外摻MgO微膨脹混凝土在落腳河水電站拱壩中的應(yīng)用
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摘要: 在水利水電工程建設(shè)過程中應(yīng)用新技術(shù)能提高工程的質(zhì)量和加快工程的進度, 但新技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新必須通過先進的項目管理理念來推動。外摻MgO混凝土筑壩新技術(shù)在落腳河水電站拱壩中的應(yīng)用, 較好地解決了混凝土拱壩的開裂問題, 而且在筑壩施工中全部或部分取代了傳統(tǒng)的混凝土溫控措施(骨料預(yù)冷、加冰拌和、預(yù)埋冷卻水管通水冷卻、分層分塊澆筑等) , 實現(xiàn)了該水電站拱壩快速、厚層、連續(xù)通倉澆筑, 從而大大簡化了澆筑施工工藝、加快了施工進度、降低了工程造價, 取得了顯著的社會經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞: 水工材料; MgO微膨脹混凝土; 落腳河水電站 前言
落腳河水電站坐落在貴州省西北部大方縣境內(nèi)的六沖河一級支流白甫河上, 工程任務(wù)以發(fā)電為主, 電站總裝機容量為20 MW, 水庫總庫容4650萬m3。該工程樞紐主要由大壩、沖沙底孔、引水隧洞、發(fā)電廠房、開關(guān)站等主要建筑物組成, 工程等級為Ⅲ等; 大壩為橢圓雙曲混凝土薄拱壩, 最大壩高81 m, 屬3級建筑物, 壩體混凝土方量915萬m3。
在實施落腳河水電站項目管理之初, 針對該項工程的建設(shè)特點和主要建筑物的結(jié)構(gòu)形式, 經(jīng)過認(rèn)真分析和評估, 決定在影響工程建設(shè)投資和對工期起決定性作用的混凝土雙曲拱壩中采用外摻MgO微膨脹混凝土的筑壩新技術(shù), 以達(dá)到提前建成發(fā)電、創(chuàng)造更大經(jīng)濟效益和社會效益的目標(biāo)[ 1 ] 。
1 外摻MgO微膨脹混凝土技術(shù)的特點
外摻MgO微膨脹混凝土筑壩技術(shù)的主要特點是: 在混凝土中摻入適量的輕燒MgO, 利用MgO后期延遲性微膨脹(不可逆)產(chǎn)生的自生體積變形補償大體積混凝土水化熱消散時的體積收縮, 達(dá)到消減壩體混凝土的溫降拉應(yīng)力的目的。
由于MgO微膨脹混凝土在筑壩材料方面進行自我改進后能達(dá)到防裂的目的, 所以在澆注壩體混凝土?xí)r就能改變以往小分塊、柱狀、跳倉、薄層、長間歇的澆筑方式, 而采用連續(xù)覆蓋通倉、不間歇或小間歇(要求做到不間歇,因施工因素可能是小間歇)的澆注方式; 同時可簡化或取消常態(tài)混凝土筑壩應(yīng)采用的溫控措施, 這就加快了壩體混凝土的澆注速度。將MgO微膨脹混凝土筑壩技術(shù)應(yīng)用到薄拱壩時, 根據(jù)工程實踐和計算機仿真分析, 拱壩壩體可以不設(shè)縱縫, 也可以不設(shè)橫縫或只設(shè)極少數(shù)誘導(dǎo)縫, 從而也大大節(jié)省和縮短了封拱灌漿(或后期對拉開的誘導(dǎo)縫補償灌漿)的時間。因此, 采用外摻MgO微膨脹混凝土筑壩技術(shù)后壩體可以更快的提前擋水和投入運行使用[ 2 ] 。 經(jīng)試驗研究還表明, MgO 混凝土具有較好的后期性能: a1 與常態(tài)混凝土相比, 其抗壓抗拉強度一般可分別提高3% ～6%和10%左右; b1 MgO混凝土的彈性模量一般可增長10%左右, 而大壩混凝土的泊松比平均值為0116, 符合一般規(guī)律;c1MgO混凝土的徐變度大于普通混凝土, 若同時摻粉煤灰混凝土則其徐變度要增大20%以上, 對提高混凝土的抗裂性能有利; d1 MgO混凝土的抗?jié)B透能力可提高60% , 同時其抗凍融性能亦有所提高; e1MgO混凝土在自由狀態(tài)下耐蝕性能雖然有所降低(耐蝕系數(shù)下降6%左右) ,但在約束條件下不僅沒有影響,反而有所提高。
