二灘水電站廠房進(jìn)水口混凝土施工經(jīng)驗總結(jié)

羅建

【摘要】二灘水電站是我國在二十世紀(jì)利用世界銀行貸款，實行國際招標(biāo)建成的最大水電站，項目由意大利的英波吉洛、托洛、法國的杜美茲、吉梯姆和中國的水電八局組成的聯(lián)營體承建C-01標(biāo)。位于左岸的廠房岸塔式進(jìn)水口屬于C-01標(biāo)的工作范圍，該工程已于2000年竣工。由于二灘工程是一座壩身澆筑量達(dá)415萬m3的混凝土雙曲拱壩工程，主要設(shè)備基本都投入到壩體施工當(dāng)中，而位于左岸的進(jìn)水口不僅具有結(jié)構(gòu)體型大，施工強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)埋件多的特點，同時施工專用設(shè)備少，但進(jìn)水口的施工無論是施工質(zhì)量還是施工進(jìn)度都得到了業(yè)主和監(jiān)理的充分肯定和好評，本文根據(jù)當(dāng)年的施工經(jīng)歷，總結(jié)進(jìn)水口的施工方法和組織措施，以供類似項目參考借鑒。由于技術(shù)的進(jìn)步，本文力求真實反映當(dāng)時的施工方法，有不對之處請各位讀者來函批評。

【關(guān)鍵詞】二灘水電站；進(jìn)水口；混凝土；施工管理

1 概述

二灘水電站的發(fā)電廠房布置在左岸山體內(nèi)，裝機(jī)6臺，單機(jī)容量為550MW，總裝機(jī)容量3300MW。

該項目采用單機(jī)單洞引水發(fā)電模式，采用6條直徑9m的壓力管道從進(jìn)水口引水至廠房發(fā)電。

進(jìn)水口布置在左岸，為獨立塔式結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底板高程1124m，塔頂1207，整個塔高83m，分6個單元，全長170m。進(jìn)水口中心線距大壩軸線150m，按水流方向依次布置攔污柵、檢修閘門、工作閘門和漸變段，最后接壓力管道。

二灘水電站是我國在二十世紀(jì)利用世界銀行貸款，實行國際招標(biāo)建成的最大水電站，項目由意大利的英波吉洛、托洛、法國的杜美茲、吉梯姆和中國的水電八局組成的聯(lián)營體承建C-01標(biāo)，其工作范圍包括進(jìn)水口的施工。由于二灘工程是一座壩身澆筑量達(dá)415萬m3的混凝土雙曲拱壩工程，主要設(shè)備是確保壩體施工，而位于左岸的進(jìn)水口不僅具有結(jié)構(gòu)體型大，施工強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)埋件多的特點，同時施工專用設(shè)備少，必須充分協(xié)調(diào)壩體的施工才能獲得纜機(jī)等高位設(shè)備的支持，這就給項目的施工管理創(chuàng)造了一定難度。該項目在2000年竣工運行，無論是進(jìn)水口的施工質(zhì)量還是施工進(jìn)度都得到了業(yè)主和監(jiān)理的充分肯定和好評，本文根據(jù)當(dāng)年的施工經(jīng)歷，總結(jié)進(jìn)水口的施工方法和組織措施，以供類似項目參考借鑒。

2 澆筑分層及施工程序

合理的澆筑分層及施工程序，應(yīng)有利于進(jìn)水口結(jié)構(gòu)的模板、鋼筋、預(yù)埋件安裝工作有序全面鋪開，是加快施工進(jìn)度，保證施工質(zhì)量的重要前提。影響澆筑分層的因素很多，主要有：模板的結(jié)構(gòu)形式及安裝措施；建筑物的結(jié)構(gòu)尺寸及鋼筋的布置；澆筑層面的清基以及混凝土的入倉強(qiáng)度與溫度控制要求。綜合上述各種因素后，進(jìn)水口的澆筑分層采用兩種方式，底板高程1128m以下大體積混凝土為2m層高，采用通倉薄層澆筑。底板1128m以上為3m層高，并分為三個澆筑塊，塊與塊之間設(shè)施工縫，即到達(dá)底板1128高程后，首先優(yōu)先施工閘室部位，以保證該部分及時達(dá)到1205高程，保證閘門槽金屬結(jié)構(gòu)安裝和二期混凝土施工、閘門安裝、壩頂200/60t龍門吊安裝的直線工期的需要。其次為攔污柵閘墩和胸墻。第三是連接梁的施工，待閘墩及胸墻達(dá)到一定的高程后，即與第一層連接梁的高差達(dá)到12m時，開始連接梁的施工。

