西藏藏木水電站大壩混凝土入倉方式綜述

吳小峰

(中國葛洲壩集團(tuán)建設(shè)工程有限公司，云南 昆明 650217)

入倉是指在水利水電工程建設(shè)中，大體積混凝土結(jié)構(gòu)是分層、每層又分為若干單元進(jìn)行澆筑的，支模后形成的空的、未澆筑混凝土的單元塊就稱作‘倉’，入倉方式就是混凝土運輸?shù)絺}位附近后用以解決混凝土運輸最后一段水平或者垂直距離的手段，入倉是混凝土澆筑過程中重要的技術(shù)手段也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1-2]。

在大壩建設(shè)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些特殊情況，而導(dǎo)致工期延誤，這會造成下一階段工程建設(shè)的工期緊張、施工強(qiáng)度不足等問題，給工程建設(shè)者帶來困擾，而對于這樣的問題，本文以藏木水電站為依托，從混凝土入倉方式入手，對入倉以及輔助入倉的新舉措進(jìn)行分析，探究其優(yōu)勢，并為相關(guān)工程提供參考，以加強(qiáng)混凝土澆筑強(qiáng)度，解決工期問題。

1 工程概況

矗立于雅魯藏布江干流的藏木水電站，為二等大型(2)工程，是桑日-加查峽谷段5級電站的第4級，開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，水庫正常蓄水位3310.00m，壩后式廠房內(nèi)安裝6臺85MW發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量510MW，樞紐布置格局為重力壩+壩后式廠房，大壩混凝土工程量約192萬m3，壩段共分為19個，第1、2段和17—19段為左右岸擋水壩段，第9段和第16段是左右沖砂底孔壩段，第3—8段為溢流壩段，其余為廠房擋水壩段。壩體最大高度為116m，壩頂總長度387.50m。

高寒地區(qū)混凝土高強(qiáng)度入倉施工難度大：本工程屬于高寒地區(qū)，同時高溫季節(jié)氣溫又比較高，大壩混凝土澆筑過程中，既要考慮高溫的控制，又要考慮低溫的保暖，要在兩種極端的氣候條件下施工，確保入倉澆筑強(qiáng)度是工程建設(shè)的重中之重[3-5]。

混凝土實際澆筑工期縮短，澆筑強(qiáng)度大，持續(xù)時間長：根據(jù)合同文件，大壩工程混凝土澆筑工期為2011年11月—2014年7月，共33個月。大壩混凝土月強(qiáng)度僅為6萬m3，最大月強(qiáng)度出現(xiàn)在2012年10月，僅為7.4萬m3，澆筑手段為4臺20t纜機(jī)，可以滿足強(qiáng)度要求[6]。

但是由于大壩建基面移交滯后，大壩混凝土實際澆筑工期為2012年5月—2014年6月，比合同工期縮短了7個月。由于實際澆筑工期僅有26個月，混凝土澆筑強(qiáng)度大大增加，而且持續(xù)時間長，大壩混凝土月強(qiáng)度均在8萬m3以上，最大月強(qiáng)度出現(xiàn)在2012年11月，達(dá)12萬m3，持續(xù)月強(qiáng)度在10萬m3的有5個月(2012年10月—次年3月)，持續(xù)月強(qiáng)度在8萬m3的有8個月(2013年4—12月)，月強(qiáng)度大于6萬m3的共有4個月，原有的技術(shù)手段難以完成施工任務(wù)，會造成工期延遲。

壩體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，入倉施工難度大：本標(biāo)有6個溢流壩段、2個沖砂底孔壩段、6個廠房壩段(36個閘門槽孔洞)、6個導(dǎo)流底孔，大壩由下至上共設(shè)計有2—3層廊道、2座電梯井以及溢流面曲線等異形結(jié)構(gòu)，壩體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量要求高、施工難度大。

2 初始入倉方式及不足

2.1 初始入倉方式纜機(jī)布置

本工程原采用纜機(jī)掛吊罐入倉方式，安裝4臺20t平移式纜機(jī)，4臺纜機(jī)于2012年大壩澆筑之前全部投產(chǎn)，主要負(fù)責(zé)大壩施工，兼顧廠房施工[7]。主車布置在右岸，與混凝土系統(tǒng)、混凝土供料線在同一岸。左岸纜機(jī)平臺高程3375.00m，平臺長156m，寬10.0m。右岸纜機(jī)平臺高程3375.00m，平臺長156m，寬15.0m。

