南欧江四级水电站厂房进水口薄壁胸墙施工质量控制

李 俊 杰， 徐 荣 阳， 王 超， 徐 盟 杰

(中国水利水电第十工程局有限公司 老挝公司，四川 成都 610072)

1 概 述

南欧江四级水电站位于老挝丰沙里省(PHONGSALI)境内的南欧江中游河段，坝址位于孟夸县城(Muang Khua)上游约3 km处，为南欧江干流水电七级开发方案中的第四级(自下而上)。南欧江四级水电站以发电为主，工程等别为二等大(2)型工程，正常蓄水位(设计洪水位)高程386 m，死水位高程384 m，校核洪水位高程389 m，总库容1.416亿m3。厂房型式为河床式厂房，内设3台单机容量为44 MW的灯泡贯流式机组，最大水头为28 m。厂房进水口胸墙横跨相邻两个闸墩，底部高程356 m，顶部高程391.5 m，总高度为33.5 m，总宽度为18 m。胸墙高程356～378 m段厚3.5 m，378 m以上厚2 m，与相邻两闸墩一起浇筑成型。

南欧江四级水电站厂房为河床式厂房，运行期处于水下，厂房上游墙即为进水口胸墙，墙壁厚度为2～3.5 m，属于薄壁结构，防渗风险较大。胸墙结构设计强度等级为C25，招标和施工阶段混凝土掺合料均为石灰岩粉，对混凝土抗裂性能具有不利影响，从而进一步增加了混凝土裂缝出现的风险。该胸墙与相邻两闸墩一起浇筑成型，属于大体积混凝土，水化热量大，混凝土温度应力较高，易产生裂缝。受施工场地限制，胸墙及闸墩浇筑混凝土入仓手段较少，入仓强度保证难度大，且因当地平均气温较高，浇筑过程中易出现冷缝，存在渗漏风险。

厂房进水口薄壁胸墙蓄水后一旦发生渗漏，不仅影响到厂房的整体外观质量，还严重影响到机组及电气设备的运行安全，有压渗漏后期处理难度与投入成本较大且处理效果难以保证。因此，需要采取有针对性的施工质量控制措施，尽可能地降低薄壁胸墙渗漏的风险。

2 施工质量控制措施

2.1 调整混凝土掺合料，降低渗漏风险

由于老挝当地粉煤灰采购运距较远，采用粉煤灰作为混凝土的掺和料其成本较高。为了节约项目投资成本，合同约定强度等级C25及以下混凝土均采用石灰岩粉作为掺合料，C25以上采用粉煤灰。石粉采购自距南欧江四级水电站约3 km的石灰岩粉加工厂(该加工厂为原南欧江五级水电站石灰岩粉供应商)。

根据设计图纸，南欧江四级水电站厂房进水口胸墙厚度仅为2～3.5 m，结构强度等级为C25掺石粉混凝土。石灰岩粉的主要成分为CaCO3，属于惰性材料，在混凝土中具有加速水泥早期水化效应和填充效应[1]。石灰岩粉单掺取代水泥时，混凝土强度降低，且其掺量越高、强度降幅越大。石灰岩粉在混凝土中的掺量一般不超过20%，对降低混凝土水化热的作用有限，且石粉混凝土抗折强度较粉煤灰混凝土偏低，容易造成混凝土开裂[2]。

根据《水工混凝土掺用石灰石粉技术规范》DL/T5304-2013，目前我国水电工程仅仅是在碾压混凝土中掺用石灰石粉积累了较多的工程经验，而大量的应用于常态混凝土尚处于试验阶段[3]。厂房薄壁结构采用单掺石粉混凝土尚没有可以借鉴的成功工程经验，项目实施风险较大。鉴于此，项目部积极与监理、设计和业主单位沟通，强烈建议将厂房进水口胸墙结构C25混凝土掺合料由石灰岩粉调整为粉煤灰，最大可能地降低渗漏风险，确保后期电站运行安全。

2.2 采取有效措施，降低混凝土水化热

该电站位于老挝北部丰沙里省，属热带、亚热带季风气候，年平均气温约26°。厂房进水口胸墙施工时段大部分处于高温季节(3～10月)，平均气温为30°左右，且须同相邻两闸墩一体浇筑成型，单仓方量接近600 m3，属大体积混凝土浇筑。为有效降低混凝土水化热、减少温度应力、避免胸墙混凝土开裂，项目部主要采取了以下措施。

(1)精心设计配合比，降低水泥用量。南欧江四级水电站设有现场试验室，试验人员在保证混凝土具有良好工作性能的前提下，混凝土配合比设计秉承“三低(低砂率、低坍落度、低水胶比)二掺(掺高效减水剂和高性能引气剂)一高(高掺合料量)”的设计准则，尽可能地减少水、水泥用量，减少水化热，降低大体积混凝土开裂风险[4]。

(2)采取综合措施，控制混凝土的入仓温度。南欧江四级水电站骨料仓及传送皮带设有遮阳棚，粗骨料料仓设有喷淋设施，可随时根据浇筑时段、入仓方式调整混凝土的出机口温度；根据运输距离及入仓方式合理配置混凝土运输设备，且运输设备必须带有防晒、防雨设备，尽量避免运输车辆在受料口长时间等待；尽可能地加快混凝土的运输、入仓及平仓振捣速度，减少外界热量倒灌，必要时对仓面进行“喷雾”降温，以降低混凝土浇筑过程中的温度回升[5]。

