1)葛洲坝二期土石围堰。该围堰最大高度50m,最大挡水头40m,施工水深20多米,围堰须挡水3a,保证通航发电安全,因此按半永久工程设计。传统的水下抛土围堰,安全度不够。经过研究,决定采用混凝土防渗墙方案。防渗墙要承受40多米水头压力,要求防渗墙下游填筑体能够承载且压缩变形很小。水下填土不能满足要求,故采用级配良好的砂卵石料,其水下填筑的容重为2.2t/m3。在砂砾石填料中建两道混凝土防渗墙(经计算,一道墙可能断裂),防渗墙下面的基岩进行帷幕灌浆,葛洲坝大江上游围堰断面图见文献[2]。
(2)三峡工程二期土石围堰。三峡工程二期土石围堰最大堰高80m,挡水头75m,填筑水深60m,施工难度很大,是世界水利工程史上罕见的。如采用传统的水下抛填土石围堰则难以保证施工安全。这一课题曾列入国家“七五”科技攻关计划。美国、加拿大、意大利专家也提出了有关建议方案。经过几十年研究,最后选定双排混凝土防渗墙方案,二期土石围堰断面图见文献[3]。由于混凝土防渗墙允许变形很小,所以要求墙下游填料变形模量较大。因当地砂卵石料很少,故选用当地的风化砂砾料(开挖弃料,粒径大于5mm的含量为30%~60%),用75kW振冲器加密,使其干容重满足1.65t/m3(上部)及1.8t/m3(下部)的要求。两排防渗墙中心距6m、水上部分采用土工薄膜防渗。经专家鉴定,该专题研究成果总体上达到国际先进水平。三峡二期土石围堰与20世纪70年代修建的巴西伊泰普工程围堰相当。伊泰普围堰历时2a完工,而三峡二期围堰施工只用了一个枯水期即告建成。
(3)三峡工程三期碾压混凝土围堰。三峡三期围堰挡水头115m,拦蓄库容147亿m3,按二级临时建筑物设计。设计洪水按10a一遇考虑,保堰洪水按100a一遇考虑。从50m高程至坝顶140m高程,要浇混凝土130万m3。从2003年3月开始浇筑,进度要与洪水赛跑,5月中旬浇至118m高程,6月中旬至140m高程。其中3月份上升了14.3m,4月份上升了23.0m,5月份上升了23.6m。混凝土运输方式采用32t自卸卡车转皮带机入仓,然后用大型推土机平仓、10t以上双筒振动碾振实。其模板、上游面采用自升式悬臂组合式钢模板,下游面系台阶式浇筑,采用普通模板。混凝土温控要求,2~3月份基础部位浇筑温度控制在10~15℃,混凝土最高温度不超过25℃。有效避免了贯穿性裂缝。由于精心设计研究和施工,顺利建成并经过了实践的考验。
2低温混凝土生产技术
20世纪50年代,我国有几座混凝土坝曾发生了有害裂缝,如佛子岭、柘溪、丹江口等,前苏联50年代建设的布赫达尔明和克拉斯洛亚尔斯克坝也曾出现过有害裂缝。丹江口工程初期混凝土发生裂缝后,水电部指示,组织“丹江口温控防裂科研组”。经过半年调研,提出了调研报告,认为这些裂缝与混凝土施工质量、温度控制措施、气温骤降等有着密切关系,建议采取预冷粗骨料和加冷水拌和等措施生产低温混凝土。混凝土内通水冷却,降低水泥水化热产生的温升。大坝采取薄层柱状块段间歇均匀上升等办法浇筑混凝土,并对混凝土表面进行保温、保湿,以提高混凝土的抗裂能力。
丹江口大坝混凝土生产工艺为:对混凝土粗骨料,先用冷水浸泡降温,再加冷水拌和混凝土。粗骨料预冷工艺是在大型预冷缸中用冷水(温度2.2~3.5℃)浸泡80~100min,使粗骨料温度由22~27℃降至3.0~5.4℃,再经脱水工序送至拌和楼顶部的储料仓,运送途中温度有所回升,再加冷水拌和,混凝土拌和后温度可控制在14℃以下。这套工艺效率低、成本高,且出机温度只能降低至14℃,不能满足葛洲坝和三峡工的