泰克则大坝混凝土施工方案优化分析与应用.pdf

设计 与施工 水 利规划 与设计 2 0 1 0年 第 6期 泰克则大坝混凝土施工方案优化 分析与应用 薛建 军 ( 中国葛 洲坝集 团 国际工 程有 限公 司 北 京 1 0 0 0 2 2 ) 【 摘要】 本施工优化方案 旨在解决如何加快施工进度 。本文通过对方案的分析与研究 ，阐述 了如何 协调解决 汛期蓄洪和度汛的关系问题 ，对类似工程施工有一定的借鉴作用 。 【 关键词】 大坝混凝土 优化方案 分析与应用 【 中图分类号】T V4 2 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 6 7 2 2 4 6 9 ( 2 0 1 0 )0 6 0 0 7 3 0 3 DOI编 码】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 2 4 6 9 2 0 1 0 0 6 0 2 6 1 背景介绍 泰 克则 ( T e k e z e )水 电站作为埃 塞俄 比亚最大 的水 电工 程 ，对 该 国的经济发 展具有举 足轻重 的作 用 。本工程 由埃塞 总理 亲 自负 责 ，具有 非常重 大的 政治 意义 。 大坝为对数螺旋 双曲拱坝( 四级配混凝土) ， 坝底 高程 9 5 7 m，坝顶 高 程 1 1 4 5 m，共 2 1 个 坝段 。 工程 采用 坝体泄 洪的方式 ，在 中间坝 段 ( 1 、2 # 、 3 、4 坝段 )1 0 5 7 m 高程各设 有 一个 泄洪深 孔 ( 全 断面钢衬 ) 。每个 深孔各 设一坝前 检修定 轮 门和 坝后工作弧门。大坝上游立面图和深孔剖面图分别 见 图 1和图 2 。 7 2 图 1大坝上游立面图 聋 扎 。 - 图 2 深 孔 剖 面 图 由于左 岸存在 预想不 到 的不 良地质 、工程师 指 定的采石场不合格、混凝土配合比不确定及其它原 因 ，导致 工程进 度严重 拖后 ，尽管 在承包 商和业 主 友好协商后工期进行了适 当的延长 ，但如不采取一 些非 常规 的赶 工措施 ，大 坝势必 不能按期 完工 。 如 何确保 工程按 期完 工 ，成 为摆在承 包商面前 的最大难 题 。 2 施工方案优化研 究与应用 为保证工程按期完工 ，并尽可能将河水拦截下 来 ，以达到蓄洪和电站按期发 电目标的实现，承包 商在结合本工程实际的基础上，通过仔细研究与分 析 ，对大坝混凝土施工方案进行了如下的优化 ： 2 1取消 两个 临 时导 流底 孔根 据 原 设 计 。在 1 翔 1 )保 留底 孔虽 然 可 以保 证 大 坝混 凝 土持 续浇 筑( 二期混凝土不 占用直线工期) ，但 由于底孔部 位需 要异形 模板 和增设 预埋件 等原 因 ，坝体混 凝土 施工 进度反 而会 降低 ； 2 )拱坝建 于 V 字形 峡谷 ，大 坝混凝 土 施工 初 期 ，底 部仓号 ( 坝段 )本 来就 少 ，如 果保 留两个底 孔 ，则相 应的 四个 坝段 上升 速度 都会 受 到影响 ，并 造成人员 、设备 窝工 。采 用 承 包商 建议 后 ，只 有两 个预 留洪 水 过 流 的坝 段 会 在 汛 期 受 到一 定 的影 响 ( 可在汛后进行突击施3 2 ) ，其 它坝段则 可正 常施工 ； 作者简介 ：薛建军，副总工程师兼技术质量部部长，高级工程 设计 与施 工 水 利规 划 与设计 2 0 1 0年第 6期 3 )底孔 设计 的使 用 时 间不 长 ，只有 一 个 汛 期 ，意 义 不大 。