某水电站溢洪道牛腿与大坝碾压混凝土整体上升施工方案

曹 军

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义563002)

1 工程概况

杨家园水电站位于贵州省习水县二郎乡，地处赤水河一级支流桐梓河下游河段，属桐梓河水电梯级开发规划的第七级，下游为兰子口电站，上游接圆满贯电站。该水电站水库总库容7 920 万m3，电站装机容量2 ×20 MW，其工程规模为中型。该电站枢纽建筑物由碾压混凝土双曲拱坝、坝顶中部溢流表孔、左岸取水口、引水隧洞、地面厂房及升压站等组成。工程于2008年9月开工，2008年12月河床截流，2010年3月底下闸蓄水、5月首台机组发电。

杨家园水电站大坝为碾压混凝土椭圆双曲拱坝，最大坝高66 m，坝底厚18.5m，坝顶厚5m，厚高比0. 中心线弧长150.8 m，碾压混凝土浇筑量约7.2 万m3。溢洪道布置于大坝河床段(坝0 +033.39 m ～坝0 +111.77 m)，采用了“坝身表孔泄洪方式，宽尾墩+溜槽，实现水舌的纵横向全方28，坝顶位扩散，下游设置护坦+两岸护坡”的泄洪消能方案。溢洪道共设5 孔，孔口尺寸12 m×10 m(宽×高)，溢流堰堰顶高程为440.00 m，设置5 扇12 m ×10 m(宽×高)的弧形钢闸门。见图1。

图1 溢洪道下游透视图

溢洪道上游牛腿起、止高程分别为426.09 m和431.50 m，最大悬挑长度5.41 m，下游牛腿的起、止高程分别为422.07 m 和429.81 m，最大悬挑长度7.74 m，牛腿底部坡比为1∶1。牛腿上游半径为111.81 m，下游半径为90.82 m，溢流段夹角为44.19°。施工图阶段设计溢洪道牛腿为C20 常态钢筋混凝土。

2 溢洪道整体碾压上升施工方案的提出

杨家园水电站工程于2008年8月动工。2009年6月，大坝碾压混凝土全断面上升至419.20 m高程，7月大坝两岸坡无盖重固结灌浆、接触灌浆预埋管等已全部完成，大坝碾压混凝土具备上升条件。此时业主提出要求在2009年年底溢洪道达到440.00 m高程，两坝肩碾压混凝土达到445.00 m高程。根据现场实际情况，考虑到溢洪道工程结构复杂程度及牛腿部位的实际施工难度，若采用溢洪道牛腿采用原设计的常态混凝土浇筑，则很难达到业主指定的工期目标。因此本着以安全生产、保证质量、减少成本投入、加快工程进度的原则，我院与施工单位(中国水利水电第十一工程局)决定溢洪道采用碾压混凝土+预制T 型模板+模板周边变态混凝土全断面上升的施工方案。施工方案比较图见表2。

3 主要施工难度及实施方法

上、下游牛腿采用T 型预制模板施工方案，①需确保制安时和施工过程中安全;②预制构件数量大、精度高;③该溢洪道结构复杂、场地狭小、工序多、施工干扰大;④时间紧任务重。

根据以上难点和重点以及溢流坝段牛腿特殊体型的特点，采用预制模板安装时对外露部位的结构尺寸要求高。预制T 型模板结构尺寸为2.8 m长、1.5 m宽、1.3 m高(少量高度不等的异形模板作补充)，单块模板最大重量为4.2 t。溢洪道上游单层最大模板数量为58 块，四层共计213 块;溢洪道下游单层最大模板数量为48 块，四层共计222 块;其中上、下游异形块共80 块;共计T 型模板435 块。

图2 施工方案比较图

由于上、下游牛腿部位属于椭圆至圆的渐变段，使得各部位的高差和平面位置均不相同，预制模板安装时，测量人员需事前计算出各控制部位的坐标，并根据各部位和预制块的特点，简化放样过程。施工时进行跟踪放样，验收检查确保安装精度。

牛腿部位表层钢筋的布置，使得施工干扰较大。要求在碾压混凝土施工过程中，对牛腿部位表层钢筋提前做好准备，在下一层结构混凝土施工过程中对钢筋及水平钢筋的安装、加固，确保钢筋位置的准确不变位，现场合理组织施工，使各工序间有条不紊的进行。

4 施工流程

该方案的施工流程为:模板加工及预制场地平整→预制件模板的安装与混凝土浇筑→T 型预制模板的堆放及运输→T 型预制模板安装→钢筋制安→检查验收→碾压混凝土及变态混凝土浇筑。

