三岔河水電站大壩面板分期施工技術(shù)優(yōu)化措施

郭 繼 懷，　張 衛(wèi) 林

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

三岔河水電站大壩面板分期施工技術(shù)優(yōu)化措施

郭 繼 懷，張 衛(wèi) 林

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：三岔河水電站大壩原設(shè)計(jì)方案為一期填筑至頂高程，面板一次澆筑至頂高程。為實(shí)現(xiàn)2015年底電站提前發(fā)電的目標(biāo)進(jìn)行了技術(shù)方案優(yōu)化，將大壩填筑及面板施工均分為兩期施工。一期面板施工高程的合理性對(duì)面板后期質(zhì)量、蓄水量及最大收益等將起到關(guān)鍵性的作用，因此，確定最為合理的一期面板施工高程至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：三岔河水電站；大壩面板；分期施工；技術(shù)優(yōu)化

1概述

三岔河水電站位于云南保山地區(qū)騰沖縣猴橋鎮(zhèn)，為檳榔江梯級(jí)的龍頭水庫，壩址控制流域面積382.4 km2，多年平均流量為31.3 m3/s。電站距昆明市720 km，距騰沖縣74 km。

三岔河水電站為二等大(2)型工程，工程開發(fā)任務(wù)單一，僅為發(fā)電，采用混合式開發(fā)。正常蓄水位高程為1 895 m，總裝機(jī)容量72 MW。正常蓄水位以下庫容2.59億m3。

樞紐布置主要由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道、左岸泄洪放空隧洞、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)和左岸導(dǎo)流隧洞組成。

混凝土面板堆石壩壩頂高程1 900 m，趾板最低建基面高程1 806 m，最大壩高94 m，壩頂長度為331 m，壩頂寬度為8 m。上游壩坡為1∶1.4，下游壩坡在1 870 m高程設(shè)置寬2 m的馬道，此高程以上壩坡為1∶1.6，以下為1∶1.4。

檳榔江流域氣候主要受西南暖濕氣流和西部

圖1　大壩標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

干暖氣流的影響，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，為低緯高原氣候，具有干濕季分明，垂直分帶明顯，水平分帶復(fù)雜的特點(diǎn)。氣候要素隨海拔高度變化，氣溫與蒸發(fā)自北向南遞增，降水自北向南、從高海拔至低海拔遞減。據(jù)云南省年降水量等值線圖知，流域北部、西部中緬邊境分水嶺一帶為極多雨區(qū)，年降水量可達(dá)3 000～4 000 mm，其它地區(qū)為多雨區(qū)，年降水量約為1 400～2 000 mm左右。降水主要集中在5～10月(表1)。

2面板分期施工的必要性

根據(jù)合同文件及三岔河電站建設(shè)整體進(jìn)度計(jì)劃，電站將于2015年底之前實(shí)現(xiàn)首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。以下幾方面因素決定面板必須分期施工。

(1)工期方面。根據(jù)合同文件，三岔河水電站開工日期為2013年2月10日，2015年5月20

表1　檳榔江流域年降雨量特征值表　/mm

日導(dǎo)流洞下閘，大壩一次填筑到頂高程，壩體沉降3個(gè)月后面板一次施工至1 897 m頂高程。但因眾多因素影響，電站實(shí)際開工日期為2013年10月19日，壩體開始填筑日期為2013年11月26日，工期推遲了8個(gè)月，因此而無法按照合同目標(biāo)實(shí)現(xiàn)發(fā)電任務(wù)。

