泰克則大壩施工方案優(yōu)化

薛建軍

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)國(guó)際工程有限公司，北京100022）

1 工程概況

泰克則（Tekeze）水電站是埃塞俄比亞最大的水電工程，對(duì)該國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的作用。工程由該國(guó)總理親自負(fù)責(zé)，政治意義非常重大。

大壩為對(duì)數(shù)螺旋雙曲拱壩（四級(jí)配混凝土），壩底高程957 m，壩頂高程1145 m，共21個(gè)壩段。工程采用壩體泄洪，中間壩段（1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)壩段）1057 m高程各設(shè)一個(gè)泄洪深孔（全斷面鋼襯）。每個(gè)深孔各設(shè)一壩前檢修定輪門和壩后工作弧門。大壩上游立面圖和深孔剖面圖分別見圖1和圖2。

圖1 大壩上游立面圖Fig.1 Elevation drawing of upstream dam

由于左岸存在預(yù)想不到的不良地質(zhì)、工程師指定的采石場(chǎng)不合格、混凝土配合比不確定及其它原因，導(dǎo)致工程進(jìn)度嚴(yán)重拖后，盡管承包商和業(yè)主友好協(xié)商后對(duì)工期進(jìn)行了適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)，但如不采取一些非常規(guī)的趕工措施，大壩勢(shì)必不能按期完工。

如何確保工程按期完工，成為擺在承包商面前的最大難題。

圖2 深孔剖面圖Fig.2 Profile of low level outlet

2 施工方案優(yōu)化

為保證工程按期完工，并盡可能將河水?dāng)r截下來，以達(dá)到蓄洪和電站按期發(fā)電的目標(biāo)，承包商在結(jié)合本工程實(shí)際的基礎(chǔ)上，通過仔細(xì)研究與分析，對(duì)大壩施工方案進(jìn)行了如下優(yōu)化。

2.1 取消兩個(gè)臨時(shí)導(dǎo)流底孔

根據(jù)原設(shè)計(jì)，在1號(hào)和3號(hào)壩段、2號(hào)和4號(hào)壩段之間的965 m高程應(yīng)各設(shè)一臨時(shí)導(dǎo)流底孔（騎縫，見圖1），以便汛期和導(dǎo)流洞一起進(jìn)行河水導(dǎo)流（汛后進(jìn)行底孔二期封堵）。承包商在進(jìn)行充分的工期比較后，大膽提出取消臨時(shí)底孔，采用預(yù)留兩個(gè)壩段缺口過流和導(dǎo)流洞導(dǎo)流相結(jié)合的方式進(jìn)行施工導(dǎo)流的建議，主要基于如下考慮：

（1）保留底孔雖然可以保證大壩混凝土持續(xù)澆筑（二期混凝土封堵不占用直線工期），但由于底孔部位需要異形模板和增設(shè)預(yù)埋件等原因，壩體混凝土施工進(jìn)度會(huì)減緩；

（2）拱壩建于“V”字形峽谷，大壩混凝土施工初期，底部倉(cāng)號(hào)（壩段）本來就少，如果保留兩個(gè)底孔，則相應(yīng)4個(gè)壩段的上升速度都會(huì)受到影響，并造成人員、設(shè)備窩工。采用承包商建議后，除兩個(gè)預(yù)留洪水過流的壩段汛期受到一定的影響外（可在汛后進(jìn)行突擊施工），其它壩段則可正常施工；

（3）底孔的使用時(shí)間不長(zhǎng)，只有一個(gè)汛期，意義不大。且在汛后需安排專門的人員、設(shè)備，采用特殊的工藝進(jìn)行封堵；

（4）當(dāng)?shù)?月開始進(jìn)入汛期，工期滯后，原來預(yù)期的上年11月份開始澆筑已推至次年2月，汛前混凝土施工時(shí)間已明顯減少，即使能完成底孔混凝土澆筑，混凝土強(qiáng)度能否滿足抗沖刷要求也很難保證；

（5）導(dǎo)流底孔封堵是以后大壩運(yùn)行期間的質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)，取消底孔意味著消除了以后潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 無蓋重固結(jié)灌漿

經(jīng)演示試驗(yàn)，工程師同意了承包商提出的無蓋重固結(jié)灌漿方案，這樣不但可避免在混凝土上鉆孔，從而避免了對(duì)預(yù)埋冷卻水管造成潛在破壞的風(fēng)險(xiǎn)，還縮短了直線工期，加快了施工進(jìn)度。

2.3 球形鍵槽

借鑒二灘等國(guó)內(nèi)拱壩工程經(jīng)驗(yàn)，承包商提出將橫縫鍵槽的形式由梯形改為圓弧形，從而簡(jiǎn)化了模板形式，不但可使橫縫模板成為標(biāo)準(zhǔn)化模板，各壩塊之間的模板可互相通用，還可縮短每個(gè)倉(cāng)面的立模和拆模周期，大大提高了工效。