3 模板

二灘進(jìn)水口使用了三種不同類型的模板，根據(jù)其使用部位的不同，介紹如下。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)大面模板

為確保混凝土的外觀質(zhì)量，在主要的標(biāo)準(zhǔn)面采用意大利生產(chǎn)的NINIVE模板，也就是后來我們水電工程使用較多的單面爬升模板，該模板由定型的可調(diào)整的三角支撐體系提供模板支撐，通過預(yù)埋套筒減少模板的拉桿系統(tǒng)從而節(jié)約一次材料消耗，同時其預(yù)埋套筒可以拆除重復(fù)使用，其留下的孔洞也便于修復(fù)。該模板與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)木模板和小鋼模相比，具有混凝土外觀質(zhì)量好、不易跑模、安裝和拆?？梢猿浞职l(fā)揮機(jī)械設(shè)備的施工能力以及充分保障了施工人員的安全等優(yōu)點。

NINIVE模板主要由面板、三角桁架、操作平臺組成。有寬度為0.6m、1.8m、3.6m三種規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)塊面板的外形尺寸為3.15x3.6m（高x寬），模板總高7.8m（包括下部的懸掛平臺1.7m），設(shè)上中下3層工作平臺，工作平臺可調(diào)節(jié)角度，使之始終能處于近水平狀態(tài)，方便工作人員在其上工作，從本質(zhì)上確保安全。

模板的面板為鋼木組合結(jié)構(gòu)，由壓型槽鋼形成承力系統(tǒng)，由膠合板形成封漿系統(tǒng)。由于混凝土模板需要適應(yīng)水、堿等綜合腐蝕以及拆模等暴力沖擊，因此，對表層的膠合板要求較高，在進(jìn)水口使用的膠合板是從芬蘭進(jìn)口的18mm膠合板，該板表面光滑，強(qiáng)度高，重復(fù)使用200次后仍能保證混凝土表面的外觀質(zhì)量。面板通過活動鉸與支撐結(jié)構(gòu)相連，通過水平調(diào)節(jié)螺桿可在三角架上水平移動，使之緊貼或遠(yuǎn)離混凝土面，同時其背后的兩根斜螺紋千斤頂也能對面板的仰角進(jìn)行微調(diào)，使模板在立模時滿足混凝土外觀面的精度要求。

支撐三角架是一組可調(diào)節(jié)的組合結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)絲桿千斤頂?shù)拈L度，使面板基本貼近混凝土的設(shè)計面，調(diào)整工作平臺插銷的位置可使工作平臺處于基本水平狀態(tài)。支撐三角架通過預(yù)埋套筒承受混凝土的推力和自身的剪力，通過下端的撐腳平衡推力，形成力矩以抵抗新澆混凝土的側(cè)壓力。

一組標(biāo)準(zhǔn)模板的總重約2.2噸，通過垂直起吊設(shè)備進(jìn)行安裝、拆除和轉(zhuǎn)移。

3.2 鍵槽模板

在進(jìn)水口的施工程序上，根據(jù)各墻體后序工作的大小決定施工次序。為了不影響閘墩的整體上升和改變澆筑層高，對在有連結(jié)梁的位置，采用先澆閘墩，后施工連續(xù)梁的方法，在先澆的閘墩預(yù)留鍵槽，由于該鍵槽內(nèi)鋼筋密集，而且不規(guī)則，模板均為一次性模板，如采用傳統(tǒng)的木模板不但成本大，而且拆除均非常困難，在進(jìn)水口施工中，首次采用了金屬網(wǎng)模。

