野貓河水庫(kù)雙曲拱壩施工技術(shù)

許 強(qiáng)，陳家安，黃正東

(湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司，武漢 430034)

1 工程概述

野貓河灌區(qū)水庫(kù)大壩工程位于湖北省咸豐縣境內(nèi)的唐巖河二級(jí)支流野貓河下游，水庫(kù)樞紐距咸豐縣城10km，灌區(qū)轄丁寨鄉(xiāng)曲江鎮(zhèn)、魏家堡、春溝、漁塘坪四個(gè)管理區(qū)，21個(gè)村，3.035萬(wàn)人，自然面積193km2。

大壩為變圓心、變半徑、變中心角的混凝土雙曲薄拱壩;表孔溢流，挑流消能，無(wú)閘門控制。最大壩高26m，大壩底寬6.5m，頂寬2.5m，溢流堰壩頂高程764m，溢流表孔凈寬40m。主要工程量約為:石方開挖4798.6m3;消力池碴石開挖773.4m3;洞挖690.9m3;大壩澆筑混凝土5253.8m3，鋼筋22.5t;消力池澆筑混凝土1010.5m3，鋼筋21.5t，錨桿350根。

導(dǎo)流洞布置在右岸，城門洞形，斷面尺寸為2.56m×2.68m，進(jìn)口高程752.5m，洞長(zhǎng)106.0m，底坡i=1/16.1。進(jìn)、出口采用混凝土襯砌，洞身底板鋪10cm混凝土。主要工程量約為:明挖土石方1622m3;洞挖石方1005m3;進(jìn)出口、帷幕、裂隙段襯砌混凝土363.3m3，閘室進(jìn)水口混凝土504.1m3。

拱壩具體體型及布置見圖1、圖2。

圖1 大壩下游立視圖(單位:m)

圖2 拱冠梁方程體型 (單位:m)

2 施工介紹

野貓河水庫(kù)工程雖小，但涵蓋了土石方開挖、大壩、隧洞、金屬、機(jī)電產(chǎn)品制安、砂石料加工等樞紐工程才具有的全部項(xiàng)目，同時(shí)由于工期緊和雙曲拱壩特性，對(duì)施工導(dǎo)流和拱壩測(cè)量放線、基礎(chǔ)開挖、模板安裝和混凝土的澆筑運(yùn)輸都提出了更高的要求。為此，我們充分根據(jù)工程特性，編制了詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)，實(shí)施中不斷調(diào)整優(yōu)化，成功有效地解決了施工難題。

施工導(dǎo)流采用大壩一次攔斷河床，右岸隧洞導(dǎo)流方案;汛期采用壩體擋水，導(dǎo)流洞和大壩放空管聯(lián)合過流，大壩搶至堰頂高程764m;主汛期利用大壩放空管、灌溉管、引水管和溢流堰聯(lián)合過流，完成壩頂、壩肩灌漿等。

雙曲拱壩測(cè)量放線根據(jù)拱壩方程及同高程上下拱圈同圓心的特性，采用全站儀配合計(jì)算器可準(zhǔn)確得出測(cè)量X值對(duì)應(yīng)的Y值，即上下游拱圈的位置，誤差精度在±2cm以內(nèi)。模板采用復(fù)合木模板 (91.5m×183cm)，結(jié)合混凝土澆筑分層高度橫向裝模，鋼管橫向曲線樣架，曲面誤差±3cm。溢流堰混凝土采用不裝設(shè)模板、人工利用鋼筋樣架直接收漿的方法施工;溢流堰上下游懸挑牛腿部分采用內(nèi)反拉牛腿承重模板施工。大壩上部混凝土原計(jì)劃采用50t履帶吊進(jìn)行垂直運(yùn)輸澆筑，根據(jù)野貓河洪水特性和實(shí)際工期情況，調(diào)整為在右岸設(shè)混凝土集料斗溜筒配合手推車入倉(cāng)，有效解決了水位上漲運(yùn)輸影響和澆筑成本問題。

工程項(xiàng)目雖多，但針對(duì)每個(gè)項(xiàng)目工程量又特別小的特點(diǎn)，我們選用綜合施工隊(duì)伍配合專業(yè)施工隊(duì)的辦法，灌漿及金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電產(chǎn)品安裝均由專業(yè)施工隊(duì)實(shí)施，鋼筋、模板、混凝土由實(shí)力強(qiáng)的綜合施工隊(duì)承擔(dān)，同時(shí)加大組織管理和調(diào)配相關(guān)人員，緩解了施工強(qiáng)度不均問題，減少了窩工，穩(wěn)定了隊(duì)伍，保證了工期和質(zhì)量。

3 施工導(dǎo)流

根據(jù)水文資料及河流流量特性，選擇11～3月為枯水期施工時(shí)段，4～10月為豐水期施工時(shí)段。

(1)枯水期施工時(shí)段即11～3月，分三期導(dǎo)流，2月底前設(shè)右岸縱向圍堰、右岸明渠過流，P=20%，相應(yīng)的洪峰流量為Q=7m3/s;3月底前利用左岸擋水壩體擋水、縱向圍堰和左岸明渠過流，P=20%，相應(yīng)的洪峰流量為Q=21m3/s。