(2)施工強(qiáng)度。大壩填筑強(qiáng)度分析：三岔河水電站大壩設(shè)計(jì)方量為176萬m3。按照項(xiàng)目部現(xiàn)有施工資源及施工能力并考慮檳榔江流域雨季較長，按平均每天填筑方量為4 250 m3、每月工作25 d計(jì)算，每月可填筑工程量為106 250 m3，壩體填筑總工期需要16.6個(gè)月，即2015年4月中旬方可完成填筑任務(wù)。按照設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，壩體填筑完成后需要沉降至少3個(gè)月以上方可進(jìn)行面板混凝土施工。面板施工強(qiáng)度分析：根據(jù)填筑進(jìn)度，面板混凝土澆筑可在2015年7月底開始，根據(jù)項(xiàng)目施工能力及資源配置，按每小時(shí)澆筑混凝土10.52 m3計(jì)算，24 h可澆筑混凝土252.48 m3。由于7、8月正值檳榔江主汛期，每月實(shí)際施工日期按20 d考慮，每月可澆筑混凝土的工程量為5 049.6 m3。而面板混凝土設(shè)計(jì)工程量為12 345 m3，完成全部施工任務(wù)共需2.5個(gè)月，即2015年10月15日可完成面板混凝土施工。面板總施工面積為29 000 m2，面板混凝土施工完成后開始表面止水施工，計(jì)算分析最少工期為3個(gè)月，且只有高程1 840 m以下表面止水施工完成并驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行高程1 840 m以下壩前鋪蓋的施工。按照以上強(qiáng)度分析 ，若壩體一次填筑到頂，面板一次澆筑，2015年發(fā)電目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)。

(3)混凝土原材料供應(yīng)限制。該工程混凝土骨料由其他標(biāo)段集中生產(chǎn)，生產(chǎn)能力有限。如果將面板一次澆筑至頂，面板混凝土將和溢洪道混凝土、放空洞混凝土等同時(shí)施工，可能造成混凝土骨料供應(yīng)不足。因此，只有將面板分期施工，避開混凝土骨料使用高峰期，方可滿足骨料供應(yīng)需求。

(4)考慮度汛安全。根據(jù)2015年安全度汛設(shè)計(jì)報(bào)告，2015年檳榔江流域防洪度汛按50 a一遇設(shè)計(jì)，按照該標(biāo)準(zhǔn)，2015年汛期圍堰基本不能滿足度汛要求，必須采用面板擋水，因此，必須在主汛期來臨之前將面板澆筑至高程1 845 m度汛高程以上。

(5)經(jīng)濟(jì)作用。如將面板分期施工，可實(shí)現(xiàn)提前發(fā)電，從而為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)揮一定的作用。根據(jù)三岔河水電站整體進(jìn)度要求，電站必須保證在2015年底實(shí)現(xiàn)首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。

3面板分期施工方案的確定

3.1方案確定的原則

經(jīng)濟(jì)原則：提前發(fā)電，可為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)揮作用；安全原則：在主汛期完成一期混凝土面板澆筑，能夠更好地發(fā)揮防洪度汛作用，確保安全度汛；質(zhì)量原則：避開主汛期進(jìn)行面板混凝土澆筑，可以有效地控制混凝土施工質(zhì)量，避免混凝土出現(xiàn)低強(qiáng)和裂縫等質(zhì)量缺陷。

3.2面板的基本情況

三岔河水電站大壩為混凝土面板堆石壩，趾板建基面最低高程為1 806 m，壩頂高程為1 900 m，最大壩高94 m；死水位高程為1 848 m，正常蓄水位高程為1 895 m；面板施工 高 程 為1 807～

1 897 m(防浪墻底高程);面板厚度為0.3～0.62 m，面板總面積約為29 420 m2，混凝土澆筑方量為12 345 m3。大壩填筑于2013年11月26日開始，壩體全斷面填筑至高程1 845 m時(shí)間(度汛高程)為2014年5月18日，大壩全 斷 面 填 筑 至 1 880 m高程(一期填筑)時(shí)間為2014年11月20日。根據(jù)檳榔江流域多年平均水文資料，為保證面板混凝土施工質(zhì)量，必須避免雨季施工，且為保證年底發(fā)電目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，一期面板混凝土必須在2015年5月底前施工完成。根據(jù)實(shí)際的面板施工準(zhǔn)備情況及相關(guān)規(guī)范要求的壩體沉降時(shí)間，一期面板最早可在2015年4月1日開始澆筑。因此，應(yīng)將一期面板混凝土施工的工程量控制在2個(gè)月之內(nèi)，否則將無法完成施工任務(wù)，況且一期面板混凝土澆筑高程還必須滿足首臺(tái)機(jī)組發(fā)電需求。

