錦屏水電站305 m高拱壩表孔支撐大梁施工方案綜述

張 宏 侖

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

錦屏一級水電站壩址區位于四川省木里、鹽源兩縣毗鄰處的普斯羅溝峽谷段。大壩為世界第一高拱壩，最大壩高305 m，為已建和在建的世界上最高的拱壩。就高拱壩而言，一般泄洪流量大、表孔數量多。為提高壩體上部拱的作用，增強其整體性，表孔上部一般均設置尺寸比較大的整體連接大梁。該表孔大梁除了可以連接頂部拱圈外，還可以作為表孔弧形門的支撐結構等。為了提高壩體的整體性，支撐大梁一般跨橫縫布置，同時，為了滿足施工期壩體橫縫灌漿的需要，支撐大梁又不能在施工初期連成整體，需要在支撐梁中設置寬縫，避免在壩體冷卻期間對壩體的約束，從而有利于橫縫的張開和接縫灌漿。

本工程共設置了4孔表孔，表孔支撐大梁斷面較大，位于高程1 868～1 885 m之間，上下游最大寬度為15.6 m，支撐大梁最大跨度為7.98 m，下游跨度最小為6.22 m，支撐大梁上游面在高程1 868～1 874 m之間為1∶1.6的反坡，其余上下游面基本為豎直面。

2 表孔支撐大梁預留施工分縫的設計方案

2.1 跨中分縫方案

錦屏一級水電站1#～4#表孔支撐大梁分縫方式為在大梁跨中位置(即流道中心線位置)設置上底寬2.5 m，下底寬2 m的梯形寬槽。寬槽兩側縫面設置鍵槽，并對大梁內橫河流向鋼筋預留接頭?？紤]到寬槽寬度較小，寬槽內混凝土溫度收縮較小，其兩側縫面不再設置接縫灌漿系統。

2.2 寬縫后期填縫處理方案

寬縫回填應在1 868 m高程(大梁底高程)以下大壩接縫灌漿完成后進行，并與同高程灌區接縫灌漿同步施工為宜。1#～4#表孔寬槽回填施工應同步施工。寬槽填縫前應將兩側縫面進行鑿毛處理，并將槽內垂直水流向鋼筋采用焊接形式進行搭接。支撐大梁中部寬槽采用二級配微膨脹混凝土分層澆筑的方式，澆筑層厚可結合現場情況采用1.5 m或3 m，澆筑間歇期按5～14 d控制。

2.3 對鋼筋過寬縫采取的處理方案

為適應大壩在接縫灌漿前的變形需要，大壩表孔支撐大梁相應高程(1 868 m以上)橫縫接縫灌漿完成前，鋼筋過寬縫按斷開處理；待大壩高程1 868 m以上橫縫接縫灌漿完成后，寬縫處鋼筋需采用幫條焊連接。在支撐大梁梁底布置有三層鋼筋，鋼筋層距、間距均為20 cm。由于需要采用幫條焊接，最底部一層鋼筋焊接受作業條件限制，施工難度大，為此，宜對鋼筋接頭的布置形式、位置進行詳細研究，以便于施工作業。

3 表孔大梁施工支撐方案之比較

3.1 方案一：滿堂紅腳手架方案

表孔溢流面需要預留二期回填混凝土，腳手架在溢流堰體一期施工預留的臺階上進行搭設，腳手架最大搭設高度約20 m。經初步計算，立桿間排距為35 cm，步距為70 cm搭設可承受1.5 m厚混凝土重量。該施工方案占壓表孔溢流堰工作面，對工期控制不利。

3.2 方案二： 鋼桁架方案

采用在閘墩施工過程中預埋工字鋼，然后在工字鋼上跨橫縫安裝鋼桁架作為大梁底部支撐的方式。為了避免后澆筑塊大梁混凝土澆筑時對先澆筑塊大梁混凝土鋼桁架增加荷載而產生不利影響，對左右兩側支撐大梁分別用底部的鋼桁架間隔支撐，互不影響，鋼桁架間隔5 cm布置，可以滿足3 m澆筑層厚的荷載。

3.3 方案三：三角支撐架方案

利用在兩側閘墩施工過程中預埋的工字鋼固定三腳支撐架，三腳架按間距0.75 m布置，根據支撐大梁的跨度不同設計了三種高度三腳架，水平長度根據漸變值進行遞變，可以滿足支撐3 m層高澆筑荷載。

