某水电站溢洪道牛腿与大坝碾压混凝土整体上升施工方案.pdf

2 0 1 4年第 1 1 期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y NO ． 11 ． 2 01 4 ( T o t a l N o ． 4 2 ) 文章编号 ： 1 0 0 7— 7 5 9 6 ( 2 0 1 4 ) 1 1— 0 0 4 3— 0 3 某水电站溢洪道牛腿与大坝碾压混凝土整体上升施工方案 曹 军 ( 遵义水利水电勘测设计研究院， 贵州 遵义 5 6 3 0 0 2 ) 摘要： 杨家园水电站位于贵州省习水县二郎乡， 地处赤水河一级支流桐梓河下游河段。水电 站大坝为碾压混凝土椭圆双曲拱坝 ， 最大坝高6 6 m， 坝底厚1 8 ． 5 m， 坝顶厚5 m， 厚高 比0 ． 2 8 ， 坝顶中心线弧长1 5 0 ． 8 m， 碾压混凝土浇筑量约7 ． 2万 m 。文章介绍了杨家园水电站碾压混 凝土拱坝在施工过程中， 提出的针对溢洪道牛腿部位与大坝整体上升的施工方案， 达到了缩短 工程工期、 保证施工安全的效果。 关键词： 碾压混凝土拱坝 ； 溢洪道牛腿； 整体上升 ； T型预制模板 ； 施工方案 中图分类号 ： rl V 6 5 文献 标识码 ： B Ove r a l l Ri s i n g Co n s t r uc t i o n S c he me o f S pi l l wa y Co r be l a nd Da m Ro l l e r Co mpa c t e d C o n c r e t e f o r Ya n g j i a y u a n Hy d r o p o w e r S t a t i o n C AO J u n ( G u i z h o u P r o v i n c e Z u n y i Wa t e r C o n s e rva n c y＆ H y d r o p o w e r I n v e s t i g a t i o n ， D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ， Z u n y i 5 6 3 0 0 2 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Y a n g j i a y u a n H y d r o p o w e r S t a t i o n i s l o c a t e d i n E r l i a n g T o w n s h i p ， X i s h u i C o u n t y ， G u i z h o u P r o v i nc e， o n t h e d o wn s t r e a m o f To n g z i Ri v e r wh i c h i s t h e fir s t t rib u t a r y o f Ch i s h u i Ri v e r ． Ro l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e d a m i s e l l i p t i c h y p e r bo l i c r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e a r c h d a m ， t h e ma x i mu m d a m h e i g h t i s 66m ， t h e b a s e o f t h e t h i c kn e s s i s 1 8． 5m ， d a m c r e s t 5 m t h i c k n e s s ， t h i c k ne s s r a t i o o f0． 28， t h e c e n t e r l i n e o f t h e a r c l e n g t h 1 5 0． 