在 能够 满足河 水 导流 的条 件下 ，没 必要 在 汛 后再 安排 专 门的人 员 、设备 ，采 用特 殊 的工艺 进 行 封堵 ； 4 ) 当地 六 月 开 始 进 入 汛 期 ， 由于 工 期 滞 后 ， 原来 预 期 的上 年 1 1月 开 始 浇 筑 已推 至 次 年 2月 ， 汛 前混 凝土施 工 时 间相 比已 明显减 少 ，即使 有时 间 完成底 孔 ，届时 混凝 土强 度能 否发 展至 可 以抵御 洪 水 冲刷 的程度 也很 难保 证 ； 5 ) 二期 封堵 毕 竟是 以后 大坝 运 行 期 间 的 一个 质量 薄 弱环节 ，取 消底 孔意 味着 消 除了 以后潜 在 的 风 险 。 2 2无 盖重 固结 灌浆 经 演示试 验 ，工程 师 同意 了承包 商提 出的无 盖 重 固结 灌浆 方 案 ，这 样 不 但 可 避 免 在 混 凝 土 上 钻 孔 ，从 而避免 了对 预埋 的冷 却水 管造 成潜 在破 坏 的 风 险 ，还 节约 了直 线工期 ，加快施 工 进度 。 2 3 球 形键槽 借鉴 二滩 等 国 内拱 坝工 程经 验 ，承包 商提 出将 横缝键 槽 的形 式 由体 形改 为 球形 ，从 而简化 了模 板 形式 ，不但可使横缝模板成为标准化模板 ，各坝块 之 间的模 板可互 相 通用 ，还 可缩短 每个仓 号 的立模 和拆模 的周期 ，大 大 的提高 了工效 。 2 4流 道钢 衬混凝 土 深 孔部 位是 本大 坝 中结构 最 为复杂 的部 位 ，同 时也是 承 包商化 费精 力最 多 的部位 。根据设 计 ，深 孔流道 位 于坝段 中部 ，为全 断面钢 衬 ，钢衬 四周 安 装锚 钩 ，以利 于钢衬 与周 边混 凝 土 的结 合 。上游 进 口段安 装定 轮 门 ，下游 出 口段 安装 弧 门 。对 于 流道 钢衬混凝土浇筑方案 ，承包商就是否采用两期混凝 土浇 筑进 行 了深 入地 对 比分 析与研 究 。 如 采用 两期 浇筑 ，虽 然 可保 证 坝体 混凝 土正 常 上升 ，钢衬 在混 凝土 作用 下变 形较 小 ，但钢 衬 吊装 将 无法 进行 。如 不采用 二 期混 凝土 ，则难 以保证 钢 衬 底部 混凝 土 的密实 性 。经反 复 比较后 ，承 包商 决 定 采用 一期 混凝 土浇筑 ，但 对底 部 混凝 土做 了特殊 处 理 。具体 作法 如下 ： 1 )在坝体 混凝 土浇筑至 接近钢衬底 部时 即停 止 浇筑 ，并在混 凝土 顶部 预 埋条 形钢 板( 与 一期 锚 钩 焊成整体) ，以便钢衬底部的二期锚钩与钢板焊接成 整体 。由于钢衬 自上 游 至下 游呈 下 降趋 势 ，因此本 部位混凝 土总体呈 台阶状 。流道 钢衬立面 图见 图 3 ； 2 )在 混凝 土 台阶上 分节 安装 钢衬 ； 3 )钢 衬就 位后 ，安 装周 边 的锚 钩和钢 筋 ； 4 )为 防止 混 凝 土 浇筑 期 间 钢 衬 变形 ，在 钢 衬 内部 搭设 临时钢 支撑 ； 5 )考 虑到 钢 衬周 边 锚 钩 和 钢 筋密 集 ，此 部 位 的混凝 土采用 一 级配混 凝 土 ； 5 )钢衬 底 板 上 预 留混 凝 土 下 料孔 ，此孔 既 可 用作 底 部混凝 土 的下料 口 ，也 可作 为振捣棒 插入 口 和排 气 孔 ； 6 )为保 证钢 衬混 凝土 密 实性 ，在 完成 浇 筑 2 8 天后 ，对 钢衬 进行 敲击 检查 和接触 灌浆 。 