枕頭壩一級水電站右岸3#～5#泄洪閘閘墩混凝土水上施工工藝研究與實施

嚴 亞 雄

(國電大渡河枕頭壩水電建設有限公司，四川 樂山　614700)

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枕頭壩一級水電站右岸3#～5#泄洪閘閘墩混凝土水上施工工藝研究與實施

嚴 亞 雄

(國電大渡河枕頭壩水電建設有限公司，四川 樂山614700)

摘要：介紹了在閘墩胸墻以下每個閘墩單獨全斷面澆筑上升，胸墻以上施工時分上、下游兩段分別澆筑上升，即在閘墩上設置臨時施工縫，每個閘墩前半幅作為先澆塊與胸墻連在一起先期上升，以保證泄洪閘金屬結構安裝等工作能提前進行，而對于施工縫面以下各閘墩作為后澆塊單獨澆筑上升。

關鍵詞：泄洪閘；混凝土；施工方案；枕頭壩一級水電站

1工程概述

枕頭壩一級水電站3#～5#泄洪閘壩段位于導流明渠內，左岸與右岸距離為42m，泄洪閘進口底板高程為585m，單孔尺寸為8m×16m(寬×高)，孔頂以上設胸墻，胸墻底高程為601m；壩頂高程626.5m，閘墩高41.5m；中墩厚5m，邊墩厚4m；閘底板厚8m，閘室順水流方向長60m。3#～5#泄洪閘閘墩在2011年10月已施工至高程595m,其以上部分于2013年汛末開始施工，2014年汛前澆筑到設計高程，以滿足2014年汛期泄洪的要求。2014年汛后安裝檢修閘門，利用檢修閘門擋水和3#～5#泄洪閘消力池尾部土石圍堰、縱向混凝土圍堰形成三期基坑。為降低事故門槽安裝強度，事故門槽分兩個階段向金結提交工作面，分別為604m高程以及將閘墩混凝土澆筑到設計高程。

大渡河洪水是在上游融雪基礎上加上中下游暴雨洪水組成。由于匯流面積大、雨區(qū)分散、降雨多連續(xù)發(fā)生，因而往往形成多峰洪水，漲落變幅小、底水高、持續(xù)時間長，其中下游地區(qū)受青衣江、馬邊河暴雨區(qū)的影響暴雨出現(xiàn)機會較多，多發(fā)生短歷時強降水，形成洪水的過程陡漲陡落，峰高、量相對不大。

該電站上游的深溪溝電站已完建，為以發(fā)電為主的大型水電站，深溪溝水電站共設四臺機組，單機額定流量650m3/s，最大引用流量2 600m3/s，總裝機容量660MW，庫容0.322 7億m3，具有日調節(jié)能力，對枕頭壩一級水電站設計洪水成果的調節(jié)影響小。

深溪溝電站上游為瀑布溝電站，亦為已完建工程，是以發(fā)電為主、兼顧防洪任務的大型水電站，總裝機容量3 300MW，庫容50.64億m3，具有季調節(jié)能力，其將對枕頭壩一級水電站的設計洪水具有一定的調節(jié)影響。

根據(jù)深溪溝水庫出庫流量，實測了3#～5#泄洪閘過流水位，建立了深溪溝出庫流量與導流明渠3孔泄洪閘處595m高程以下水位流量關系(表1)。

2013年10月，深溪溝電站下泄流量處于1 000～3 000m3/s之間，此時枕頭壩一級水電站已澆筑到高程595m的閘墩經(jīng)常被淹沒，不具備施工條件。結合總工期安排，3#～5#泄洪閘務必在10月開始施工，故必須依靠上游兩座電站限流，創(chuàng)造必要的施工條件。 由于3#～5#泄洪閘595m高程以上混凝土施工期間導流明渠一直處于過流狀態(tài)，施工安全問題非常嚴峻。

另外，在3#～5#泄洪閘高程595～601m施工期間流量較大時存在水位超高的風險，因其流速較大，模板及鋼筋加固難度大，進而影響到混凝土澆筑。

2水上施工工藝研究

2.1施工工藝

對于閘墩胸墻以下每個閘墩單獨全斷面澆筑上升，胸墻以上施工時分上、下游兩段分別澆筑上升，即在閘墩上設置臨時施工縫，每個閘墩前半幅作為先澆塊與胸墻連在一起先期上升，以保證泄洪閘金屬結構安裝等工作能提前進行；施工縫面以下各閘墩作為后澆塊單獨澆筑上升。將臨時施工縫作成臺階狀，向上游方向收臺階，臺階寬1m。施工縫面設鍵槽、插筋，臺階頂面在后澆塊上加并縫鋼筋。澆筑層高按3m/層控制，共分11層，胸墻第一層一次立模后分兩次澆筑成型，第一次澆筑1.5m，待混凝土強度達到要求后進行第二次1.5m的澆筑。胸墻及弧門支座牛腿處的支撐采用型鋼在鋼筋加工廠焊接成桁架，施工現(xiàn)場組焊成型。其中胸墻處直接在桁架上進行方木、模板的鋪設，中間夾楔塊以利于拆除，弧門支座牛腿在桁架上采用φ48鋼管搭設承重架、套可調絲杠然后進行模板的鋪設。閘墩墩頭墩尾采用定型大鋼模，其他部位除門槽和胸墻部位外，原則上采用大鋼模。所有建筑材料使用布置在右岸非溢流壩段壩頂和縱向導墻上的兩臺MQ1260門機吊運入倉。施工人員通過布置在左右兩側的爬梯進出倉號，閘墩間設有交通棧橋。