(2)洪水期施工時(shí)段即4～10月，4月采用全斷面漿砌石過水圍堰擋水，導(dǎo)流洞過流，大壩搶出圍堰高程至754.3m;5～6月大壩利用導(dǎo)流洞和大壩放空管聯(lián)合過流，大壩搶至堰頂高程764m以上;7～8月大壩利用大壩放空管和溢流堰聯(lián)合過流，完成壩頂、壩肩灌漿等。

4 大壩主要施工技術(shù)

4.1 測(cè)量放線

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，提高效率，建立大壩施工坐標(biāo)系。以大壩o點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的大地坐標(biāo)為(5.0180663，5.0005032)，左岸方向?yàn)閤值正方向，下游方向?yàn)閥值正方向，進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。拱壩形體輪廓點(diǎn)，一般常用極坐標(biāo)逐點(diǎn)放樣，通過計(jì)算出這一點(diǎn)所在的徑向角，求出設(shè)計(jì)坐標(biāo)，換算實(shí)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)誤差。操作中雖然誤差知道了，但每個(gè)斷面徑向均不同，測(cè)量過程中很難準(zhǔn)確找到徑向方向，造成不斷的反復(fù)找點(diǎn)，為提高放樣工作效率必須找到一次性完成一點(diǎn)放樣、計(jì)算等工作，無(wú)須反復(fù)測(cè)量就能定出一點(diǎn)的傳統(tǒng)拱壩測(cè)量放樣方法。

根據(jù)野貓河雙曲拱壩左右對(duì)稱、上下游等圓心的特性，通過方程分析迅速計(jì)算對(duì)應(yīng)澆筑高程X值方向?qū)?yīng)的Y值，從而迅速確定上下游壩面模板線，改變傳統(tǒng)拱壩放線時(shí)繁瑣的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟，快速完成了測(cè)量放線，并使立模簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，誤差精度在±2cm以內(nèi)。

4.2 混凝土澆筑的分層分塊及運(yùn)輸

壩體設(shè)4道橫縫，將大壩分為5個(gè)壩塊，分倉(cāng)澆筑。大壩澆筑分層高度根據(jù)模板高度確定，分層高度為2.7m，具體分層澆筑根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整。

溢流壩體澆筑分堰體和溢流面兩個(gè)階段。堰體分層按2～3m/層進(jìn)行控制，溢流面混凝土根據(jù)坡度情況，采用不立模板、人工利用鋼筋樣架直接收漿的方法澆筑成型。

基礎(chǔ)混凝土采用汽車直接運(yùn)輸至澆筑地點(diǎn)，搭設(shè)分料臺(tái)直接溜至倉(cāng)內(nèi);基礎(chǔ)以上至751.6m高程采用汽車運(yùn)輸，裝載機(jī)接料送至倉(cāng)內(nèi);751.6m高程以上混凝土采用5t自卸汽車從上壩公路運(yùn)輸至右岸洞口，滿倉(cāng)搭設(shè)竹跳板、手推車運(yùn)至澆筑地點(diǎn)。消力池混凝土采用汽車運(yùn)輸，裝載機(jī)接料送至存料臺(tái)上，手推車運(yùn)輸，邊墻分層高度為3～4塊模板高?；炷敛捎萌斯て絺}(cāng)振搗。

配置3臺(tái)5t自卸汽車可滿足混凝土水平運(yùn)輸要求。

4.3 模板工程

根據(jù)雙曲拱壩特性，為保證施工安全和模板的穩(wěn)定，大壩上下游均搭設(shè)雙排腳手架支撐。施工時(shí)根據(jù)電腦繪制的模板安裝圖認(rèn)定采用的橫向裝模，分層高度控制在3m內(nèi)，不制作弧形桁架，模板安裝誤差能控制在3cm以內(nèi)，同時(shí)受力也能滿足要求。

測(cè)量放線后，根據(jù)弧度制作橫向鋼管樣架，保證拱壩曲線形狀和澆筑受力。根據(jù)分層高度逐步形成垂直向曲線，經(jīng)過計(jì)算，誤差在3cm以內(nèi)。模板背后插3m左右豎向鋼管與橫向鋼管連接成整體受拉筋，保證受力防止變形。

4.3.1 模板選用

該工程腳手架采用扣件式鋼管腳手架，模板由腳手架支撐。模板型式如下:

