構皮灘水電站雙曲拱壩底孔混凝土施工技術

何清華

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 概 述

構皮灘水電站位于貴州省中部余慶縣境內，烏江干流中游河段上。壩址控制流域面積43250km2，占全流域的49.2%。樞紐開發任務為：以發電為主，兼顧航運、防洪和水產養殖等綜合利用。水庫正常蓄水位630m，相應總庫容55.62億m3，調節庫容31.5億m3，屬年調節水庫。壩型為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程640.5m，最大壩高232.5 m，壩頂弧長557.11m。

為滿足壩體施工期度汛及后期工程運行過程中檢修要求，在壩體12#～16#壩段EL.490m處分別布置有4個導流底孔、2個放空底孔。導流底孔為臨時結構，在工程下閘蓄水后進行封堵；放空底孔用于工程進行后進行檢修時將水庫中的水放空，以滿足檢修要求，屬于永久性結構。其中導流底孔分別位于12#、13#、15#、16#壩段，洞身尺寸均為9m×6.5m，出口段頂部采用1∶5坡度漸變為8m×6.5 m，進口段為喇叭口形，其中2#、3#導流底孔軸線為直線，1#、4#導流底孔中部有一半徑為50m的弧線段，每個導流底孔均在上游設置一道擋水門和一套啟閉設備 （固定卷揚機），門槽中心線距上游側懸臂邊線6.7m，卷揚機布置在EL.520m平臺；放空底孔位于13#～15#壩段，1#放空底孔跨縫13布置，2#放空底孔跨縫14布置，軸線均為直線，洞身尺寸均為7m×4.0m，出口段頂部采用1∶5坡度漸變為6m×4.0m，進口段為喇叭口形。每個放空底孔均在上游設置一道擋水門和一套啟閉設備，門槽中心線距上游側懸臂邊線5.05m，啟閉機房設置在EL.595m平臺，在下游側設置一道工作門和一套啟閉設備，門槽距下游側懸臂邊線7.38m，啟閉機房設置在506m平臺。附圖為放空底孔剖面圖。

附圖 放空底孔剖面圖

2 底孔施工技術特點

（1）為滿足度汛要求，導流底孔、放空底孔必須在2007年汛前全部形成，工期較為緊張。

（2）導流底孔、放空底孔結構復雜，模板類型多，各種模板需作專門的結構設計及加工制作，以滿足施工質量要求。

（3）混凝土種類多，鋼筋分布密集，混凝土入倉、澆筑困難。

（4）孔口周邊為1m厚C50抗沖耐磨混凝土，需采取特殊的下料、澆筑方式，以保證澆筑質量。

（5）為保證大壩均衡上升要求，需精心組織、精心管理，以保證該部位能跟其它壩段同步上升。

（6）底孔結構施工時期正處于冬季，結構部位均為高標號混凝土，混凝土溫度控制要求嚴，防裂難度大。

3 模板施工

模板是底孔結構施工中一道重要的工序，模板布置對底孔結構施工的質量、進度及安全起著至關重要的作用。底孔結構部位施工模板有：上下游面懸臂模板、流道模板、進口段異形模板、導流底孔進口段頂部胸墻預制混凝土模板、門槽模板。

3.1 上下游面懸臂模板

上下游面懸臂是底孔施工中技術難度較高的部分，能否能順利完成底孔上下游懸臂施工，模板是關鍵。

導流底孔上游面、放空底孔上、下游面設置有1∶1坡比的懸臂結構，懸臂結構最大高度11.5m。懸臂結構施工模板采用外撐裝配式鋼結構模板，該模板在懸臂底部相應位置按0.75m間距預埋錨固件，然后安裝三角架形成施工平臺，在施工平臺上安裝符合懸臂結構體形的鋼桁架結構，再在其上設置圍柃后安裝小鋼模面板。外撐式模板三角架及桁架均在加工廠加工成型后運輸至倉面，采用16t汽車吊吊裝，待懸臂結構混凝土施工完畢后，先用人工將小鋼模面板及圍柃拆除，再用卷揚機配合16t汽車吊將鋼桁架及三角架拆除。外撐裝配式鋼結構模板與傳統的內拉式散模相比，取消了模板內拉鋼筋及支撐立柱，有效地加快現場立模進度，并減少了對混凝土澆筑的干擾，每層模板均設置有操作平臺，在模板拆除時安全快捷。

3.2 流道模板

流道模板分邊墻模板及封頂模板，導流底孔邊墻高9 m，頂寬6.5m，放空底孔邊墻高6m，頂寬4m，該部位為過流面，表面質量要求高，邊墻采用使用于壩體上游面的懸臂大模板，為木面板，其透水、透氣性好，能較好地保證混凝土表面的光潔度及平整度。