金屬網(wǎng)模是一種折疊的金屬網(wǎng)模板，該模板安裝在一期混凝土的鍵槽面上，澆筑完成后不需拆除，由于網(wǎng)格較細(xì)，在混凝土澆筑時，大于3mm的混凝土骨料不能滲出，只有局部的水泥砂漿將會流失，在澆筑的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，用高壓沖毛槍沖洗，即能滿足混凝土施工縫的要求。

金屬網(wǎng)?？梢宰畲笙薅鹊毓?jié)約施工成本和加快施工進(jìn)度，對于需要澆筑二期混凝土的鍵槽、門槽可以大規(guī)模使用。

3.3 異形模板

喇叭口頂板是弧線形結(jié)構(gòu)，為保證流線型結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)方法，加工定型模板，然后拖運至現(xiàn)場組裝。此種模板在傳統(tǒng)的蝸殼施工、漸變段施工均經(jīng)常采用，其施工方法不再細(xì)述。

4 鋼筋

因二灘水電站采用國際招標(biāo)，使用的規(guī)范也是國際規(guī)范，根據(jù)美國混凝土工程協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋不允許焊接。

在美國混凝土工程協(xié)會頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)中對鋼筋搭接有明顯的要求，進(jìn)水口的澆筑層高為3m，為盡可能節(jié)約鋼筋而又方便施工，立筋的下料長度按2個澆筑層加搭接一次設(shè)計，而水平筋則根據(jù)鋼筋出廠長度設(shè)計。

由于只允許鋼筋綁扎搭接，因此立筋的長度較長，給施工帶來很大的不便，施工時必須動用垂直吊運設(shè)備協(xié)助鋼筋安裝。

5 一期埋件施工

進(jìn)水口有攔污柵、檢修門槽、工作門槽，為了固定二期混凝土內(nèi)的埋件，在一期混凝土預(yù)埋了大量的預(yù)留件。

一期埋件分120x120mm和120x300mm兩種規(guī)格，由12mm厚的鋼板和4～6根長度500mm錨鉤焊接而成。

為了保證一期埋件的安裝精度，在進(jìn)水口的施工中，先完成模板的架立鋼筋，然后測量，檢測合格后安裝埋件。在安裝過程中嚴(yán)格控制安裝高程和尺寸，合格后將埋件焊接固定在模板定位鋼筋上。因國際規(guī)范和技術(shù)要求規(guī)定，埋件不允許與結(jié)構(gòu)鋼筋連接，因此必須用模板的定位鋼筋固定。由于施工過程控制嚴(yán)格，在二期門槽埋件安裝時，基本沒有出現(xiàn)連接螺桿與預(yù)埋錨板錯位的現(xiàn)象。

6 混凝土澆筑

在進(jìn)水口上游布置了一臺工作能力為70mx10t和一臺工作能力為60mx8t的MD900型塔機(jī)，纜機(jī)能覆蓋進(jìn)水口的工作區(qū)域，但使用需要精密組織，協(xié)調(diào)大壩的施工才可以使用。胎帶機(jī)是羅泰克公司開發(fā)研究出來的一種由吊車改裝的膠帶運輸機(jī)，具有使用靈活，澆筑速度快的優(yōu)點，它受到皮帶機(jī)臂長和臂桿工作角度的限制。泵車是一種使用方便且澆筑速度較快的混凝土澆筑的設(shè)備，但只適用于一、二級配混凝土澆筑，而且混凝土的水泥用量大，水化熱高，成本高，容易產(chǎn)生裂縫，同時受臂長和澆筑高度的限制，不適宜于大體積混凝土澆筑。

根據(jù)二灘進(jìn)水口的特點，綜合考慮各種因素，采用了纜機(jī)、塔機(jī)、胎帶機(jī)和泵車以及羅泰克皮帶機(jī)五種澆筑設(shè)備進(jìn)行混凝土澆筑。