8 m， RC C wa s a b o u t 7 2 0 0 0 m ．T h i s p a p e r i n t r o d u c e s o v e r a l l ri s i n g c o n s t r u c t i o n s c h e me o f s p i l l w a y c o r b e l p a r t s a n d d a m i n t h e Ya n g y u a n Hy d r o p o we r S t a t i o n d u ri n g R CC a r c h da m c o ns t r u c t i o n， S O a s t o s h o r t e n t h e c o ns t r uc t i o n pe r i o d， g u a r a n t e e t h e s a f e t y o f c o ns t r u c t i o n ． Ke y wo r d s： RCC a r c h d a m ； s p i l l wa y c o r be l ； o v e r a l l r i s e； T t y pe pr e f a b r i c a t e d f o r mwo r k； c 0 a s t r ue t i O n s c h e m 1 工程概 况 杨家园水电站位于贵州省 习水 县二郎乡 ， 地处 赤水河一级支流桐梓河下游河 段， 属桐梓河水 电梯 级开发规划的第七级 ， 下游为兰子 口电站 ， 上游接圆 满贯 电站。该水 电站水库 总库 容7 9 2 0万 m ， 电站 装机容量 2 2 0 M W， 其工程规模为中型。该 电站枢 纽建筑物由碾压混凝 土双 曲拱 坝 、 坝顶 中部溢 流表 孔 、 左岸取水 口、 引水 隧洞 、 地面厂房及升压 站等组 成。工程于 2 0 0 8年 9月开工 ， 2 0 0 8年 1 2月河床截 流 ， 2 0 1 0年 3月底下闸蓄水 、 5月首台机组发电。 杨家园水 电站 大坝 为碾压混凝 土椭 圆双 曲拱 坝， 最大坝高6 6 m， 坝底厚 1 8 ． 5 m， 坝顶厚 5 m， 厚高 比 0 ．中心线 弧 长 1 5 0 ． 8 m， 碾 压 混凝 土 浇筑 量 约 7 ． 2万 m 。溢 洪 道 布 置 于 大 坝 河 床 段 ( 坝 0 + 0 3 3 ． 3 9 m～坝 0+1 1 1 ． 7 7 m) ， 采用 了“ 坝身 表孔泄 洪方式， 宽尾墩 + 溜槽， 实现水舌的纵横向全方 2 8 ， [ 收稿 日期 ] 2 0 1 4— 0 5— 2 1 [ 作者简介] 曹军( 1 9 8 3 一) ， 男， 贵州遵义人， 工程师， 从事水工建筑设计工作。 ．．．—— 4 3 - --— — 2 0 1 4年第 1 1 期 ( 第4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y NO ．1I ． 201 4 ( T o t a l N o ． 4 2 ) 坝顶位扩散 ， 下游设置护坦 +两岸护坡” 的泄洪消能 方案 。溢洪道共设 5孔 ， 孔 口尺寸1 2 13 1 1 0 IT I ( 宽 高) ， 溢流堰堰顶高程为4 4 0 ． 0 0 IT I ， 设置 5扇1 2 1T I 1 0 n l ( 宽 x高 ) 的弧形钢闸门。见图 1 。 图 1 溢洪道下游透视图 溢洪道上游 牛腿起 、 止高程 分别 为4 2 6 ． 0 9 I n 和 4 3 1 ． 5 0 m， 最大悬挑 长度5 ． 4 1 m， 下游 牛腿 的起 、 止 高程 分 别 为 4 2 2 ． 0 7 m和4 2 9 ． 8 1 m， 最 大 悬 挑 长 度 7 ． 7 4 F n ， 牛 腿 底 部 坡 比为 1 ： 1 。牛 腿 上 游 半 径 为 1 1 1 ． 