某水電站溢洪道牛腿與大壩碾壓混凝土整體上升施工方案

曹 軍

(遵義水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義563002)

1 工程概況

楊家園水電站位于貴州省習(xí)水縣二郎鄉(xiāng)，地處赤水河一級支流桐梓河下游河段，屬桐梓河水電梯級開發(fā)規(guī)劃的第七級，下游為蘭子口電站，上游接圓滿貫電站。該水電站水庫總庫容7 920 萬m3，電站裝機(jī)容量2 ×20 MW，其工程規(guī)模為中型。該電站樞紐建筑物由碾壓混凝土雙曲拱壩、壩頂中部溢流表孔、左岸取水口、引水隧洞、地面廠房及升壓站等組成。工程于2008年9月開工，2008年12月河床截流，2010年3月底下閘蓄水、5月首臺機(jī)組發(fā)電。

楊家園水電站大壩為碾壓混凝土橢圓雙曲拱壩，最大壩高66 m，壩底厚18.5m，壩頂厚5m，厚高比0. 中心線弧長150.8 m，碾壓混凝土澆筑量約7.2 萬m3。溢洪道布置于大壩河床段(壩0 +033.39 m ～壩0 +111.77 m)，采用了“壩身表孔泄洪方式，寬尾墩+溜槽，實(shí)現(xiàn)水舌的縱橫向全方28，壩頂位擴(kuò)散，下游設(shè)置護(hù)坦+兩岸護(hù)坡”的泄洪消能方案。溢洪道共設(shè)5 孔，孔口尺寸12 m×10 m(寬×高)，溢流堰堰頂高程為440.00 m，設(shè)置5 扇12 m ×10 m(寬×高)的弧形鋼閘門。見圖1。

圖1 溢洪道下游透視圖

溢洪道上游牛腿起、止高程分別為426.09 m和431.50 m，最大懸挑長度5.41 m，下游牛腿的起、止高程分別為422.07 m 和429.81 m，最大懸挑長度7.74 m，牛腿底部坡比為1∶1。牛腿上游半徑為111.81 m，下游半徑為90.82 m，溢流段夾角為44.19°。施工圖階段設(shè)計(jì)溢洪道牛腿為C20 常態(tài)鋼筋混凝土。

2 溢洪道整體碾壓上升施工方案的提出

楊家園水電站工程于2008年8月動(dòng)工。2009年6月，大壩碾壓混凝土全斷面上升至419.20 m高程，7月大壩兩岸坡無蓋重固結(jié)灌漿、接觸灌漿預(yù)埋管等已全部完成，大壩碾壓混凝土具備上升條件。此時(shí)業(yè)主提出要求在2009年年底溢洪道達(dá)到440.00 m高程，兩壩肩碾壓混凝土達(dá)到445.00 m高程。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，考慮到溢洪道工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及牛腿部位的實(shí)際施工難度，若采用溢洪道牛腿采用原設(shè)計(jì)的常態(tài)混凝土澆筑，則很難達(dá)到業(yè)主指定的工期目標(biāo)。因此本著以安全生產(chǎn)、保證質(zhì)量、減少成本投入、加快工程進(jìn)度的原則，我院與施工單位(中國水利水電第十一工程局)決定溢洪道采用碾壓混凝土+預(yù)制T 型模板+模板周邊變態(tài)混凝土全斷面上升的施工方案。施工方案比較圖見表2。

3 主要施工難度及實(shí)施方法

上、下游牛腿采用T 型預(yù)制模板施工方案，①需確保制安時(shí)和施工過程中安全;②預(yù)制構(gòu)件數(shù)量大、精度高;③該溢洪道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、場地狹小、工序多、施工干擾大;④時(shí)間緊任務(wù)重。

