泰克則大壩施工方案優化

薛建軍

（中國葛洲壩集團國際工程有限公司，北京100022）

1 工程概況

泰克則（Tekeze）水電站是埃塞俄比亞最大的水電工程，對該國的經濟發展具有舉足輕重的作用。工程由該國總理親自負責，政治意義非常重大。

大壩為對數螺旋雙曲拱壩（四級配混凝土），壩底高程957 m，壩頂高程1145 m，共21個壩段。工程采用壩體泄洪，中間壩段（1號、2號、3號、4號壩段）1057 m高程各設一個泄洪深孔（全斷面鋼襯）。每個深孔各設一壩前檢修定輪門和壩后工作弧門。大壩上游立面圖和深孔剖面圖分別見圖1和圖2。

圖1 大壩上游立面圖Fig.1 Elevation drawing of upstream dam

由于左岸存在預想不到的不良地質、工程師指定的采石場不合格、混凝土配合比不確定及其它原因，導致工程進度嚴重拖后，盡管承包商和業主友好協商后對工期進行了適當的延長，但如不采取一些非常規的趕工措施，大壩勢必不能按期完工。

如何確保工程按期完工，成為擺在承包商面前的最大難題。

圖2 深孔剖面圖Fig.2 Profile of low level outlet

2 施工方案優化

為保證工程按期完工，并盡可能將河水攔截下來，以達到蓄洪和電站按期發電的目標，承包商在結合本工程實際的基礎上，通過仔細研究與分析，對大壩施工方案進行了如下優化。

2.1 取消兩個臨時導流底孔

根據原設計，在1號和3號壩段、2號和4號壩段之間的965 m高程應各設一臨時導流底孔（騎縫，見圖1），以便汛期和導流洞一起進行河水導流（汛后進行底孔二期封堵）。承包商在進行充分的工期比較后，大膽提出取消臨時底孔，采用預留兩個壩段缺口過流和導流洞導流相結合的方式進行施工導流的建議，主要基于如下考慮：

（1）保留底孔雖然可以保證大壩混凝土持續澆筑（二期混凝土封堵不占用直線工期），但由于底孔部位需要異形模板和增設預埋件等原因，壩體混凝土施工進度會減緩；

（2）拱壩建于“V”字形峽谷，大壩混凝土施工初期，底部倉號（壩段）本來就少，如果保留兩個底孔，則相應4個壩段的上升速度都會受到影響，并造成人員、設備窩工。采用承包商建議后，除兩個預留洪水過流的壩段汛期受到一定的影響外（可在汛后進行突擊施工），其它壩段則可正常施工；

（3）底孔的使用時間不長，只有一個汛期，意義不大。且在汛后需安排專門的人員、設備，采用特殊的工藝進行封堵；

（4）當地6月開始進入汛期，工期滯后，原來預期的上年11月份開始澆筑已推至次年2月，汛前混凝土施工時間已明顯減少，即使能完成底孔混凝土澆筑，混凝土強度能否滿足抗沖刷要求也很難保證；

（5）導流底孔封堵是以后大壩運行期間的質量薄弱環節，取消底孔意味著消除了以后潛在的風險。

2.2 無蓋重固結灌漿

經演示試驗，工程師同意了承包商提出的無蓋重固結灌漿方案，這樣不但可避免在混凝土上鉆孔，從而避免了對預埋冷卻水管造成潛在破壞的風險，還縮短了直線工期，加快了施工進度。

2.3 球形鍵槽

借鑒二灘等國內拱壩工程經驗，承包商提出將橫縫鍵槽的形式由梯形改為圓弧形，從而簡化了模板形式，不但可使橫縫模板成為標準化模板，各壩塊之間的模板可互相通用，還可縮短每個倉面的立模和拆模周期，大大提高了工效。

2.4 流道鋼襯混凝土

深孔部位是本大壩中結構最為復雜的部位，同時也是承包商花費精力最多的部位。根據設計，深孔流道位于壩段中部，為全斷面鋼襯，鋼襯四周安裝錨鉤，以利于鋼襯與周邊混凝土的結合。上游進口段安裝定輪門，下游出口段安裝弧門。對于流道鋼襯混凝土澆筑方案，承包商就是否采用兩期混凝土澆筑進行了深入的對比分析與研究。

如采用兩期澆筑，雖然可保證壩體混凝土正常上升，鋼襯在混凝土作用下變形較小，但鋼襯吊裝將無法進行。如不采用二期混凝土，則難以保證鋼襯底部混凝土的密實性。經反復比較后，承包商決定采用一期混凝土澆筑，但對底部混凝土做了特殊處理。具體做法如下：

（1）在壩體混凝土澆筑至接近鋼襯底部時即停止澆筑，并在混凝土頂部預埋條形鋼板（與一期錨鉤焊成整體），以便鋼襯底部的二期錨鉤與鋼板焊接成整體。由于鋼襯自上游至下游呈下降趨勢，因此本部位混凝土總體呈臺階狀。流道鋼襯立面圖見圖3；

圖3 流道鋼襯立面圖Fig.3 Profile of steel liner of the channel

（2）在混凝土臺階上分節安裝鋼襯；

（3）鋼襯就位后，安裝周邊的錨鉤和鋼筋；

（4）為防止混凝土澆筑期間鋼襯變形，在鋼襯內部搭設臨時鋼支撐；

（5）考慮到鋼襯周邊錨鉤和鋼筋密集，此部位的混凝土采用一級配混凝土；

（6）鋼襯底板上預留混凝土下料孔，此孔既可用作底部混凝土的下料口，也可作為振搗棒插入口和排氣孔；

（7）為保證鋼襯混凝土密實性，在完成澆筑28 d后，對鋼襯進行敲擊檢查和接觸灌漿。

2.5 增設深孔臨時疊梁門

2008年度汛是關系到工程成敗的關鍵一環。根據工程進度計劃安排，4個深孔壩后工作弧門的安裝與調試應該在2008年汛前完成，但由于深孔部位結構異常復雜及其它原因，工程進度滯后，汛前只可能完成其中的兩個弧門（2號、3號壩段），剩余的兩個弧門安裝只能在汛后庫水位下降后進行。