3.3根據(jù)填筑沉降數(shù)據(jù)確定一期面板高程

《三岔河水電站面板堆石壩施工變形觀測(cè)成果報(bào)告》顯示：截止2015年3月，大壩高程1 825 m以下壩體填筑時(shí)間已達(dá)1 a，壩體沉降已趨于穩(wěn)定；大壩1 850 m高程以下壩體填筑時(shí)間為半年，壩體沉降已呈現(xiàn)收斂平穩(wěn)趨勢(shì)；大壩1 878 m高程填筑時(shí)間較短，目前壩體沉降監(jiān)測(cè)值還處于變形期。

根據(jù)目前大壩施工變形觀測(cè)成果(主要為1 850 m高程)，大壩壩體沉降趨于收斂的時(shí)間為5～6月。以此經(jīng)驗(yàn)值及壩體填筑時(shí)間推算，截止2015年4月1日澆筑一期面板時(shí)，大壩壩體沉降趨于收斂的高程(即一期面板施工頂高程)應(yīng)為高程1 855～1 865 m。

3.4選取最大高程施工的風(fēng)險(xiǎn)分析

(1)由于壩體填筑至1 850 m高程的時(shí)間為2014年8月，處于主汛期，而壩體填筑至面板高程1 865 m高程的時(shí)間為2014年10月底，處于汛末。從類似工程經(jīng)驗(yàn)看，降雨對(duì)壩體沉降存在較大影響，以此推測(cè)1 865 m高程相對(duì)于1 850 m高程壩體沉降的時(shí)間可能相對(duì)更長。

(2)一期面板按計(jì)劃于2015年底施工完成后將繼續(xù)填筑1 880 m高程以上的壩體。由于上部壩體的加載，下部壩體會(huì)進(jìn)一步沉降，一期面板施工高程越高，上部壩體加載對(duì)面板的影響就越大，面板脫空和出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫的概率就越大。因此，將一期面板施工高程選定為1 865 m可能存在一定的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和施工壓力。

3.5一期面板施工合理高程的確定

由于壩體填筑至1 855 m高程的時(shí)間為2014年9月底(主汛期)，截止2015年4月1日澆筑一期面板時(shí)，沉降時(shí)間為6個(gè)月，對(duì)比1 850 m高程的填筑及監(jiān)測(cè)成果，預(yù)計(jì)到一期面板澆筑時(shí)，1 855 m高程以下壩體沉降已趨于收斂；從工程蓄水發(fā)電角度考慮：假設(shè)2015年11月5日實(shí)現(xiàn)下閘蓄水，按設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定采用11、12月80%保證率來水、扣除生態(tài)流量后的蓄流量進(jìn)行測(cè)算，預(yù)計(jì)2015年11月底可蓄至1 848(死水位)～1 850 m高程。如果此時(shí)機(jī)組具備發(fā)電條件，可實(shí)現(xiàn)首臺(tái)機(jī)組發(fā)電；從庫容角度考慮：由于三岔河水電站庫容在中低高程部位時(shí)較小，從1 855～1 865 m高程之間每提高5 m，庫容相應(yīng)增加約800萬m3，庫容增加并不明顯；從當(dāng)前面板施工準(zhǔn)備的實(shí)際情況考慮：從1 855～1 865 m高程之間每提高5 m，面板施工面積約增加2 000 m2。受各種因素影響，面板施工的準(zhǔn)備工作相對(duì)滯后，且因檳榔江雨季來臨相對(duì)較早，對(duì)面板施工不利，因此，選取較低的面板施工高程進(jìn)行施工，可有效減小一期面板的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和施工壓力。