(1)牛腿采用內(nèi)拉復(fù)合木模板。

(2)大壩、邊墻采用復(fù)合木模板，圓頭采用定型木模板。

(3)交通洞頂拱采用承重腳手架支撐，頂拱制作圓弧鋼筋支架，由2～5cm寬的木模板拼接，腳手架間排距為70cm×100cm。

4.3.2 內(nèi)拉牛腿承重模板施工方法

(1)內(nèi)拉牛腿承重模板。溢流堰上下游均懸挑于大壩壩身上。為保證施工質(zhì)量和施工安全，并方便施工，模板系統(tǒng)比較了桁架支撐和內(nèi)拉兩種方法后，決定采用內(nèi)拉法施工。模板為復(fù)合木模板，多加5cm×5cm圍囹背方加強(qiáng)模板強(qiáng)度。承重系統(tǒng)用預(yù)埋 48鋼管，鋼管內(nèi)灌混凝土。拉條采用經(jīng)冷拉調(diào)直的 14鋼筋，同時(shí)外面采用雙排腳手架加斜支撐。

圖3 牛腿內(nèi)拉式模板示意圖

內(nèi)反拉牛腿承重模板型式如圖3所示。栓。拉筋間距根據(jù)倉(cāng)位高度、澆筑上升速度的不同而進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。模板大面積工作完成后，應(yīng)檢查結(jié)構(gòu)的完整性，對(duì)邊角部位進(jìn)行補(bǔ)縫加固處理，避免澆筑時(shí)邊角跑漏和變形。立模完畢后再按規(guī)范要求，對(duì)模板的平直度、剛度、加固情況進(jìn)行檢查，反復(fù)校正直到達(dá)到要求。拆模應(yīng)控制好拆模時(shí)間，以免過早拆模損傷結(jié)構(gòu)物。拆模時(shí)應(yīng)用撬棍輕輕撬取模板，嚴(yán)禁野蠻施工，造成對(duì)模板和構(gòu)筑物的損害。另外注意安全操作，禁止從高處直接向下扔模板對(duì)模板和人員造成意外傷害，應(yīng)采用麻繩吊放。

5 結(jié)語(yǔ)

(2)內(nèi)拉牛腿承重模板施工。在澆筑至牛腿下約100cm時(shí)，預(yù)埋 48鋼管，鋼管長(zhǎng)6.0m，間距1.5m，預(yù)埋深度1.0m，隨后預(yù)埋錨環(huán)等。因每層間隔約7天左右，故預(yù)埋件周圍混凝土已有一定強(qiáng)度，經(jīng)核算滿足預(yù)埋件受力需要。牛腿部位的面板采用復(fù)合木模板，模板圍檁用5cm×5 cm方木，間距40cm;拉筋用 16鋼筋，豎向間距50cm，水平向間距75cm，焊于鋼管上。在順?biāo)鞣较蜾摴苡?排 16的鋼筋拉住。經(jīng)計(jì)算鋼管的穩(wěn)定性滿足要求，但為防止意外情況使鋼管側(cè)向傾覆，上下游鋼管與用扣件連接成整體。

4.3.3 壩體模板施工方法

施工程序?yàn)?測(cè)量放線→搭腳手架→掛線立?！壖庸啼摴堋?xì)部處理→校正。

采用鋼管加固模板，加固鋼管間距一般不大于75cm，加固鋼管用扣件與鋼管腳手架連接，連接完畢后，上拉筋 ( 12鋼筋)擰螺栓，邊校正邊擰緊螺

2006年11月野貓河水庫(kù)工程開工，該工程是我公司承接的第一個(gè)薄雙曲拱壩，對(duì)施工工藝、組織管理等各個(gè)方面提出了更高的要求。為此我們充分分析拱壩特性，提出制定了切實(shí)可行的實(shí)施方案，解決了很多困難和技術(shù)問題，歸納主要施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)如下，供廣大施工同仁參考并指證。

(1)充分分析拱壩體形曲線方程，全站儀配合計(jì)算器，可解決拱壩放樣任意點(diǎn)坐標(biāo)的問題，對(duì)同類型雙曲拱壩可推廣使用。在該工程中，我們充分利用拱壩同高程、上下游等圓心的特性，根據(jù)澆筑高度，在上下游腳手架上迅速找到了上下游壩面模板線，改變傳統(tǒng)拱壩放線時(shí)繁瑣的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和內(nèi)業(yè)計(jì)算步驟，快速完成了測(cè)量放線，并使立模簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。

(2)該工程為雙曲拱壩，對(duì)模板的安裝定位提出來(lái)了更高的要求。傳統(tǒng)拱壩弧模采用弧形桁架施工技術(shù)，我們?cè)谑┕r(shí)根據(jù)電腦繪制的模板安裝圖認(rèn)定采用的橫向裝模，分層高度控制在3m內(nèi)，不制作弧形桁架，模板安裝誤差能控制在3cm以內(nèi)，同時(shí)受力也能滿足要求。測(cè)量放線后，我們根據(jù)放線得來(lái)的弧度制作橫向鋼管樣架，橫向裝模，保證拱壩橫向曲線形狀和澆筑受力;根據(jù)分層高度逐步形成垂直向曲線，模板背后插3m左右豎向鋼管與橫向鋼管連接成整體受拉筋，保證受力防止變形。實(shí)踐證明該方法完全可行。