某大型水电站溢流坝混凝土施工方案选择.pdf

第 4 2卷 第 1 6期 2 0 l 1年 8 月 人 民 长 江 Ya ng t z e Ri v e r Vo 1 4 2， No 1 6 Aug ， 201 1 文章编 号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 1 ) l 6 0 0 3 8 0 3 某大型水电站溢流坝混凝土施工方案选择 杨 谢 芸， 陈 浩 ， 简 秋 霞 ( 长江勘测规划设计研 究有限责任公 司 施工设计处 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘 要 ： 国外某大型水电站溢流坝坝体结构尺 寸大、 混凝 土施 工强度 高 ， 且施 工期 受度 汛影响较 大 ， 选择 合适 的 施工方案对保证混凝 土施 工质 量和施工进度十分 重要 。根 据坝址 地形条件 、 坝体 结构特点及 导流度 汛要 求 ， 通过对塔带机 、 缆机和 高架 门机 3种混凝 土浇筑设备 主要优缺 点的 比选 ， 混凝 土施工 选定以 高架 门机 为主 的 施 工方案 。在 高架门机 的比选 中， 根据 不同臂 长和施工 强度 的 比较 ， 最终选 定 MQ 2 0 0 0型 高架 门机 为混凝 土 施 工 的 主要 浇 筑设 备 。 关键词 ： 混凝土浇 筑设计 ；混凝土施 工；高架 门机 ； 施工方案 ；大型水电站 中圈法分类 号 ： T V 6 4 1 4 5 文献标 志码 ： A 1 概 述 1 1 工程概况 国外某 大 型水 电 站 主要 由 面板 堆 石 坝 、 泄 洪 消 能 建筑物和 引水式 电站组成。泄 洪消能建筑物 由引水 渠 、 溢流坝 、 消力池 、 下游海漫及下游明渠等组成 ， 溢流 坝坝顶高程 2 5 2 5 m， 坝顶 长度 4 7 7 5 5 m， 最大坝 高 1 3 5 5 m。从 左 至右依 次 布 置 有 左 岸 1号 连 接 坝段 、 2 1 4号 溢 流 坝 段 和 1 5 2 0号 右 岸 非溢 流 坝 段 。1号 连接坝段为碾压混凝土结构。21 4号溢流坝段轴线 长 3 0 2 m， 设 1 2个 表 孔 ， 1 1 个 中孔 和 1 0个 导 流底 孑 L ， 导 流底孔 布 置在 表孔 下 部 ， 表 、 中孔 间 隔 布 置 ， 采 用 孔 中分 缝 ， 其 中 2号 和 1 4号 坝段 宽 1 9 m， 3l 3号 坝 段 宽 2 4 m， 1 52 0号 右 岸 非 溢 流 坝 段 宽 度 均 为 1 5 m。 溢 流 坝混凝 土 为 3 3 0 3 0万 m 。 1 2控 制性进度 根据工程施工总进度 及施工导流程序安排 ， 溢流 坝段混凝土施工控制性进度为 ： 第 2年 2月开始浇筑溢流坝混凝土。 第 3年 9月 ， 溢流坝浇筑至高程 1 5 8 5 m， 形成宽 2 5 0 m的缺口度汛。 第 4年 1 1月坝体恢复浇筑 ， 至第 5年 4月， 溢流 坝浇筑至高程 1 8 2 m， 汛期坝体停止上升， 预留缺 口度 汛 。 第 5年 1 1月坝体缺 口恢复浇筑 ， 至第 7年 2月， 坝体浇筑至高程 2 5 2 5 m。 第 6年 1 1月导流底孔下 闸， 第 7年 4月底， 导流 底孔封堵完成 ， l O月初 ， 中孔控制性下闸蓄水 ， 1 1月底 第 1批 ( 第 1 ， 2， 3台 ) 机 组发 电 。 1 3 施工难点 ( 1 )溢 流坝 布置 有 3层孔 洞 ， 结 构复 杂 ， 混凝 土施 工与金属结构安装交叉作业， 相互干扰较大。 ( 2 )溢流坝的施工形象和施工进度与施工期导流 和 施工 度汛 关 系密 切 。溢 流 坝 导 流 底 孔施 工 完 成 后 ， 即开 始过水 ， 主河床 截 流后 的第 1个 汛 期 和 第 2个 汛 期 ， 溢 流坝 需达 到相 应 的施工 形象 后预 留缺 口度 汛 ， 对 施 工 进度安 排 影响较 大 。 ( 3 )溢流坝段混凝土工程量大 ， 施工工作面狭窄， 施工设备和运输通道布置困难。 2 常用混凝土浇筑设备的特性 2 1 塔带机 塔带机是塔机与皮带机的有机结合 ， 它将混凝土 水平运输、 垂直运输及仓面布料功能融为一体 ， 具有很 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 6 2 2 作者简介 ： 杨谢芸 ， 女 ， 工程 师 ， 主要从 事水 利工程施 工组织设计工作 。