5 T 型预制模板安装

预制模板的吊装采用25 t汽车吊在浇筑坝面进行吊装，吊装的位置距模板安放部位≥1 m，每次吊装模板过程中以相应模板重量及回转半径控制范围就位。吊装过程以一人统一指挥，指挥人员所在位置应能照顾到整个操作的每一部位。

预制块模板的摆放，在上一层碾压混凝土收仓时，应保证预制模板的安放基础平整。待仓号碾压好后，由测量队对预制模板斜拉平衡钢筋位置放点。经计算，每块T 型预制模板需设置4 根Φ28 斜拉平衡钢筋，方可承受施工过程中人员及浇筑设备、工具的荷载及混凝土自重荷载，确保施工安全。预制模板安放以前应采用同标号的砂浆对模板基础找平处理。预制模板安放过程中，测量人员应随预制模板的摆放而跟踪检测并及进调整，以保证预制模板摆放位置的准确。每摆放调试好一块，焊接人员应随后焊接固定。

预制模板顺序以第一层为基础，随即摆放第二层的预制块模板，每摆好一块应焊接好一块。每摆放三层为一个浇仓号，在两牛腿等高程部位作调整，待预制模板摆放好后再进行碾压混凝土施工。

6 钢筋制安

牛腿内的主筋在牛腿下部的插筋安装时预先作好该部位钢筋的焊接固定，钢筋长度为3 ～4.5 m，在安装好T 型预制模板后先把主筋进行摆放并按要求焊接。分布筋在T 型预制模板的安放固定过程中进行穿孔布置，并及时对钢筋进行绑扎牢固。考虑牛腿结构受力特点及混凝土浇筑速度等因素，为保证施工过程中的安全，在每块T 型预制模板后设置一根Φ25 水平抗剪钢筋。

7 碾压混凝土及变态混凝土施工

混凝土浇筑过应对预制模板边先撒水湿润，洒水以湿润预制块模板为宜，防止撒水过多而流入仓号。碾压混凝土下料过程中，自卸汽车与预制模板边应保持2.0 ～3.0 m的间距，以防止自卸汽车在下料过程中，下料冲击模板。尤其要注意在混凝土自卸汽车在下料过程中，防止汽车碾压模板后部斜拉钢筋，以免造成斜拉钢筋扰动或变型，影响钢筋受力。

碾压混凝土碾压时，首层内应对模板后部斜拉筋部位进行保护，以变态混凝土浇筑为宜，待铺筑碾压完一层后，振动碾方可碾压斜拉筋上部。预制模板碾压混凝土浇筑过程中，仓号的分层高度，以预制模板三层高度为准备，在上、下游牛腿都有预制模板部位，以有利于下层预制模板摆放浇筑高程控制。仓号平均日上升高程以90 cm以宜。

8 优缺点分析

8.1 优点

T 型预制模板在牛腿部位的实施可简化施工，使各时段作业单一、连续，充分突出了碾压混凝土全断面上升的优势，有利于大坝溢流坝段施工混凝土的整体性。相应混凝土施工质量也得到了保证，避免因两期混凝土浇筑时因层面结合原因而产生不利影响。本方案相对于传统小钢模施工方案可解决倒悬模板安装、拆模的安全问题［1］。溢洪道牛腿采用T型预制模板与坝体全断面碾压混凝土上升相对于常态混凝土分仓施工，可减少60个仓号，现场作业安排间隔时间相应富余，可调整空间大。为实现各节点工期和增强工期安排抗风险性提供了有利保证。经两方案工期安排比较，采用T 型预制模板方案可节省工期约90 d，为后续的金属结构安装提供了充分时间，确保大坝安全度汛。

8.2 缺点

上下游溢洪道牛腿结构体型复杂，对预制模板的尺寸、安装精度要求较高，特别是对预制模板平衡梁受拉钢筋的安装要求高，预制构件数量大、施工工序多干扰大。本方案相对于常规施工方法安全程度要求更高，在施工组织上应加强管理，严格按照设计、规范及作业指导书施工。

图3 牛腿施工照片

9 结 语

本工程碾压混凝土坝坝身溢洪道施工采用了在国内较为少见的溢洪道牛腿与大坝整体上升碾压施工方案，在保证坝体结构型式和施工安全的基础上大幅度节省了工期，保证了工程的节点工期目标，工程从2009年3月5日开仓浇注混凝土，2010年4月7日即全段达到坝顶高程。工程建成后运行至今，情况良好。文章对于类似的碾压混凝土坝溢洪道悬挑部位施工方案设计有一定的参考价值。

［1］代彬，曹骏，陈章淼. 高台阶消能式溢洪道在碾压混凝土坎中的应用［J］. 黑龙江水利科技，2014，42(03):180－182.