摘要：Ralco水电工程在2004年建成之后将向智利提供570MW急需的峰荷容量。本文回顾了工程在富有挑战性的环境中大坝设计和前期RCC大坝施工。
关键词：智利 Ralco工程 挑战性 RCC大坝 施工
Ralco水电工程通过开发232m３/s的平均流量和175m的净水头平均每年发电3100GWh。工程位于智利第八区和第九区之间的Biobio河上并由Enersis Group的分支智利Endesa公司拥有。
Ralco 水电工程碾压混凝土（RCC）重力坝的建设将建成一个面积为3467公顷的水库。它是智利国内第二个采用这种型式的大坝，其最大坝高155m，坝顶长度360m，总浇1.5×106m３。
主坝设计为上游面垂直、下游面倾斜坡率0.8/1(水平/垂直)的型式。水库建筑物包括一条溢洪道，它位于大坝中部、安装三个弧形门、最大泄量6550m３/s。在坝体和电站尾水渠出口之间有一条流量为27.1m３/s的生态底孔。
水电站厂房位于地下长107m、宽26m、高47m的山洞中。水流通过一根直径9.2m长7km的压力隧洞导入厂房。
１施工进度
Ralco工程主坝的施工随着位于Biobio河洪水位之上的基础挖掘工作的实施在1999年2月开始。同期，直径13.5m长510m导流隧洞的建设使河水于2000年12月改道。围堰的建设保证了河床上的正常施工。上游围堰设计为50m高的重力坝，用不渗透和渗透材料填筑，在下游倾斜面使用具有保护作用的砌石，使水流可以通过坝体顶部。
在2001年5月，就在上游围堰完成前，Biobio河的一场大洪水漫过堰顶造成上游围堰局部破坏和下游围堰的全部破坏（见2001年第3期H&&D）。因为上游围堰冲蚀破坏部分的重建，使用了RCC。为了减小延误的工期，考虑最好减少围堰RCC部分的的高度并设计在第一个冬季期间（2002年5月到8月）出现漫顶。这一方面减少了重建围堰的时间，另外也使的大坝RCC浇筑可以更快开始。
Ralco大坝施工合同包括最终开挖和灌浆工程由下属于智利建筑公司Fe Grande和Brotec的Consortium Febrag；另外北美承包商ASI RCC公司为RCC工程提供专业技术。
大坝RCC浇筑在2002年1月开始。因为漫顶的可能性很大，决定提高大坝下游部分做临时下游围堰来使用。幸运的是，漫顶没有发生，大坝下游提高部分没有发挥围堰作用。
到2002年6月底为止，RCC浇筑总量达257000m３，最大浇筑速度5000m３/天和60000m３/月。坝体施工还受到冬季气候条件的影响，2002年6月总降雨量达1600mm并且低于冰点温度的天数占很高比例。依照施工进度，RCC浇筑要在2003年9月完成。溢洪道工程的完成将提前到2003年初，这将增加常规混凝土方量40000m３。
２ RCC大坝设计
Ralco大坝的设计由一家智利的工程公司Ingendesa SA负责，技术支持由来自澳大利亚Gutteridge Haskins和Davey Pty Ltd咨询公司的RCC专家B.Forbes。Ingendesa在建设期间派出Endesa的代表也为工程提供技术、检查和质量控制方面的服务。
对高达155m的Ralco大坝，最重要的挑战之一就是需要全面的调查详细了解大坝的构造以保证大坝能够在各种压力作用的环境下有足够的稳定性和抵抗力。其中包括大坝自重，水压力，泥沙压力，扬压力，地震荷载和高温作用。在这种考虑下，分别对大坝在静止条件 ，假定静止条件，动态条件和热条件下进行二维和三维有限元分析。对每种分析都考虑了大坝构造，边界条件和荷载作用。
间距约20米设置伸缩缝，它将大坝分成18个坝段。相邻坝段的相互作用以及不同坝段之间还有坝体基岩与库水之间的相互作用已做过计算和评估。
另外，要使坝体水泥用量经济上最优，确定最佳配合比，分析后达到设计强度，研究该地区混凝土特性，确定生产的RCC完全凝聚后的实用性就是很有必要的。在这一进程中，通过试验和对试验坝的研究证明设计是很有效用的。
