錦屏水電站305 m高拱壩表孔支撐大梁施工方案綜述

張 宏 侖

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

錦屏一級(jí)水電站壩址區(qū)位于四川省木里、鹽源兩縣毗鄰處的普斯羅溝峽谷段。大壩為世界第一高拱壩，最大壩高305 m，為已建和在建的世界上最高的拱壩。就高拱壩而言，一般泄洪流量大、表孔數(shù)量多。為提高壩體上部拱的作用，增強(qiáng)其整體性，表孔上部一般均設(shè)置尺寸比較大的整體連接大梁。該表孔大梁除了可以連接頂部拱圈外，還可以作為表孔弧形門的支撐結(jié)構(gòu)等。為了提高壩體的整體性，支撐大梁一般跨橫縫布置，同時(shí)，為了滿足施工期壩體橫縫灌漿的需要，支撐大梁又不能在施工初期連成整體，需要在支撐梁中設(shè)置寬縫，避免在壩體冷卻期間對(duì)壩體的約束，從而有利于橫縫的張開和接縫灌漿。

本工程共設(shè)置了4孔表孔，表孔支撐大梁斷面較大，位于高程1 868～1 885 m之間，上下游最大寬度為15.6 m，支撐大梁最大跨度為7.98 m，下游跨度最小為6.22 m，支撐大梁上游面在高程1 868～1 874 m之間為1∶1.6的反坡，其余上下游面基本為豎直面。

2 表孔支撐大梁預(yù)留施工分縫的設(shè)計(jì)方案

2.1 跨中分縫方案

錦屏一級(jí)水電站1#～4#表孔支撐大梁分縫方式為在大梁跨中位置(即流道中心線位置)設(shè)置上底寬2.5 m，下底寬2 m的梯形寬槽。寬槽兩側(cè)縫面設(shè)置鍵槽，并對(duì)大梁內(nèi)橫河流向鋼筋預(yù)留接頭?？紤]到寬槽寬度較小，寬槽內(nèi)混凝土溫度收縮較小，其兩側(cè)縫面不再設(shè)置接縫灌漿系統(tǒng)。

2.2 寬縫后期填縫處理方案

寬縫回填應(yīng)在1 868 m高程(大梁底高程)以下大壩接縫灌漿完成后進(jìn)行，并與同高程灌區(qū)接縫灌漿同步施工為宜。1#～4#表孔寬槽回填施工應(yīng)同步施工。寬槽填縫前應(yīng)將兩側(cè)縫面進(jìn)行鑿毛處理，并將槽內(nèi)垂直水流向鋼筋采用焊接形式進(jìn)行搭接。支撐大梁中部寬槽采用二級(jí)配微膨脹混凝土分層澆筑的方式，澆筑層厚可結(jié)合現(xiàn)場情況采用1.5 m或3 m，澆筑間歇期按5～14 d控制。

2.3 對(duì)鋼筋過寬縫采取的處理方案

為適應(yīng)大壩在接縫灌漿前的變形需要，大壩表孔支撐大梁相應(yīng)高程(1 868 m以上)橫縫接縫灌漿完成前，鋼筋過寬縫按斷開處理；待大壩高程1 868 m以上橫縫接縫灌漿完成后，寬縫處鋼筋需采用幫條焊連接。在支撐大梁梁底布置有三層鋼筋，鋼筋層距、間距均為20 cm。由于需要采用幫條焊接，最底部一層鋼筋焊接受作業(yè)條件限制，施工難度大，為此，宜對(duì)鋼筋接頭的布置形式、位置進(jìn)行詳細(xì)研究，以便于施工作業(yè)。

3 表孔大梁施工支撐方案之比較

3.1 方案一：滿堂紅腳手架方案

表孔溢流面需要預(yù)留二期回填混凝土，腳手架在溢流堰體一期施工預(yù)留的臺(tái)階上進(jìn)行搭設(shè)，腳手架最大搭設(shè)高度約20 m。經(jīng)初步計(jì)算，立桿間排距為35 cm，步距為70 cm搭設(shè)可承受1.5 m厚混凝土重量。該施工方案占?jí)罕砜滓缌餮吖ぷ髅?，?duì)工期控制不利。

3.2 方案二： 鋼桁架方案

采用在閘墩施工過程中預(yù)埋工字鋼，然后在工字鋼上跨橫縫安裝鋼桁架作為大梁底部支撐的方式。為了避免后澆筑塊大梁混凝土澆筑時(shí)對(duì)先澆筑塊大梁混凝土鋼桁架增加荷載而產(chǎn)生不利影響，對(duì)左右兩側(cè)支撐大梁分別用底部的鋼桁架間隔支撐，互不影響，鋼桁架間隔5 cm布置，可以滿足3 m澆筑層厚的荷載。

3.3 方案三：三角支撐架方案

利用在兩側(cè)閘墩施工過程中預(yù)埋的工字鋼固定三腳支撐架，三腳架按間距0.75 m布置，根據(jù)支撐大梁的跨度不同設(shè)計(jì)了三種高度三腳架，水平長度根據(jù)漸變值進(jìn)行遞變，可以滿足支撐3 m層高澆筑荷載。