表1　深溪溝電站出庫流量與3#～5#泄洪閘水位關系表

2.2施工程序

3#～5#泄洪閘混凝土施工程序為：

制作安裝安全操作平臺→閘墩之間掛設第一層安全網(wǎng)→開鑿閘墩水平鍵槽及表面鑿毛→打錨筋樁孔、安裝錨筋→鋼筋及止水修復→基礎面驗收→測量放線→安裝鋼筋→安裝模板(含搭設支撐鋼管架)→倉號驗收→混凝土澆筑→拆模、養(yǎng)護→下一層備倉、混凝土澆筑與養(yǎng)護。

2.3水流控制

結合進度計劃安排及水位流量曲線綜合分析，3#～5#泄洪閘限流分四個階段進行，閘墩高程595～598m為第一階段，閘墩高程598～601m為第二階段，胸墻高程601～604m為第三階段，高程595～601m門槽導軌安裝及二期混凝土回填為第四階段，其中在第四階段控流期間，高程601～604m層的剩余工作可以施工完成，后續(xù)施工不需要控流，限流情況見表2。

表2　3#、4#、5#泄洪閘澆筑期間限流流量～時間表

結合枯水期上游電站的發(fā)電情況，限流主要為高程595～601m之間。

2.4胸墻及牛腿底部支撐承重架的設計

胸墻及牛腿底部模板支撐體系采用鋼桁架，桁架由型鋼加工制作成桁架片連接而成，間距120cm，桁架片直接錨固于已澆筑混凝土上，錨固長度為50cm。

圖1　胸墻桁架片設計圖

桁架片設計計算情況見圖1。鋼筋混凝土澆筑厚度按1.5m計算，桁架片間距120cm，底模采用小鋼模，鋪設在桁架頂上，桁架片荷載為：

恒載為鋼筋、混凝土和底模所施加的荷載：q恒=27×1.5×1.2=48 (kN/m)。

活載為人和機械等所施加的荷載：q活=6 kN/m。荷載為均布線荷載(圖2)。

荷載作用下桁架片的彎矩見圖3。

根據(jù)PKPM計算：梁上部受拉最大彎矩M=40.58 kN·m, 最大應力 σ= 191.91 kN

圖2　胸墻桁架片荷載圖

圖3　彎矩包絡圖

圖4　剪力包絡圖

荷載作用下桁架片的剪力見圖4。

根據(jù)PKPM計算：最大剪力V= 82.24 kN ，最大剪應力τ=67.5 kN

荷載作用下桁架片的撓度變形見圖5。根據(jù)PKPM計算：

梁的(恒+活)最大撓跨比: 1/ 487< 梁的容許撓跨比: 1/ 400。

通過上述計算得知，桁架承載力滿足施工要求。

3水上施工工藝實踐

3.1混凝土面鑿毛及鑿鍵槽

對老混凝土表面進行人工鑿毛處理。使用鋼釬、風鎬將其表面鑿毛，清理松動的石子，露出老混凝土的堅實層，再用沖毛機將縫面沖洗干凈并將坑洼中的明水用棉紗吸干，保證倉面無積水。

圖5　鋼梁絕對撓度圖

混凝土鑿鍵槽主要采用液壓破碎錘施工，對于局部破碎錘不能施工的區(qū)域用風鎬進行鑿挖施工。施工前，測量人員按照圖紙放出鍵槽尺寸，首先采用切割機對混凝土進行切割，然后采用破碎錘及風鎬進行鑿挖，破碎錘采用門機吊裝入倉，施工過程中遇超高水位時及時將其吊出倉號。

3.2鋼筋樁施工

鋼筋樁造孔采用哈邁90液壓鉆施工，造孔孔徑為φ90，孔深1.5m，孔內注入M35水泥砂漿，其中閘墩中墩間排距為2m×2m，邊墩間排距為1.5m×2m，注漿采用注漿機攪拌后由人工灌注，液壓鉆采用門機吊裝入倉，施工過程中遇超高水位時及時將其吊出倉號。

3.3鋼筋及止水的修復

3.3.1鋼筋的修復

對彎曲的鋼筋需要套鋼管調直，對斷損的鋼筋則采用風鎬逐根鑿挖，鑿挖深度為露出鋼筋至少10 d(d為鋼筋直徑)，然后進行焊接。

3.3.2止水的修復

(1)銅止水的修復。

對于撕裂的銅止水片，先將被撕裂的銅止水復位，然后對裂口進行雙面焊接，必要時采用風鎬鑿挖；對于有破洞或缺口的銅止水片，先恢復破洞或缺口部位止水的平整，然后采用與受損止水同母材的銅片(尺寸根據(jù)破洞或缺口的大小決定，采用搭接焊接的方式)進行補洞雙面焊接；對于產(chǎn)生彎折變形的銅止水片，待其表面清理干凈后，人工使其復位。