试验研究确定了一个最小配合比，其中，波兰特火山灰水泥180kg/m３、渣块126kg/m３，火山灰54kg/m３。基于智利Pangue的第一个碾压混凝土大坝Ingendesa的经验，骨料级配决定了使用福尔方法以适应RCC的要求。根据骨料的特点就必须考虑添加细骨料来保证碾压混凝土的可用性。因此，一种干磨粉设备被用来生产细砂—充填砂 ，其级配好于美国材料协会第100号网筛标准，平均布莱因细微粒度3000cm２/g。必须生产充填砂是因为大坝附近自然细砂的短缺和地层中细纱的不可用性决定的。根据大坝分析要求，RCC拌和料的设计要求在浇筑15秒后水分达到标准并且在365天内抗压强度达到18.5kgf/cm2。
Ralco大坝设计规定每浇筑30厘米厚混凝土后进行碾压。为确保两层碾压混凝土的粘结，在两层间铺设1厘米厚和易性好、塌落度26-28厘米的垫层砂浆。使用水泥的特性要求混凝土的初始条件要求当层面不能达到100度-小时时就要清除垫层砂浆。当层面接近成熟度1000度-小时时，需要对层面之间的特殊接缝处理，比如用高压水枪冲洗。成熟度的计算是用平均环境温度加上10度，乘以层表面的曝光时间。
大坝将在冬季施工，冬季和雨季RCC的浇筑应依据技术规范进行。以位于Ralco下游30公里处的Pangue大坝施工期间获得的经验为基础，建设RCC的浇筑可以在降雨强度低于3毫米每小时、外界环境温度高于-4.5度时继续进行。但这是在采用某些保护措施和遇见特殊要求的情况下，比如采取保护措施在裸露面上铺设热垫层，对水或者碾压混凝土骨料进行预先加热。
在大坝的表面和相邻段的连接处采用泥浆填塞碾压混凝土（GE-RCC）。GE-RCC拌和料每立方米碾压混凝土中含有100公升泥浆。泥浆水灰比为0.78：1，水泥中含有2%的上等活性增塑剂。这种配合比让泥浆粘性达33-36s，使其可以渗入碾压混凝土块，获得塌落度在6-8厘米之间的GE-RCC，于是可以像传统混凝土一样震捣。横向伸缩缝部位在上游面设置双层不透水的聚氯乙烯材料作为柔性水封并且在水封后设置排水沟来收集渗水、监测横缝。
大坝设计进行固结灌浆来堵塞坝基岩石裂缝，改进基础的构造性能。设计灌浆孔深8米，使用GIN方法依据孔深达到最大压力和允许进入量的限制使压力值控制在5-15kgf/cm2。
Ralco大坝在不同的高程设置了三条廊道。以便于灌浆和排水观测。灌浆帷幕设计为130米深入河床。压力和允许进入量的限制和用GIN方法进行固结灌浆的方法相似。使用的特殊泥浆是粘性33s，每两小时沉降量为5%。
RCC的质量控制通过圆柱试块的实验测定不同龄期的抗压和抗拉强度。另外，需监测结合层以确保RCC的浇筑和碾压达到规范的详细要求。随着施工进程，还要从四个不同的高程大坝中心补充测试相关的抗力和渗透性。
最后，大坝工作情况观测，考虑在不同高程设置的热电偶来记录坝体中水泥水化产生的温度变化。Ralco大坝处在地震频繁区，因此考虑安装测压管和加速度记录仪来分析大坝在地震中的性能。
转贴于３ 施工方法和设备
Ralco工程将成为世界上最高最大的碾压混凝土大坝工程之一。大坝的尺寸，陡峭的地形，Biobio河上游偏远狭窄崎岖的峡谷及恶劣的气候条件，使得大坝工程的建设具有很大挑战性。
为达到建设进度要求，在已经达到浇筑记录中，需要非常高的ＲＣＣ浇筑速度。这就要求生产、储存、运输大量的材料。最大RCC生产量预计达到每小时6000方每月13万方的水平。这将每天使用大约12000吨的骨料同时用去1200吨的水泥（每天超过500车）。
碾压混凝土大坝施工有四个基本要求：
混凝土成分（碾压混凝土和常规混凝土）
混凝土生产
混凝土运输到大坝
混凝土浇筑
对每一个部分适当的规模是RCC大坝施工成功的重点。不恰当的规模将限制RCC的浇筑并且会对后续施工产生不利影响。正因如此，混凝土成分的生产量应该超过运输量，而且运输量应该超过浇筑量。