經(jīng)過方案對(duì)比分析，最終選擇方案三為實(shí)施方案，方案對(duì)比分析情況見表1。

表1 方案對(duì)比分析表

4 表孔支撐大梁采用的施工方法

4.1 支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用在兩側(cè)閘墩施工過程中預(yù)埋的工字鋼固定三腳支撐架，三腳架間距0.75 m布置。根據(jù)支撐大梁的跨度不同設(shè)計(jì)了三種高度的三腳架，水平長度根據(jù)漸變值遞變，三腳架安裝前，先在倉內(nèi)焊接支撐桁架，利用倉內(nèi)的汽車吊進(jìn)行單榀安裝。三腳架可根據(jù)具體的荷載選擇合適的型鋼加工，埋入混凝土內(nèi)部的長度一般不小于1.5 m，同時(shí)，焊接適量的下拉錨筋以分散應(yīng)力，防止對(duì)混凝土局部產(chǎn)生破壞。

4.2 施工期配筋的設(shè)計(jì)

為保證支撐大梁施工時(shí)承受施工荷載時(shí)的安全，一般應(yīng)進(jìn)行施工期配筋。表孔支撐大梁為懸臂結(jié)構(gòu)，施工期最大懸臂長度為3.45 m，為雙筋矩形截面，頂部為受拉區(qū)，底部為受壓區(qū)，主筋均為φ36@20 cm，輔筋為φ32@50 cm，保護(hù)層厚度為10 cm。以第一層1.5 m高支撐大梁為研究對(duì)象，取1 m寬。

泄洪表孔支撐大梁采用C18040混凝土澆筑，強(qiáng)度相當(dāng)于C30混凝土，推算得7 d強(qiáng)度約為17 MPa。根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)不允許出現(xiàn)裂縫的鋼筋混凝土構(gòu)件在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，其抗裂驗(yàn)算應(yīng)符合下列規(guī)定：

對(duì)于受彎構(gòu)件：Mk≤γmαctftkW0

對(duì)于懸臂梁：Mk=ql2/2=79.5×3 4502/2=4.7×108N·m<γmαctftkW0=1.55×0.85×2.01×4.1×108=10.9×108N·m(計(jì)算過程從略)，設(shè)計(jì)藍(lán)圖所配的受拉鋼筋已滿足規(guī)范規(guī)定的正截面抗裂要求。

為提高安全系數(shù)，將大壩表孔支撐大梁首倉新增施工期縱橫向鋼筋調(diào)整為φ36@20 cm，其后3層施工期鋼筋順流向按φ32@50 cm、橫向按φ36@20 cm配置。首倉施工期鋼筋安裝高程為

1 869.2 m，其后三層新增施工期鋼筋安裝高程分別為1 870.7 m、1 872.2 m、1 873.7 m。新增施工期鋼筋錨入壩體長度與設(shè)計(jì)鋼筋等長。

4.3 混凝土的分層與澆筑

表孔支撐大梁底部高程為1 868 m?？紤]到支撐系統(tǒng)的受力要求，前4倉均按1.5 m升層澆筑，以后按3 m澆筑。纜機(jī)配3 m3臥罐吊混凝土直接均衡緩慢放料入倉，人工平倉，采用平鋪方式卸料，鋪料厚度為50 cm并采用φ100、φ70振搗器進(jìn)行振搗。由于支撐大梁設(shè)計(jì)配筋沒有考慮施工期荷載，因此，在支絞大梁每層澆筑層面布置了一層施工期鋼筋，具體鋼筋布置形式根據(jù)施工期荷載進(jìn)行計(jì)算。

5 施工中需要注意的事項(xiàng)

(1)由于采用跨中分縫的方案且因表孔支撐大梁在施工期為懸臂結(jié)構(gòu)，加之大梁為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，因此，需要切實(shí)作好下部支撐措施，確保大梁結(jié)構(gòu)施工期的安全。

(2)為確保大梁運(yùn)行期結(jié)構(gòu)的整體性、加強(qiáng)大壩頂部結(jié)構(gòu)的剛度，設(shè)計(jì)單位在表孔支撐大梁內(nèi)部設(shè)置了大量橫貫幾個(gè)壩段、橫河向的分布鋼筋，鋼筋密集，因此，要做好接頭位置的布置以及寬縫位置的鋼筋接頭處理。

(3)大梁支撐結(jié)構(gòu)宜考慮從閘墩進(jìn)行支撐，避免占?jí)合虏勘砜琢鞯阑炷两Y(jié)構(gòu)的施工工作面而對(duì)表孔流道表層混凝土施工工期產(chǎn)生影響。

6 結(jié) 語

本工程支撐大梁采用跨中分縫、在閘墩兩側(cè)安裝三腳架的支撐方案，避免了支撐大梁施工支撐系統(tǒng)對(duì)底部溢流面工作面的占?jí)汉陀绊懀瑫r(shí)避免了相連壩段之間的施工干擾，施工簡便、工程量相對(duì)較少，施工質(zhì)量有保證，對(duì)同類工程的施工具有一定的借鑒意義。