300m級高拱壩施工方案和進度

鄭家祥，閻士勤，李 翔，尹習雙

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川成都 610072)

1 工程概況

金沙江溪洛渡水電站由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成，正常蓄水位600.0m，總庫容126.7億m3。攔河大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高285.50m，壩頂高程610.00m;泄洪采取“分散泄洪、分區(qū)消能”的布置原則，在壩身布設7個表孔、8個深孔與兩岸4條泄洪洞共同泄洪，壩后設有水墊塘消能;發(fā)電廠房為地下式，分設在左、右兩岸山體內(nèi)，左右岸各安裝9臺單機容量770MW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量13 860MW。混凝土雙曲拱壩頂拱中心線弧長681.51m，分為31個壩段，壩底拱冠厚度60.00m，壩頂拱冠厚度14.00m，壩體混凝土約665萬m3。

四川雅龍江錦屏一級水電站主要建筑物由混凝土雙曲拱壩、泄洪洞及右岸引水發(fā)電系統(tǒng)等組成，水庫正常蓄水位1 880m，總庫容77.6億m3，電站安裝6臺單機600MW的發(fā)電機組，總裝機容量3 600MW。最大壩高305m，壩頂高程1 885.0m，壩身設4個表孔和5個深孔，壩頂弧長568.62m，共分26個壩段，拱冠梁頂厚16m，拱冠梁底厚63m，壩體混凝土約570.0萬m3。

云南省瀾滄江小灣水電站由混凝土雙曲拱壩、壩后水墊塘及二道壩、左岸泄洪洞及右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成，電站裝機容量4 200MW(6×700MW)。最大壩高292.0m，壩頂高程1 245m，壩頂弧長901.8m，共分44個壩段(含一個推力墩壩段)，拱冠梁頂厚12m，拱冠梁底厚72.9m，混凝土總方量 860.8 萬 m3［1］。

2 高拱壩施工方案

2.1 施工方案選擇

300m級高拱壩多處于深山峽谷，河床相對狹窄，河谷呈“V”字型或“U”字型，兩岸岸坡陡峻。根據(jù)國內(nèi)外施工經(jīng)驗，以采用纜機進行混凝土吊運入倉澆筑最為合適。纜機澆筑混凝土施工強度高、運輸費用相對較低;除可承擔混凝土吊運外，還可承擔施工設備和金屬構件等的吊運工作。我國高度100m左右的混凝土壩(如萬家寨等)采用20t纜機較多，二灘高拱壩30t纜機的應用，為300m級拱壩施工方案墊定了堅實的基礎。經(jīng)比選，溪洛渡、錦屏一級、小灣拱壩采用了30t纜機吊運9m3混凝土不摘鉤吊罐的方案。

2.2 纜機型式選擇

目前國內(nèi)大中型水利水電工程中使用的纜機機型，多是平移式和輻射式，只有三峽工程由于地形和施工條件特殊，采用了擺塔式纜機。

輻射式纜機的主要優(yōu)點在于其一岸的塔架為固定塔，其基礎的設置比較簡單，纜機平臺投資相對較低，二灘工程采用的即是3臺輻射式。但輻射式纜機在同一層面上弧形軌道的圓心角不宜過大，一般最多只能設置3臺輻射式纜機，其工作范圍為一狹長的扇形，若同時布置2層，2層纜機同時工作存在很大的干擾和安全隱患，輻射式纜機不適合300m級高拱壩多倉面同時澆筑的要求，并且2臺纜機抬吊金屬結構大件時沒有平移式纜機方便和安全?；诖耍宥?、錦屏一級、小灣、構皮灘等工程均采用平移式纜機。

目前平移式纜機布置又分單平臺布置(如溪洛渡、錦屏一級)和雙平臺布置(如小灣等)。

2.3 平移式纜機平臺布置方案選擇

2.3.1 溪洛渡纜機平臺布置

(1)單平臺與雙平臺布置比選。溪洛渡拱壩在招標設計過程中，對單平臺和雙平臺布置方案進行了充分比較，其中單平臺布置方案即是目前采用的方案，纜機主車平臺位于右岸720.0m高程，纜機副車平臺位于左岸700.0m高程。雙平臺布置方案是在右岸680m高程、左岸660m高程布置下平臺，在右岸730m、左岸710m高程布置上平臺，高纜機跨度約770m、低纜跨度約690m，雙平臺布置較單平臺布置多開挖約128萬m3石方，其投資明顯高于單平臺方案。