頂部模板，采用在側墻上預埋懸臂模板錨固件，中部架設Φ219鋼管立柱，頂部安裝20#槽鋼作主梁，主梁上鋪設腳手鋼管作圍楞，在腳手鋼管上直接安裝小鋼模，然后在小鋼模面上膠合板，以保證澆筑混凝土表面的光潔度及平整度。

3.3 進口段異形模板

進口段為喇叭口形，屬異形結構。模板根據結構分成單元塊，采用定型木模板及定型鋼模板，先在加工廠加工成型，并進行預拼裝驗收合格后，再運送至施工場進行安裝，安裝時先放出樣點，再按樣點進行拼裝。

閘墩模板，閘墩由圓弧段和直段組成，采用定型組合小鋼模，側面采用組合鋼模板，局部輔以木模板。

3.4 預制混凝土模板

因導流底孔為臨時性結構，工程下閘蓄水后要進行封堵，為便于加快施工進度，其進口段頂部模板采用預制混凝土倒T梁模板，模板在預制廠預制成型，養護強度達到設計要求并經驗收合格后，運輸到前方直接安裝使用。

3.5 門槽模板

門槽模板，門槽部位設置有一期插筋，需在面板上穿孔，因此采用木盒，木盒在加工廠按設計尺寸加工成型，運輸到前方直接安裝使用。

4 混凝土澆筑工藝

根據設計要求，導流底孔及放空底孔部位有C18035（三級配）、C18035（四級配）、C18030（三級配）、C18030（四級配）、C35（三級配）、C50（二級配）等不同標號和級配的混凝土，抗凍等級均為W12，抗滲等級均為F200。導流底孔及放空底孔部位結構體形復雜，鋼筋分布密集，混凝土種類較多，混凝土下料、平倉及振搗困難。尤其是C50抗沖耐磨混凝土，水灰比較小，其粘性較大，在澆筑過程中排氣困難，澆筑完后表面易形成氣孔，影響混凝土表面質量。需在下料、平倉及振搗過程中采取特殊的澆筑方法，以保證混凝土澆筑質量。

4.1 澆筑分層分塊

1#、2#放空底孔分別跨縫13、縫14布置，因此分為兩塊澆筑，導流底孔均位于壩段內，均按壩段進行分塊澆筑，在澆筑EL.488m～EL.491m時，因底孔高程為EL.490 m，因此在距底孔兩側邊墻1m處按1∶1放坡澆筑；對于導流底孔，由于封頂高程在EL.499m，因此在EL.497m～EL. 499m分為一個2m澆筑層，EL.499m～EL.500m分為一個1m澆筑層，在EL.500m以上均分為3m澆筑層；對于位于14#壩段部位的放空底孔，在EL.497m以上均采用3 m澆筑層；對于位于13#、15#壩段的放空底孔，分層按位于該部位的導流底孔分層原則進行。對在上下游面使用懸臂模板及橫縫使用大模板的部位，采取了一次立模兩次澆筑的方式進行。

4.2 混凝土生產、運輸及下料控制

混凝土生產采用布置于三叉口混凝土生產系統的1#、2#拌和樓拌和，為避免混凝土生產過程中不同種類混凝土發生混料情況，其中抗沖耐磨混凝土采用布置于同一系統的3#拌和樓拌和。

混凝土水平運輸均采用國產9.6m3側卸車，垂直運輸均采用1#、2#或3#國產30t平移式纜機，側卸車及纜機的運輸能力均能滿足混凝土快速運輸入倉的要求，避免了混凝土溫度回升和塌落度損失。

由于導流底孔及放空底孔部位結構復雜，鋼筋密集，混凝土下料控制是混凝土澆筑過程中的一項重點及難點。為有效控制混凝土下料要求，保證混凝土澆筑質量，采取了下列控制措施：

（1）懸臂結構部位，將每罐混凝土料分3～5次均勻下料在每鋪層接頭處，然后再采用人工手持插入式振搗棒振搗，使漿液裹著粗骨料向懸臂端部推進，局部則輔以鐵鍬進行攤鋪，保證了該部位混凝土澆筑質量及懸臂模板的安全施工要求。

（2）底孔底板部位，該部位均設置有面層鋼筋，混凝土下料只能直接在面層鋼筋上進行，采取分為3～4個點均勻下料，然后采用人工手持插入式振搗棒進行攤鋪的下料方法，避免了混凝土將面層鋼筋壓塌的情況發生。

