向家坝水电站左岸大坝混凝土快速施工.pdf

水 力 发 电 第3 6卷第2 期 2 0 1 0年2月 向家坝水电站左岸大坝混凝-1- 快速施工 韩炳 兰，商永红 ，乐运 红 ( 中国葛 洲坝集 团股份有 限公 司三 峡分公 司 湖北宜 昌 4 4 3 0 0 2 ) 摘要：金沙江 向家坝水电站左 岸大坝混凝土全面浇筑时间 比原计划滞后了 5个月。为此 ，采取 了对不 良地质体改 用碾压混凝土 回填 ，导流底孔顶板采用钢衬封顶 ，增大大坝浇筑高升层 ，调整施工设备布置等快速施工方法 ，从 而 保质保量地实现了主河床按期截流。 关键词：混凝土 ：快速施工 ：向家坝水电站 F a s t C o n c r e t e C o n s t r u c t i o n f o r L e ft B a n k Da m o f X i a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n Ha n Bi ng l a n，S h a ng Yo ng h o ng ，Yu e Yu nh o ng ( C h i n a G e z h o u b a G r o u p C o ， L t d T h r e e G o r g e s C o mp a n y ， Y i c h a n g H u b e i 4 4 3 1 3 4 ) Ab s t r a c t ： T h e p l a c e me n t o f l e ft b a n k d a m c o n c r e t e o f X i a n g j i a b a H y d r o p o w e r S t a t i o n i s d e l a y e d a b o u t 5 m o n t h s I n o r d e r t o me e t t h e r e q u i r e me n t o f c o n s t r u c t i o n s c h e d u l e ， t h e r i v e r c l o s u r e s c h e d u l e i s a c h i e v e d o n t i me a f t e r b a c k f i l l i n g t h e b a d g e o l o g i c a l r e s t ruc t ur e wi t h RCC，s e a l i ng t h e di v e r s i on b o t t o m o ut l e t r o o f wi t h s t e e l l i n e r ，i n c r e a s i n g t he p l a c e me n t l a y e r h e i g ht o f d a m a n d a d j u s t i n g t h e l a y o u t o f c o n s t ruc t i o n e q u i p me n t Ke y Wo r d s ： c o n c r e t e ； f a s t c o n s t ruc t i o n ； X i a n g j i a b a H y d r o p o w e r S t a t i o n 中圈分类号 ： T V 5 1 1 ( 2 7 1 ) 文献标识码 ： B 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 3 8 0 3 金沙 江 向家 坝水 电站工 程采 用第 一期 先 围左岸 、 第 二 期 围 右 岸 的 分 期 导 流 方 式 根 据 工 程 总 进 度 安 排 