張文軍,劉萬江

(葛洲壩集團(tuán) 市場(chǎng)開發(fā)部,湖北 宜昌 443002)

1 工程概況

小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段,在干流與支流黑惠江交匯處下游1.5 km處,系瀾滄江中下游河段規(guī)劃8個(gè)梯級(jí)中的第二級(jí)。

小灣水電站工程屬大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物為一級(jí)建筑物。工程以發(fā)電為主兼有防洪、灌溉、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益,水庫具有不完全多年調(diào)節(jié)能力,系瀾滄江中下游河段的“龍頭水庫”。該工程由混凝土雙曲拱壩、壩后水墊塘及二道壩、左岸泄洪洞及右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)組成。水庫庫容為149.14×108m3,電站裝機(jī)容量4 200 MW(6×700 MW)。

小灣大壩5#泄洪中孔進(jìn)水口底板高程為EL. 1 152.5 m,進(jìn)口段斷面頂部及兩側(cè)形式均為橢圓線,其中頂部方程為X2/62+Y2/22=1;側(cè)墻方程為X2/2.832+Y2/12=1?？咨矶螢殇撘r結(jié)構(gòu),典型斷面尺寸為5 m×9 m(寬×高)。泄洪中孔上游進(jìn)水塔和下游閘墩各有一倒懸體結(jié)構(gòu)。上游倒懸體高程為EL.1 140.937～EL.1 152.5 m,寬15 m,坡比1∶1;下游閘墩倒懸體高程為 EL.1 131.458～EL.1 164.6 m,寬17.0 m,坡比為1.4∶1。泄洪中孔鋼襯底部在M5#0+014.200 m開始起弧,結(jié)束于M5#0+024.180 m,并在該樁號(hào)開始按12°的傾角起坡;頂部在M5#0+022.490 m開始起坡,坡比為1∶41.053,均結(jié)束于下游弧形工作門槽,下游弧形門槽也為傾斜體形。在泄洪中孔上游設(shè)置有傾斜滑動(dòng)事故檢修閘門,下游設(shè)置直支臂工作弧門。5#泄洪中孔結(jié)構(gòu)見圖1。

2 混凝土工程

2.1 混凝土澆筑

鋼襯底板混凝土澆筑高程為EL.1 151.0～EL.1 154.0 m,升層為3.0 m。進(jìn)水口底板高程為EL.1 152.5 m,進(jìn)口段底板為R=400 cm的圓弧,側(cè)墻為橢圓弧,需要立1.5 m的吊空?qǐng)A弧模板及側(cè)墻模板,且底板布設(shè)有3層鋼筋網(wǎng),間距均為200 mm×200 mm。由于布置多層鋼筋網(wǎng)及吊空模板的影響,本倉混凝土施工過程中,立模、混凝土下料和振搗難度均較大;孔身段鋼襯四周布設(shè)有4層200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)和3層角筋,由于受鋼襯支撐系統(tǒng)和鋼筋布設(shè)密集的影響,本倉鋼筋施工比較困難;由于受鋼襯及其結(jié)構(gòu)鋼筋、下游錨索管布置等影響,鋼襯底板無法直接下料、振搗,給鋼襯底部混凝土下料及振搗增加了很大難度。特別是鋼襯下游與工作弧門門槽連接為一圓弧加直段,向上傾斜高達(dá)3.5m(距該倉倉面高度),門槽附近鋼筋、預(yù)埋件非常密集,若分兩次澆筑,縫面處理非常困難,因此采取將鋼襯下游傾斜段一次性澆筑完畢的方案,這在小灣大壩尚屬首例。

圖1 5#泄洪中孔結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure chart of No.5 flood discharge middle hole

根據(jù)以上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際復(fù)雜情況,采取靈活多變的澆筑方式。

1)為了保證能將高流態(tài)混凝土灌注進(jìn)鋼襯底部且澆筑密實(shí),先將鋼襯兩側(cè)采用常態(tài)混凝土澆筑成“U”型槽,然后利用在倉面右側(cè)搭設(shè)的滑槽向鋼襯底部灌注高流態(tài)混凝土,滑槽間距保證在6 m左右;另外,在鋼襯底板開設(shè)φ 150 mm振搗孔,采用φ 80～100 mm插入式振搗棒振搗,保證混凝土澆筑密實(shí)。

2)鋼襯兩側(cè)“U”型槽采用平鋪法澆筑,并不理想,4級(jí)配混凝土料澆筑成“U”型槽難度非常大,通過收集大量纜機(jī)澆筑強(qiáng)度數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過嚴(yán)格的時(shí)間計(jì)算,最后確定鋼襯兩側(cè)“U”型槽采用臺(tái)階法進(jìn)行澆筑,既滿足了澆筑強(qiáng)度,又保證了澆筑質(zhì)量。