纜機(jī)供料平臺布置在右岸大壩(壩)0-012.00m～(壩)0+120.00m范圍、3314高程上壩公路一線，供料平臺的上平臺布置于高程3314m處，利用右岸上壩公路的路基作為上平臺，同時為了增加上平臺寬度，在3314m高程以下邊坡超挖處，設(shè)置擋墻以便能很好地將混凝土料倒入下平臺上的立罐內(nèi)。

為確保上平臺寬度，并且為了避免對下方已形成的永久邊坡進(jìn)行二次爆破開挖，下平臺創(chuàng)新性采用邊坡坡面設(shè)置三角架鋼結(jié)構(gòu)平臺的形式[8]，三角鋼架布置于高程3309.5m處邊坡坡面，在三角鋼架頂面上進(jìn)行一系列措施打造下平臺。由于下平臺長期承受立罐的沖擊力，為方便對鋼結(jié)構(gòu)平臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全監(jiān)測及檢修，在下平臺下方布置一個簡易鋼管平臺作為鋼結(jié)構(gòu)平臺的監(jiān)測檢修棧橋。上平臺作為纜機(jī)配臥罐及吊運其他材料的工作平臺，下平臺作為纜機(jī)標(biāo)配的6m3立罐的承重工作平臺。

2.2 纜機(jī)澆筑最大倉位強(qiáng)度

大壩混凝土最大面積倉面出現(xiàn)在3#壩段3265～3268m高程，為3#壩段第13層，于2014年3月中旬澆筑，倉面面積為1420 m2。按胚層厚度0.5m計，每層方量710m3，層間允許間隔時間按5h控制，則小時入倉強(qiáng)度要求142m3，計劃采用3臺纜機(jī)掛6m3吊罐入倉澆筑，單臺纜機(jī)每小時澆筑8～10罐，則3臺纜機(jī)小時入倉強(qiáng)度可達(dá)144～180m3，在原有工期的基礎(chǔ)上可以滿足施工生產(chǎn)需求。

2.3 初始方式的不足

根據(jù)統(tǒng)計，在不計算輔助吊運的情況下，20t纜機(jī)持續(xù)平均強(qiáng)度多在1.2～2.0萬m3/(月·臺)，高峰強(qiáng)度可以達(dá)到2.3萬m3/(月·臺)。

從以上統(tǒng)計可知單臺纜機(jī)，單臺月澆筑混凝土能力可達(dá)到2.3萬m3，但考慮4臺纜機(jī)運行在同一個高程，以及考慮打雜、施工組織等因素的影響，結(jié)合現(xiàn)國產(chǎn)纜機(jī)實際應(yīng)用效果，單臺纜機(jī)持續(xù)平均強(qiáng)度1.5萬m3/(月·臺)，高峰強(qiáng)度2.3萬m3/(月·臺)，是無法滿足大壩最高月施工強(qiáng)度10～12萬m3，并且3臺纜機(jī)在澆筑1個大倉時，大壩其他倉位無法開倉澆筑，為了按時完成施工任務(wù)，要考慮增加一些入倉澆筑措施以及輔助入倉措施，以在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上加快施工速度。

3 創(chuàng)新性入倉方式

3.1 皮帶機(jī)供料線入倉方式

3.1.1皮帶機(jī)供料線入倉方式優(yōu)點

由于大壩實際澆筑工期縮短，大壩混凝土實際最高峰強(qiáng)度為12萬m3/月，右岸大壩標(biāo)壓力鋼管及鋼襯安裝總量為2671t，高峰期安裝強(qiáng)度為414t/月。根藏木電站工程纜機(jī)混凝土澆筑月生產(chǎn)能力為1.5萬m3/臺，4臺纜機(jī)的月生產(chǎn)能力也僅為6萬m3/月，高峰期強(qiáng)度可達(dá)8～10萬m3/月。4臺纜機(jī)月高峰期澆筑能力尚欠缺2～4萬m3。

從澆筑倉位頻率分析，大壩總倉位數(shù)1170個，澆筑工期為26個月，平均每月澆筑45個倉位，平均每天需要澆筑1.5個倉位，而且75%以上倉位均需要2臺進(jìn)行澆筑，原規(guī)劃的4臺纜機(jī)根本無法滿足施工需求。