2 0 0 7年 9月 开 始 左 岸 大 坝 混 凝 土 浇 筑 2 0 0 8年 1 2月 截 流 大 坝 基 础 开 挖 至 设 计 高 程 2 2 2 0 I n后 发 现 在 冲 沙 孔 左 岸 非 溢 流( 以 下 简 称“ 左 非 ” ) 坝 段 6号 坝 段 坝 基 存 在 深 大 层 问 软 弱 挤 压 破 碎 带 该 不 良地 质 体 必 须 全 部 挖 除 并 置 换 回 填 碾 压 混 凝 土 至 2 2 2 0 In 高 程 2 0 0 8年 2月 基 本 完 成 不 良地 质 体 置 换 碾 压 混 凝 土 回填 施 工 较 原 计 划 推 迟 了 5个 月 大 坝 混 凝 土 施 工 如 仍 按 原 方 案 实 施 主 河 床 截 流 势 必 推 迟 到 2 0 0 9年 1 1月 为 确 保 实 现 2 0 0 8年 1 2月 主 河 床 截 流 控 制 性 工 期 目标 大 坝 混 凝 土 需 要 采 取 快 速 施 工 方 案 2 混凝土快速施工方案分析与实施 2 1 坝体 结构优 化分 析 2 1 。 1 左 非 2 5号 坝段 导流底孔 加 长块优 化 经 论 证 将 左 非 2 6号 坝 段 导 流 底 孔 延 长 段 取 消 并 将 2 6 0 m高 程 以下桩 号 0 + 1 3 3 0处 分缝 取 消 将 其 下 游 坝 块 并 人 大 坝 丙 块 仓 位 从 而 减 少 了 混 凝 土 方 量 约 5 6万 m3 。同 时 减 少 混 凝 土 仓 位 6 4个 。 困Wa t e r P o w e r V o 1 3 6 N o 2 2 1 2 冲 沙孔 左 非 1号 坝 段 常 态 混凝 土 改碾 压 混 凝土 按 原 设 计 要 求 左 岸 主 体 大 坝 全 部 采 用 常 态 混 凝 土 施 工 为 加 快 施 工 进 度 对 常 态 混 凝 土 和 浇 筑 碾 压 混 凝 土 的 浇 筑 施 工 方 案 进 行 了 研 究 。结 果 表 明 大 坝 全 部 浇 筑 碾 压 混 凝 土 施 工 强 度 太 高 拌 和 系 统 不 能 满 足 浇 筑 强 度 要 求 ：浇 筑 常 态 混 凝 土 施 工 方 案 不 能 满 足 进 度 要 求 经 研 究 冲 沙 孑 L 左 非 1号 坝 段 2 2 2 0 2 5 3 0 In 高 程 间采 用 碾 压 混 凝 土 施 工 其 他 部 位 仍 浇 筑 常 态 混 凝 土 为 发 挥 碾 压 混 凝 土 大 仓 面 施 工 优 势 取 消 了 2 5 3 In 高 程 以 下 左 非 1号 坝 段 坝 0 + 0 2 6 O 0 、0 + 0 8 1 O 0 等处 施 工纵 缝 该 范 围 坝体 由原 常态 混凝 土 施 工 的 8个 坝 块 减 少 到 2个 坝 块 2 _ 2混凝 土施工 设备 配置 方案研 究和分 析 根 据 施 工 设 备 规 划 布 置 方 案 左 岸 大 坝 采 用“ 3 台 缆 机 +1台 M9 0 0塔 机 + 3台 门 机 ” 浇 筑 方 案 3台 收稿 E t 期 ：2 0 1 0 一 O 1 一 O 7 作者简介 ：韩 炳兰 ( 1 9 6 7 一) ，男 ，湖北武汉人 ，工程 师 ，主要 从事大坝混凝土施工技术工作 弟 3 6吞 帚 2期 韩 X 网三 ， 寻 ： I 口 J 衣 爪 电 蚰 伍 厍 八 ) E 巴 废 上 l_大 丕肥 上 平 移 式 3 0 t 缆 机 主 要 用 于 冲 沙 孑 L 坝 段 、 左 非1 1 2 号 坝 段 混 凝 土 浇 筑 及 金 结 制 安 等 ：左 非 1 5号 坝 段 坝 后 布 置 一 台 M9 0 0塔 机 用 于 左 非 j 3 1 8号 坝 段 混 