8 1 i n ， 下 游 半 径 为 9 O ． 8 2 IT I ， 溢 流 段 夹 角 为 4 4 ． 1 9 。 。施工图阶段设计溢洪道牛腿为 C 2 0常态钢 筋混凝土。 2 溢洪道整体碾压上升施工方案的提出 杨家园水电站工程 于 2 0 0 8年 8月 动工。2 0 0 9 年 6月， 大坝碾压混凝土全断面上升至4 1 9 ． 2 0 In 高 程 ， 7月大坝两岸坡无盖重 固结灌浆 、 接触灌浆预埋 管等已全部 完成 ， 大坝碾压混 凝土具 备上 升条件。 此 时 业 主 提 出 要 求 在 2 0 0 9年 年 底 溢 洪 道 达 到 440 ． 0 0 m高程 ， 两坝肩碾压混凝土达 ~ U 4 4 5 ． o o m高 程 。根据现场实际情况 ， 考虑到溢洪道工程结构复 杂程度及牛腿部位 的实际施工难度 ， 若采用溢洪道 牛腿采用原设计 的常态混凝土浇筑 ， 则很难达 到业 主指定的工期 目标 。因此本 着 以安全生产 、 保证质 量 、 减少成本投 入 、 加快工程进度 的原则 ， 我 院与施 工单位( 中国水利水电第十一工程局 ) 决定溢洪道采 用碾压混凝土 +预制 T型模板 + 模板周边变态混凝 土全断面上升的施工方案 。施工方案比较 图见表 2 。 3 主要施工难度及实施方法 上 、 下游牛腿采用 T型预制模板施工方案 ， ①需 确保制安时和施工过程中安全； ②预制构件数量大、 精度高 ； ③该溢洪道结构复杂 、 场地狭小 、 工序多 、 施 工干扰大 ； ④时间紧任务重。 根据 以上难点和重点以及溢流坝段牛腿特殊体 —— 4 4 — — 型的特点， 采用预制模板安装时对外露部位的结构 尺寸要求高。预 制 T型模 板结构 尺寸 为2 ． 8 IT I 长 、 1 ． 5 in 宽、 1 ． 3 m高( 少量高度不等的异形模板作补 充) ， 单块模板最大重量为4 ． 2 t 。溢洪道上游单层最 大模板数量为 5 8块 ， 四层共计 2 1 3块 ； 溢洪道下游 单层最大模板数量为4 8块， 四层共计 2 2 2块； 其中 上 、 下游异形块共 8 O块 ； 共计 T型模板 4 3 5块 。 a ．原设计常态混凝土方案 b ．碾压混凝土全断面上升方案 图 2施工方案比较图 由于上 、 下游牛腿部位属于椭 圆至圆的渐变段 ， 使得各部位 的高差 和平 面位置均不相 同， 预制模板 安装时， 测量人员需事前计算出各控制部位 的坐标 ， 并根据各部位和预制块的特点 ， 简化放样 过程。施 工时进行跟踪放样 ， 验收检查确保安装精度。 牛腿部位表层钢筋 的布置 ， 使得施工干扰较大。 要求在碾压混凝土施工过程中， 对牛腿部位表层钢 筋提前做好准备 ， 在下一层结构混凝 土施工过程 中 对钢筋及水平钢筋的安装 、 加 固， 确保钢筋位置的准 确不变位 ， 现场合理组织施工 ， 使各工序间有条不紊 的进行 。 4 施工流程 该方案的施工 流程 为 ： 模板加工及预制场地平 整一预制件模板的安装与混凝土浇筑一T型预制模 板 的堆放及运输一T型预制模板安装一 钢筋制安一 检查验收一碾压混凝土及变态混凝土浇筑 。 5 T型预制模板安装 预制模板的吊装采用2 5 t 汽车吊在浇筑坝 面进 行吊装 ， 吊装的位置距模板安放部位 ≥1 n l ， 每次吊 装模板过程 中以相应模板重量及回转半径控制范围 就位 。吊装过程 以一人统一指挥 ， 指挥 人员所 在位 置应能照顾到整个操作的每一部位。 预制块模板 的摆放 ， 在上一层碾压 混凝 土收仓 时 ， 应保证预制模板 的安放基础平整 。待仓号碾压 好后 ， 由测量队对预制模板斜拉平衡钢筋位置放点。 经计算 ， 每块 T型预制模板需设 置 4根 8斜拉平 曹军 ： 某 水电站溢洪道牛腿与大坝碾 压混凝 土整体上升施工方案 第 1 1 期 衡钢筋 ， 方可承受施工过程 中人员及浇筑设备 、 工具 的荷载及混凝 土 自重荷载 ， 确保 施工安全。预制模 板安放 以前应采用 同标号的砂浆对模板基础找平处 理 。