所以本工程在右岸廠房壩段上游布置2條供料線+3臺布料機(jī)，澆筑強(qiáng)度達(dá)到4.5萬m3/月，可有效解決纜機(jī)澆筑強(qiáng)度不足的問題。

3.1.2皮帶機(jī)供料線布置

每條供料線由皮帶機(jī)加布料機(jī)組成，布料機(jī)為旋轉(zhuǎn)式布料機(jī)，旋轉(zhuǎn)半徑為2.5～22m。第1條線的第1臺布料機(jī)設(shè)置在第10個壩段的右邊，以負(fù)責(zé)第10、11壩段的澆筑工作；第2臺布料機(jī)設(shè)置在第13個壩段的左側(cè)，在負(fù)責(zé)本身澆筑工作的同時給第1臺機(jī)器供料，其受料斗設(shè)置在上游圍堰右岸邊坡的EL.3267m平臺。第2條供料線只有1臺布料機(jī)，覆蓋了第14、15壩段，受料斗與1#供料線受料斗緊鄰[9]。

供料平臺采用M10漿砌石擋墻砌筑后回填石渣而成，并對供料平臺的回車場進(jìn)行場平硬化施工，以滿足25t自卸汽車(運9m3混凝土)運輸需求。皮帶機(jī)供料線平面布置如圖1所示。

圖1 皮帶機(jī)供料線平面布置

3.1.3旋轉(zhuǎn)式布料機(jī)布料方式

旋轉(zhuǎn)式布料機(jī)懸臂布料范圍為2.84～25m，兩側(cè)都可以布料，分為短側(cè)與長側(cè)，工作范圍不同，其中短側(cè)為2.84～14.84m，長側(cè)為13～25m[10]。布料機(jī)輸送皮帶寬度為0.8m，混凝土輸送額定量為120m3/h。布料機(jī)示意圖如圖2所示。

圖2 布料結(jié)構(gòu)示意圖

分一區(qū)布料：利用布料機(jī)長臂進(jìn)行材料鋪設(shè)，其余盲區(qū)借助平倉機(jī)進(jìn)行鋪設(shè)。

布料機(jī)按照順時針開始鋪設(shè)，從下游開始至上游，完成一坯層下料后再借助平倉機(jī)對鋪設(shè)的盲區(qū)平倉，振搗隨后進(jìn)行，每層厚0.5m第1層工作結(jié)束后，再回到開始位置，進(jìn)行第2層工作，由此循環(huán)。具體如圖3所示。

圖3 分一區(qū)布料(單位：m)

分兩區(qū)布料：其指的是用平鋪法對兩個部分澆筑，工作方法為分別用布料機(jī)短側(cè)與長側(cè)對圖中的Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)進(jìn)行澆筑，盲區(qū)同樣借助平倉機(jī)澆筑，布料機(jī)短臂從左下角順時針工作，短側(cè)工作完成后，長側(cè)再進(jìn)行工作，每層厚0.5m，工作順序為從下游至上游，第1層工作結(jié)束后，調(diào)換布料機(jī)皮帶轉(zhuǎn)動方向，改由短臂回到下游開始第2坯層的澆筑，循環(huán)工作，具體如圖4所示。

圖4 兩區(qū)布料(單位：m)

3.2 岸坡壩段增加大直徑溜管入倉方式

3.2.1大直徑溜管入倉方式優(yōu)勢

2013年8月后，皮帶機(jī)供料線均達(dá)到了最大澆筑高度，及時進(jìn)行了拆除。但是隨著大壩的升高，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，出現(xiàn)了閘門井、牛腿、進(jìn)水口、閘墩等，倉內(nèi)鋼筋量大、金結(jié)埋件多，倉內(nèi)吊雜需要占用大量的纜機(jī)使用時間，而且需要集中使用1#、2#纜機(jī)，僅依靠1#、2#纜機(jī)進(jìn)行澆筑，月澆筑能力尚欠缺1～2萬m3。所以為了解決該階段澆筑能力不足的問題，就需要在岸坡壩段增加入倉手段，而大直徑溜管可以避免纜機(jī)被重復(fù)占用，并且從施工強(qiáng)度上緩解纜機(jī)的壓力。

