永和水电站堆石混凝土施工可行性分析

薛秀清

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概况

永和水电站位于沁源县郭道镇永和村东沁河一级支流紫红河上，设计总库容968.41万m3，死水位1132.85m，对应死库容155.03万m3，正常蓄水位1148.00m，对应兴利库容803.62万m3，汛限水位1148.00m，50年一遇设计洪水位1149.76m；500年一遇校核洪水位1150.55m，溢洪道最大泄量1080.15m3/s，单宽流量9．0m3/s。水电站以向华电集团沁源电厂等企业供水为主，兼有灌溉、发电和其他效益，是一座综合利用的水利水电工程。

根据长治市水利勘测设计研究院的初步设计，永和水电站大坝采用埋石混凝土重力坝，全长388m，最大坝高40m，坝顶宽8m，坝顶高程1152m。挡水坝段全长255m，溢流坝段全长133m，布置在大坝靠近左岸主河槽的位置。坝体采用上游坝面混凝土防渗，坝基采用帷幕灌浆。上游面1138.2m以上为铅直面，1138.2m 以下坡度为 1∶0．2；下游面高程 1148．50m以上为铅直面，以下至坝基坡度为1∶0．7。

针对永和水电站大坝结构，经研究分析，堆石混凝土适用于挡水坝段Ⅰ区、Ⅲ区大坝下游面、Ⅴ区坝体内部混凝土和溢流坝段Ⅴ区坝体内部混凝土。

堆石混凝土重力坝构造在坝顶布置、坝体防渗、坝体排水、坝体分缝等方面与原设计保持一致。在温度控制及防裂措施方面，堆石混凝土无需埋设冷却水管，对混凝土生产过程中的预冷措施可大大简化。

2 堆石混凝土施工可行性分析

永和水电站工程建筑材料主要包括水泥、钢材、块石、碎石和砂，上述材料基本能满足堆石混凝土的施工要求。通常情况下，堆石混凝土需粉煤灰作为主要建材，长治市具有多个电厂，能够满足工程需要。混凝土施工大大减少了水泥、砂子、石子的需求量，相应增加了堆石料。堆石料可充分利用开挖料中等硬度以上的大石块，也可从郭道以西石灰岩山区集中采购。

坝址附近河床宽200~300m，可用的施工场地主要为坝址下游河床及下游两岸台地。工程施工场地相对开阔，适于堆石混凝土大仓面机械化施工的要求，能够充分发挥堆石混凝土施工效率高的特点，有效缩短工期。在大坝两岸易修筑上坝道路，自卸汽车可直接将堆石料运输至仓面堆积。

堆石混凝土施工所需的主要设备包括自卸汽车、挖掘机、双卧轴强制式拌合楼及混凝土输送泵等。

3 堆石混凝土工艺

3.1 支立模板

堆石混凝土施工对模板的要求与常态混凝土基本一致。专用自密实混凝土具有优越的流动性能，其产生的侧压力一般比常态混凝土更大，根据经验按照2.5倍水压力估算可知，模板自身的刚度以及支撑的强度均能满足此要求。同时模板应具有良好的密闭性，以防跑浆、漏浆等问题发生。在下游面支立大模板，上游面砌石作为上游面混凝土模板。

3.2 堆石入仓

堆石料是堆石混凝土中主要的建筑材料，堆石入仓的施工效率影响堆石混凝土的施工速度，因此应结合工程现场情况设计快速合理的堆石入仓方案。最好是通过自卸汽车直接将筛选好的堆石料运输至仓面，同时由挖掘机配合进行堆石料的局部倒运、平整。因此，在道路条件允许的情况下应优先考虑自卸汽车运输堆石料至仓面的方式。

在模板、坝段伸缩缝以及止水片附近，可人工进行辅助堆石，留出足够的保护层，以防模板、止水带等被堆石撞击。

3.3 专用自密实混凝土的生产与浇筑

专用自密实混凝土具有良好的流动性能和抗离析性能，能够适应不同的浇筑条件，可直接通过混凝土输送泵浇筑堆石仓面，且浇筑无须振捣，单向顺序应依靠自重填充堆石体的空隙。

3.4 堆石混凝土养护

堆石混凝土的养护应满足常态混凝土养护的基本要求，在堆石混凝土强度大于2.5MPa后方可在仓面上进行下一仓的堆石入仓工作。

4 施工效率与进度分析

堆石混凝土施工速度主要受堆石入仓和专用自密实混凝土生产浇筑两个环节制约，堆石完成仓面平整后即可浇筑专用自密实混凝土，同时亦可进行下一平行仓面的堆石工作，两个环节在施工人员、设备、道路等安排上互不干扰。

4.1 专用自密实混凝土生产

采用2×1.5m3拌合楼生产专用自密实混凝土，每小时可生产100m3，按照45%的填充率计算，可浇筑完成约220m3的堆石混凝土。

4.2 专用自密实混凝土浇筑

采用HBT-80型混凝土输送泵，每小时泵送专用自密实混凝土量为60m3，按照45%的填充率计算，可浇筑完成约130m3的堆石混凝土。

4.3 堆石入仓

利用20t自卸汽车直接将堆石运输至仓面倾卸，按照每5min一车次计算，每小时可完成堆石180m3。

综上所述，单个混凝土拌合站即可匹配其他施工设备进行堆石混凝土施工，相应的堆石混凝土单位生产能力约为180m3/h。按照日均施工时长10h，每月有效浇筑时间20d计算，堆石混凝土月浇筑强度3.6万m3，21万m3堆石混凝土理论工期约6个月，与常态混凝土相比可节约50%的工期。

5 经济效益分析

将原设计的C9015埋石混凝土改为C20堆石混凝土，在成本上比C9015埋石混凝土降低4元/m3，节省了工程投资。

6 结语

综合分析，埋石混凝土变为堆石混凝土后，施工便利，既可降低工程成本，又节约了工期。建议将永和水电站工程大坝埋石混凝土变为堆石混凝土施工。