根據(jù)以上難點(diǎn)和重點(diǎn)以及溢流壩段牛腿特殊體型的特點(diǎn)，采用預(yù)制模板安裝時(shí)對外露部位的結(jié)構(gòu)尺寸要求高。預(yù)制T 型模板結(jié)構(gòu)尺寸為2.8 m長、1.5 m寬、1.3 m高(少量高度不等的異形模板作補(bǔ)充)，單塊模板最大重量為4.2 t。溢洪道上游單層最大模板數(shù)量為58 塊，四層共計(jì)213 塊;溢洪道下游單層最大模板數(shù)量為48 塊，四層共計(jì)222 塊;其中上、下游異形塊共80 塊;共計(jì)T 型模板435 塊。

圖2 施工方案比較圖

由于上、下游牛腿部位屬于橢圓至圓的漸變段，使得各部位的高差和平面位置均不相同，預(yù)制模板安裝時(shí)，測量人員需事前計(jì)算出各控制部位的坐標(biāo)，并根據(jù)各部位和預(yù)制塊的特點(diǎn)，簡化放樣過程。施工時(shí)進(jìn)行跟蹤放樣，驗(yàn)收檢查確保安裝精度。

牛腿部位表層鋼筋的布置，使得施工干擾較大。要求在碾壓混凝土施工過程中，對牛腿部位表層鋼筋提前做好準(zhǔn)備，在下一層結(jié)構(gòu)混凝土施工過程中對鋼筋及水平鋼筋的安裝、加固，確保鋼筋位置的準(zhǔn)確不變位，現(xiàn)場合理組織施工，使各工序間有條不紊的進(jìn)行。

4 施工流程

該方案的施工流程為:模板加工及預(yù)制場地平整→預(yù)制件模板的安裝與混凝土澆筑→T 型預(yù)制模板的堆放及運(yùn)輸→T 型預(yù)制模板安裝→鋼筋制安→檢查驗(yàn)收→碾壓混凝土及變態(tài)混凝土澆筑。

5 T 型預(yù)制模板安裝

預(yù)制模板的吊裝采用25 t汽車吊在澆筑壩面進(jìn)行吊裝，吊裝的位置距模板安放部位≥1 m，每次吊裝模板過程中以相應(yīng)模板重量及回轉(zhuǎn)半徑控制范圍就位。吊裝過程以一人統(tǒng)一指揮，指揮人員所在位置應(yīng)能照顧到整個(gè)操作的每一部位。

預(yù)制塊模板的擺放，在上一層碾壓混凝土收倉時(shí)，應(yīng)保證預(yù)制模板的安放基礎(chǔ)平整。待倉號碾壓好后，由測量隊(duì)對預(yù)制模板斜拉平衡鋼筋位置放點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算，每塊T 型預(yù)制模板需設(shè)置4 根Φ28 斜拉平衡鋼筋，方可承受施工過程中人員及澆筑設(shè)備、工具的荷載及混凝土自重荷載，確保施工安全。預(yù)制模板安放以前應(yīng)采用同標(biāo)號的砂漿對模板基礎(chǔ)找平處理。預(yù)制模板安放過程中，測量人員應(yīng)隨預(yù)制模板的擺放而跟蹤檢測并及進(jìn)調(diào)整，以保證預(yù)制模板擺放位置的準(zhǔn)確。每擺放調(diào)試好一塊，焊接人員應(yīng)隨后焊接固定。

預(yù)制模板順序以第一層為基礎(chǔ)，隨即擺放第二層的預(yù)制塊模板，每擺好一塊應(yīng)焊接好一塊。每擺放三層為一個(gè)澆倉號，在兩牛腿等高程部位作調(diào)整，待預(yù)制模板擺放好后再進(jìn)行碾壓混凝土施工。

6 鋼筋制安

牛腿內(nèi)的主筋在牛腿下部的插筋安裝時(shí)預(yù)先作好該部位鋼筋的焊接固定，鋼筋長度為3 ～4.5 m，在安裝好T 型預(yù)制模板后先把主筋進(jìn)行擺放并按要求焊接。分布筋在T 型預(yù)制模板的安放固定過程中進(jìn)行穿孔布置，并及時(shí)對鋼筋進(jìn)行綁扎牢固。考慮牛腿結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及混凝土澆筑速度等因素，為保證施工過程中的安全，在每塊T 型預(yù)制模板后設(shè)置一根Φ25 水平抗剪鋼筋。