凝 土 浇 筑 和 打 杂 ： 大 坝 上 游 布 置 1台 吉 林 机 用 作 左 非 3 7号 坝 段 甲块 部 分 混 凝 土 浇 筑 、仓 面 打 杂 和 材 料 入 仓 ：大 坝 下 游 布 置 2台 门 机 其 中 一 台 为 MQ2 0 0 0吉 林 1号 门 机 另 一 台 是 上 海 港 机 主 要 用 于 大 坝 丙 块 一 线 混 凝 土 浇 筑 及 打 杂 2 2 1 缆机调 配运 行优 化 3台 3 0 t 平 移 式 缆 机 配 9 6 I I 1 3 立 罐 作 为 大 坝 混 凝 土 浇 筑 的 吊 装 运 输 手 段 为 充 分 发 挥 缆 机 的 工 作 效 率 除 加 强 操 作 人 员 技 能 培 训 外 还 根 据 大 坝 混 凝 土 仓 位 的 特 点 对 各 仓 面 分 别 采 用 平 浇 法 和 台 阶 法 的 浇 筑 强 度 进 行 了 对 比 分 析 计 算 按 照 单 台 缆 机 浇 筑 强 度 为 5 4 m， h 对 各 坝 块 不 同 升 层 情 况 下 的 缆 机 配 置 及 运 行 进 行 了 优 化 采 用 2台 缆 机 平 铺 法 联 合 浇 筑 时 2台 缆 机 分 别 负 责 上 、 下 游 区 域 下 料 ： 1 号缆 机 先 从 上 游 开 始 下 料 将 第 一 坯 层 上 游 区 域 浇 完 后 回 到 上 游 第 二 坯 层 下 料 ：2号 缆 机 开 始 接 着 下 第 一 坯 层 料 如 此 循 环 采 用 3台 缆 机 平 铺 法 联 合 浇 筑 时 ， 3台 缆 机 分 别 负 责 上 、 中 、 下 游 区 域 下 料 ，3台 缆 机 浇 筑 区 域 坯 层 的 接 头 交 错 布 置 采 用 1台 或 2台 缆 机 进 行 台 阶 法 浇 筑 时 采 取 从 下 游 往 上 游 开 仓 浇 筑 台 阶 宽 度 3 ( 1台 ) 5 i n ( 2台 ) 、层 厚 4 0 5 0 C 1T I 2 2 _ 2 门塔 机优 化 布置 根 据 大 坝 上 游 基 岩 开 挖 情 况 大 坝 上 游1号 吉 林 门机轨 道采 用 钢 箱 梁栈 桥 形 式 钢 箱 梁底 部 高 程 为 2 6 1 5 m。 为 最 大 限 度 地 增 加 吉 林 门 机 覆 盖 范 罔 门 机 轨 道 在 原 基 础 上 向 右 侧 延 伸 2 6 4 m 由 3 5 m 增 加 到 6 1 4 i n 轨 道 延 伸 后 可 覆 盖 冲 沙 孔 左 非 6 号 坝 段 甲块 及 部 分 乙 块 大 坝 下 游 2号 吉 林 门 机 布 置 存 2 6 0 m 高 程 护 坦 上 可 覆 盖 冲 沙 孑 L 左 非 6号 坝 段 丙 块 及 部 分 乙 块 ： 上 海 港 机 原 计 划 布 置 在 左 非 2 6号 坝 段 底 孔 加 长段 上 ， 由 于 大 坝 混 凝 土 浇 筑 时 间 滞 后 了 5个 月 上 海 港 机 投 产 后 的 运 行 时 间 较 短 且 与 吉 林 门 机 运 行 干 扰 较 大 综 合 考 虑 后 取 消 了 上 海 港 机 布 置 2 2 3胎 带机布 置及调 配 根 据 施 工 进 度 要 求 缆 机 和 门 机 的 浇 筑 强 度 无 法 满 足 混 凝 土 施 工 强 度 要 求 为 此 在 已 有 2台 胎 带 机 的 基 础 上 及 时 向 业 主 提 出 再 从 峡 工 地 转 运 2台 胎 带 机 作 为 辅 助 浇 筑 手 段 将 4 台 胎 带 机 先 后 布 置 在 冲 沙 孔 右 侧 及 大 坝 上 、下 游 充 分 发 挥 了 胎 带 机布 置灵 活 、人仓 强 度 高 的特 点 保证 了混 凝 土 施 工强度 及形 象要求 2 3施工 方案 优化 2 3 1 导流 底孔 封顶 方案 f 1 )导 流 底 孔 结 构 特 点 。 