某水電站溢洪道牛腿與大壩碾壓混凝土整體上升施工方案

曹 軍

(遵義水利水電勘測設計研究院，貴州 遵義563002)

1 工程概況

楊家園水電站位于貴州省習水縣二郎鄉，地處赤水河一級支流桐梓河下游河段，屬桐梓河水電梯級開發規劃的第七級，下游為蘭子口電站，上游接圓滿貫電站。該水電站水庫總庫容7 920 萬m3，電站裝機容量2 ×20 MW，其工程規模為中型。該電站樞紐建筑物由碾壓混凝土雙曲拱壩、壩頂中部溢流表孔、左岸取水口、引水隧洞、地面廠房及升壓站等組成。工程于2008年9月開工，2008年12月河床截流，2010年3月底下閘蓄水、5月首臺機組發電。

楊家園水電站大壩為碾壓混凝土橢圓雙曲拱壩，最大壩高66 m，壩底厚18.5m，壩頂厚5m，厚高比0. 中心線弧長150.8 m，碾壓混凝土澆筑量約7.2 萬m3。溢洪道布置于大壩河床段(壩0 +033.39 m ～壩0 +111.77 m)，采用了“壩身表孔泄洪方式，寬尾墩+溜槽，實現水舌的縱橫向全方28，壩頂位擴散，下游設置護坦+兩岸護坡”的泄洪消能方案。溢洪道共設5 孔，孔口尺寸12 m×10 m(寬×高)，溢流堰堰頂高程為440.00 m，設置5 扇12 m ×10 m(寬×高)的弧形鋼閘門。見圖1。

圖1 溢洪道下游透視圖

溢洪道上游牛腿起、止高程分別為426.09 m和431.50 m，最大懸挑長度5.41 m，下游牛腿的起、止高程分別為422.07 m 和429.81 m，最大懸挑長度7.74 m，牛腿底部坡比為1∶1。牛腿上游半徑為111.81 m，下游半徑為90.82 m，溢流段夾角為44.19°。施工圖階段設計溢洪道牛腿為C20 常態鋼筋混凝土。

2 溢洪道整體碾壓上升施工方案的提出

楊家園水電站工程于2008年8月動工。2009年6月，大壩碾壓混凝土全斷面上升至419.20 m高程，7月大壩兩岸坡無蓋重固結灌漿、接觸灌漿預埋管等已全部完成，大壩碾壓混凝土具備上升條件。此時業主提出要求在2009年年底溢洪道達到440.00 m高程，兩壩肩碾壓混凝土達到445.00 m高程。根據現場實際情況，考慮到溢洪道工程結構復雜程度及牛腿部位的實際施工難度，若采用溢洪道牛腿采用原設計的常態混凝土澆筑，則很難達到業主指定的工期目標。因此本著以安全生產、保證質量、減少成本投入、加快工程進度的原則，我院與施工單位(中國水利水電第十一工程局)決定溢洪道采用碾壓混凝土+預制T 型模板+模板周邊變態混凝土全斷面上升的施工方案。施工方案比較圖見表2。

3 主要施工難度及實施方法

上、下游牛腿采用T 型預制模板施工方案，①需確保制安時和施工過程中安全;②預制構件數量大、精度高;③該溢洪道結構復雜、場地狹小、工序多、施工干擾大;④時間緊任務重。

根據以上難點和重點以及溢流壩段牛腿特殊體型的特點，采用預制模板安裝時對外露部位的結構尺寸要求高。預制T 型模板結構尺寸為2.8 m長、1.5 m寬、1.3 m高(少量高度不等的異形模板作補充)，單塊模板最大重量為4.2 t。溢洪道上游單層最大模板數量為58 塊，四層共計213 塊;溢洪道下游單層最大模板數量為48 塊，四層共計222 塊;其中上、下游異形塊共80 塊;共計T 型模板435 塊。

圖2 施工方案比較圖

由于上、下游牛腿部位屬于橢圓至圓的漸變段，使得各部位的高差和平面位置均不相同，預制模板安裝時，測量人員需事前計算出各控制部位的坐標，并根據各部位和預制塊的特點，簡化放樣過程。施工時進行跟蹤放樣，驗收檢查確保安裝精度。

牛腿部位表層鋼筋的布置，使得施工干擾較大。要求在碾壓混凝土施工過程中，對牛腿部位表層鋼筋提前做好準備，在下一層結構混凝土施工過程中對鋼筋及水平鋼筋的安裝、加固，確保鋼筋位置的準確不變位，現場合理組織施工，使各工序間有條不紊的進行。

4 施工流程

該方案的施工流程為:模板加工及預制場地平整→預制件模板的安裝與混凝土澆筑→T 型預制模板的堆放及運輸→T 型預制模板安裝→鋼筋制安→檢查驗收→碾壓混凝土及變態混凝土澆筑。