E ma i l ： y a n g x i e y u n e j w s j y c o n 第 1 6期 杨谢芸 ， 等： 某大型水 电站溢 流坝混凝 土施工方案选择 3 9 强 的混凝土浇筑能力 ， 适合浇筑大体积混凝土， 其主要 优点有： 塔带机 与混凝土供料线配合使用 ， 可实现 混凝土从拌和楼到仓面施工的连续 、 均匀 、 高效 的工厂 化作业方式。 塔带机及其供料系统可随大坝混凝 土 的浇 筑上 升而 自升 ， 从 而简 化 了混凝 土水 平 运 输 方 案 。 塔 带机及 混凝 土 供 料 线 配 备 了一 系 列 混 凝 土 输送专用设备 ， 如刮刀、 转料斗及下料象鼻管等 ， 基本 上克服了普通皮带机输送混凝土时存在的骨料分离 、 灰浆损失等缺陷 ， 提高了混凝土输送质量。 2 2 缆 机 缆机 按两 岸塔 架 的 布 置形 式 和 运 动方 式 可分 为 ： 固定 式 、 摆 塔式 、 平 移 式 、 辐 射式 、 索 轨 式 等几 种 类 型。 缆机具有生产效率高、 调度灵 活、 施工干扰小 、 工作范 围大等特点， 适合在较狭窄河谷上浇筑大体积混凝土。 其主要优点有 ： 不需架设栈桥 ； 缆机运行不受导 流方案 的影响。 有利于初期施工。 2 3 高架门机 高架 门机是 大 、 中型水 利 水 电工 程 中用 得 最 多 的 一 种垂直运输设备， 既可用于混凝土浇筑 ， 又可用于吊 装金属结构。其主要优点有 ： 运行灵 活， 在用于混 凝土浇筑时， 各机构运行速度快 ， 根据实际施工统计 ， 施工高峰期每小时可达 l 21 5个工作循环 ； 当用 于吊 装金属结构时 ， 可通过改变滑轮组数提高 吊重 ； 拆 卸及安 装快 。 3 施工方案比选 3 1 浇筑机械 的类型选择 溢流坝混凝土浇筑方案结合坝址地形条件、 大坝 结构特性 、 大坝施工特性 、 导流程序、 施工分期、 混凝土 施 工高 峰强 度 、 工 程投 资等 因素 ， 比较 了 门机 、 缆机 、 塔 带 机 3类 机 械 。 塔带机方案 ： 溢流坝布置有 3层孔洞 ， 金属结构吊 装工程量大 ， 如采用以塔带机为主的浇筑方案， 需另布 置起重设备用于金结安装 ， 而溢流坝结构 的混凝土浇 筑量较多， 也不利于塔带机发挥高强度施工的特点 ， 且 塔 带机 的设 备费用 较 高。 缆 机 方 案 ： 溢 流 坝 左 岸 地 形 平 坦 ， 高 程 在 1 8 0 2 0 0 m， 若按 缆机 浇 筑至 坝 顶 高程 2 5 2 5 m计 算 ， 则 左 岸塔架高度需达 1 0 0 m以上 ， 超过 了国内平移式缆机 的最大高度 ， 设计难度大 ， 且左岸塔架与 1 号副坝施工 存在干扰 。 门机方案 ： 溢流坝最大坝高为 1 3 5 5 m， 底部顺流 向最 大长 度 1 2 3 m， 如采 用幅度 为 6 2 m 的 M Q 9 0 0型高 架门机， 则在浇筑高程 1 8 2 m 以下混凝土时需要 占压 坝段 ， 如采用幅度为 7 1 m 的 MQ 2 0 0 0型高架门机 ， 则 在上、 下游分别布置门机即可覆盖整个坝段 ， 高程 1 8 2 m以上混凝土需要架设施工栈桥。 综上分析 ， 由于塔带机和缆机方案在技术上均存 在明显不足 ， 且造价较高， 故本工程不宜采用塔带机和 缆机 方案 。于是 ， 重 点 比较 了 不 同工 作 幅 度 的 高架 门 机 。 3 2 不 同工作幅度高架 门机布置方案 ( 1 )M Q 9 0 0型高架 门机布置方案。MQ 9 0 0型高 架门机臂长 6 2 m， 上 、 下游分别布置时不能覆盖整个 坝 体 ， 需 采 用 坝 内布 置 、 多 次 搬 迁 。具 体 施 工 布 置 如 下 ： 初期 ( 高 程 1 8 2 m 以下 ) 在 大坝 上 游 高 程 1 3 5 0 m 沿坝轴线方向布置 4台 MQ 9 0 0型高架 门机 ， 门机轨道 中心线距坝轴线 2 6 m， 主要负责上游块高程 1 8 2 m以 下混凝土施工。在 3 ， 8号和 1 3号坝段下游块坝 内顺 水流方向各布置 1台 MQ 9 0 0型高架门机 ， 主要负责下 游块 混凝 土施 工 。待 其余 坝 段下 游 块 浇筑 至 高程 1 5 8 5 m后 ， 将 下 游 坝 内布 置 的 3台高 架 门机拆 迁 至 4 ， 7号 和 l 2号坝 段 的 1 5 8 5 m 高 程 上 ， 将 下 游 块 ( 除 门机 占压坝段外 ) 浇筑至高程 1 8 2 m。待上游块浇筑 至高程 1 8 2 m后 ， 将布置在上游的 3台门机拆迁至高 程 1 8 2 m的混凝土面上， 然后拆除 占压在 4 ， 7号 和 l 2 号坝段的高架 门机 ， 将 占压坝段浇筑至 1 8 2 m。