导 流 底 孑 L 设 置 存 左 非 l 5号 坝 段 及 冲 沙 孑 L 坝 段 内 从 左 到 右 依 次 为 1 6 号 导 流 底 孔 每 个 导 流 底 孑 L 宽 1 0 m， 底 板 高 程 为 2 6 0 m 根 据 导 流 底 孑 L 顶 板 的 体 形 特 点 每 个 导 流 底 孔 从 上 游 到 下 游 可 分 为 喇 叭 口段 、椭 圆段 、 平 直 段 、 渐 变 段 和 圆 拱 段 除 喇 叭 口段 为 明 流 段 无 顶 板 外 其 余 各 段 均 需 进 行 封 顶 施 T f 2)顶 板 施 工 方 案 规 划 原 规 划 导 流 底 孔 顶 板 采 用 钢 模 板 台 车 进 行 封 顶 施 工 由 于 大 坝 混 凝 土 全 面 浇 筑 时 间 滞 后 了 4 5个 月 按 照 调 整 后 的 施 工 进 度 计 划 左 岸 一 期 基 坑 进 水 时 绝 大 部 分 导 流 底 孔 处 于 边 过 流 边 施 工 顶 拱 的 状 态 为 使 基 坑 进 水 时 间 不 再 受 导 流 底 孔 封 顶 混 凝 土 龄 期 的 制 约 提 出 导 流 底孔 顶 板 采用 钢 衬 替代 混 凝 土 模板 的方 案 根 据 导 流 底 孑 L 的 结 构 特 点 并 充 分 考 虑 一 期 基 坑 进 水 后 的 水 位 情 况 对 顶 拱 钢 衬 布 置 及 结 构 进 行 了 精 心 设 计 除 进 口椭 圆 段 上 游 9 1 m 范 同 内 采 用 立 模 浇 筑 外 其 余均 采用钢衬施 工 。现浇段 顶板模 板支撑 由原 4管 柱 顶 撑 方 案 优 化 为侧 墙 预 埋 定 位 锥 和 钢 牛 腿 的 方 式 ( 3 ) 钢 衬 模 板 施 T 方 案 钢 衬 模 板 布 置 范 同 为 0 + 0 0 3 7 0 +1 3 3 0 单 孔 长 度 l 2 9 3 r n，分 为 椭 圆 段 、 平 直 段 、渐 变 段 和 圆 拱 段 椭 圆 段 、 平 直 段 和 渐 变 段 钢 衬 设 计 为 钢 桁 架 结 构 ： 圆 拱 段 钢 衬 设 计 为 实 腹 式 结 构 、为 避 免 导 流 底 孑 L 拱 肩 八 字 筋 和 顶 拱 弧 形 钢 筋 锚 固 段 对 钢 衬 安 装 的 影 响 拱 肩 高 程 以 下 1 2 ， n 范 围 内底 孑 L 侧 墙 也 采 用 钢 衬 形 式 以 便 在 拱 肩 八 字 筋 和 顶 拱 弧 形 钢 筋 锚 固段 安 装 之 前 完 成 顶 拱 钢 衬 安 装 ( 4)钢 衬 模 板 的有 限元 分 析 。为 验 证 钢衬 模 板 结 构 的 合 理 性 对 钢 衬 模 板 进 行 了 有 限 元 分 析 按 照 没 计 图 纸 尺 寸 建 立 多 种 单 元 形 式 的 混 合 单 元 模 型 模 型 中钢 板 采 用 板 单 元 ，型 钢 采 用 杆 单 元 单 元 之 间 进 行 耦 合 传 递 载 荷 和 变 形 计 算 结 果 为 ：各 圆 拱 段 最 大 变 形 5 2 mm最 大 压 应 力 8 7 7 MP a 。拉 杆 最 大 轴 向 应 力 1 1 8 8 MP a ：渐变 段最 大 变形 1 0 3 mm最 大应 力 1 7 6 2 MP a；平 直 段 最 大 变 形 1 4 9 m 钢 衬 最 大 应 力 发 生 在 钢 桁 架 上 主 梁 中 部 为 1 4 0 MP a 以 上 计算 结果 均 满足设 计要 求 2 3 - 2 混凝 土 3 6 I 1 1 升层 施工 方案 左 岸 大 坝 原 分 层 规 划 为 基 础 约 束 区采 用 1 5 2 m 升 层 施 工 ，脱 离 基 础 约 束 区 后 一 般 按 2 3 m 升 层 施 工 。 