2 外摻MgO微膨脹混凝土筑壩技術(shù)應(yīng)用過程管理
新技術(shù)的推廣應(yīng)用、發(fā)展和創(chuàng)新,有賴于實施嚴(yán)格的科學(xué)管理。在落腳河水電站雙曲拱壩外摻MgO微膨脹混凝土筑壩技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中,貴州中水建設(shè)項目管理有限公司在管理方面著重控制了下述5個關(guān)鍵管理點。
2、1 項目管理機構(gòu)的建設(shè)
為充分對落腳河水電站工程進行項目管理,按圖1進行電站項目經(jīng)理部組織機構(gòu)的建設(shè)。
由圖1可以看出,該組織機構(gòu)為強矩陣式組織機構(gòu),項目管理總承包受業(yè)主委托全面主持項目實施過程的管理,組織開展業(yè)主方項目管理的各項工作。項目管理單位承擔(dān)的工作和任務(wù)具體包括投資控制、進度控制、質(zhì)量控制、合同管理、信息管理、組織與協(xié)調(diào)等。
 2、2 設(shè)計管理
設(shè)計管理工作是落腳河水電站整個項目實施過程中的龍頭,是項目正常進展的關(guān)鍵。在電站整個項目管理的過程中,設(shè)計項目管理的核心任務(wù)并非是只對設(shè)計工作監(jiān)督,而是通過采取技術(shù)、經(jīng)濟、組織和合同等各方面的綜合措施,對項目的目標(biāo)進行早期有效的控制。即由項目設(shè)計經(jīng)理對電站整個設(shè)計工作進行管理,對設(shè)計進行投資控制、進度控制、質(zhì)量控制、合同管理、信息管理,以及設(shè)計組織協(xié)調(diào)。設(shè)計經(jīng)理對現(xiàn)場項目經(jīng)理負(fù)責(zé),為設(shè)計工作的第一責(zé)任人。
對于新技術(shù)的運用,只要該技術(shù)能夠滿足工程需要,并且能為工程帶來切實可靠的效益,經(jīng)過參建各方的共同認(rèn)可,均可在工程上進行實施。落腳河水電站外摻MgO混凝土就是經(jīng)過了科研、試驗、設(shè)計、仿真、溫控等多個單位充分細(xì)致的研究、論證,得到業(yè)主認(rèn)可后才在該水電站拱壩上使用的。
2、3 MgO混凝土的原材料選擇及質(zhì)量控制
混凝土的質(zhì)量必須從源頭抓起,即從原材料的質(zhì)量進行控制。落腳河水電站工程所用的主材(水泥、減水劑、粉煤灰、MgO)均由項目管理單位統(tǒng)一定廠采購, 且每批材料到工地后必須經(jīng)檢驗合格后才能使用。
2、4 MgO混凝土施工工藝控制
根據(jù)混凝土拱壩設(shè)計和施工等有關(guān)規(guī)范, 結(jié)合外摻MgO混凝土的技術(shù)特點和現(xiàn)場具體情況, 專門編制了“落腳河外摻MgO 混凝土拱壩施工工法”, 對混凝土拌和全過程必須控制好的每個細(xì)小環(huán)節(jié)作了明確的規(guī)定?；炷粮鹘M成材料的投料順序及拌和過程見圖2, 其中MgO投料采用“濕摻”法添加, MgO 的稱量準(zhǔn)確是最關(guān)鍵的一步, 要求其稱量誤差小于1%。