(2)橡膠止水的修復。

對于橡膠止水帶上的破損采用橡膠止水片補缺，采用黏結劑連接的方式修復，搭接長度不應小于20cm。修復施工前，應將橡膠止水帶表面清理干凈。

3.4測量放樣

測量人員用全站儀依據(jù)設計圖紙進行模板大樣、鋼筋位置及預埋件位置的放樣。

3.5鋼筋安裝

根據(jù)圖紙要求在鋼筋加工廠進行鋼筋加工，然后運往施工現(xiàn)場，施工人員依據(jù)測量放樣的控制點進行鋼筋安裝，鋼筋安裝必須滿足相關規(guī)范要求。

3.6模板制安

閘墩墩頭和墩尾模板采用定型鋼模板，其他位置主要采用DOKA模板，門槽及局部位置采用P3015、P1015及木模板，DOKA模板及閘墩定型模板使用門機進行安拆。胸墻和牛腿模板采用P3015、P1015及木模板，將支撐加固鋼管搭設在桁架上，鋼管架的搭設按一般規(guī)則進行。在第一層模板安裝時，由于收面高程高低不平并且部分邊緣被洪水沖壞，為縮短限流時間，加快模板安裝速度，模板主要采用大模板，在高程595m層提前制作鋼支撐，鋼支撐高30cm，大模板采用門機直接吊裝架立在鋼支撐上進行內撐內拉，30cm空隙統(tǒng)一采用2cm厚、30cm寬的竹膠板補縫。

3.7混凝土澆筑

3#、4#、5#閘墩主要使用右岸擋水壩段頂部的3#-2MQ1260門機與右岸縱向導墻上1#MZQ1260門機吊進行3m3或6m3臥罐入倉澆筑。先在老混凝土面水平面鋪2～3cm厚的砂漿，然后澆筑混凝土。根據(jù)倉面大小和入倉能力分別采用平鋪法和臺階法。鋪料方向為沿倉號短邊方向，鋪料厚度為50cm，采用臺階法時要確保臺階層次清楚、有序，平倉和振搗主要選擇φ100插入式振搗器，振搗的方式為梅花形布置，振搗時間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡、開始泛漿為準。

3.8混凝土拆模及養(yǎng)護

混凝土澆筑完畢12～18h內，對混凝土表面進行灑水養(yǎng)護?；炷翝M足強度后拆模，拆模時應注意對細部結構邊角的保護和拆模后的光潔度，對破損部位進行合理地修補。拆模后的混凝土要及時進行灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為28d左右，如有覆蓋要求，可采用麻袋片保護。

3.9胸墻及牛腿底模的拆除

待混凝土強度達到設計要求后，立即進行底模的拆除。模板拆除工序流程為：首先在已澆筑完成的胸墻或牛腿上下放吊籃，人員站在吊籃上拆卸木楔，待木楔拆除后，采用門機吊住模板一頭的拖拽方式整體拆除模板。待模板拆除后，立即進行鋼桁架拆除，施工人員站在吊籃對桁架吊鉤穿2套鋼絲繩，1套采用卡環(huán)與胸墻或牛腿鋼筋牢固相連，待兩個吊鉤鋼絲繩都繃緊后，人工對桁架片進行切割，待桁架片兩邊全部切斷后，將上游鋼絲繩慢慢松動，鋼桁架在自重作用下慢慢滑出胸墻底部，固定鋼絲繩，將門機吊鉤勾住另一套鋼絲繩，提起桁架片，解掉固定在鋼筋上的鋼絲繩。如此反復，直至桁架片全部拆除。

4結語

枕頭壩一級水電站3#～5#泄洪閘閘墩高程595m以上的混凝土于2013年10月初開始在不限流條件下穿插進行高程595m施工縫面的處理，2013年10月29日～11月10日期間，采用上游電站限流的方式控制過流量，在高程595m以下完成了高程595m以上的第一層混凝土澆筑施工，2014年汛前澆筑到設計壩頂高程，滿足了枕頭壩一級水電站2014年安全度汛要求。

在枕頭壩一級水電站3#～5#泄洪閘閘墩混凝土水上施工工程中，有效地解決了以下水上施工中的難點：(1)3#～5#泄洪閘高程595m以上混凝土施工期間，導流明渠一直處于過流狀態(tài)，施工安全問題非常嚴峻。(2)3#～5#泄洪閘高程595～601m施工期間流量較大時，存在水位超高風險且流速較大，模板及鋼筋加固難度大，進而影響到混凝土澆筑。在確保安全的情況下，汛前澆筑至設計高程，成功地降低了汛期施工帶來的較大安全、投資、進度風險，保證了混凝土澆筑的質量優(yōu)良。

嚴亞雄(1990-)，男，四川成都人，助理工程師，學士，從事水電工程建設技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-10-15

文章編號:1001-2184(2015)06-0113-05

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV552;TV544;TV52;TV7

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