大 坝 施 工 工 期 压 缩 后 原 分 层 规 划 已 不 能 满 足 施 工 进 度 计 划 要 求 ，为 此 采 用 3 6 1 1 1 升 层 混 凝 土 施 工 ，先 浇 块 主 要 采 用 3 In，后 浇 块 主 要 采 用 5 m 或 6 m。 采 取 3 - 6 In 升 层 后 冲 沙 孔 左 非 6号 坝 段 总 仓 次 为 4 7 4个 ， 较 原 规 划 6 9 6个 仓 次 减 少 2 2 2个 平 均 每 个 坝 块 减 少 近 1 0个 仓 次 节 约 直 线 丁 期 2个 月 左 右 加 快 了 施 工 进 度 2 3 3 冲 沙孔 左 非 1号 坝 段 碾压 混凝 土 快 速 施 工 方案 大 坝 冲沙 孔 左 非 1号 坝段 2 5 3 m 高程 以下 改 为 碾 压 混 凝 土 后 在 碾 压 混 凝 土 模 板 规 划 、施 T 分 仓 规 划 、设 备 配 置 等 方 面 进 行 了 优 化 设 计 ( 1 )分 仓 规 划 。碾 压 混 凝 土 分 仓 应 结 合 浇 筑 设 备 能 力 并 满 足 坝 体 结 构 要 求 优 化 将 冲 沙 孑 L 左 非 1号 坝 段 2 2 2 2 5 3 m 高 程 碾 压 混 凝 土 分 2仓 浇 筑 即 冲 沙 孑 L 甲 、 乙 、丙 块 左 非 l号 坝 段 并 为 大 仓 ： 冲 沙孔 丁块 、戊 块 并 为小 仓 除廊 道 底板 层 和 封 顶 层 间 歇 外 其 余 部 位 均 采 用 连 续 上 升 方 式 施 工 ( 2 ) 施 工 手 段 布 置 。 以 白卸 汽 车 入 仓 为 主 ，2 台 胎 带 机 和 缆 机 人 仓 为 辅 汽 车 入 仓 道 路 分 别 布 置 在 冲 沙 孔 坝 段 上 游 和 右 侧 2台 胎 带 机 分 别 布 置 在 冲 沙 孑 L 坝 段 上 游 和 右 侧 ( 3 )模 板施 T 。碾 压 混 凝 土模 板 均是 以满 足混 凝 土 连 续 上 升 为 目 的 进 行 规 划 设 计 的 其 中 纵 横 缝 键 槽 部 位 采 用 3层 键 槽 模 板( 每 层 高 1 6 0 c m) 翻 转 形 式 施 工 利 用 仓 内埋 设 i 角 柱 支 撑 固 定 ： 大 坝 外露 面 采用 翻 转模 板 施 工 翻转模 板 以 3块 为 一 组 ( 每 块 高 2 1 0 c m)交 替 翻 转 上 升 。 2 4实施情 况 2 4 1 进 度 买施 左 岸 大 坝 冲 沙 孑 L 左 非 5号 坝 段 白 2 0 0 8年 2月 开 始 全 面 浇 筑 2 0 0 8年 1 0月 底 达 到 进 水 前 形 象 要 求 施 T 过 程 中 除 左 非 6号 坝 段 受 左 非 7号 坝 段 不 良地质体 影响而使备 仓时 问较长外 ，其他各坝段 均实 现 了快 速 上 升 月 平 均 上 升仓 位 一 般 均 在 4层 以 上 ( 上 接 第 3 7 页 )腿 混 凝 土 浇 筑 。 该 部 位 钢 筋 密 集 ， 外 观 质 量 要 求 高 要 分 层 下 料 层 厚 5 0 c m ，关 键 是 保 证 高 流 态 混 凝 土 浇 筑 后 的 均 匀 性 ，不 出 现 混 凝 土振捣 分 层 影 响混 凝 土强 度 ，采用 小 功 率软 轴振 捣 器 或 附 着 式 振 捣 器 振 捣 ， 如 采 用 4 , 5 0的 小 功 率 软 轴 振 捣 器 振 捣 最 后 一 层 混 凝 土 入 仓 后 静 置 2 3 h再 振 捣 当 表 面 浮 浆 过 厚 时 可 加 入 干 净 的 2 0 mm 碎 石 。 