外摻MgO混凝土的檢測、運輸、澆筑及對模版的要求均與常態(tài)混凝土一致, 在具體施工過程中, 嚴(yán)格按照混凝土施工規(guī)范和施工工法進行實施即能滿足混凝土施工工藝的要求。
2、5 MgO混凝土施工質(zhì)量控制和管理
外摻MgO混凝土的施工質(zhì)量與常態(tài)混凝土相同, 但MgO混凝土最重要的一個問題就是要保證其膨脹的均勻性, 如果膨脹不均勻就可能破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)而降低混凝土質(zhì)量。如前所述, 首先要求MgO摻量準(zhǔn)確、拌和均勻。水泥內(nèi)一般都內(nèi)含有MgO, 外摻MgO的方式有水泥廠外摻和施工現(xiàn)場外摻2種。水泥內(nèi)MgO含量可采用水泥化學(xué)分析方法( GB /T 176 - 1996 )檢測, 貴州各水泥廠所生產(chǎn)的水泥中MgO的含量均不同, 但據(jù)統(tǒng)計一般都在2%以內(nèi), 具體數(shù)據(jù)在水泥出廠前要經(jīng)過檢測, 并作為調(diào)整MgO外摻量的依據(jù)。落腳河水電站大壩混凝土外摻MgO方式采取工地現(xiàn)場外摻, MgO摻量的均勻性檢測采取出機口用EDTA 鉻合滴定差減法測定鎂[ 3 ] 含量, 檢測結(jié)果均達(dá)到設(shè)計要求。在落腳河水電站大壩澆筑壩體墊層混凝土?xí)r,由于MgO的稱量器出了問題, 導(dǎo)致MgO的摻量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計的要求, 該部分超標(biāo)MgO混凝土若不進行處理, 無異于一個“定時炸彈”埋在壩基,因此將已澆筑的1 000多m3 墊層混凝土進行了全部挖除處理。
3 落腳河水電站采用外摻MgO 混凝土筑壩新技術(shù)的效益
采用MgO混凝土再輔以其他的適當(dāng)措施(如表面保溫、保濕和灑水養(yǎng)護等) , 不僅有利于解決混
凝土壩的開裂問題, 而且可以全部或部分取代傳統(tǒng)的混凝土溫控措施(骨料預(yù)冷, 加冰拌和, 預(yù)埋冷卻水管, 通水冷卻, 分層或分塊澆筑等) , 可以實現(xiàn)快速、厚層、連續(xù)通倉澆筑, 可以全天候施工,從而大大簡化了施工工藝、加快了施工速度、降低了工程造價并縮短了工期。
落腳河水電站大壩施工利用外摻MgO混凝土筑壩新技術(shù), 使用效果比較理想, 從2005年12月24日至2006年5月16日, 在不到5個月的時間里澆筑了大壩混凝土5萬m3 , 完成了常規(guī)混凝土筑壩需10 多個月才能完成的工程量(比常規(guī)混凝土筑壩提前了8～15個月的工期) , 使水庫提前達(dá)到了初期蓄水高程, 為電站提前發(fā)電創(chuàng)造了基本條件; 同時, 節(jié)約了工程投資近400萬元, 取得的經(jīng)濟效益和社會效益都極為顯著。
參考文獻(xiàn):
[ 1 ] 美國項目管理協(xié)會. 項目管理知識體系指南(第3版)[M ]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2005.
[ 2 ] 李承木, 袁明道. 外摻MgO微膨脹混凝土筑壩技術(shù)應(yīng)用綜述. 水利水電科學(xué)技術(shù)進展, 2003,(6) : 57- 63.
[ 3 ] 李承木. MgO混凝土自生體積變形的長期研究成果.水力發(fā)電, 1998, (6) : 55- 59. |
| 原作者： 劉安元, 楊廉海, 劉辛 |
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