汛期 将 下块 墩墙 混凝 土 浇筑 至高程 1 8 5 m， 架设 高程 1 9 0 m 施 工栈 桥 ， 并在 栈 桥 上 安 装 4台 MQ 9 0 0型高 架 门机 。 后期( 高程 1 8 2 m以上) 由高程 1 9 0 m栈桥上 的 4台 MQ 9 0 0型高架 门机浇筑 ， 浇筑强度不足的部位采用皮 带机补充。高程 1 9 0 m栈桥设置在坝体下游墩墙上 ， 栈桥中心线距坝轴线 5 6 m， 施工栈桥长约 3 6 0 I n ， 桥面 上 通行 汽车 。 ( 2 )MQ Z O O O型 高 架 门机 布 置 方 案 。MQ 2 0 0 0型 门机臂长 7 1 m， 上、 下游分别布置时可覆盖整个坝体 ， 具体施工布置如下 ： 初期( 高程 1 5 8 5 m以下 ) 在大坝 上游高程 1 3 4 0 m沿坝轴线方 向布置 2台 MQ 2 0 0 0型 高架 门机 ， 门机轨道 中心线距 坝轴线 1 8 m； 在大坝下 游高程 1 1 7 0 m消力池底板上沿坝轴线方向布置 2台 MQ 2 0 0 0型 高 架 门机 ， 门机 轨 道 中心 线 距 坝 轴 线 1 2 3 m。第 4年 9月 两 岸 高 程 1 9 0 m 栈 桥 形 成 ， 同时 拆 除 上下游布置的高架 门机 ， 并将其 中 2台分别拆迁到两 岸栈桥上 ， 1台拆迁至坝体高程 1 5 8 5 m混凝土停浇 面上 ( 在汛期来临前再拆装至栈桥上 ) ， 3台门机先将 下游墩墙混凝土浇筑至高程 1 8 5 m并架设河床部位施 工栈桥， 再在 栈桥上 安装 第 3 ， 4台高 架 门机 。后 期 ( 高程 1 5 8 5 m 以上 ) 由高程 1 9 0 m栈桥 上 的 4台 MQ 2 0 0 0 型高架 门机浇筑 ， 浇筑强度 不足的部位 由高 人 民 长 江 程 1 9 0 m栈桥上布置的振动溜管配仓 面布料机补充浇 筑。高程 1 9 0 m栈桥设置在坝体下游墩墙上 ， 栈桥 中 心线 距 坝轴 线 6 3 m， 施 工栈 桥长 约 3 6 0 1 11 ， 桥 面 上通行 汽 车 。 ( 3 )方 案 比选 。MQ 9 0 0型高架 门机 由于臂长 不 够 ， 需 占压坝段并多次搬迁 ， 影响坝体连续上升 ， 加上 其施工 强 度较 低 ( 3 i n 。罐 浇 筑 ) ， 致 使截 流 时 间 较 MQ 2 0 0 0型高架门机方案推迟 1 a ， 相应河床挡水 围堰 需加 高 ( 至高程 1 8 8 1 T I 左 右 ) ， 首 台机 发 电时 间 也将 推 迟 5个月 ， 经 济 效 益 较 差 。 MQ 2 0 0 0型 高 架 门 机 能 覆 盖整个坝段 ， 不需 占压坝段 ， 其施 工强度较高 ， 可满足 施工总进度的要求 。推荐选用 MQ 2 0 0 0型高架门机方 案 ， 具体布置见图 1 ， 2 。 号高架门机 l 架门毛 r 0 、 国 国 一 I - 一 I -i f I h ， 。 f I ， 、 - ； ； r I t 、 f l ( a )平 面布置 机 图 1 溢 流 坝 段 高 程 1 5 8 5 m 以下 混 凝 施 工 方 案 布置示意 单位 ： 高程 m， 尺寸 c m) I lJ 。( a )平面布置 圉 2 溢 流 坝 段 高 程 1 5 8 5 m 以 上 混 凝 土 施 工 方 粟 布置示意 ( 单位 ： 高程 m。 尺寸 c m1 4 结 语 该水 电站溢流坝段孔洞多 、 体型大 、 结构复杂、 金 属结构安装工程量大 ， 尤其是汛期度汛对大坝混凝土 施工 干扰 大 ， 通 过多 方案 比选 ， 拟定 以 MQ 2 0 0 0型 高 架 门机为 主的混 凝土 施工 方案 是合适 的。 MQ 2 0 0 0型高架 门机 属大型施工设备 ， 目前 除在 三峡工程成功运用过外 ， 其它工程尚未使用， 设计所采 用的浇筑强度主要是根据三峡的实际浇筑强度及设备 的铭牌生产率综合确定 的。 该 水 电站溢 流 坝计 划 在 2 0 1 3年 2月 开 始 混 凝 土 施 工 ， 选 择 的施工 方 案及 设 备 数 量 是 否 切 实可 行 还 有 待 实践 检验 。 ( 编辑 ： 徐诗银 ) ( 下转第 5 5页 J 第 1 6期 梁仁 强， 等 ： 三峡升船机施工技术研 究与实践 5 5 承船厢结构采用厂内分段制造 ， 整体预组装合格 后 ， 再 封装 ， 采 用水 路 运 至 现场 ， 在 现 场 分 段 直 接 吊装 就位 ， 最后 焊接 成 整体 。 ( 2 )承船 厢安装 程 序研究 。首先采 用履 带 吊和 桥 机配合 吊装 部分重件和重要结构件 ， 主要包括 ： 厢头 梁 、 安全机构横梁、 驱动机构横梁、 弯曲梁及纵导 向机 构。