對(duì)以上因素進(jìn)行分析得知：基于目前大壩施工期變形觀測(cè)成果及設(shè)計(jì)、施工規(guī)范要求，一期面板高程選取1 855 m較為合適。結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)、施工質(zhì)量、安全可靠度及下一步施工安排等因素考慮可適當(dāng)抬高面板 高 程，因 此，最 終 選 定1 860 m高程為一期面板施工高程。該高程滿足檳榔江防洪度汛要求(防洪度汛高程為1 845 m)，滿足首臺(tái)機(jī)組發(fā)電目標(biāo)。澆筑混凝土工程量約為6 000 m3，能夠按期完成施工任務(wù)。

4一期面板施工情況

待大壩一期填筑至高程1 880 m后即開始一期面板施工的準(zhǔn)備工作，一期面板施工時(shí)將1 880 m高程平臺(tái)做為施工平臺(tái)，該平臺(tái)寬68 m，長290 m，一期面板的施工主要在該平臺(tái)進(jìn)行，包括修建鋼筋加工場(chǎng)、安裝HZS50型混凝土拌和站及骨料倉、項(xiàng)目臨時(shí)指揮部以及各種材料、設(shè)備的存放。其主要施工方案為：

鋼筋在后場(chǎng)提前加工并制作鋼筋臺(tái)車。鋼筋在鋼筋加工場(chǎng)由技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確下料加工，合格后采用5 t平板車運(yùn)輸至大壩1 880 m高程平臺(tái)，采用25 t吊車吊運(yùn)至坡面的鋼筋運(yùn)輸臺(tái)車運(yùn)輸至施工倉面安裝，鋼筋臺(tái)車采用放置在高程1 880 m平臺(tái)的2臺(tái)5 t卷揚(yáng)機(jī)牽引。鋼筋原材必須經(jīng)檢測(cè)合格后使用，必須由經(jīng)培訓(xùn)合格并持證上崗的專業(yè)焊工施焊，鋼筋接頭搭接長度、焊接質(zhì)量必須滿足規(guī)范要求。在模板頂部內(nèi)側(cè)安裝三角木條(直角邊5 cm×5 cm)，相鄰兩倉混凝土澆筑完成后可形成5 cm×10 cm(直角邊)三角形凹槽，滿足表面止水橡膠棒的安裝條件。

模板采用定制鋼木組合模板。側(cè)面采用厚5 cm木板制作。由于面板厚度不一，任意一高程模板高度按照0.3+0.003 5H下料(H為高程1 897 m與該高程的高差)和拼裝，在模板頂部安裝角鋼以方便滑模移動(dòng)。在模板外側(cè)面安裝鋼筋三腳架固定模板?；８鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制作，根據(jù)工程技術(shù)人員計(jì)算后確定滑模重量為8.7 t，由經(jīng)過培訓(xùn)合格的焊工現(xiàn)場(chǎng)施焊?；２捎?臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī)2根φ32鋼絲繩牽引。在滑模上搭建簡易的振搗平臺(tái)、收面平臺(tái)及遮陽棚。

面板混凝土采用無軌滑模施工?；炷敛捎肏ZS50拌和站拌制，拌制人員嚴(yán)格按照試驗(yàn)室出具的混凝土配合比進(jìn)行生產(chǎn)。由于面板要求的混凝土塌落度為5～7 cm，水平運(yùn)輸采用5 t農(nóng)用車運(yùn)輸至1 880 m高程平臺(tái)，垂直運(yùn)輸采用兩套溜槽入倉?；炷翝仓?，試驗(yàn)人員嚴(yán)格檢查原材質(zhì)量，不合格的材料絕不允許使用?；炷翝仓^程中，質(zhì)檢、試驗(yàn)人員實(shí)行24 h值班制度，嚴(yán)格控制混凝土澆筑質(zhì)量并隨時(shí)檢測(cè)混凝土塌落度?；炷翝仓^程中，根據(jù)混凝土澆筑進(jìn)度及初凝情況同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)緩慢提升模板。混凝土澆筑采用2套滑模跳倉澆筑，已減少2序倉位側(cè)面安裝時(shí)間，加快了施工進(jìn)度。面板混凝土配合比參數(shù)見表2。