3.2.2布置方式

結(jié)合岸坡實際地形，充分利用已有設(shè)施條件以及高線供料平臺，共布置2條溜管，均為Φ529mm×9mm錳鋼管，每條溜管月生產(chǎn)能力達(dá)0.8萬m3以上，總澆筑強(qiáng)度達(dá)到1.6萬m3/月，很好地滿足了岸坡壩段每月上升2～3層的需求。第1條溜管布置在大壩上游(壩)0+4.00樁號處，在(壩)0-10.00樁號處設(shè)置供料斗，供料斗固定在鋼結(jié)構(gòu)平臺上。溜管坡度控制在1∶0.9。第2條溜管布置在大壩上游(壩)0+15.00樁號處，在(壩)0+15.00樁號處設(shè)置供料斗，供料斗充分利用已有的6m3立罐做集料斗，在混凝土不澆筑期間，立罐可移開，以免影響其他壩段的澆筑，溜管坡度控制在1∶0.73。溜管典型布置如圖5所示。

圖5 溜管典型布置(單位：m)

為確保溜管能正常澆筑四級配混凝土又不產(chǎn)生骨料分離，在防骨料分離的控制上，顯得尤為關(guān)鍵。溜管下料高差約44m(EL.3266～3310m)，采用四管柱及三角支撐固定，四管柱豎立在18#、19#壩段水平面上，三角支撐豎立在19#壩段斜坡面上。為防止混凝土骨料分離，緩沖器每隔10m設(shè)置一道，利用上下兩根溜管錯開1倍直徑的空間，采用短鋼管斜向焊接連接上下2根溜管，從而形成緩沖料袋，混凝土下料時，混凝土掉到料帶中后，進(jìn)入其中的土料會減弱后續(xù)涂料的沖擊力。同時在溜管出口處可以焊接鋼筋掛鉤，視情況掛設(shè)橡皮溜管做為加強(qiáng)緩沖，防止骨料飛濺傷人。

3.3 增加布置塔機(jī)垂直吊運手段

為了確保整體設(shè)備運轉(zhuǎn)順利，保證材料供應(yīng)，利用塔機(jī)覆蓋各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，2014年初，為了覆蓋第9—17段，設(shè)置2臺塔機(jī)，第1臺在第15壩段，第2臺在第11壩段，在布置時以免發(fā)生撞擊事故，2臺塔機(jī)高度不同。布置塔機(jī)很好地解決了倉面吊運的需要，為解放纜機(jī)專門用于大壩混凝土澆筑創(chuàng)造了條件。

4 工程效果及結(jié)論

(1)2#供料線于2012年9月投產(chǎn)，在2013年6月底拆除前，其澆筑的14#—15#壩段上游塊的混凝土方量是10萬m3，平均月強(qiáng)度1萬m3/月；1#供料線于2012年10月投產(chǎn)，在2013年7月底拆除前，其澆筑的10#—13#壩段上游塊混凝土方量是30萬m3，平均月強(qiáng)度3萬m3/月；2條皮帶機(jī)供料線平均月強(qiáng)度4萬m3/月，高峰月達(dá)到了4.5強(qiáng)度萬m3/月，實現(xiàn)了預(yù)期效果，為按時完成工程交付發(fā)揮了重要作用。

(2)岸坡壩段設(shè)置2條溜管用于18#壩段上游塊EL.3266～3290m、19#壩段EL.3278～3306m高程壩體澆筑，共計澆筑約4萬m3混凝土，生產(chǎn)能力滿足了施工需求，很好地達(dá)到了預(yù)期效果。

(3)布置的2臺塔機(jī)很好地完成了倉面吊運的任務(wù)，解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的澆筑問題，讓纜機(jī)成功地發(fā)揮了最大作用，達(dá)到了最初計劃的目標(biāo)。

藏木水電站大壩于2012年5月份開始澆筑，2014年6月大壩全部澆筑到頂，在大壩混凝土施工過程中，葛洲壩建設(shè)公司在原設(shè)計規(guī)劃的4臺20t纜機(jī)掛吊罐入倉的基礎(chǔ)上，在西藏地區(qū)創(chuàng)新采用皮帶機(jī)供料線入倉澆筑，進(jìn)入大壩上部澆筑階段，在岸坡壩段布置大直徑溜管等輔助入倉措施，在進(jìn)水口平臺布置建筑塔機(jī)專門用于吊運材料，通過采取這一系列的措施，確保了藏木水電站2014年10月底提前實現(xiàn)發(fā)電目標(biāo)，為相關(guān)工程提供了參考依據(jù)，比如因為澆筑強(qiáng)度不足導(dǎo)致工期緊張等情況，可以采取類似措施，以免導(dǎo)致工期延誤。