9.4 塑性混凝土工程案例
9.4.1 向家坝水电站一期围堰工程
9.4.1.1 基本情况
向家坝水电站位于四川省宜宾县与云南省水富县交界的金沙江下游河段，是金沙江河段规划的最末一个梯级电站，电站总装机容量为6000MW。工程枢纽由拦河大坝、泄水建筑物、左岸坝后厂房、右岸地下厂房、左岸垂直升船机和两岸灌溉取水口等组成[9]。
工程施工导流采用分一、二期导流方式，一期围堰采用塑性混凝土防渗。防渗墙工程最大墙深为81.80m，墙厚为0.8m，成墙面积为51788m2。塑性混凝土防渗墙墙体材料主要设计指标如下：
抗压强度：R28≥4～6MPa，墙高大于30m时，R28以6MPa控制。
初始切线模量：E0=500～700MPa（大值允许1500MPa）。
渗透系数：K28≤i×10-7cm/s。
出机口坍落度：20～24cm。
浇筑时材料坍落度：初始18～22cm（保持在15cm以上的时间不小于1h）。
扩散度：34～40cm。
拌和析水率：＜3％。
初凝时间：≥6h。
终凝时间：≤24h。
9.4.1.2 塑性混凝土施工
（1）混凝土原材料。混凝土原材料如下：
水泥：选用P·O32.5普通硅酸盐或硅酸盐水泥。
粗骨料：选用金沙江天然砂卵石、砾石混合料，最大粒径小于40mm，含泥量不大于1％，饱和面干吸水率不大于1.50％。
细骨料：选用金沙江中河砂，细度模数为1.7～2.6，含泥量不大于1％，饱和面干吸水率不大于1.60％。
膨润土：采用四川雅安产膨润土。
水：采用金沙江渗透过滤净水。
外加剂：采用FDN-OR高效缓凝型减水剂。
（2）混凝土配合比。根据室内和现场配合比试验，塑性混凝土配合比见表9.3。因前期混凝土取样检测成果显示，混凝土28d抗压强度稍高，故后期稍降低水泥用量并提高砂率至55％。
表9.3 塑性混凝土配合比
（3）混凝土拌和及运输。该工程采用3台JS-750型和1台JS-500型双卧轴强制式搅拌机配合PL1200型配料机建立混凝土拌和站。其生产能力为75m3/h。
砂、石骨料采用ZL30型装载机分别装入PL1200型电子秤配料机的储料仓，水泥以袋装倒入，外加剂或其水溶液以专用量具加入，水以继电器自动控制加量。
全部材料加入后按照设计转速强制搅拌30s后即可卸料。
运输混凝土采用2辆6m3和2辆8m3混凝土搅拌车。混凝土浇筑高峰期各增加2辆混凝土搅拌车。
（4）混凝土浇筑导管和导管下设。
1）混凝土浇筑导管采用快速丝扣连接的ϕ250mm钢管，在每套导管的上部和底节管以上部位设置数节长度为0.3～1.0m的短管，导管接头设有悬挂设施。
2）导管使用前做调直检查和压水试验。导管使用3～5次应进行压水试验一次。
3）孔口支撑架用型钢制作，其承载力大于混凝土充满导管时总质量的2.5倍以上。
4）导管下设前需配管和制作配管图。
5）导管按照配管图依次下设，每个槽段布设2～3套导管，导管下设套数按槽长和以下要求确定：一期槽端距离导管不大于1.5m，二期槽端距离导管不大于1.0m，导管间距不大于4.0m。
（5）混凝土开浇、入仓。
1）混凝土搅拌车运送混凝土卸入槽口储料-分料斗，由其分流到各溜槽进入导管顶部料斗。
2）混凝土开浇采用压球法，每个导管均下入隔离塞球。开始浇筑混凝土前，先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土1.0m以上。
（6）混凝土浇筑过程控制。采用“泥浆下直升导管法”浇筑和“压球满管法”开浇。每个导管均下入隔离塞球。开始浇筑混凝土前，先在导管内注入3m3水泥砂浆，并准备好2辆混凝土搅拌车的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土1.0m以上；导管埋入混凝土内的深度保持在1～6m，最大深度不超过8.0m；槽孔内混凝土面应均匀上升，其高差控制在0.5m以内。开浇从底部最深的导管开始。混凝土必须连续浇筑，混凝土面上升速度不小于3～5m/h。