7 碾壓混凝土及變態(tài)混凝土施工

混凝土澆筑過應(yīng)對預(yù)制模板邊先撒水濕潤，灑水以濕潤預(yù)制塊模板為宜，防止撒水過多而流入倉號。碾壓混凝土下料過程中，自卸汽車與預(yù)制模板邊應(yīng)保持2.0 ～3.0 m的間距，以防止自卸汽車在下料過程中，下料沖擊模板。尤其要注意在混凝土自卸汽車在下料過程中，防止汽車碾壓模板后部斜拉鋼筋，以免造成斜拉鋼筋擾動(dòng)或變型，影響鋼筋受力。

碾壓混凝土碾壓時(shí)，首層內(nèi)應(yīng)對模板后部斜拉筋部位進(jìn)行保護(hù)，以變態(tài)混凝土澆筑為宜，待鋪筑碾壓完一層后，振動(dòng)碾方可碾壓斜拉筋上部。預(yù)制模板碾壓混凝土澆筑過程中，倉號的分層高度，以預(yù)制模板三層高度為準(zhǔn)備，在上、下游牛腿都有預(yù)制模板部位，以有利于下層預(yù)制模板擺放澆筑高程控制。倉號平均日上升高程以90 cm以宜。

8 優(yōu)缺點(diǎn)分析

8.1 優(yōu)點(diǎn)

T 型預(yù)制模板在牛腿部位的實(shí)施可簡化施工，使各時(shí)段作業(yè)單一、連續(xù)，充分突出了碾壓混凝土全斷面上升的優(yōu)勢，有利于大壩溢流壩段施工混凝土的整體性。相應(yīng)混凝土施工質(zhì)量也得到了保證，避免因兩期混凝土澆筑時(shí)因?qū)用娼Y(jié)合原因而產(chǎn)生不利影響。本方案相對于傳統(tǒng)小鋼模施工方案可解決倒懸模板安裝、拆模的安全問題［1］。溢洪道牛腿采用T型預(yù)制模板與壩體全斷面碾壓混凝土上升相對于常態(tài)混凝土分倉施工，可減少60個(gè)倉號，現(xiàn)場作業(yè)安排間隔時(shí)間相應(yīng)富余，可調(diào)整空間大。為實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)工期和增強(qiáng)工期安排抗風(fēng)險(xiǎn)性提供了有利保證。經(jīng)兩方案工期安排比較，采用T 型預(yù)制模板方案可節(jié)省工期約90 d，為后續(xù)的金屬結(jié)構(gòu)安裝提供了充分時(shí)間，確保大壩安全度汛。

8.2 缺點(diǎn)

上下游溢洪道牛腿結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜，對預(yù)制模板的尺寸、安裝精度要求較高，特別是對預(yù)制模板平衡梁受拉鋼筋的安裝要求高，預(yù)制構(gòu)件數(shù)量大、施工工序多干擾大。本方案相對于常規(guī)施工方法安全程度要求更高，在施工組織上應(yīng)加強(qiáng)管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)、規(guī)范及作業(yè)指導(dǎo)書施工。

圖3 牛腿施工照片

9 結(jié) 語

本工程碾壓混凝土壩壩身溢洪道施工采用了在國內(nèi)較為少見的溢洪道牛腿與大壩整體上升碾壓施工方案，在保證壩體結(jié)構(gòu)型式和施工安全的基礎(chǔ)上大幅度節(jié)省了工期，保證了工程的節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)，工程從2009年3月5日開倉澆注混凝土，2010年4月7日即全段達(dá)到壩頂高程。工程建成后運(yùn)行至今，情況良好。文章對于類似的碾壓混凝土壩溢洪道懸挑部位施工方案設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。

［1］代彬，曹駿，陳章淼. 高臺階消能式溢洪道在碾壓混凝土坎中的應(yīng)用［J］. 黑龍江水利科技，2014，42(03):180－182.