基于本工程的特殊政治影響和埃塞國內的電力需求，如果不能將2008年汛期的洪水攔截下來，2009年庫水位將不可能達到發電水位，按期發電將成為泡影，這是業主絕不允許的。形勢迫使承包商不得不考慮其它的補救措施。

經充分討論并與工程師協商后，承包商提前在國內制作了兩套臨時疊梁門，并于2008年汛前安裝完成。2009年汛前大壩封頂，定輪門啟閉機安裝完成后，再用定輪門置換臨時疊梁門，從而確保了2008年蓄洪和1號、4號弧門汛期的正常安裝。

2.6 定輪門門槽二期混凝土澆筑期間的防護

根據設計，4個定輪門的啟閉機都位于壩頂，因此只能在大壩混凝土封頂后才能安裝。正常情況下，如果棄掉部分洪水，正常施工將不存在任何問題，但2009年發電目標將不可能實現。為保證大壩2008年汛期正常蓄洪和使定輪門盡快具備安裝條件，壩體一期混凝土施工必須正常進行。與此同時，定輪門門槽導軌安裝和二期混凝土也必須在2008年汛前完成1100 m高程以下部分，否則在汛期將會處于庫水位以下，以后再無機會進行施工。

由于上述原因，形成了壩體一期混凝土與門槽二期混凝土上、下同時作業和交叉施工的不利局面。如果這個問題處理不好，會形成很大的安全隱患，如果上方一期混凝土施工時的物體落下卡在門槽內，將來定輪門安裝落門時還可能會被卡住，造成難以收拾的局面。

結合現場條件，承包商決定在一期混凝土下方的定輪門門槽內搭設防護平臺。這樣，一旦上方有物體落下，即可用防護平臺進行攔截。同時，在每個定輪門壩體一期混凝土的施工部位安排安全員全程監督，盡量減少落物。另外，在水庫水位淹沒定輪門底坎之前，承包商對已施工的底坎和門槽進行徹底的清理與檢查，對所有粘在底坎和門槽內的混凝土、灰漿及鋼筋頭等全部進行了清理。

2009年定輪門落門之前，承包商專門從國內聘請潛水員對定輪門門槽和底坎進行檢查。從檢查結果來看，盡管底坎上有一些不慎掉下來的鋼筋、模板等雜物，但并沒有混凝土或砂漿粘在門槽和底坎上。在潛水員進行簡單清理后，最終保證了定輪門安全順利地安裝到位，施工過程中也未出現人員傷亡等安全事故，說明上述措施是行之有效的。

2.7 壩頂過流及防護措施

根據計算，2006年和2007年兩個汛期，單單依靠導流洞導流無法滿足過流要求，不可避免會出現部分壩段頂部過流的情況。為此，承包商提前做了準備：

（1）選擇擬過流的壩段盡量不距邊坡太近，以免洪水沖刷下游邊坡，危害壩肩安全；

（2）選擇擬過流壩段的頂部高程要預先計算確定。既要按洪水頻率考慮過流的洪水流量，還要盡可能的減少泄洪量，以達到蓄洪的目的，同時，還要根據澆筑能力，確保其它壩段不致過流；

（3）選擇擬過流的壩段澆筑到預定高程后即暫停澆筑，集中精力進行其它壩段的混凝土澆筑，并規定其它壩段汛前必須達到的最低高程，以免造成其它壩段同樣過流的情況發生；

（4）請設計單位對過流期間的大壩進行安全校核計算；

（5）由于庫水位下方的部分灌區混凝土冷卻和接縫灌漿尚未完成，因此必須在這些壩段的頂部對冷卻水管、升漿管、橫縫等用鋼板進行覆蓋保護，同時對相鄰壩段的止水片和止漿片也要進行保護，以免洪水沖刷破壞；

（6）汛期結束后，立即拆除上述防護。由于洪水沖刷，壩段頂部混凝土毛面已有些光滑，必須進行人工鑿毛處理。另外，恢復澆筑的第一層混凝土使用高標號的一級配混凝土，以增強混凝土的層間結合。

3 成效與體會

泰克則水電工程作為埃塞俄比亞的第一號工程，能否按期發電對該國有重大的政治和經濟影響，同時對中國承包商也是一個嚴峻的考驗。通過承包商的不懈努力、優化施工方案，歷經3年蓄洪，大部分河水都被攔截下來，最終使庫水位于2009年汛期達到發電水位，電站按期發電。

通過實踐，筆者有以下體會：

（1）承包商優化方案時，必須充分考慮當地的實際情況，做到既能加快工程施工進度，又能最大程度避免洪水下流。本地旱季與雨季相當明顯，旱季基本無雨，河水流量相當小，一年的雨量幾乎全部集中在兩、三個月內。承包商結合此情況，對每月的澆筑計劃及度汛方案都進行了充分的考慮；

（2）承包商許多建議的采納和實施與工程師的密切合作和務實態度是密不可分的。每當承包商有一些好的建議，工程師都會認真考慮，并視情況對設計進行相應的優化。如無工程師的真誠合作，發電目標也是不可能實現的。■