这些结构件不仅重量重 ， 是承船 厢结构 的主要受 力结构 ， 而且是承船厢安装的控制轴线和基点 ， 优先安 装这 些 结构件 是控 制承 船厢 安装 精度 的重 要保 证 。 采用桥机从上游 至下游分段 吊装 主纵梁和底铺 板 ， 并将承船厢焊接成整体， 最后进行 4个机房区域的 承船厢结构及承船厢设备的安装。 6 结 语 ( 1 ) 目前 塔 柱筒 体 结 构 浇 筑 高 度 达 1 2 0 m， 混 凝 土浇筑质量 、 外观质量和施工精度控制良好 ， 施工进度 处 于受控 状 态 ， 实 现 了安全 文 明施 工 的 目标 ， 主要 得 益 于采用了自升式爬模 、 混凝土布料杆、 预 留后浇带、 高 精度测量仪器等新设备 、 新技术。 ( 2 )从 已安装 的螺母柱 齿条等设备的二期埋件 来 看 ， 二期 埋件 上预 留 的孔 位 与一 期 混 凝 土 内 埋设 的 套 管孔 位相 吻合 ， 说 明一 期套 管 的埋 设 精度满 足要 求 ， 验证了仿真计算的准确性和对塔柱结构变形规律的认 识 ， 为类似工程设计和施工积累了经验。 ( 编 辑 ： 赵 凤 超 ) St u dy o f c o ns t r uc t i o n t e c hn o l o g y o f s hi p l i f t o f TGP a n d pr a c t i c e LI ANG Re n q i a n g，LI Fe ng ( C o n s t r u c t i o n a n d D e s ig n D e p a r t me n t ，C h a n g j i a n g I n s t i t u t e o f S u r v e y ，P l a n n i n g ，D e s i g n a n d R e s e a r c h ，W u h a n 4 3 0 0 1 0 ，C h i n a ) Abs t r a c t ：Th e s hi p l i f t o f TGP i s a g e a rr a c k c l i mb i n g t yp e o f ve r t i c a l s h i p l i ft，wh i c h wa s f i r s t l y a d o p t e d i n Ch i na a n d wa s t h e l a r g e s t a n d mo s t d i ffi c u l t s h i p l i ft i n t h e wo r l d Ma n y n e w d e v i c e s a n d t e c h n i q u e s w e r e a d o p t e d t o e n s u r e t h e q u a l i t y，p r o g r e s s a nd s a f e t y o f t he c o n s t r u c t i o n o f s h i p l i ftWe i n t r o du c e d t h e k e y t e c hn i c a l i s s ue s s u c h a s c o ns t r u c t i o n s c h e me o f c o n c r e t e t o we r s t r uc t u r e，t e mp e r a t u r e c o n t r o l me a s u r e s，me a s u r e s o f d e f o r ma t i o n an a l y s i s a nd p r e c i s i o n c o n t r o l i n t h e c o n s t r u c t i o n p e r i o d a nd i n s t a l l a t i o n s c h e me o f s hi p c ha mb e r Th e i mp l e me n t e f f e c t s we r e a n a l y z e d c o mbi n i n g wi t h t he p r a c t i c a l c o ns t ru c t i o n Ke y wor ds： s h i p l i ft；h i g h b u i l di n g；e mb e dd e d pa r t s；TGP l 上接 第 4 O页 ) S e l e c t i o n o n c o n c r e t e c o ns t r uc t i o n s