幾內亞蘇阿皮蒂大壩碾壓混凝土入倉方式的研究與運用

王以斌，壽 開，劉玉琴，李全旭

(中國水利電力對外有限公司，北京 100120)

1 工程概況

蘇阿皮蒂水利樞紐項目位于“西非水塔”幾內亞西部孔庫雷河中游，距下游已建成的凱樂塔水電站6 km，距首都科納克里 135 km，水庫總庫容74.89億m3，為Ⅰ等大(1)型。大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高120 m，壩頂軸線長1 164 m，裝機容量450 MW。大壩按1000年一遇洪水設計，5000年一遇洪水校核。正常蓄水位210 m高程，設計洪水位213.11 m高程，校核洪水位213.56 m高程。樞紐建筑物主要包括兩岸擋水壩段、發電引水壩段、導流底孔壩段、泄流底孔壩段、溢流壩段，共分52個壩段，發電廠房位于左岸壩后。

2 工程特點和施工規劃

2.1 施工特點

(1)工程量大，工期緊。項目總工期58個月，其中碾壓混凝土總方量約300萬m3，混凝土施工的高峰期約24個月，工程量大，工期緊，再加上相關的基礎處理、金結安裝工程穿插其中，占壓直線工期，互相干擾較大，碾壓混凝土施工強度高，且強度分布不均衡。

(2)雨季施工影響大，歷時長。項目所在地屬于熱帶的過渡性氣候，平均溫度較高，年降水量較強，多年平均降雨量約2 000 mm，全年分雨季和旱季，每年5月～10月為雨季，降雨量約占全年的95%以上，8月份最大，約占全年降雨量的25%。每年11月至次年4月為旱季，干旱少雨。工程區年均氣溫26.6 ℃，極端最高溫度約44 ℃，極端最低溫度約8 ℃，多年平均蒸發量約1 600 mm。

(3)河谷開闊，地勢平緩。壩址區河谷相對開闊，形態呈不對稱的“U”形，河谷底寬200～350 m，河面寬170～310 m；兩岸山體雄厚，谷坡寬緩，平均海拔250～400 m，相對高差200 m左右，自然坡度一般為15°～17°，地貌上屬于低山丘陵地區。

(4)當地資源匱乏。幾內亞當地物資設備非常匱乏，除水泥在當地采購，其他所有設備物資材料都要進口，設備物資采購海運周期長，需提前4～6個月提交采購計劃，并要辦理海運、報關、清關等方面的手續。

(5)受各種條件制約，大壩樞紐建筑物布置的垂直施工設備較少。僅在發電引水、泄流底孔壩段和發電廠房各布置了1臺門(塔)機設備，用以澆筑常態混凝土，其他壩段的混凝土施工無垂直運輸手段。

2.2 施工規劃

根據上述施工特點，針對性的做好施工組織設計，規劃好入倉方式，至關重要。大壩混凝土澆筑共分4個施工階段，其中2018年～2019年為混凝土施工高峰期，計劃要完成混凝土量約270萬m3，占總量的75%，如何在24個月的時間內完成270萬m3混凝土澆筑，合理的入倉方式是項目按期完工的關鍵。

混凝土各個施工階段澆筑規劃見表1。

表1 混凝土各階段施工規劃

根據表1的規劃，結合工程特點和地形條件，并參考了國內豐滿水電站重建工程的施工方法，研究確定了以自卸汽車水平運輸碾壓混凝土直接入倉澆筑的方案，作為蘇阿皮蒂水利樞紐項目大壩碾壓混凝土主要澆筑方式。因此，入倉交通道路的規劃和布置成為保證施工強度的關鍵所在。

3 入倉方式研究及應用

入倉道路的布置因各壩段體型結構的差異，上升速度也不一致，只有結合實際地形條件，利用左、右岸壩肩的各級馬道和一、二期圍堰填筑以及前期開挖形成的施工道路，靈活布置交通道路，分時段、區間和部位進行碾壓混凝土澆筑，才是最為經濟、快速和有效的方法。蘇阿皮蒂大壩在入倉道路的布置和運用上主要采用以下幾種方式。

3.1 在壩體外填筑碎石道路

填筑碎石道路主要是利用大壩施工導流期間的上、下游圍堰和大壩左、右岸各級馬道進行，從大壩底部開始，填筑時首先布置為下坡路，隨著壩體上升同步填路，也逐漸由下坡填筑成上坡路，坡度按10%～15%控制，道路長底一般約100～150 m，可控制約30 m高左右的壩體混凝土。當超過30 m高度范圍后，再從就近的邊坡馬道重新布置入倉道路，左右岸如此循環，隨壩體混凝土的上升，碎石道路同步填筑上升。該方法為蘇阿皮蒂最常用的方法，無論是河床壩段或左、右岸擋水壩段，均采用此方法施工，直至壩頂。