许多RCC大坝工程（或者大多数）因为对需要什么在这些地方会发生什么不了解，低估而产生了问题。Ralco工程也不例外，有时因这些方面出现问题，结果就导致减小RCC浇筑速度的情况出现。通常不管是混凝土生产还是运输都少于预计值和最终需求量。正在改进的系统有望在需要时能有足够的生产量。
３.１骨料生产
规范说明要求四种骨料尺寸：两种粗骨料（20-40毫米和5-20毫米）、两种细骨料（一种粗砂和一种细砂）。合同最初准备的两种骨料产地大约在大坝上游5公里和12公里处。而且必须使用两个产地才能获得足够的材料。正是因为这个原因还有两个产地不同的特点，就计划建立两个骨料生产厂。
工程初期因为环境和考古方面的原因使距离最近的料场不能使用。因此选择了距离原料场12公里的上游第二料场。而且可以利用的骨料是河流沉积物，通常质量差且大小不一。
两个骨料场设备相似都包括进行初步粉碎的颚式粉碎机，进行二次粉碎的圆锥形粉碎机和清洗、分离粗砂、骨料的湿筛。由于地形地质的条件骨料的储藏量是很有限的，因此骨料的生产能力要接近混凝土的生产能力。现在在建的第三个相同的骨料场将满足在2002年9月开始的预计最高的浇筑速度要求。
３.２混凝土生产
工程的陡峭地形要求混凝土拌和站建在大坝上游右岸35米高、土工织物加固，有排水装置的土基上。两个混凝土拌和站共三个容量9立方米倾斜式搅拌器现在正用来生产RCC和基础砂浆。第三个拌和站正在建设，它将主要供应溢洪道混凝土和基础砂浆。
鼓型拌和站RCC的最大理论生产量是700立方米每小时。现在的实际生产量是大约400立方每小时。对拌和站的继续改进会增加生产能力直到满足工程以后的需要。
３.３ RCC输送系统
混凝土拌和站和大坝基础之间险峻起伏的地形使得RCC输送系统的规划、布置和建立变得极其复杂。现在一个设计能力600方每小时的高速传输系统正在把RCC运往大坝。一条宽760毫米、长200米的传送带运行于混凝土拌和站和右坝座之间。因为地形条件需要建设隧道通达坝座。另外一条910毫米宽的输送带以大约45度倾斜直达坝面。由于坡度很大，需要在主输送带上部安装上第二根覆盖皮带。这第二条传输带将混凝土夹在了两根皮带之间，防止混凝土翻转和从传送带中漏掉。
在漫顶的危险减少后的2002年8月计划安装总体的输送系统，直通右坝座的910毫米的传送带将要延伸穿过大坝下游面到达左坝座。这条传送带有一个连接放置地的卸料系统，使RCC能够通达到要求地点。传送系统将会随着大坝的升高进行两三次新的配置来提高系统。〗３.４ RCC浇筑
除了在高坝上RCC高生产率浇筑具有挑战性外，施工进度要求浇筑要在极其恶劣的气候下进行。承包商最初打算在6、7月恶劣的冬季中断RCC浇筑。但是，由于2001年冬季洪水的造成了的工程延期，RCC浇筑要在两个冬季继续以减少工期损失。
工程所处地区平均每年的降雨量大约有3000毫米而且80%集中在4月到9月六个月内。温度变化范围在-12度和39度之间。冰冻温度和雪一般出现在冬季。当温度低于冰点或下雨或温度很高时浇筑RCC是很困难的。但如果气候不太恶劣，采用好的方法和材料，浇筑也是可能的。
受雨水和低温的影响，有些RCC要清除。因各种原因损失的RCC一般占总浇筑量的1%。当工人们认识了不同的气候条件和相互协调问题后RCC损失量一般会减少。Ralco工程将为处于恶劣气候地区的未来RCC工程提供有价值的资料。
４ 安全
应该注意到承包商Consortium Febrag SA在非常复杂的地形和气候条件下有非常好的安全纪录。截至2001年10月底，承包商在没有一起误工事故的情况下安全生产超过1500000个工时。
一直到2002年6月，在已经完成的3339405个工时中仅有9次误工事件而没有一起人身安全事故。
５结论
Ralco工程技术人员已经战胜了很多挫折和挑战而且意识到将来还可能有更多的困难。Ralco RCC工程的几个特征，其一是RCC大坝施工，其二是有助于在智利和世界范围内推广此项较新的技术。