經過方案對比分析，最終選擇方案三為實施方案，方案對比分析情況見表1。

表1 方案對比分析表

4 表孔支撐大梁采用的施工方法

4.1 支撐系統設計

利用在兩側閘墩施工過程中預埋的工字鋼固定三腳支撐架，三腳架間距0.75 m布置。根據支撐大梁的跨度不同設計了三種高度的三腳架，水平長度根據漸變值遞變，三腳架安裝前，先在倉內焊接支撐桁架，利用倉內的汽車吊進行單榀安裝。三腳架可根據具體的荷載選擇合適的型鋼加工，埋入混凝土內部的長度一般不小于1.5 m，同時，焊接適量的下拉錨筋以分散應力，防止對混凝土局部產生破壞。

4.2 施工期配筋的設計

為保證支撐大梁施工時承受施工荷載時的安全，一般應進行施工期配筋。表孔支撐大梁為懸臂結構，施工期最大懸臂長度為3.45 m，為雙筋矩形截面，頂部為受拉區，底部為受壓區，主筋均為φ36@20 cm，輔筋為φ32@50 cm，保護層厚度為10 cm。以第一層1.5 m高支撐大梁為研究對象，取1 m寬。

泄洪表孔支撐大梁采用C18040混凝土澆筑，強度相當于C30混凝土，推算得7 d強度約為17 MPa。根據《水工混凝土結構設計規范》，對不允許出現裂縫的鋼筋混凝土構件在荷載效應標準組合下，其抗裂驗算應符合下列規定：

對于受彎構件：Mk≤γmαctftkW0

對于懸臂梁：Mk=ql2/2=79.5×3 4502/2=4.7×108N·m<γmαctftkW0=1.55×0.85×2.01×4.1×108=10.9×108N·m(計算過程從略)，設計藍圖所配的受拉鋼筋已滿足規范規定的正截面抗裂要求。

為提高安全系數，將大壩表孔支撐大梁首倉新增施工期縱橫向鋼筋調整為φ36@20 cm，其后3層施工期鋼筋順流向按φ32@50 cm、橫向按φ36@20 cm配置。首倉施工期鋼筋安裝高程為

1 869.2 m，其后三層新增施工期鋼筋安裝高程分別為1 870.7 m、1 872.2 m、1 873.7 m。新增施工期鋼筋錨入壩體長度與設計鋼筋等長。

4.3 混凝土的分層與澆筑

表孔支撐大梁底部高程為1 868 m?？紤]到支撐系統的受力要求，前4倉均按1.5 m升層澆筑，以后按3 m澆筑。纜機配3 m3臥罐吊混凝土直接均衡緩慢放料入倉，人工平倉，采用平鋪方式卸料，鋪料厚度為50 cm并采用φ100、φ70振搗器進行振搗。由于支撐大梁設計配筋沒有考慮施工期荷載，因此，在支絞大梁每層澆筑層面布置了一層施工期鋼筋，具體鋼筋布置形式根據施工期荷載進行計算。

5 施工中需要注意的事項

(1)由于采用跨中分縫的方案且因表孔支撐大梁在施工期為懸臂結構，加之大梁為大體積混凝土結構，因此，需要切實作好下部支撐措施，確保大梁結構施工期的安全。

(2)為確保大梁運行期結構的整體性、加強大壩頂部結構的剛度，設計單位在表孔支撐大梁內部設置了大量橫貫幾個壩段、橫河向的分布鋼筋，鋼筋密集，因此，要做好接頭位置的布置以及寬縫位置的鋼筋接頭處理。

(3)大梁支撐結構宜考慮從閘墩進行支撐，避免占壓下部表孔流道混凝土結構的施工工作面而對表孔流道表層混凝土施工工期產生影響。

6 結 語

本工程支撐大梁采用跨中分縫、在閘墩兩側安裝三腳架的支撐方案，避免了支撐大梁施工支撐系統對底部溢流面工作面的占壓和影響，同時避免了相連壩段之間的施工干擾，施工簡便、工程量相對較少，施工質量有保證，對同類工程的施工具有一定的借鑒意義。