3.2 在壩體內澆筑入倉道路

3.2.1入倉道路與壩體混凝土同步澆筑

蘇阿皮蒂大壩的碾壓混凝土按一、二期導流和實際地形條件，分左、右岸兩個工作面，左岸從大壩底部開始，由最初的2～3個壩段同時碾壓，到最多可形成16個壩段合倉澆筑，最大方量約4.6萬m3。右岸最多時可形成19個壩段一起澆筑，最大澆筑量約4.8萬m3。在這種情況下，將道路布置與壩體混凝土澆筑一并實施，重復循環利用，可減少施工準備的環節，提高壩體上升的速度。此方法在本項目也是常見的方法，隨著大壩的上升一直使用。

采用此方法施工時，一般入倉道路布置在大壩防滲區以外的下游側，行車方向與壩軸線平行，采用與壩體同強度等級的C9015碾壓混凝土，道路一般高3 m，坡度控制在10%～15%，路寬不小于8 m，保證雙車道通行。

圖1為左岸擋水壩段2018年施工過程中的道路布置示意。首先利用前期布置在右側的碎石道路來澆筑5號～6號壩段的壩體混凝土和規劃在7號壩段下游側的入倉道路，這樣不影響8號壩段以右的施工。當5號～7號壩段的壩體和入倉道路澆筑完成后，就可以從5號壩段的下游填筑道路，8號壩段下游側填筑的道路不再使用，這種方法可以保證整個左岸一期壩段和壩外交通始終暢通，無論是碾壓混凝土水平運輸或者其他的施工設備，都可以正常進出左岸的工作面。

圖1 左岸擋水壩段的道路布置示意

圖2為2019年6月～10月份大壩溢流壩段和右岸擋水壩段現場施工道路布置。為滿足2019年大壩初期下閘蓄水和汛期導流的要求，在溢流壩段布置臨時導流缺口，滿足百年一遇洪水過流要求，缺口的設置改變了溢流壩段和泄流底孔壩段隨右岸擋水壩段同步上升的方案。在這種情況下，采用同步澆筑施工道路結合架設鋼棧橋的方案，既能保證導流缺口左右兩側的混凝土繼續上升，又能預留出缺口兩側的道路，為旱季溢流壩段混凝土的施工做好準備。

圖2 大壩溢流壩段和右岸擋水壩段現場施工道路布置示意

3.2.2提前澆筑入倉道路

根據施工實際的需求和特點，有時也會提前在壩體內澆筑好入倉道路，然后在壩體外對應的位置填路。

圖3為右岸擋水壩段和溢流壩段在2018年施工期間所采用的施工方法，先利用壩外前期填筑的道路，澆筑位于36號壩段的混凝土入倉路，同時28號～35號壩段的施工繼續進行，交通不受影響。當36號壩段的入倉道路澆筑完成后，在其下游側布置后期填筑道路，再從28號壩段開始，進行碾壓混凝土施工，采用斜層推進法逐步向36號壩段方向進占，直至退出壩體外。當上述的后期填筑道路不再使用時，再結合實際地形布置新的施工道路，如此循環進行并保持道路始終暢通，壩體混凝土按此方式不間斷的上升。

圖3 右岸擋水壩段和溢流壩段混凝土澆筑施工方法示意

3.3 臨時鋼棧橋

在相鄰壩段高差不大的情況下，采用鋼棧橋(如圖4所示)作為臨時交通以滿足汽車通行的需要。此方法操作簡便，隨用隨安裝，用完可及時拆除并周轉，使用靈活。但該方法的缺點是鋼棧橋寬度始終為單行道，一般用于混凝土入倉強度不高的部位。

圖4 鋼棧橋示意

鋼棧橋共分為2片，每片用8根I30工字鋼制作，工字鋼之間用Φ22的鋼筋以焊接的方式連成單片鋼棧橋，現場安裝到位后，再將兩片棧橋連接牢固。連接好的棧橋寬度約4.5 m，可供自卸汽車單向行駛。

3.4 在大壩上游防滲區布置入倉道路

根據現場施工情況，有時候需要在大壩的上游側布置道路。因為大壩上游屬于防滲區，所以在此范圍內布置碾壓混凝土入倉道路時，道路的一側結合壩體之間的結構縫防滲，另一側如果是施工橫縫，必須要預埋銅止水作為施工縫的防滲處理，銅止水的兩端要伸入上、下混凝土中50 cm，其余要求均按規范執行。