水 一 霹 二 r 图 3流道钢衬立面图 2 5增 设深 孔临 时叠梁 门 如何 进行 2 0 0 8年 度 汛 是关 系到 工 程 成败 的关 键一 环 。根据 工程 进度计 划 安排 ，四个 深孔 的坝后 工作弧门安装与调试应该在汛前完成 ，但由于深孔 部位结构异 常复杂及其它原 因，造成工程进度滞 后 ，汛前 只可 能 完 成 其 中的 两 个 弧 门 ( 2 、3 坝 段 ) 。 基 于本 工程 的特 殊政 治影 响和 埃塞 国 内的 电力 需 求 ，如果 不 能 将 汛 期 的洪 水 拦 截 下 来 ，2 0 0 9年 库水位 将不 可 能达 到发 电水位 ，按 期发 电将成 为泡 影 。同时 ，剩余的两个弧 门安装也将只能在汛后库 水位下降后进行 ，这些都是业主绝不允许的。形势 迫使承包商不得不再考虑其它的补救措施 。 经充分讨论并与工程师协商后 ，承包商提前在 国 内制 作 了两套 临 时叠 梁 门 ，并 于 汛前 安装 完 成 。 2 0 0 9年汛 前大 坝封 顶 ，定 轮 门启 闭机 安 装完 成后 ， 再 用 定 轮 门置 换 临 时叠 梁 门 。从 而确 保 了 2 0 0 8年 蓄洪和 1 、4 弧 门汛期 的正 常安装 。 2 6定轮 门 门槽 二期 混凝 土浇 筑期 间 的防护 根 据设计 ，四个 定 轮 门 的启 闭机 都 位 于 坝 顶 ， 因此只 能在 大坝混 凝土 封顶 后才 能安 装 。在正 常情 况 下 ，如 果弃 掉部 分洪 水 ，正常 施工将 不存 在任何 问题 ，但 2 0 0 9年发电 目标将不可能实现。为保证 大坝 2 0 0 8年汛 期 正 常蓄 洪 和 使 定 轮 门尽 快 具 备安 装条 件 ，坝体 一期 混凝 土施工 必须 正 常进行 。与此 同时 ，定 轮 门门槽 导轨 安装 和二期 混凝 土也 必须在 73 设计 与施工 水利 规划 与设计 2 0 1 0年 第 6期 2 0 0 8年汛前完 成 1 l O O m 高程 以下部 分 ，否则 将 会 在 汛期处 于库水位 以下 ，以后再无 机会 进行施 工 。 由于上述原 因的存在 ，形成 了坝体 一期混凝 土 与门槽二 期混凝土 上下 同时作业 、交叉施 工 的不 利 局 面 。如果 这个 问题 处理 不好 ，不 但会形 成很大 的 安全 隐患 ，同时 ，如果上 方一期混 凝土施 工期 间的 落物 卡在 门槽 内，将 来定 轮门安装 落 门时 还可能会 被卡住 ，造成难 以收拾 的局 面 。 结合现场条件 ，承包商决定在一期混凝土下方 的定轮 门 门槽 内搭设 防护平 台 。这样 ，一旦上 方有 物体落下 ，即可 用防护平 台进行 拦截 。同时 ，在每 个 定轮 门坝体一期 混凝土 的施工 部位安排 安全员 全 程监 督 ，尽 量减少 落物 。另外 ，在洪水淹 没定轮 门 底坎 之前 ，承包商对 已施 工的底坎 和 门槽 进行 了彻 底 的清理 与 检查 ，所 有 粘 在底 坎 和 门槽 内 的混 凝 土、灰浆及钢筋头等全部进行了清理 。 2 0 0 9 年 定轮 门落 门之 前 ，承 包 商 专 门从 国 内 聘请潜水员对轮门门槽和底坎进行检查 。从检查结 果来看，尽管底坎上有一些不慎掉下来的钢筋、模 板等 杂物 ，但 并没有 混凝 土或砂浆 粘在 门槽和底 坎 上。在潜水员进行简单清理后 ，最终保证了定轮门 安全顺利的安装到位。