进入终浇阶段后及时拆卸导管，勤拆少拆，适当减少导管埋深，经常上下活动导管，增加测量混凝土面深度的频次，及时调整各根导管的混凝土注入量；采用木棍等硬杆探测混凝土面；槽内插入软管，采用清水和分散剂稀释孔内泥浆等措施保证顶部混凝土质量。
9.4.2 溪洛渡水电站围堰工程
9.4.2.1 基本情况
溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷中，下游距宜宾市184km（河道里程），左岸距四川省雷波县城约15km，右岸距云南省永善县城约8km，总装机容量为12600MW。电站枢纽由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物等组成。拦河大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高为278.00m[10]。
溪洛渡上、下游围堰堰基覆盖层（包括堰体填筑料）防渗采用塑性混凝土防渗墙，塑性混凝土防渗墙最大深度为52.0m，厚度为1.0m，防渗面积为7652.87m2。塑性混凝土防渗墙墙体材料主要设计指标见表9.4。
表9.4 塑性混凝土防渗墙墙体材料主要设计指标表
9.4.2.2 塑性混凝土施工
（1）塑性混凝土配合比。混凝土防渗墙工程正式开工前，按技术文件和施工图纸要求进行塑性混凝土室内和现场配合比试验，围堰防渗墙施工中实际采用了两种塑性混凝土配合比，见表9.5。
围堰防渗墙浇筑初期因遇冬季严寒天气和南方雪灾，湖南澧县膨润土无法按时供应，按监理要求及时补做了四川名山膨润土的塑性混凝土配合比试验，故前期浇筑的14个槽段（即S01、S25、S26、X00、X01、X03、X07、X11、X12、X13、X15、X18、X19、X20）采用了配合比1的塑性混凝土，而其他剩余的33个槽孔采用了配合比2的塑性混凝土。
表9.5 围堰防渗墙塑性混凝土配合比表 单位：kg
（2）混凝土拌和及运输。根据招投标文件要求，防渗墙浇筑采用商品塑性混凝土，由右岸水电武警塘房坪混凝土拌和楼拌制混凝土，采用8m3混凝土搅拌车运输到施工现场槽孔前的储料槽内。
（3）混凝土浇筑导管和导管下设。
1）浇筑导管。
a.混凝土浇筑导管采用快速丝扣连接的ϕ250mm钢管，导管接头设有悬挂设施。
b.导管使用前做调直检查、压水试验、圆度检验、磨损度检验和焊接检验，检验合格的导管做上醒目的标识，不合格的导管不予使用。
c.导管在孔口的支撑架用型钢制作，其承载力大于混凝土充满导管时总质量的2.5倍以上。
2）导管下设。
a.导管下设前需配管和制作配管图，配管应符合规范要求。
b.导管按照配管图依次下设，导管距槽孔端部或接头管壁距离保持在1.0～1.5m，导管间距不得大于5.0m，当孔底高差大于25cm时，导管中心置放在该导管控制范围内的最低处。导管底口距槽底距离控制在15～25cm。
3）混凝土开浇及入仓。
a.混凝土搅拌车运送混凝土至槽孔前储料罐，再分流到各溜槽进入导管。
b.混凝土开浇采用压球法，每个导管均下入隔离塞球。开始浇筑混凝土前，先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。
c.混凝土必须连续浇筑，槽孔内混凝土面上升速度不得小于2m/h，并连续上升至高于设计规定的墙顶高程0.50m以上。
（4）浇筑过程的控制。
1）导管埋入混凝土内的深度保持在1～6m，以免泥浆进入导管内。
2）槽孔内混凝土面应均匀上升，其高差控制在0.5m以内。每30min测量一次混凝土面，每2h测定一次导管内混凝土面，在开浇和结尾时适当增加测量次数。
3）严禁不合格的混凝土进入槽孔内。
4）浇筑混凝土时，孔口设置盖板，防止混凝土散落槽孔内。槽孔底部高低不平时，从低处浇起。
5）混凝土浇筑时，在机口或槽孔口入口处随机取样，检验混凝土的物理力学性能指标。
9.4.3 沙湾水电站一期围堰工程
9.4.3.1 基本情况
沙湾水电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇，为大渡河干流下游梯级开发中的第一级电站。该工程以发电为主，兼顾灌溉和航运功能。电站装机容量为480MW，额定水头为24.5m。河床式厂房后接长9015m的尾水渠，尾水渠利用落差为14.5m。