上游的碾壓混凝土入倉道路需提前澆筑，然后從倉外填路(或采用鋼棧橋)與混凝土入倉道路相接，進行壩體碾壓混凝土施工，如圖5所示。

圖5 防滲區布置入倉道路示意

為減少大壩上游防滲區的施工橫縫，施工過程中逐步對在上游側布置入倉道路的方法又進行了優化，碾壓混凝土入倉道路以單個壩段的寬度作為路寬，壩段間結構縫原本設計的銅止水作為防滲措施，減少了一道施工橫縫，也有利于結構防滲，如圖6所示。

圖6 防滲區布置入倉道路的優化方案

上游布置入倉道路的方法比較多的運用在大壩下部的混凝土，結合圍堰進行，當大壩上升到一定高度后，就不具備使用條件了。

3.5 布置施工道路澆筑泄流底孔常態混凝土

27號是泄流底孔壩段，位于大壩中間位置，體型復雜，是施工總進度中的關鍵線路，垂直澆筑手段單一，混凝土入倉困難，其左側為導流底孔壩段，實際施工形象已超過泄流底孔壩段很多，右側28號～30號為溢流壩段，施工高程與泄流底孔壩段相平。

根據現場施工實際情況，計劃在右側28號～30號壩段的壩面上布置施工道路和澆筑平臺(如圖7所示)，再通過布料機、反鏟+自卸汽車等方式澆筑27號壩段的常態混凝土。

圖7 施工道路和澆筑平臺示意(單位：m)

受尺寸限制，施工道路的布置隨高度變化環向上升，坡度控制在10%～15%，寬度不小于8 m。保持28號～30號壩段始終比27號壩段高3 m，形成施工平臺，保證機械設備能夠在此高度范圍最大限度的發揮作用。此施工方法有效彌補了垂直機械澆筑速度慢的影響，混凝土的入倉強度得到了保障，從2018年6月～2019年8月，27號壩段130～179 m之間的壩體混凝土一直采用此方式澆筑，確保了施工進度。

3.6 貝雷橋運用

按設計規劃，大壩左岸主要布置有擋水壩段、發電引水壩段和導流底孔壩段，其中18號～21號壩段為發電引水壩段，位于擋水壩段和導流底孔壩段的中間，當此壩段上升至153 m高程時，壩體由碾壓變成常態混凝土，造成水平運輸交通中斷。在這種情況下，布置貝雷橋跨越發電引水壩段，在左岸擋水壩段和導流底孔壩段之間形成交通，作為碾壓混凝土施工入倉的方式。

貝雷橋設計如圖8所示，貝雷橋為單車道，采用“321”型裝配式公路鋼橋，屬多跨結構，簡支形式。橋面總長78 m，凈寬3.7 m，最大跨度21 m，可滿足50 t級自卸汽車或履帶-50、掛- 80設備通行。橋墩設計高度不超過6 m，采用直徑Ф325 mm、壁厚12 mm的鋼管，用型鋼桿件連接成框架結構，鋼管內回填C30混凝土。在橋的兩側布置碾壓混凝土入倉道路，完成入倉路的澆筑后，再進行貝雷橋的安裝。

圖8 貝雷橋設計示意(單位：cm)

貝雷橋在進水口壩段153～215.5 m之間使用，隨混凝土的澆筑逐層提升，單次提升高度3 m，計劃共需提升20次，截至2019年9月，累計已提升14次，目前安裝在198 m高程，預計在2020年4月完成全部的提升和安裝。

4 結 語

入倉道路的合理布置保證了現場混凝土高強度施工。在2018年10月～12月，大壩右岸溢流壩段和擋水壩段大體積碾壓混凝土連續上升，平均10 d即可完成從備倉到澆筑的全過程，并形成循環作業，壩體混凝土每月上升10.8 m，其中單倉最小澆筑方量約41 200 m3，最大澆筑方量約48 700 m3。項目部連續3個月的施工生產突破20萬m3混凝土澆筑量，并創造多個單日混凝土過萬m3的紀錄，全年共澆筑混凝土總量173.18萬m3。

截至2019年9月，蘇阿皮蒂大壩碾壓混凝土施工通過自卸汽車直接入倉的方式，共完成混凝土澆筑320萬m3，占總量的89%，為2020年按期發電和完工奠定了良好的基礎。