若采用單平臺布置方案，4臺纜機單平臺行駛(施工過程中增加至5臺)，需要解決的一個關鍵問題是，其施工強度能否滿足高峰強度16.1萬m3/月(施工規(guī)劃階段)的要求、施工進度能否滿足工程總進度計劃的要求，為此在滿足纜機之間安全距離，考慮各種施工影響因素、纜機正常利用率，除吊運大壩混凝土外并考慮穿插吊運大壩鋼筋、模板、壩體金屬結構及輔助材料等的前提下，進行了多方案施工仿真分析，4臺纜機單平臺行駛可以滿足大壩澆筑強度和進度的要求，在此基礎上確定采用單平臺布置方案，同時采用國產(chǎn)30t纜機。

(2)溪洛渡纜機平臺布置。纜機主車平臺位于右岸720.0m高程，寬19.0m;纜機副車平臺位于左岸700.0m高程，寬14.0m，平臺及軌道長度左右岸均為250.0m，纜機跨度711.9m。供料平臺布置在右岸610m高程，最小寬度約20m;卸料平臺高程605m、寬度約4.5m。共2座4×4.5m3的混凝土拌和樓(開工后又增加1座，最終是3座)，2座緊鄰右岸壩頂下游布置，拌和樓與供料平臺中心距離約170m，采用30t側卸罐車運輸混凝土。

2.3.2 錦屏一級纜機平臺布置

錦屏一級采用4臺30t平移式纜機(開工前4臺纜機，后增加1臺)，單平臺布置，右岸平臺高程1 975.00m，左岸平臺高程1 960.00m，平臺長度為221.50m。

2.3.3 小灣纜機平臺布置

由于雙平臺布置運行相對靈活，高纜可帶空罐跨越低纜，盡管雙平臺較單平臺布置增加一定投資，小灣采用了雙平臺布置方案。

小灣拱壩采用5臺30t平移式纜機(開工前5臺纜機，后在高平臺上增加1臺纜機)，高低雙平臺布置，高平臺布置2臺、低平臺布置3臺平移式纜機。小灣水電站高平臺主車軌道高程為1 380m，副車軌道高程為1 365m，跨距為1 158.2m;低平臺纜機主車軌道高程為1 330m，副車軌道高程為1 317m，跨距為 1 048.2m［1］。

2.4 施工方案小結

溪洛渡、錦屏一級均采用單平臺布置5臺纜機施工方案。溪洛渡自2009年3月壩體混凝土澆筑以來，目前大壩已澆筑混凝土約435萬m3，其中2010年完成約200萬m3，2011年約完成215萬m3，大壩上升最大高度達194m，最高強度達到21.6萬m3/月;錦屏一級自2009年10月壩體混凝土開澆以來，2011年澆筑混凝土約178萬m3，高峰強度達到17.0萬m3/月。通過溪洛渡、錦屏一級纜機運行效果可以看出，單平臺布置多臺纜機，在加強運行維護、加強細節(jié)管理的情況下可以實現(xiàn)運行良好，纜機平臺工程投資大大減少，同時纜機平臺施工進度可以縮短。

小灣采用了高低平臺布置6臺纜機的施工方案，拱壩于2010年3月混凝土澆筑結束，6臺纜機高峰強度達到23萬 m3/月［2］。

300m級拱壩采用單平臺布置或雙平臺布置均可取得較好的效果，綜合考慮，從工程總體進度、費用考慮單平臺布置略優(yōu)。

3 高拱壩施工進度

3.1 溪洛渡拱壩

(1)招標進度。在招標階段，考慮采用4臺30t平移式纜機，經(jīng)多方案仿真分析，溪洛渡拱壩混凝土施工進度58個月，即2007年11月上旬截流后，開始進行大壩河床部位開挖及基礎部位地質(zhì)缺陷處理，2008年9月開始澆筑建基面332.0m以下局部缺陷處理混凝土，2008年11月開始澆筑大壩建基面332.0m高程混凝土，2013年8月大壩混凝土澆筑完畢，最高月混凝土澆筑強度16.1萬m3。

(2)實施過程進度調(diào)整。截流后，在大壩河床部位開挖及地質(zhì)缺陷處理過程中，出現(xiàn)了地質(zhì)條件比預測成果惡化的情況，建基面332.0m以下大范圍不得不開挖至324.5m，最低建基面降低了7.5m，同時河床兩側開挖范圍加大，于2009年3月開挖處理結束，3月底開始澆筑大壩調(diào)整后的建基面(324.5m高程)混凝土，至此較原計劃滯后約7個月。

