碾壓混凝土拱壩預制灌漿廊道布置研究

童元雄，馬富強

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550002)

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碾壓混凝土拱壩預制灌漿廊道布置研究

童元雄，馬富強

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550002)

摘要：以碾壓混凝土壩灌漿廊道為研究對象，歸納了各種預制廊道型式的優(yōu)缺點，并結合吊洞水庫廊道走向、用途等特點及施工吊裝能力，確定了廊道的預制型式，以達到充分發(fā)揮碾壓混凝土快速施工的目的。

關鍵詞：灌漿廊道；預制；碾壓混凝土拱壩；頂拱；正確布置

0引言

碾壓混凝土壩具有施工速度快、水泥用量少、施工工藝相對簡單和工程造價低等優(yōu)點，在現(xiàn)代壩工中發(fā)展尤為迅速。作為灌漿、排水、監(jiān)測、交通和運行維護等功能的廊道而言，合理正確的布置，減少施工過程中的干擾，盡可能增大施工倉面，充分發(fā)揮碾壓混凝土快速施工的特點，就顯得尤為重要[1]。

1工程概況

吊洞水庫位于丹寨縣興仁鎮(zhèn)點烈村，所在的河流為擺泥河，屬長江流域沅江水系清水江一級支流，距丹寨縣城約19 km。壩址以上集水面積119 km2，多年平均流量2.84 m3/s，多年平均徑流量7 880 萬 m3。吊洞水庫工程主要分為水源樞紐工程、供水工程和灌區(qū)工程，其中樞紐主要建筑物由碾壓混凝土拱壩、壩頂開敞式溢流表孔、左壩段壩身放空底孔、右壩段壩身取水口等建筑物組成。本工程主要任務是工業(yè)供水、城鎮(zhèn)供水和農(nóng)田灌溉。

為了充分發(fā)揮碾壓混凝土壩快速施工的優(yōu)點，做到盡量少設廊道的原則，達到一個廊道多種用途的目的，并結合大壩整體施工的特點，特提出預制廊道的方案進行設計。

2預制廊道結構型式

壩體內廊道斷面型式一般為城門洞型，預制型式主要可分為全斷面預制(有時亦含底板)、全斷面分體預制和部分預制[2]，3種預制廊道的型式對比見表1。

表1不同預制廊道型式比較

從表1中可知，選擇哪種預制型式，主要取決于施工難度，運輸、吊裝和安裝能力以及施工工期。針對以上各預制廊道的優(yōu)缺點，對吊洞水庫灌漿廊道的布置和走向進行設計，選擇廊道斷面尺寸為2.5m×3.5m(B×H)城門洞型，厚0.5m。倘若選擇全斷面預制(不含底板)，預制件混凝土用量為2.4 m3，重量約達6 t，而僅頂拱預制的混凝土用量為0.94 m3，重量僅為2.3 t。

雖然全斷面預制受力條件好，預制和安裝方便，但施工運輸、吊裝能力難度大，而且還存在坡度約為40°的斜截面上廊道的安裝，施工危險系數(shù)較大，為確保施工安全的原則，最終選用僅頂拱預制的方案。

3廊道結構布置

3.1　廊道布置設置

吊洞水庫基礎灌漿廊道與左右灌漿平硐高差僅為23.2 m，若按二層廊道設計方案，必定會造成經(jīng)濟上浪費以及交通上不便，而采用斜廊道將兩者銜接一起，問題就迎刃而解。

整個壩體廊道均布置于上游防滲混凝土以內，距離上游壩面4.56 m(最窄處)，在666.80 m設置水平壩基帷幕灌漿廊道，廊道長L=62.3m；再用長L=36.5m，坡度i=38.7°的斜廊道于左右岸690.00m高程水平廊道相互連接，并在690.00m高程的廊道于左右岸灌漿平洞相銜接，且在690.00m高程左右岸各設置一徑向交通廊道的布置方式。

所有廊道斷面為2.5m×3.5m(B×H)城門型見圖1。

圖1壩體廊道布置斷面圖

3.2　預制件斷面尺寸確定

為了盡量保證預制頂拱的統(tǒng)一性，將廊道頂拱分為兩種類型，即A型普通類型和B型異形體類型(轉彎銜接體)。A型共計297塊，約占96.4%，異形體共計11塊，約占3.6%，并在各預制頂拱末端預埋φ50PVC管，這樣便于安裝，提高安裝精度和模板利用率，保證施工質量。