2.4 流道鋼襯混凝土

深孔部位是本大壩中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的部位，同時(shí)也是承包商花費(fèi)精力最多的部位。根據(jù)設(shè)計(jì)，深孔流道位于壩段中部，為全斷面鋼襯，鋼襯四周安裝錨鉤，以利于鋼襯與周邊混凝土的結(jié)合。上游進(jìn)口段安裝定輪門，下游出口段安裝弧門。對(duì)于流道鋼襯混凝土澆筑方案，承包商就是否采用兩期混凝土澆筑進(jìn)行了深入的對(duì)比分析與研究。

如采用兩期澆筑，雖然可保證壩體混凝土正常上升，鋼襯在混凝土作用下變形較小，但鋼襯吊裝將無法進(jìn)行。如不采用二期混凝土，則難以保證鋼襯底部混凝土的密實(shí)性。經(jīng)反復(fù)比較后，承包商決定采用一期混凝土澆筑，但對(duì)底部混凝土做了特殊處理。具體做法如下：

（1）在壩體混凝土澆筑至接近鋼襯底部時(shí)即停止?jié)仓⒃诨炷另敳款A(yù)埋條形鋼板（與一期錨鉤焊成整體），以便鋼襯底部的二期錨鉤與鋼板焊接成整體。由于鋼襯自上游至下游呈下降趨勢(shì)，因此本部位混凝土總體呈臺(tái)階狀。流道鋼襯立面圖見圖3；

圖3 流道鋼襯立面圖Fig.3 Profile of steel liner of the channel

（2）在混凝土臺(tái)階上分節(jié)安裝鋼襯；

（3）鋼襯就位后，安裝周邊的錨鉤和鋼筋；

（4）為防止混凝土澆筑期間鋼襯變形，在鋼襯內(nèi)部搭設(shè)臨時(shí)鋼支撐；

（5）考慮到鋼襯周邊錨鉤和鋼筋密集，此部位的混凝土采用一級(jí)配混凝土；

（6）鋼襯底板上預(yù)留混凝土下料孔，此孔既可用作底部混凝土的下料口，也可作為振搗棒插入口和排氣孔；

（7）為保證鋼襯混凝土密實(shí)性，在完成澆筑28 d后，對(duì)鋼襯進(jìn)行敲擊檢查和接觸灌漿。

2.5 增設(shè)深孔臨時(shí)疊梁門

2008年度汛是關(guān)系到工程成敗的關(guān)鍵一環(huán)。根據(jù)工程進(jìn)度計(jì)劃安排，4個(gè)深孔壩后工作弧門的安裝與調(diào)試應(yīng)該在2008年汛前完成，但由于深孔部位結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜及其它原因，工程進(jìn)度滯后，汛前只可能完成其中的兩個(gè)弧門（2號(hào)、3號(hào)壩段），剩余的兩個(gè)弧門安裝只能在汛后庫(kù)水位下降后進(jìn)行。

基于本工程的特殊政治影響和埃塞國(guó)內(nèi)的電力需求，如果不能將2008年汛期的洪水?dāng)r截下來，2009年庫(kù)水位將不可能達(dá)到發(fā)電水位，按期發(fā)電將成為泡影，這是業(yè)主絕不允許的。形勢(shì)迫使承包商不得不考慮其它的補(bǔ)救措施。

經(jīng)充分討論并與工程師協(xié)商后，承包商提前在國(guó)內(nèi)制作了兩套臨時(shí)疊梁門，并于2008年汛前安裝完成。2009年汛前大壩封頂，定輪門啟閉機(jī)安裝完成后，再用定輪門置換臨時(shí)疊梁門，從而確保了2008年蓄洪和1號(hào)、4號(hào)弧門汛期的正常安裝。

2.6 定輪門門槽二期混凝土澆筑期間的防護(hù)

根據(jù)設(shè)計(jì)，4個(gè)定輪門的啟閉機(jī)都位于壩頂，因此只能在大壩混凝土封頂后才能安裝。正常情況下，如果棄掉部分洪水，正常施工將不存在任何問題，但2009年發(fā)電目標(biāo)將不可能實(shí)現(xiàn)。為保證大壩2008年汛期正常蓄洪和使定輪門盡快具備安裝條件，壩體一期混凝土施工必須正常進(jìn)行。與此同時(shí)，定輪門門槽導(dǎo)軌安裝和二期混凝土也必須在2008年汛前完成1100 m高程以下部分，否則在汛期將會(huì)處于庫(kù)水位以下，以后再無機(jī)會(huì)進(jìn)行施工。