6.1 底板和閘室1137m高程以下部位的混凝土澆筑

從基礎(chǔ)面1124m到進(jìn)水口底板1128m為大體積混凝土，單倉混凝土澆筑量大，澆筑強(qiáng)度高，因此主要是采用胎帶機(jī)（CC150）入倉。

CC150胎帶機(jī)由90噸汽車吊改裝而成，當(dāng)不需要澆筑混凝土?xí)r，可以換裝工作臂，恢復(fù)吊車功能。CC150胎帶機(jī)的理論澆筑強(qiáng)度為270m3/hr，工作半徑最大為50m，工作角度-5?～25?。經(jīng)進(jìn)水口的施工實踐，羅泰克皮帶機(jī)實際澆筑強(qiáng)度可達(dá)100m3/hr，滿足混凝土澆筑施工強(qiáng)度要求。

從進(jìn)水口底板1128m到進(jìn)水口頂板1137m為進(jìn)水口邊墻，受立筋影響，而澆筑量大，因此協(xié)調(diào)纜機(jī)輔以塔機(jī)補(bǔ)充進(jìn)行混凝土澆筑，確保混凝土澆筑過程中的強(qiáng)度保證。

6.2 閘室部位1137m至1152m之間混凝土澆筑

受胎帶機(jī)仰角和鋼筋的限制，胎帶機(jī)已經(jīng)不能使用。主要使用塔機(jī)進(jìn)行混凝土澆筑。

MD900塔機(jī)在使用6m3罐的情況下實際強(qiáng)度達(dá)到了48m3/h，滿足倉面臺階法澆筑的施工要求。

6.3 閘室部位1152m以上混凝土澆筑

隨著進(jìn)水口高程的增加，當(dāng)進(jìn)水口混凝土澆筑達(dá)到1152m時，輔助鋼筋的工作量加大，而受吊車工作能力的限制，塔機(jī)基本上用于鋼筋和模板的施工，而混凝土澆筑則采用皮帶機(jī)入倉。

皮帶機(jī)是羅泰克公司專門開發(fā)的集混凝土水平運輸和垂直運輸及塔機(jī)功能于一體的混凝土施工設(shè)備，也就是后來三峽公司采購的頂帶機(jī)或塔帶機(jī)。整個系統(tǒng)由5條皮帶組成，受料點位于8#公路邊的吊罐平臺1200m高程，單條皮帶機(jī)可隨塔身的升高而上升，最后由溜筒入倉。

皮帶機(jī)設(shè)計生產(chǎn)能力180m3/hr，由于受倉面條件的限制，實際最大生產(chǎn)能力達(dá)到75m3/hr。

6.4 其他部位

對于鋼筋密集的地方，使用常規(guī)方法難以施工，則采用混凝土泵進(jìn)行混凝土澆筑。

由于泵送混凝土成本高，對承包商不利，因此改用氣壓式開啟吊罐進(jìn)行澆筑。在吊罐的下方加設(shè)圓形漏斗，下接8m長直徑60cm的羅泰克專用下料導(dǎo)管，利用塔機(jī)吊運混凝土入倉。由于特殊部位相對較少，采用此法澆筑一般能實現(xiàn)15m3/hr的澆筑強(qiáng)度，完全滿足特殊部位入倉強(qiáng)度要求。