(3)合理控制混凝土分层(分块)及层间间歇期。项目部结合施工进度及现场实际情况，将南欧江四级水电站进水口闸墩及胸墙混凝土分层的平均厚度控制在3.6 m左右，即两块翻升大模板高度，层间间歇期控制在7～10 d，在满足浇筑计划的同时，又避免了下层混凝土成为老混凝土后再覆盖上层混凝土。

(4)安排专人进行混凝土养护与保护工作。新浇筑混凝土在终凝后及时安排专人进行表面流水养护或覆盖土工布洒水养护，水流需覆盖整个仓面，养护面保持湿润至上层混凝土覆盖，尽可能地避免干湿交替，同时严格控制拆模时间(不得少于3 d)，拆除后对其侧面采用淋水养护。

2.3 加强资源配置，确保入仓强度

鉴于南欧江四级水电站枢纽整体布置较为紧凑，工作面较为狭窄，厂房进水口闸墩及胸墙仓面面积接近200 m2，混凝土浇筑以高架门机吊运3 m3卧罐和溜槽入仓为主，泵送混凝土入仓为辅。根据现场施工条件和入仓强度要求可同时选择多种入仓方式同时浇筑。

(1)做好施工规划，选择合理的入仓方式。南欧江四级水电站安装三台机组，厂房混凝土结构复杂，施工周期长，因此，在安排工期时优先将厂房相邻坝段混凝土浇筑至一定高程，待其形成落差后，采用溜槽进行浇筑；对于溜槽无法覆盖的区域，采用门机吊运卧罐补充浇筑。对于小结构件，采用混凝土汽车泵浇筑。

(2)试验人员全程跟踪、及时调整混凝土参数。仓面浇筑时，试验人员依据天气变化、浇筑部位的实际情况及时调整混凝土坍落度，改善混凝土和易性，确保混凝土性能满足浇筑要求。

2.4 强化过程督控，提升浇筑质量

厂房进水口闸墩及胸墙仓面备仓时，项目部安排现场技术员及质检人员全过程督控，发现问题及时进行整改；仓面验收时着重检查了施工缝面的凿毛及止水安装质量；浇筑时项目部安排现场技术人员盯仓。施工缝面提前湿润后采用同标号砂浆摊铺，厚度不小于2 cm；胸墙及外露面模板处采用复振工艺以提升混凝土的浇筑质量，降低渗漏风险。

2.5 对施工缝增设半幅铜止水

鉴于厂房进水口胸墙属薄壁结构，厚度较小，因此，对施工缝面处理稍有不当极易产生渗漏且后期处理难度大、成本高。项目部经与有关各方沟通后决定在胸墙施工缝面增设一道水平半幅铜止水与闸墩结构缝铜止水相连，从而增加了结合面的抗渗能力，降低了渗漏风险。厂房进水口胸墙体型见图1，施工缝半幅铜止水平面布置情况见图2，布置大样见图3。

图1 厂房进水口胸墙体型图

图2 施工缝半幅铜止水平面布置图

施工缝水平半幅铜止水宽28 cm，厚度为1 mm，布置在距胸墙上游面1 m处，采用钢筋托架固定，钢筋托架的间距为1.5 m，且与胸墙两侧分布筋相焊接。半幅铜止水下层仓面埋置深度宜为16～20 cm，上层仓面的埋置深度宜为8～12 cm。外露高度过小，防渗效果降低；外露高度过大，备仓过程中易被踩踏、磕碰而导致止水铜片弯折、破损，进而影响止水效果，降低抗渗能力。

验仓过程中，项目部安排质检人员联合监理工程师对半幅铜止水通过肉眼观察、手指触摸等方式进行了全面检查，对可疑部位采用煤油渗漏方式进行了检测。对弯折部分进行了矫正，矫正时加设防护垫板，避免损伤止水铜片。

开仓前，采用红色喷漆对收仓线进行统一喷涂、标示。浇筑过程中，下料口要尽量避开止水铜片，铜片两侧应均匀布料以避免止水铜片移位而影响到防渗效果。止水铜片周围采用复振工艺，振捣后及时检查外露高度，必要时进行按压、提拔，将其外露宽度控制在10 cm。收仓后，及时安排作业人员清除止水铜片上的浮灰，保持清洁。

3 质量控制取得的效果

南欧江四级水电站于2020年5月26日下闸蓄水，6月16日其上游水位达到高程383 m，首台机组进行充水试验。参建各方联合对厂房上游胸墙进行检查，未发现渗漏点；8月31日，上游蓄水位达到高程386 m；9月6日，首台机组成功并网发电，厂房上游胸墙未发现渗漏点。由此可以看出：南欧江四级水电站厂房上游薄壁胸墙施工质量控制效果良好，达到了预期效果。

图3 施工缝半幅铜止水布置大样图

4 结 语

对于高水头河床式电站厂房，进水口薄壁胸墙承受水压大，渗漏风险高，其施工质量直接关系到机组的安全运行。老挝南欧江四级水电站厂房进水口薄壁胸墙施工在采取了有效的质量控制措施后，尤其是施工缝半幅铜止水的应用，防渗效果显著，为后续类似工程提供了可靠的实践经验。