加強(qiáng)混凝土振搗及養(yǎng)護(hù)?；炷琳駬v采用5臺(tái)φ70振搗棒振搗，安排經(jīng)驗(yàn)豐富的混凝土工振搗，振搗過程嚴(yán)禁超振和漏振且以混凝土表面不泛氣泡及混凝土不下沉為宜。止水及監(jiān)測(cè)儀器等埋件附近采用φ50振搗棒振搗，且必須保護(hù)好埋件及止水不能遭到破壞與移位。混凝土澆筑完成后24 h即可開始養(yǎng)護(hù)，在混凝土表面鋪250 g/m2土工布，采用竹片、鋼釘將其固定在混凝土面板上，安裝灑水花管并安排專人24 h灑水養(yǎng)護(hù)。

表2　面板混凝土配合比參數(shù)表

由于原設(shè)計(jì)方案是將面板混凝土一次澆筑至頂高程，現(xiàn)一期先進(jìn)行1 860 m高程以下施工，將增加1 860 m高程水平施工縫。為避免水平施工縫滲水，一期面板澆筑時(shí)，在1 860 m高程預(yù)留楔形接頭，并在二期施工時(shí)增加一道30 mm×30 mm遇水膨脹止水條，二期面板澆筑完成后增加表面止水。一、二期面板分縫情況見圖2。

一期面板混凝土按照計(jì)劃于2015年4月1日如期開倉澆筑，并于2015年5月17日完成全部混凝土施工任務(wù)，累計(jì)澆筑混凝土工程量6 200 m3，比預(yù)計(jì)工期提前13 d完成施工任務(wù)，整個(gè)施工過程質(zhì)量、安全受控。

圖2　楔形接頭大樣圖

5施工質(zhì)量

5.1面板混凝土質(zhì)量

在面板混凝土施工過程中加強(qiáng)了對(duì)混凝土原材、拌合及澆筑質(zhì)量的質(zhì)量監(jiān)督工作，并對(duì)混凝土取樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求。

一期混凝土面板澆筑完成3個(gè)月后，采用人工及物探對(duì)面板脫空及裂縫進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部存在質(zhì)量缺陷，也沒有發(fā)現(xiàn)混凝土面板有裂縫現(xiàn)象發(fā)生，一期面板混凝土施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

表3　混凝土質(zhì)量檢測(cè)成果表

5.2面板防滲質(zhì)量

三岔河水電站一期面板于2015年5月17日澆筑完成，電站于2015年11月20日正式下閘蓄水(一期)，2015年12月26日實(shí)現(xiàn)首臺(tái)機(jī)組發(fā)電目標(biāo)。下閘蓄水前，量水堰帷幕灌漿完成后對(duì)壩后量水堰滲流情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，多次監(jiān)測(cè)得到的平均滲流量為2.4 L/s。一期蓄水后，再經(jīng)多次對(duì)量水堰滲流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)后得知滲流量滿足規(guī)范要求，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表4。

6結(jié)語

表4　蓄水后量水堰監(jiān)測(cè)成果表

一期面板施工完成后得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)表明：一期面板混凝土質(zhì)量、面板滲流量等指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，從而為2015年檳榔江安全度汛起到了關(guān)鍵作用。電站提前發(fā)電，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了重要作用。一期面板混凝土澆筑完成后，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與研究分析，總結(jié)了施工經(jīng)驗(yàn)，為大壩二期填筑及二期面板施工提供了可靠的參考依據(jù)。實(shí)踐證明：面板的分期施工，有效地減小了二期面板施工的施工壓力，為二期面板按期順利施工提供了保證。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號(hào):TV7;TV52;TV51;TV641;TV544

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1001-2184(2016)03-0026-05

作者簡介:

郭繼懷(1985-)，男，甘肅靈臺(tái)人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

張衛(wèi)林(1984-)，男，河南焦作人，工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)