由于上述原因，形成了壩體一期混凝土與門槽二期混凝土上、下同時(shí)作業(yè)和交叉施工的不利局面。如果這個(gè)問題處理不好，會(huì)形成很大的安全隱患，如果上方一期混凝土施工時(shí)的物體落下卡在門槽內(nèi)，將來定輪門安裝落門時(shí)還可能會(huì)被卡住，造成難以收拾的局面。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，承包商決定在一期混凝土下方的定輪門門槽內(nèi)搭設(shè)防護(hù)平臺(tái)。這樣，一旦上方有物體落下，即可用防護(hù)平臺(tái)進(jìn)行攔截。同時(shí)，在每個(gè)定輪門壩體一期混凝土的施工部位安排安全員全程監(jiān)督，盡量減少落物。另外，在水庫(kù)水位淹沒定輪門底坎之前，承包商對(duì)已施工的底坎和門槽進(jìn)行徹底的清理與檢查，對(duì)所有粘在底坎和門槽內(nèi)的混凝土、灰漿及鋼筋頭等全部進(jìn)行了清理。

2009年定輪門落門之前，承包商專門從國(guó)內(nèi)聘請(qǐng)潛水員對(duì)定輪門門槽和底坎進(jìn)行檢查。從檢查結(jié)果來看，盡管底坎上有一些不慎掉下來的鋼筋、模板等雜物，但并沒有混凝土或砂漿粘在門槽和底坎上。在潛水員進(jìn)行簡(jiǎn)單清理后，最終保證了定輪門安全順利地安裝到位，施工過程中也未出現(xiàn)人員傷亡等安全事故，說明上述措施是行之有效的。

2.7 壩頂過流及防護(hù)措施

根據(jù)計(jì)算，2006年和2007年兩個(gè)汛期，單單依靠導(dǎo)流洞導(dǎo)流無法滿足過流要求，不可避免會(huì)出現(xiàn)部分壩段頂部過流的情況。為此，承包商提前做了準(zhǔn)備：

（1）選擇擬過流的壩段盡量不距邊坡太近，以免洪水沖刷下游邊坡，危害壩肩安全；

（2）選擇擬過流壩段的頂部高程要預(yù)先計(jì)算確定。既要按洪水頻率考慮過流的洪水流量，還要盡可能的減少泄洪量，以達(dá)到蓄洪的目的，同時(shí)，還要根據(jù)澆筑能力，確保其它壩段不致過流；

（3）選擇擬過流的壩段澆筑到預(yù)定高程后即暫停澆筑，集中精力進(jìn)行其它壩段的混凝土澆筑，并規(guī)定其它壩段汛前必須達(dá)到的最低高程，以免造成其它壩段同樣過流的情況發(fā)生；

（4）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位對(duì)過流期間的大壩進(jìn)行安全校核計(jì)算；

（5）由于庫(kù)水位下方的部分灌區(qū)混凝土冷卻和接縫灌漿尚未完成，因此必須在這些壩段的頂部對(duì)冷卻水管、升漿管、橫縫等用鋼板進(jìn)行覆蓋保護(hù)，同時(shí)對(duì)相鄰壩段的止水片和止?jié){片也要進(jìn)行保護(hù)，以免洪水沖刷破壞；

（6）汛期結(jié)束后，立即拆除上述防護(hù)。由于洪水沖刷，壩段頂部混凝土毛面已有些光滑，必須進(jìn)行人工鑿毛處理。另外，恢復(fù)澆筑的第一層混凝土使用高標(biāo)號(hào)的一級(jí)配混凝土，以增強(qiáng)混凝土的層間結(jié)合。

3 成效與體會(huì)

泰克則水電工程作為埃塞俄比亞的第一號(hào)工程，能否按期發(fā)電對(duì)該國(guó)有重大的政治和經(jīng)濟(jì)影響，同時(shí)對(duì)中國(guó)承包商也是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。通過承包商的不懈努力、優(yōu)化施工方案，歷經(jīng)3年蓄洪，大部分河水都被攔截下來，最終使庫(kù)水位于2009年汛期達(dá)到發(fā)電水位，電站按期發(fā)電。

通過實(shí)踐，筆者有以下體會(huì)：

（1）承包商優(yōu)化方案時(shí)，必須充分考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，做到既能加快工程施工進(jìn)度，又能最大程度避免洪水下流。本地旱季與雨季相當(dāng)明顯，旱季基本無雨，河水流量相當(dāng)小，一年的雨量幾乎全部集中在兩、三個(gè)月內(nèi)。承包商結(jié)合此情況，對(duì)每月的澆筑計(jì)劃及度汛方案都進(jìn)行了充分的考慮；

（2）承包商許多建議的采納和實(shí)施與工程師的密切合作和務(wù)實(shí)態(tài)度是密不可分的。每當(dāng)承包商有一些好的建議，工程師都會(huì)認(rèn)真考慮，并視情況對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。如無工程師的真誠(chéng)合作，發(fā)電目標(biāo)也是不可能實(shí)現(xiàn)的?！?/p>