4 结语 f 1 )高 流态 自密 实混 凝 土施 T 特 别适 用 于 钢 筋 密集 、空 间窄 小 和人 工 无法 振 捣 部位 ，在 积石 峡水 电站 采 用高 抛 工艺 和小 功率 振 捣施 工 ，混凝 土施 工 2 4 2强度 分析 最 大 月 浇 筑 强 度 达 到 1 6 6万 m3 加 上 同 期 完 成 的 大 坝 结 合 段 、二 期 上 纵 碾 压 混 凝 土 围 堰 等 最 大 月 浇 筑 强 度 达 到 2 5万 1 3 1 3 常 态 温 控 混 凝 土 最 大 月 浇 筑 强 度达 到 l 3 1万 m， ，未超 出拌 和系统 供料 能力 2 4 3质 量控制 ( 1 ) 温 度 控 制 。 为 有 效 监 测 大 坝 内 部 温 度 ， 在 冲 沙 孔 左 非 6号 坝 段 埋 设 温 度 计 l 0 5支 对 大 坝 碾 压 混 凝 土 、高 升 层 混 凝 土 内 温 度 进 行 了 观 测 观 测 成 果 表 明 坝 内 温 度 得 到 了 有 效 地 控 制 未 超 出 设 计允 许 温 度 ( 2 ) 导 流 底 孔 体 形 2 0 0 8年 l 0月 底 完 成 6 个 导 流 底 孔 混 凝 _十 浇 筑 和 顶 板 钢 衬 安 装 及 时 对 导 流 底 孔 体 形 进 行 测 量 ， 6个 孑 L 共 布 设 断 面 2 7 5个 ， 测 点 5 5 0 0个 测 量 数 据 表 明 ， 除 个 别 部 位 外 8 4 以 卜偏 差 均 在 2 0 mm 以 内 最 终 竣 工 形 体 的 测 量 结 果 表 明 各 孔 位 置 及 结 构 尺 寸 与 设 计 图 纸 较 吻 合 满 足 设 计 要 求 3 结语 针 对 左 岸 大 坝 全 面 浇 筑 时 间 较 原 计 划 滞 后 了 5 个 月 这 一 实 际 情 况 围 绕 实 现 大 江 截 流 这 一 目标 对 左 岸 大 坝 混 凝 土 快 速 施 工 方 案 进 行 了 研 究 通 过 对 不 良地 质 体 碾 压 混 凝 土 回 填 、导 流 底 孔 顶 板 钢 衬 封 顶 、 大 坝 浇 筑 高 升 层 、施 T设 备 布 置 等 方 面 的 研 究 攻 克 了 高温 季 节 高 强 度 混 凝 土 浇 筑 、导 流 底 孔 施 T 、 高 温 季 节 接 缝 灌 浆 、施 工 设 备 布 置 等 技 术 难 题 大 大 地 加 快 了 施 丁 速 度 大 坝 混 凝 土 在 基 坑 进 水 前 达 到 了 形 象 要 求 确 保 2 0 0 8年 l 2月 按 期 实 现 主 河 床 截 流 ( 责任编辑杨健 ) 质 量 得 到 了 较 好 保 证 在 外 界 振 捣 力 的 作 用 下 易 出 现 骨 料 下 沉 水 泥 浆 上 浮 现 象 ， 对 结 构 受 力 要 求 高 ( 排 架 柱 ) 的 部 位 可 采 用 推 迟 振 捣 时 间 或 掺 石 等 施 丁方 法 改 善 混 凝 土 质 量 。 ( 2)对 高 流 态混 凝 土 的基 本 要求 是 足够 的流 动 性 和 抗 泌 水 、抗 分 离 的 稳 定 性 。 高 流 态 自密 实 混 凝 土 具 有 施 工 速 度 快 不 振 捣 自 密 实 的 特 点 ，但 是 施 工 成本 高 要 合理 使用 。 ( 3)对 于 钢 管 、肘 管 、蜗 壳 等 钢 衬 部 位 浇 筑 时 ， 要 严 格 控 制 好 浇 筑 速 度 应 派 专 人 通 过 事 先 设 置 的 干分 表 观 察 钢 衬 、 模 板 的 变 形 情 况 ，若 小 现 变 形 ， 应 暂 停 浇 筑 或 减 慢 浇 筑 速 度 ( 责任 编辑刘 书秋 )