7 質(zhì)量控制

以一個澆筑倉面為一個單元，實行嚴(yán)格的“三檢制”，即由承擔(dān)施工部位的大工長或工程師對各道工序（模板、鋼筋、止水、預(yù)埋件及混凝土縫面）負(fù)責(zé)施工和進(jìn)行自檢，自檢合格后，由專門負(fù)責(zé)驗收的工程師檢查合格后遞交測量申請單，由監(jiān)理與二灘聯(lián)營體人員聯(lián)合測量，按設(shè)計圖紙對結(jié)構(gòu)尺寸、樣點進(jìn)行檢查校對，按照操作規(guī)程檢查模板安裝的位置和垂直度、曲面、平整度是否符合圖紙要求，支撐是否牢固。測量監(jiān)理工程師簽字合格后，再由專職負(fù)責(zé)驗收的進(jìn)水口工程師約請結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行檢查，檢查模板的外觀質(zhì)量、鋼筋的型號、規(guī)格、間距、保護(hù)層、搭接或錨固長度、止水片、預(yù)埋件的安裝位置、尺寸是否符合要求，混凝土縫面是否按要求進(jìn)行了處理，層間間歇是否滿足要求及修改通知等逐項進(jìn)行檢查。同時對混凝土澆筑設(shè)備，人員配備等進(jìn)行檢查。若各項均合格，監(jiān)理工程師簽字批準(zhǔn)混凝土澆筑；如有任何不合格，則必須按圖紙要求處理好，經(jīng)重新驗收合格后才能開始澆筑混凝土。

8 總結(jié)

在進(jìn)水口的施工中，由于采取了上述施工技術(shù)措施和強(qiáng)有力的生產(chǎn)指揮及組織措施，并且與激勵機(jī)制相結(jié)合，極大地加快了施工進(jìn)度，保證了進(jìn)水口施工的質(zhì)量和合同進(jìn)度要求，進(jìn)水口施工于1998年8月全部完成，并順利移交給業(yè)主，保證了第一臺機(jī)組按合同工期發(fā)電。二灘水電站的進(jìn)水口施工有以下兩點值得總結(jié)。

8.1 澆筑設(shè)備優(yōu)化組合

廠房進(jìn)水口的混凝土澆筑，五種澆筑設(shè)備的交叉使用，使各種澆筑設(shè)備揚(yáng)長避短，最大限度地利用好各種澆筑設(shè)備的長處。如能在皮帶布料機(jī)的給料、下料裝置中有更好的創(chuàng)新，則皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)可普遍應(yīng)用于碾壓混凝土和常態(tài)混凝土的澆筑。特別對于處于狹谷地區(qū)的水電工程，其應(yīng)用前景非常廣闊。

8.2 模板工程

在水電工程施工中，新型模板技術(shù)已受到廣泛的重視并得到普遍的推廣和應(yīng)用。在施工中采用大面積懸臂模板具有安全、優(yōu)質(zhì)、高效，使用方便和經(jīng)濟(jì)效益明顯的優(yōu)勢，是水工模板發(fā)展的必然趨勢和主要方向。NINIVE懸臂模板雖然在質(zhì)量技術(shù)上有明顯優(yōu)勢，然而卻需要較大的一次性購置費用，使模板的推廣應(yīng)用受到一定的阻力。當(dāng)前國內(nèi)外水電工程及工民建筑工程都有把模板納入工程設(shè)備范圍進(jìn)行使用和管理的趨勢。一方面是因為模板工程日益專業(yè)化和大型化，重復(fù)周轉(zhuǎn)使用次數(shù)已大大提高；二是模板的使用價值、性能和價格也都在不斷提高，確實不宜把模板作為消耗性材料進(jìn)行粗放型管理。從NINIVE模板和其他類型的新型懸臂模板的實際情況來看，它們都是尺寸和重量都較大的金屬結(jié)構(gòu)件，只要使用和保管得當(dāng)，本身不易損壞，可以許多次地重復(fù)使用。在二灘進(jìn)水口施工中NINIVE模板重復(fù)使用次數(shù)可達(dá)200 次以上，這樣，其購置費用分?jǐn)偟绞褂迷诿苛⒎矫谆炷辽厦娴恼叟f便十分經(jīng)濟(jì)。據(jù)測算，采用新型懸臂模板與傳統(tǒng)組合鋼模板相比，其每立方米混凝土所需的立模費用可節(jié)約30～50%，若再計入因采用新型模板而產(chǎn)生的安全、質(zhì)量和工效的效益，則其使用價值更加可觀。