c h e m e o f o v e r flo w da m i n a l a r g e hy d r o po we r s t a t i o n Y A N G X i e y u n ，C H E N Ha o ，J I A N Q i u x i a ( C o n s t r u c t i o n a n d D e s i g n D e p a r t m e n t ，C h a n g j i a n g I n s t i t u t e ofS u r v e y ， P l a n n i n g ， D e s i g n a n d R e s e a r c h ，W u h a n 4 3 0 0 1 0 ，C h i n a ) Abs t r a c t：Du e t o t h e l a r g es i z e d o v e r flo w d a m ，hi g h i n t e n s i v e c o n c r e t e c o n s t r uc t i o n a n d flo o d i n flu en c e d urin g c o n s t ruc t i o n p e r i o d o f a l a r g e hy d r o p o we r s t a t i o n a b r o a d，i t i s e x t r e me l y i mp o r t a n t t o s e l ec t a n ap p r o p r i a t e c o n s t r uc t i o n s c h e me f o r e ns u ring t h e q u al i t y a n d s c h e d ul e o f c o nc r e t e Ac c o r d i n g t o t h e t o p o g r a p h i c a l c o n di t i o n s o f d a m s i t e，a nd t he s t ruc t ur e c h a r a c t e r i s t i c s o f d a m a n d r e qu i r e me nt s o f r i v e r d i v e r s i o n i n flo o d s e a s o n，we s e l e c t t h e o v e r h e a d p o r t a l c r a n e i n t h e c o n c r e t e c o n s t ruc t i o n s c h e me t hr o ug h t h e c o mp a r i s o n a n d s e l e c t i o n o f t he mai n p r o s a n d c o n s o f t he t h r e e k i n ds o f c o n c r e t e p o uring e qu i pme n t s i n c l ud i n g t o we r b e l t c r a n e ，c a b l e c r a n e a n d o v e r h e a d p o r t a l c r a n e A s a r e s u l t ， t h e M Q 2 0 0 0一t y p e o v e r h e a d p o rt a l c r a n e i s s e l e c t e d a s t h e m a i n c o nc r e t e p o u r i n g e q ui pme n t i n t h e c o ns t ru c t i o n a fte r c o mp a r i ng d i f f e r e n t a r m l e n g t h s a nd s t r e n g t h o f c o n s t ruc t i o n o f t he o v e r he a d p o rta l c r a n e Ke y wor ds： c o nc r e t e po u ring d e s i g n；c o n c r e t e c o n s t ruc t i o n；o v e r h e a d p o rta l c r a n e；c o ns t ru c t i o n s c h e me；a l a r g e h y d r o po we r s t a t i o n