科技創新助力水電建設 “一帶一路”又添璀璨明珠

下凱富峽水電站是贊比亞40年來第一個大型水電站，最大的單體基礎建設項目，是國之重器，投產后可提高贊比亞38%電力供應能力；是確保南部非洲電力穩定壓艙石；是“一帶一路”上的璀璨明珠。工程坐落于距離首都盧薩卡90km的凱富河上，攔河壩為碾壓混凝土重力壩，壩高130.5m、壩頂長度374m、寬8m，項目以發電為主，安裝了5臺150MW混流式機組，總裝機750MW。

項目團隊圍繞優質高效筑壩技術，從壩體結構優化、全皮帶系統和全斷面準三級配單一配合比方面研究了快速高效入倉布料技術；從高摻粉煤灰和超長齡期方面研究了溫控防裂技術；從層間水泥凈漿處理工藝、變態混凝土底部加漿工藝和成熟度法三方面研究了工藝創新等碾壓混凝土施工新技術和新工藝。實現了碾壓混凝土壩高效、優質、綠色施工，安全穩定運行，專家鑒定創新技術處于國內領先水平。

碾壓混凝土大壩結構設計優化技術

一是壩體分區優化：大壩混凝土分區優化，全斷面采用單一配合比，變態混凝土與準三級配碾壓混凝土聯合抗滲，避免了多種混凝土料的工序轉換，提高了碾壓混凝土的入倉效率：壩面寬度≥40m的平均澆筑強度為6146 m3/d，壩面寬度12—40m的平均澆筑強度為3701m3/d，壩面寬度小于12m的平均澆筑強度為1191m3/d。

二是壩體結構優化：優化壩體廊道布置，在大壩層間抗滑穩定及壩體應力滿足合同要求的前提下，將大壩觀測廊道與大壩上游面距離由4.3m擴大至11.4m，滿足設備通行，提高施工效率50%以上。

三是廊道體型優化：壩內廊道由傳統現澆城門洞形改為頂板預制的矩形廊道，簡化了施工工藝，提高施工效率達50%以上。

全皮帶機系統快速入倉及布料技術

大壩下游邊坡陡峻，無法修筑入倉道路，項目團隊采用了全皮帶快速入倉系統。拌和樓到壩肩的壩外運輸皮帶、壩內輸送皮帶、行走式卸料器、連接皮帶、履帶式布料機，以及壩內輸送皮帶頂升裝置和自動控制系統，形成了碾壓混凝土的全倉號快速入倉和布料系統，真正實現連續施工，從出機口到完成布料時間僅6.5分鐘，比汽車運輸效率高15%—20%；高速皮帶機運輸的混凝土溫升最大2.2℃，平均僅0.89℃，小于2℃—3℃的普遍溫升值。

皮帶機全倉面覆蓋布料，省去了倉內汽車轉運環節，實現了倉內設備少、倉面擾動小，有效避免了車輛輪胎對碾壓混凝土表面的擾動破壞，實現高質量施工。

超長齡期高摻粉煤灰準三級配碾壓混凝土技術

65%高摻粉煤灰和365天超長齡期碾壓混凝土，實現全斷面單一配合比，每方節約水泥21kg。高摻粉煤灰和超長齡期混凝土水化熱低，混凝土絕熱溫升僅20℃，有利于抗裂防滲；取消冷卻水管布置，進一步簡化了倉面施工工藝，更易保證碾壓質量。超長齡期高摻粉煤灰準三級配碾壓混凝土配合比骨料最大粒徑為63mm，防滲碾壓性能優良、滿足壩體各個分區技術要求，實現了全倉面一種級配混凝土施工，操作簡單、入倉混凝土根據施工進度隨時調配至施工工作面，避免了多種級配、多種標號混凝土的相互影響，保證碾壓混凝土施工的連續性、快速性。

經壓水試驗和蓄水檢驗，下凱富峽水電站大壩施工質量優異，全斷面應用超長齡期高摻粉煤灰準三級配碾壓混凝土作為防滲主體，監測大壩滲漏量0.96L/s, 10000平方米每米水頭總滲漏量0.002L/s，好于國際大壩委員會的優良標準0.04L/s，防滲性能優良，達到國際領先水平。大壩蓄水后各廊道和大壩下游面干爽無滲漏。

水泥凈漿結合面處理工藝研究

通過試驗段對比分析碾壓混凝土間歇層分別采取了鋪設水泥砂漿、鋪灑水泥漿和直接鋪筑碾壓混凝土的三種方式，下凱富峽碾壓混凝土大壩采用間歇層鋪灑水泥漿的處理方法，層間黏結強度接近母體抗拉強度的80%，抗滲系數最大0.28×10-6cm/s，滿足規范要求的1×10-6cm/s。

變態混凝土底部精細化加漿技術研究

項目試驗段對變態混凝土底部加漿、造孔加漿和機拌變態三種加漿方式進行了試驗對比，總氣孔數和氣孔率對比為：底部加漿<機拌變態<造孔加漿，其中底部加漿變態混凝土切面氣孔率為4.39%，優于其他加漿方式。

成熟度法判定碾壓層縫面狀態技術

引入縫面成熟度的概念將碾壓混凝土縫面分為熱縫、溫縫、冷縫三種類型。在低溫季節熱縫允許暴露時間可達到22h，溫縫最長到32h，有力保障了碾壓混凝土的連續施工。

《“一帶一路”典范工程下凱富峽優質高效筑壩關鍵技術》獲得電建集團2021年度科技進步一等獎、中國施工企業管理協會2021年度科技進步二等獎、中國施工企業管理協會舉辦的第二屆工程建造微創新技術大賽特等獎。最新修訂的《水工碾壓混凝土施工規范》將變態混凝土底部加漿作為加漿的首選，獲得國家專利12項、省部級工法4項，發表科技論文5篇、軟著1項。各項技術創新共節約成本4270萬元，經濟效益顯著。（張衛東 周慶國 劉元廣 靳俊杰）