沙湾水电站一期围堰防渗墙轴线总长度为998.83m，其中上游围堰长358.84m，纵向围堰长567.66m，下游围堰长72.33m。沙湾水电站一期围堰补强防渗墙共计完成造孔进尺61514m2，混凝土浇筑73000m3，拔管11572m，预灌浓浆14000m[11]。
围堰墙体材料采用塑性混凝土，28d抗压强度不小于5MPa，变形模量不大于1500MPa，抗折强度f28≥1.5MPa，渗透系数K≤i×10-7cm/s，允许渗透坡降不小于80。设计墙厚1.0m，最大墙深80.50m，平均墙深61m。墙体穿过岩溶角砾岩（5.5～31.1m），深入泥质白云岩0.5m；若无岩溶角砾岩，墙体穿过覆盖层深入灰岩1.0m。
9.4.3.2 塑性混凝土施工
通过设计和试验，施工中采用的两个配合比（一级配、二级配）见表9.6。
表9.6 沙湾水电站补强防渗墙塑性混凝土施工配合比 单位：kg/m3
防渗墙混凝土浇筑采用泥浆下直升导管法。开浇前先在导管内注入适量的水泥砂浆，并准备好足够数量的混凝土，以使隔离的球塞被挤出后，能将导管底端埋入混凝土内。
依据从深至浅的顺序逐根浇筑导管。开浇时用测绳和测饼随时监测槽孔内混凝土面深度；当混凝土面深度比某根导管管底处的深度小10cm左右时，此处导管开浇。
开浇后严格控制混凝土面的高差和导管埋深以防混浆；各导管保持均匀进料，控制好进料速度，定时定点测量混凝土面深度，做好导管拆卸记录，防止产生“压气”和漫溢现象。临近终浇时要及时确定还需搅拌的混凝土量，并及时通知拌和站。设计浇筑高程为距导墙顶部1.0m，为保证墙顶混凝土质量，实际终浇高程按距导墙顶部0.5m控制。
9.4.3.3 塑性混凝土质量及墙体质量
（1）混凝土施工性能。每次浇筑混凝土时，拌和站和浇筑现场分别由试验人员检查混凝土的坍落度、扩散度、坍落度损失和含气量等指标。前两项指标每6～8车抽检一次，当混凝土拌和料性能不稳定时，加密抽检，发现问题及时通知拌和站。190个槽段混凝土施工性能检测数据统计成果见表9.7。
表9.7 混凝土施工性能检测数据统计成果表
续表
（2）塑性混凝土机囗取样成型试件检验结果见表9.8。
表9.8 塑性混凝土机口取样成型试件检验结果
抗压强度离差系数Cv=0.117，保证率P=100％，施工质量控制水平达到优良标准。
试验结果表明弹性模量数值偏大，要满足抗压强度不小于5MPa的要求，弹性模量很难控制在1500MPa以内；但弹强比仍在塑性混凝土的范围之内，基本符合设计要求。成墙后检查孔芯样的弹性模量大部分在3200～3700MPa，大于孔口取样试件的弹性模量。
弹性模量偏大的主要原因：一是塑性混凝土的设计强度与设计弹性模量不完全匹配；二是水下浇筑混凝土的施工配制强度要求高于同等级的地上浇筑混凝土；三是水泥掺量较多，膨润土掺量较少。如何在强度满足要求的前提下，进一步降低塑性混凝土的弹性模量和弹强比是今后需要继续研究的课题。
（3）墙体钻孔检查。此次共布置墙体检查孔9个、接缝检查孔1个，累计完成钻孔进尺571.05m。钻孔取芯率达到99％以上，芯样均匀、密实。完成注水试验106段。10个检查孔注水试验的结果表明墙体渗透系数K均满足设计要求。
（4）无损检测。防渗墙完工后，中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院物探分院对该防渗墙使用高密度电测法进行了墙体缺陷检查，探测部位长度上游围堰为280m，纵向围堰为567m，下游围堰为62m，总长度为909m。探测数据分析成果表明防渗墙整体密实，无夹泥现象。
9.4.3.4 施工质量评定
该工程单元质量评定标准采用《水电水利基本建设工程 单元工程质量等级评定标准第1部分：土建工程》（DL/T 5113.1—2005）。该工程单元工程190个，合格190个，合格率100％，优良177个，优良率93.15％；分部工程1个，合格1个，合格率100％，优良1个，优良率100％，该工程质量经评定达到优良[12]。