科技创新助力水电建设 “一带一路”又添璀璨明珠

下凯富峡水电站是赞比亚40年来第一个大型水电站，最大的单体基础建设项目，是国之重器，投产后可提高赞比亚38%电力供应能力；是确保南部非洲电力稳定压舱石；是“一带一路”上的璀璨明珠。工程坐落于距离首都卢萨卡90km的凯富河上，拦河坝为碾压混凝土重力坝，坝高130.5m、坝顶长度374m、宽8m，项目以发电为主，安装了5台150MW混流式机组，总装机750MW。

项目团队围绕优质高效筑坝技术，从坝体结构优化、全皮带系统和全断面准三级配单一配合比方面研究了快速高效入仓布料技术；从高掺粉煤灰和超长龄期方面研究了温控防裂技术；从层间水泥净浆处理工艺、变态混凝土底部加浆工艺和成熟度法三方面研究了工艺创新等碾压混凝土施工新技术和新工艺。实现了碾压混凝土坝高效、优质、绿色施工，安全稳定运行，专家鉴定创新技术处于国内领先水平。

碾压混凝土大坝结构设计优化技术

一是坝体分区优化：大坝混凝土分区优化，全断面采用单一配合比，变态混凝土与准三级配碾压混凝土联合抗渗，避免了多种混凝土料的工序转换，提高了碾压混凝土的入仓效率：坝面宽度≥40m的平均浇筑强度为6146 m3/d，坝面宽度12—40m的平均浇筑强度为3701m3/d，坝面宽度小于12m的平均浇筑强度为1191m3/d。

二是坝体结构优化：优化坝体廊道布置，在大坝层间抗滑稳定及坝体应力满足合同要求的前提下，将大坝观测廊道与大坝上游面距离由4.3m扩大至11.4m，满足设备通行，提高施工效率50%以上。

三是廊道体型优化：坝内廊道由传统现浇城门洞形改为顶板预制的矩形廊道，简化了施工工艺，提高施工效率达50%以上。

全皮带机系统快速入仓及布料技术

大坝下游边坡陡峻，无法修筑入仓道路，项目团队采用了全皮带快速入仓系统。拌和楼到坝肩的坝外运输皮带、坝内输送皮带、行走式卸料器、连接皮带、履带式布料机，以及坝内输送皮带顶升装置和自动控制系统，形成了碾压混凝土的全仓号快速入仓和布料系统，真正实现连续施工，从出机口到完成布料时间仅6.5分钟，比汽车运输效率高15%—20%；高速皮带机运输的混凝土温升最大2.2℃，平均仅0.89℃，小于2℃—3℃的普遍温升值。

皮带机全仓面覆盖布料，省去了仓内汽车转运环节，实现了仓内设备少、仓面扰动小，有效避免了车辆轮胎对碾压混凝土表面的扰动破坏，实现高质量施工。

超长龄期高掺粉煤灰准三级配碾压混凝土技术

65%高掺粉煤灰和365天超长龄期碾压混凝土，实现全断面单一配合比，每方节约水泥21kg。高掺粉煤灰和超长龄期混凝土水化热低，混凝土绝热温升仅20℃，有利于抗裂防渗；取消冷却水管布置，进一步简化了仓面施工工艺，更易保证碾压质量。超长龄期高掺粉煤灰准三级配碾压混凝土配合比骨料最大粒径为63mm，防渗碾压性能优良、满足坝体各个分区技术要求，实现了全仓面一种级配混凝土施工，操作简单、入仓混凝土根据施工进度随时调配至施工工作面，避免了多种级配、多种标号混凝土的相互影响，保证碾压混凝土施工的连续性、快速性。

经压水试验和蓄水检验，下凯富峡水电站大坝施工质量优异，全断面应用超长龄期高掺粉煤灰准三级配碾压混凝土作为防渗主体，监测大坝渗漏量0.96L/s, 10000平方米每米水头总渗漏量0.002L/s，好于国际大坝委员会的优良标准0.04L/s，防渗性能优良，达到国际领先水平。大坝蓄水后各廊道和大坝下游面干爽无渗漏。

水泥净浆结合面处理工艺研究

通过试验段对比分析碾压混凝土间歇层分别采取了铺设水泥砂浆、铺洒水泥浆和直接铺筑碾压混凝土的三种方式，下凯富峡碾压混凝土大坝采用间歇层铺洒水泥浆的处理方法，层间黏结强度接近母体抗拉强度的80%，抗渗系数最大0.28×10-6cm/s，满足规范要求的1×10-6cm/s。

变态混凝土底部精细化加浆技术研究

项目试验段对变态混凝土底部加浆、造孔加浆和机拌变态三种加浆方式进行了试验对比，总气孔数和气孔率对比为：底部加浆<机拌变态<造孔加浆，其中底部加浆变态混凝土切面气孔率为4.39%，优于其他加浆方式。

成熟度法判定碾压层缝面状态技术

引入缝面成熟度的概念将碾压混凝土缝面分为热缝、温缝、冷缝三种类型。在低温季节热缝允许暴露时间可达到22h，温缝最长到32h，有力保障了碾压混凝土的连续施工。

《“一带一路”典范工程下凯富峡优质高效筑坝关键技术》获得电建集团2021年度科技进步一等奖、中国施工企业管理协会2021年度科技进步二等奖、中国施工企业管理协会举办的第二届工程建造微创新技术大赛特等奖。最新修订的《水工碾压混凝土施工规范》将变态混凝土底部加浆作为加浆的首选，获得国家专利12项、省部级工法4项，发表科技论文5篇、软著1项。各项技术创新共节约成本4270万元，经济效益显著。（张卫东 周庆国 刘元广 靳俊杰）