在此條件下，經(jīng)施工仿真分析研究，若大壩按原計劃完工，混凝土高峰月強度超過20萬m3，經(jīng)多方案比選，原來的4臺纜機難以滿足混凝土強度要求，必須增加一臺纜機才能確保進度。為了確保纜機高效運行，制定了嚴格運行管理、保養(yǎng)保修制度，同時加強了易損易壞件的儲備。新增的5號纜機2009年10月投入使用，同時增加一座4×4.5m3的混凝土拌和摟，布置在右岸 4號公路洞口，運距約1.5km。到目前為止，5臺纜機運行良好，與雙平臺布置的施工效率相當。

在建基面高程調(diào)整前，溪洛渡壩高278m，混凝土澆筑進度58個月，平均月上升約4.8m。建基面調(diào)整后實際壩高285.5m，按照目前的進展和進度仿真分析，2013年5月混凝土可澆筑完畢，混凝土實際澆筑時間50個月，平均月上升5.7m，一般壩段月上升可以達到7m左右，由于高拱壩有多層孔口，孔口部位有密集的配筋、環(huán)形錨索、金屬結構埋件等，泄洪深孔還有鋼襯，孔口部位進度緩慢。

3.2 錦屏一級拱壩

(1)招標進度。在招標階段，壩體混凝土2009年2月開始澆筑，2013年8月全部澆筑完畢，壩體混凝土施工工期55個月，壩體月均上升5.5m。

(2)實施過程進度調(diào)整。拱壩壩體混凝土實際于2009年10月下旬開工，開澆時間滯后，為此施工過程中增加了1臺纜機和1座拌和摟(新增拌和摟專供左岸墊座混凝土)，同時一般部位澆筑層厚采用4.5m，在澆筑高峰期為控制澆筑方量和倉數(shù)，部分壩段也采用3m澆筑層，另外將混凝土吊罐由9m3混凝土調(diào)整為9.6m3。

采取上述措施后，壩體混凝土澆筑進度明顯提高，對已澆筑混凝土進行施工進度反饋分析，利用反饋分析調(diào)整后的參數(shù)，對未澆筑部分再次進行仿真分析，大壩混凝土2013年5月澆筑可以完畢，壩體混凝土施工工期44個月，壩體月均上升約7m。

3.3 小灣拱壩

(1)招標進度。按照計劃，壩體混凝土2005年9月開始澆筑，2011年5月完成，壩體混凝土施工工期69個月，設計壩高292.0m，壩體月均上升4.4m。

(2)實施過程進度調(diào)整。拱壩壩體混凝土實際2005年12月中旬開澆，2010年3月上旬混凝土澆筑完畢，壩體混凝土施工工期51.5個月，調(diào)整后壩高294.5m，壩體月均上升約5.7m。與溪洛渡大壩綜合上升速度相當。

3.4 進度小結

從溪洛渡、錦屏一級、小灣3座300m級高拱壩實際施工情況可以看出，壩體混凝土開澆時間均較計劃滯后，施工過程中均增加了1臺纜機，壩體混凝土實際施工工期相對招標工期小灣縮短了18個月、錦屏一級縮短11個月、溪洛渡縮短了8個月，招標進度一般是考慮相對正常施工情況下安排的，在工程的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)意外情況致使工期延后時，為了保證原定節(jié)點控制工期或超前原節(jié)點工期，采取了增加施工設備、加強管理等措施，取得了較好的效果。

4 小 結

(1)從240m高的二灘拱壩采用幅射式纜機澆筑壩體混凝土，到目前多座300m級高拱壩采用平移式纜機施工，纜機施工技術和運行管理已經(jīng)比較成熟，平移式纜機澆筑300m級拱壩是合適的。

(2)300m級高拱壩采用單平臺或雙平臺布置纜機，均取得了比較好的效果。纜機運行管理是成敗的關鍵。

(3)3座300m級高拱壩實際工期均較招標工期大大縮短，是在挖掘了各種潛力下取得的成效，其進度水平代表了我國目前高拱壩施工的先進水平。采用正常3m澆筑層厚，小灣、溪洛渡月均上升均為5.7m;錦屏一級采用4.5m澆筑層厚，月均上升達到7m。

(4)3座300m級高拱壩混凝土澆筑強度達到17～23萬m3/月，較二灘拱壩16萬m3/月有很大提高。

從上世紀90年代200m級二灘拱壩，到目前錦屏一級、溪洛渡、小灣3座300m級高拱壩施工可以看出，我國高拱壩的施工技術基本成熟，為下一步西部水電開發(fā)，特別是雅魯藏布江的水電開發(fā)可提供借鑒。

［1］陳江，周紹紅，胡傳彬．小灣水電站300m級高拱壩混凝土施工設計［J］．云南水力發(fā)電，23(3):48－51．

［2］巨亞里，郭萬里．多臺纜機聯(lián)合澆筑在小灣水電站大壩混凝土澆筑中的應用［J］．西北水電，2010，04:59 －63．