5 T 型預制模板安裝

預制模板的吊裝采用25 t汽車吊在澆筑壩面進行吊裝，吊裝的位置距模板安放部位≥1 m，每次吊裝模板過程中以相應模板重量及回轉半徑控制范圍就位。吊裝過程以一人統一指揮，指揮人員所在位置應能照顧到整個操作的每一部位。

預制塊模板的擺放，在上一層碾壓混凝土收倉時，應保證預制模板的安放基礎平整。待倉號碾壓好后，由測量隊對預制模板斜拉平衡鋼筋位置放點。經計算，每塊T 型預制模板需設置4 根Φ28 斜拉平衡鋼筋，方可承受施工過程中人員及澆筑設備、工具的荷載及混凝土自重荷載，確保施工安全。預制模板安放以前應采用同標號的砂漿對模板基礎找平處理。預制模板安放過程中，測量人員應隨預制模板的擺放而跟蹤檢測并及進調整，以保證預制模板擺放位置的準確。每擺放調試好一塊，焊接人員應隨后焊接固定。

預制模板順序以第一層為基礎，隨即擺放第二層的預制塊模板，每擺好一塊應焊接好一塊。每擺放三層為一個澆倉號，在兩牛腿等高程部位作調整，待預制模板擺放好后再進行碾壓混凝土施工。

6 鋼筋制安

牛腿內的主筋在牛腿下部的插筋安裝時預先作好該部位鋼筋的焊接固定，鋼筋長度為3 ～4.5 m，在安裝好T 型預制模板后先把主筋進行擺放并按要求焊接。分布筋在T 型預制模板的安放固定過程中進行穿孔布置，并及時對鋼筋進行綁扎牢固。考慮牛腿結構受力特點及混凝土澆筑速度等因素，為保證施工過程中的安全，在每塊T 型預制模板后設置一根Φ25 水平抗剪鋼筋。

7 碾壓混凝土及變態混凝土施工

混凝土澆筑過應對預制模板邊先撒水濕潤，灑水以濕潤預制塊模板為宜，防止撒水過多而流入倉號。碾壓混凝土下料過程中，自卸汽車與預制模板邊應保持2.0 ～3.0 m的間距，以防止自卸汽車在下料過程中，下料沖擊模板。尤其要注意在混凝土自卸汽車在下料過程中，防止汽車碾壓模板后部斜拉鋼筋，以免造成斜拉鋼筋擾動或變型，影響鋼筋受力。

碾壓混凝土碾壓時，首層內應對模板后部斜拉筋部位進行保護，以變態混凝土澆筑為宜，待鋪筑碾壓完一層后，振動碾方可碾壓斜拉筋上部。預制模板碾壓混凝土澆筑過程中，倉號的分層高度，以預制模板三層高度為準備，在上、下游牛腿都有預制模板部位，以有利于下層預制模板擺放澆筑高程控制。倉號平均日上升高程以90 cm以宜。

8 優缺點分析

8.1 優點

T 型預制模板在牛腿部位的實施可簡化施工，使各時段作業單一、連續，充分突出了碾壓混凝土全斷面上升的優勢，有利于大壩溢流壩段施工混凝土的整體性。相應混凝土施工質量也得到了保證，避免因兩期混凝土澆筑時因層面結合原因而產生不利影響。本方案相對于傳統小鋼模施工方案可解決倒懸模板安裝、拆模的安全問題［1］。溢洪道牛腿采用T型預制模板與壩體全斷面碾壓混凝土上升相對于常態混凝土分倉施工，可減少60個倉號，現場作業安排間隔時間相應富余，可調整空間大。為實現各節點工期和增強工期安排抗風險性提供了有利保證。經兩方案工期安排比較，采用T 型預制模板方案可節省工期約90 d，為后續的金屬結構安裝提供了充分時間，確保大壩安全度汛。

8.2 缺點

上下游溢洪道牛腿結構體型復雜，對預制模板的尺寸、安裝精度要求較高，特別是對預制模板平衡梁受拉鋼筋的安裝要求高，預制構件數量大、施工工序多干擾大。本方案相對于常規施工方法安全程度要求更高，在施工組織上應加強管理，嚴格按照設計、規范及作業指導書施工。

圖3 牛腿施工照片

9 結 語

本工程碾壓混凝土壩壩身溢洪道施工采用了在國內較為少見的溢洪道牛腿與大壩整體上升碾壓施工方案，在保證壩體結構型式和施工安全的基礎上大幅度節省了工期，保證了工程的節點工期目標，工程從2009年3月5日開倉澆注混凝土，2010年4月7日即全段達到壩頂高程。工程建成后運行至今，情況良好。文章對于類似的碾壓混凝土壩溢洪道懸挑部位施工方案設計有一定的參考價值。

［1］代彬，曹駿，陳章淼. 高臺階消能式溢洪道在碾壓混凝土坎中的應用［J］. 黑龍江水利科技，2014，42(03):180－182.