施工过程中也未出现人员伤 亡等安 全事故 。说 明上 述措施 是行之有 效 的。 2 7坝 顶过流 及防护 措施 根据计 算 ，在 2 0 0 6年和 2 0 0 7年两 个汛期 ，单 单依 靠导 流洞导 流无 法满 足要求 ，势不 可避免 的会 出现部分坝段顶部洪水过流的情况 。为次，承包商 提前作 了准备 ： 1 )选择 拟过 流 的坝 段 尽量 不 距边 坡 太 近 ，以 免洪水冲刷下游边坡，危害坝肩安全 ； 2 )选 择拟过 流 的坝 段 的顶 部 高程 要 预 先计 算 确定 。既要按洪水频率考虑过流的洪水流量，还要 尽可 能 的减 少 泄 洪量 ，以达 到蓄 洪 的 目的 ，同时 ， 还要根据浇筑能力，确保其它坝段不致过流； 3 )选择 拟过流 的 坝段 在 浇筑 到 预定 高 程后 即 暂停浇筑 ，集 中精力 进 行 其它 坝 段 的混 凝 土 浇筑 ， 并规 定其它 坝段汛 前必须 达到 的最低 高程 ，以免 造 成其 它坝段 同样过 流 的情 况发生 ； 4 )请设计对过流期间的大坝进行安全校核计 算 ； 5 ) 由于 库水位 下 方 的部 分 灌 区混 凝土 冷 却 和 接 缝灌浆 尚未 完成 ，因此必 须在这些 坝段 的顶部对 冷却水管 、升浆管、横缝等用钢板进行覆盖保护， 同时对相邻坝段的止水片和止浆片也要进行保护， 以免洪水造成冲刷破坏 ； 6 )汛 期结 束后 ，立 即拆 除上 述 防护 。 由于 洪 水 冲刷 ，坝 段顶部 混凝 土毛面 已有些光 滑 ，必须进 行人工凿毛处理，另外 ，恢复浇筑的第一层混凝土 使 用 高标号 的一级 配混凝 土 ，以增 强混凝 土 的层 间 结 合 。 3 总结 泰 克则 水 电工 程 作 为 埃 塞 俄 比亚 的第 一 号 工 程 ，能否按 期发 电不但对 该 国有 重大 的政 治和经 济 影响，同时对中国承包商也是一个严峻的考验。在 承包商 的不懈 努力 下 ，通 过优化施 工方案 ，历经三 年蓄洪 ，大部分河水都被拦截下来 ，最终使得库水 位 于 2 0 0 9年汛期 达 到发 电水 位 ，电站按期发 电 。 通过实践 ，笔者认为如下几个方面值得认真总 结 ： 1 )承包 商在 进 行 优化 方 案 时 ，必 须 充分 考 虑 当地 的实 际 情 况 ，才 能 做 到 既 能 加 快 工 程施 工 进 度，又能最大程度的避免洪水浪费。例如 ，本地旱 季与雨季相当明显 ，旱季基本无雨 ，河水流量相当 小 ，一年 的雨量 几乎全 部集 中在两 、三个月 内 。承 包商结合此情况 ，对每月的浇筑计划及度汛方案都 进行 了充分 的考 虑 ； 2 )承包商的许 多建议与工程师的密切合作和 务实态度是密不可分的。每当承包商有一些好的建 议 ，工程师都会认真地考虑 ，并视情况对设计进行 相应 的优 化 。如无工程 师 的真诚合作 ，发 电 目标也 是不 可能 实现 的 。 (上接第 3 6页 ) 6 结 语 灌溉与排水是农业过程中伴生的不可分割的两 个 侧面 ，要依据 当地 的 自然条件 ，掌握 二者合 适 的 比例 。福 海灌 区成 土母质 和灌溉水 源都 含有一定 的 74 盐分 ，若灌排关系不协调 ，造成地下水位上升，耕 地次生盐碱化 ，致使农作物严重减产。 所 以 ，福 海灌 区在 进 行盐 碱 地 改 良的过 程 中 ， 只有灌排并重 ，水利为主，结合生物、农业等其它 措施 ，综合 治理 ，才 能获得社 会 、经 济 、环境 等方 面较 大 的综 合效益 。