（3）底孔側墻部位，該部位為1m厚的C50抗沖耐磨混凝土。為保證將C50抗沖耐磨混凝土澆筑控制在1m范圍內，避免超澆或少澆，采取了安裝隔板的方式進行下料分區控制。具體做法為：下料前先在靠側墻模板部位安裝好隔板（隔板距模板垂直距離1m），將大壩結構混凝土攤鋪到位后將隔板拆除，然后將抗沖耐磨混凝土攤鋪到位。由于每個澆筑坯層的抗沖耐磨混凝土寬只有1m，長度卻達20多m（約為橫縫長度），且該部位設置有結構鋼筋，C50抗沖耐磨混凝土不能直接下料，在抗沖耐磨混凝土分區線附近均勻布置了4塊3m×3m（厚0.5mm）的鐵板，澆筑時先將抗沖耐磨混凝土下在鐵板上，再通過平倉機輔以人工用鍬將抗沖耐磨混凝土鏟運至相應鋪料部位，保證C50抗沖耐磨混凝土跟大壩結構混凝土不發生混料。

4.3 混凝土振搗

底孔部位混凝土振搗的重點是懸臂部位、鋼筋密集區及孔洞周邊的C50抗沖耐磨混凝土。該位能利用混凝土振搗車進行振搗，只能采用Φ1030或Φ100硬軸插入式振棒振搗。為保證該混凝土振搗密實，達到內實外光的質量要求，采取以下處理方式：

（1）懸臂部位混凝土：結合該部位混凝土下料要求，按3人一組從下料處利用手持插入式振搗棒將混凝土向懸臂端部徐徐推進，使漿液裹著粗骨料向懸臂端部推進，邊推進邊振搗，將整個部位混凝土基本振搗平整后，再從下料處開始全面重新振搗一次，保證了整個懸臂部位混凝土能全部振搗密實。

（2）鋼筋密集區部位的混凝土：鋼筋密集部位的混凝土采用薄層振搗方法，即將一個澆筑坯層分2～3次振搗，并在振搗過程集中對大骨料骨料進行分散處理，防止了出現骨料架空、蜂窩等質量缺陷。

（3）C50抗沖耐磨混凝土：C50抗沖耐磨混凝土粘性大，排氣困難，采用復振的方式進行振搗，即第一次振搗完畢過20min左右再進行一次振搗，以使混凝土內的氣泡更加有效地排除，防止出現蜂窩麻面等質量缺陷。

4.4 過流面平整度控制

設計要求底孔過流面平整度控制范圍為：垂直水流方向：升坎允許值為0，磨平坡度不大于1/50；跌坎允許值不大于2mm，磨平坡度不大于1/40；平行于水流方向：錯臺允許值不大于2mm，磨平坡度不大于1/40。

為了滿足平整度要求，孔洞底部表面在混凝土澆筑完畢后需要進行抹面處理，抹面采用專門設計的抹面樣架進行。抹面樣架在混凝土澆筑前安裝，抹面前測量人員再對抹面樣架安裝平整度進行復核后方可使用。抹面分兩次進行，第一次抹面在混凝土振搗密實、整平后隨即進行，該次抹面主要進行大面找平（即粗抹），第一次抹面完畢后將樣架拆除；第二次抹面在混凝土將要處于初凝狀態前進行，該次抹面主要是保證表面平整光潔（即精抹）。

5 混凝土溫度控制

底孔部位結構復雜，混凝土標號高（過流表面0.5m范圍內為C50混凝土，其余均為C35混凝土），且施工期正在冬季，形成混凝土內外溫差大，晝夜溫差大的局面，對混凝土溫控防裂極為不利。為防止溫度裂縫產生，采取如下溫度控制方式：

（1）在原設計1.5層鋪設冷水管的基礎上，對抗沖耐磨混凝土部位采取加密布置冷卻水管的方式，即在孔周邊抗沖耐磨混凝土內加布一層冷水管，并采取加大通水流量（通水溫6℃～8℃）的方式通水15天，以削減混凝土水化熱產生的溫峰值。

（2）將模板拆模時間延長2～3天，將模板拆除時間安排在白天高溫時段進行，并在拆模后及時鋪貼保溫被。

（3）澆筑間歇期在澆筑層面上鋪蓋雙層保溫被，保溫被下部混凝土面保持潮濕但無積水。

6 結 語

通過對構皮灘水電站拱壩底孔結構特點的仔細分析研究，針對工程施工過程中的技術特點，對模板的詳細規劃布置及結構設計，對混凝土澆筑工藝的詳細研究，通過先進合理的施工組織管理，不僅保證了工程施工質量，也保證了工程施工進度合同工期要求。構皮灘水電站拱壩于2006年7月開始進入底孔懸臂施工，2007年1月全部封拱結束，工程質量優良率達94.5%，合格率100%。