǔn)三級配單一配合比方面研究了快速高效入倉布料技術(shù)；從高摻粉煤灰和超長齡期方面研究了溫控防裂技術(shù)；從層間水泥凈漿處理工藝、變態(tài)混凝土底部加漿工藝和成熟度法三方面研究了工藝創(chuàng)新等碾壓混凝土施工新技術(shù)和新工藝。實(shí)現(xiàn)了碾壓混凝土壩高效、優(yōu)質(zhì)、綠色施工，安全穩(wěn)定運(yùn)行，專家鑒定創(chuàng)新技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

碾壓混凝土大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)

一是壩體分區(qū)優(yōu)化：大壩混凝土分區(qū)優(yōu)化，全斷面采用單一配合比，變態(tài)混凝土與準(zhǔn)三級配碾壓混凝土聯(lián)合抗?jié)B，避免了多種混凝土料的工序轉(zhuǎn)換，提高了碾壓混凝土的入倉效率：壩面寬度≥40m的平均澆筑強(qiáng)度為6146 m3/d，壩面寬度12—40m的平均澆筑強(qiáng)度為3701m3/d，壩面寬度小于12m的平均澆筑強(qiáng)度為1191m3/d。

二是壩體結(jié)構(gòu)優(yōu)化：優(yōu)化壩體廊道布置，在大壩層間抗滑穩(wěn)定及壩體應(yīng)力滿足合同要求的前提下，將大壩觀測廊道與大壩上游面距離由4.3m擴(kuò)大至11.4m，滿足設(shè)備通行，提高施工效率50%以上。

三是廊道體型優(yōu)化：壩內(nèi)廊道由傳統(tǒng)現(xiàn)澆城門洞形改為頂板預(yù)制的矩形廊道，簡化了施工工藝，提高施工效率達(dá)50%以上。

全皮帶機(jī)系統(tǒng)快速入倉及布料技術(shù)

大壩下游邊坡陡峻，無法修筑入倉道路，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用了全皮帶快速入倉系統(tǒng)。拌和樓到壩肩的壩外運(yùn)輸皮帶、壩內(nèi)輸送皮帶、行走式卸料器、連接皮帶、履帶式布料機(jī)，以及壩內(nèi)輸送皮帶頂升裝置和自動(dòng)控制系統(tǒng)，形成了碾壓混凝土的全倉號快速入倉和布料系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)連續(xù)施工，從出機(jī)口到完成布料時(shí)間僅6.5分鐘，比汽車運(yùn)輸效率高15%—20%；高速皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)幕炷翜厣畲?.2℃，平均僅0.89℃，小于2℃—3℃的普遍溫升值。

皮帶機(jī)全倉面覆蓋布料，省去了倉內(nèi)汽車轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了倉內(nèi)設(shè)備少、倉面擾動(dòng)小，有效避免了車輛輪胎對碾壓混凝土表面的擾動(dòng)破壞，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量施工。

超長齡期高摻粉煤灰準(zhǔn)三級配碾壓混凝土技術(shù)

65%高摻粉煤灰和365天超長齡期碾壓混凝土，實(shí)現(xiàn)全斷面單一配合比，每方節(jié)約水泥21kg。高摻粉煤灰和超長齡期混凝土水化熱低，混凝土絕熱溫升僅20℃，有利于抗裂防滲；取消冷卻水管布置，進(jìn)一步簡化了倉面施工工藝，更易保證碾壓質(zhì)量。超長齡期高摻粉煤灰準(zhǔn)三級配碾壓混凝土配合比骨料最大粒徑為63mm，防滲碾壓性能優(yōu)良、滿足壩體各個(gè)分區(qū)技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了全倉面一種級配混凝土施工，操作簡單、入倉混凝土根據(jù)施工進(jìn)度隨時(shí)調(diào)配至施工工作面，避免了多種級配、多種標(biāo)號混凝土的相互影響，保證碾壓混凝土施工的連續(xù)性、快速性。

經(jīng)壓水試驗(yàn)和蓄水檢驗(yàn)，下凱富峽水電站大壩施工質(zhì)量優(yōu)異，全斷面應(yīng)用超長齡期高摻粉煤灰準(zhǔn)三級配碾壓混凝土作為防滲主體，監(jiān)測大壩滲漏量0.96L/s, 10000平方米每米水頭總滲漏量0.002L/s，好于國際大壩委員會(huì)的優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)0.04L/s，防滲性能優(yōu)良，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。大壩蓄水后各廊道和大壩下游面干爽無滲漏。

水泥凈漿結(jié)合面處理工藝研究

通過試驗(yàn)段對比分析碾壓混凝土間歇層分別采取了鋪設(shè)水泥砂漿、鋪灑水泥漿和直接鋪筑碾壓混凝土的三種方式，下凱富峽碾壓混凝土大壩采用間歇層鋪灑水泥漿的處理方法，層間黏結(jié)強(qiáng)度接近母體抗拉強(qiáng)度的80%，抗?jié)B系數(shù)最大0.28×10-6cm/s，滿足規(guī)范要求的1×10-6cm/s。

變態(tài)混凝土底部精細(xì)化加漿技術(shù)研究

項(xiàng)目試驗(yàn)段對變態(tài)混凝土底部加漿、造孔加漿和機(jī)拌變態(tài)三種加漿方式進(jìn)行了試驗(yàn)對比，總氣孔數(shù)和氣孔率對比為：底部加漿<機(jī)拌變態(tài)<造孔加漿，其中底部加漿變態(tài)混凝土切面氣孔率為4.39%，優(yōu)于其他加漿方式。

成熟度法判定碾壓層縫面狀態(tài)技術(shù)

引入縫面成熟度的概念將碾壓混凝土縫面分為熱縫、溫縫、冷縫三種類型。在低溫季節(jié)熱縫允許暴露時(shí)間可達(dá)到22h，溫縫最長到32h，有力保障了碾壓混凝土的連續(xù)施工。

《“一帶一路”典范工程下凱富峽優(yōu)質(zhì)高效筑壩關(guān)鍵技術(shù)》獲得電建集團(tuán)2021年度科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)2021年度科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國施工企業(yè)管理協(xié)會(huì)舉辦的第二屆工程建造微創(chuàng)新技術(shù)大賽特等獎(jiǎng)。最新修訂的《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》將變態(tài)混凝土底部加漿作為加漿的首選，獲得國家專利12項(xiàng)、省部級工法4項(xiàng)，發(fā)表科技論文5篇、軟著1項(xiàng)。各項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新共節(jié)約成本4270萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。（張衛(wèi)東 周慶國 劉元廣 靳俊杰）