3.3　廊道預制混凝土指標確定

廊道預制頂拱采用二級配C25混凝土，邊墻為現(xiàn)澆的二級配C25混凝土，整個廊道外包50cm的三級配變態(tài)C20混凝土，見圖2。在690m高程灌漿廊道與左右側交通徑向廊道(長L=10mm)相交匯的地方，由于兩拱圈相交，形狀復雜多變，不便于預制，故局部采取現(xiàn)澆C25混凝土。

圖2廊道斷面圖

3.4　配筋設計

預制廊道頂拱的配筋計算主要考慮設計荷載有[3-4]：頂拱自重，新澆混凝土的重量，施工人員及施工設備荷載，新澆混凝土的側壓力。

吊洞水庫每個廊道預制頂拱設置2個吊環(huán)供吊裝使用，吊環(huán)對稱分布于拱圈頂兩側，使預制頂拱吊裝時受力均勻。計算結果表明，廊道配筋設計主要控制條件是混凝土碾壓時產(chǎn)生的側壓力，故主要受力筋配置雙層φ20 @200，分布筋配置雙層φ14 @200。

3.5　預制件的安裝施工及注意事項

1)預制頂拱應嚴格按要求施工，當混凝土強度達到設計強度的20%～25%方可進行拆模，且模板的拆除順序與模板的支立順序一致。

2)預制頂拱澆筑過程中應隨時觀察混凝土的振搗情況及鋼筋、模板的維護情況，避免振搗棒碰撞模板及預埋管時使尺寸出現(xiàn)偏差，每塊預制拱必須一次澆筑完成，不允許間斷；澆筑完畢后應及時澆水養(yǎng)護。

3)預制頂拱在預制場完成施工后，當混凝土強度達到設計強度的75%之后方可起吊[5]，用運載車轉運至施工現(xiàn)場吊裝施工。單塊預制拱最大起重量為2.5t。

4)預制拱吊裝完成后，應對內壁進行加固，方可進行碾壓混凝土施工，且在碾壓過程中，頂拱兩側必須對稱鋪筑，嚴禁出現(xiàn)單側鋪料過高的現(xiàn)場。鋪層厚度嚴格依照施工圖紙及相關技術規(guī)范。

4結語

采用廊道預制頂拱的設計方案，可減少碾壓混凝土壩施工過程中的干擾，充分發(fā)揮其快速施工的目的，同時預制頂拱可節(jié)省大量模板搭建與拆除的工程量，便于機械化、標準化施工，不僅縮短提前工期創(chuàng)造有利條件，更為降低工程投資、提前受益提供了可靠的保障。

參考文獻：

[1]林繼鏞.水工建筑物(第五版)[M].北京：水利水電出版社，2009：48.

[2]王金寬,李光波,王懷斌，等.白石水庫碾壓混凝土壩預制水平廊道的設計與設計[J].水利水電技術，1998(09)：28-30.

[3]胡思波.三峽廠壩預制廊道施工設計及施工技術[J].人民長江，2007(11)：63-65.

[4]李昌彩.高壩洲碾壓混凝土大壩廊道設置研究[J].水力發(fā)電，2002(03)：45-47.

[5]路磊.龍橋拱壩碾壓混凝土與灌漿廊道的快速施工[J].湖北水力發(fā)電，2007(04)：68-70.

Research on Layout of Precast Concrete Grouting Gallery in

Roller Compacted Concrete Arch Dam

TONG Yuan-xiong and MA Fu-qiang

(Guizhou Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation，Design and Research Institute，

Guiyang 550002,China)

Abstract：Taking the grouting gallery of roller compacted concrete dam as the subject investigated，the advantages and disadvantages of various types of precast galleries are summarized and the trend，usage and construction lifting capacity of hanging hole reservoir gallery are combined to decide the precast types of galleries，so as to reach the purpose of rapid construction of roller compacted concrete.

Key words：grouting gallery；precast；roller compacted concrete arch-dam；crown；correct layout

[作者簡介]童元雄(1984-)，男，湖北孝感人，碩士，助理工程師，研究方向為水工結構；馬富強(1980-)，男，山東菏澤人，工程師，研究方向為水工結構。

[收稿日期]2015-06-28

中圖分類號：TV642.3

文獻標識碼：A

文章編號：1007-7596(2015)08-0057-03