预制模板安放过程 中 ， 测量人员 应随预制模板 的摆放而跟踪检测并及进调整 ， 以保 证预制模板摆 放位置的准确。每摆放调试好一块 ， 焊接人员应 随 后焊接固定 。 预制模板顺 序 以第一层 为基础 ， 随即摆放第 二 层的预制块模板， 每摆好一块应焊接好一块。每摆 放三层为一个浇仓号 ， 在两牛腿等高程部位作调整 ， 待预制模板摆放好后再进行碾压混凝土施工。 6 钢筋制安 牛腿 内的主筋在牛腿下部的插筋安装时预先作 好该部位钢筋 的焊接固定 ， 钢筋长度为 3— 4 ． 5 m， 在 安装好 T型预制模板后先把主筋进行摆放并按要求 焊接 。分布筋在 T型预制模板 的安放 固定过程中进 行穿孔布置 ， 并及时对钢筋进行绑扎 牢 固。考虑 牛 腿结构受力特点及混凝 土浇筑速度 等因素 ， 为保证 施工过程 中的安全 ， 在每块 T型预制模板后设置一 根 02 5水平抗剪钢筋 。 7 碾压混凝土及变态 混凝 土施工 混凝土浇筑过应对 预制模 板边先撒水湿润 ， 洒 水 以湿润预制块模 板为宜 ， 防止撒水过 多而流入仓 号。碾压混凝土下料过程 中， 自卸汽车与预制模板 边应保持 2 ． 0— 3 ． 0 m的间距， 以防止 自卸汽车在下 料过程中， 下 料冲击模 板。尤其要 注意在混凝土 自 卸汽车在下料过程 中， 防止汽车碾 压模 板后部斜拉 钢筋 ， 以免 造 成 斜 拉 钢 筋 扰 动 或 变 型 ， 影 响钢 筋 受力 。 碾压混凝土碾压 时， 首层 内应对 模板后部斜拉 筋部位进行保护， 以变态混凝土浇筑为宜， 待铺筑碾 压完一层后 ， 振动碾方可碾压斜拉 筋上部。预制模 板碾压混凝土浇筑过程中 ， 仓号 的分层高度 ， 以预制 模板三层高度为准备 ， 在上 、 下游牛腿都有预制模板 部位 ， 以有 利于下 层预制模 板摆 放浇 筑高 程控制 。 仓号平均 日上升高程 以9 0 c m以宜 。 8 优缺点 分析 8 ． 1 优点 T型预制模板在牛腿部位的实施可简化施工 ， 使 各时段作业单一 、 连续 ， 充分 突出了碾压混凝土全断 面上升 的优势 ， 有利于大坝溢流坝段施工混凝土 的 整体性 。相应混凝土施工质量也得 到了保证 ， 避免 因两期混凝土浇筑时因层面结合原因而产生不利影 响。本方案相对于传统小钢模施工方案可解决倒悬 模板安装 、 拆模 的安全 问题 ⋯。溢洪道 牛腿采用 T 型预制模板与坝体全断面碾压混凝土上升相对于常 态混凝土分仓施工 ， 可减少 6 0个仓号 ， 现场作业 安 排间隔时间相应富余， 可调整空间大。为实现各节 点工期和增强工期安排抗风险性提供了有利保证。 经两方案工期安排 比较 ， 采用 T型预制模板方案可 节省工期约9 0 d ， 为后续 的金 属结构安装提供 了充 分时间， 确保大坝安全度汛。 8 ． 2 缺点 上下游溢洪道牛腿结构体 型复杂 ， 对预制模板 的尺寸、 安装精度要求较高 ， 特别是对预制模板平衡 梁受拉钢筋的安装要求高 ， 预制构件数量大 、 施工工 序多于扰大。本方案相对于常规施工方法安全程度 要求更高， 在 施工组织 上应加 强管理 ， 严格 按照设 计 、 规范及作业指导书施工 。 图 3 牛腿施工照片 9 结语 本工程碾压混凝土坝坝身溢洪道施工采用 了在 国内较为少见 的溢洪道牛腿与大坝整体上升碾压施 工方案 ， 在保证坝体结构型式和施工安全 的基础 上 大幅度节省了工期 ， 保证了工程 的节点工期 目标 ， 工 程从 2 0 0 9年 3月 5日开仓浇注混凝土 ， 2 0 1 0年 4月 7日即全段达到坝顶高程 。工程建成后运行至今 ， 情 况 良好 。文章对于类似的碾压混凝 土坝溢洪道悬挑 部位施工方案设计有一定 的参考价值。 参考文献 ： [ 1 ] 代彬， 曹骏， 陈章淼 ． 高台阶消能式溢洪道在碾压混凝土坎 中的应用[ J ] ．黑龙江水利科技， 2 0 1 4 ，4 2 ( 0 3 ) ： 1 8 0—1 8 2 ． ． ． ． ． —— 4 5 ．---— —