3)下游鋼襯傾斜段的澆筑為本次施工的重點(diǎn),為了保證澆筑質(zhì)量,在鋼襯第27節(jié)出口段開設(shè)一個(gè)φ 300 mm下料孔,布置受料漏斗,將鋼襯底板包括下游傾斜段一次性澆筑成型。沒有任何可參考的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),因?yàn)橐郧叭粲龅酱祟惽闆r,均按正常升層澆筑,澆筑第二倉時(shí)對(duì)縫面進(jìn)行處理,縫面處理時(shí)鋼筋交錯(cuò)縱橫,難度很大,不能保證完全處理良好。經(jīng)過以上分析,決定對(duì)該類結(jié)構(gòu)的澆筑進(jìn)行一次大膽的嘗試,在鋼襯底板倉澆筑前將下游倉面高程有目的地澆高,保證下游倉面也為一傾斜面,這樣高流態(tài)混凝土可以通過鋼襯出口段布置的漏斗沿傾斜面自行流入倉內(nèi),直至將鋼襯下游段灌注完畢。實(shí)踐證明,采用以上方法施工非常成功,整個(gè)鋼襯底部澆筑密實(shí),達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

2.2 纜機(jī)澆筑強(qiáng)度分析

本倉混凝土澆筑高度為3.0 m,采用5臺(tái)纜機(jī)同時(shí)入倉平鋪澆筑,每臺(tái)纜機(jī)控制范圍均≤15 m。進(jìn)行分段分坯層澆筑時(shí),控制混凝土坯層接頭覆蓋時(shí)間是本次澆筑的難點(diǎn),通過詳細(xì)分析計(jì)算,可以將上下坯層混凝土接頭覆蓋時(shí)間控制在4 h左右,每臺(tái)纜機(jī)從各區(qū)的上游向下游澆筑,分別從兩側(cè)橫縫向鋼襯底板方向鋪料,澆筑時(shí)嚴(yán)格按照事先規(guī)劃好的分區(qū)分層,鋼襯孔身段澆筑以鋼襯縱向中心線為準(zhǔn),在鋼襯底板兩側(cè)澆筑成“U”槽,然后通過左右兩側(cè)預(yù)先搭設(shè)好的溜筒、滑槽沿“U”槽從鋼襯兩側(cè)向鋼襯底部下料。

每臺(tái)纜機(jī)設(shè)計(jì)澆筑常態(tài)混凝土強(qiáng)度為54 m3/h,鋼襯孔身段“U”槽3個(gè)坯層共925.4 m3,采用3臺(tái)纜機(jī)同時(shí)澆筑,歷時(shí)5.5 h,澆筑強(qiáng)度為925.4/5. 5/3=56.08 m3/h,比設(shè)計(jì)強(qiáng)度稍高;每臺(tái)纜機(jī)設(shè)計(jì)澆筑第一層高流態(tài)混凝土強(qiáng)度為36 m3/h,鋼襯底板第一層高流態(tài)混凝土共243.2 m3,采用3臺(tái)纜機(jī)同時(shí)澆筑,歷時(shí)2.25 h,澆筑強(qiáng)度為243.2/2.25/3=36. 02 m3/h,與設(shè)計(jì)強(qiáng)度吻合;每臺(tái)纜機(jī)設(shè)計(jì)澆筑第二層高流態(tài)混凝土強(qiáng)度為24 m3/h,鋼襯底板第二層高流態(tài)混凝土共339 m3,采用4臺(tái)纜機(jī)同時(shí)澆筑,歷時(shí)4 h,澆筑強(qiáng)度為339/4/4=21.18 m3/h,比設(shè)計(jì)強(qiáng)度稍低。

根據(jù)以上數(shù)據(jù),纜機(jī)澆筑常態(tài)混凝土情況比較理想,達(dá)到預(yù)期澆筑強(qiáng)度,鋼襯底部第一層高流態(tài)混凝土灌注強(qiáng)度與預(yù)期吻合,結(jié)果也很理想,僅在灌注鋼襯底部第二層高流態(tài)混凝土?xí)r比預(yù)期強(qiáng)度稍低,原因是鋼襯底部第二層結(jié)構(gòu)鋼筋非常密集,鋼襯肋板突出,高流態(tài)混凝土流動(dòng)性降低,導(dǎo)致灌注時(shí)間稍長(zhǎng),實(shí)際澆筑強(qiáng)度比預(yù)期強(qiáng)度稍低。

2.3 冷卻水管施工

5#泄洪中孔底板倉平均高度為3.2 m,其中鋼襯底部高度為1.5～3.5 m,考慮到澆筑的是高流態(tài)混凝土,為確保澆筑質(zhì)量,防止超溫,在鋼襯底部布設(shè)DN25冷卻水管(黑鐵管)。每層布置4組,單根長(zhǎng)度≤300 m,局部根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整。鋼襯底部冷卻水管均橫河向布置,間距按 0.75 m× 0.5 m(垂直×水平)控制,第一層冷卻水管布設(shè)在距原混凝土面10～20 cm處,以提高降溫效果,第二層冷卻水管布設(shè)在鋼襯底板鋼筋網(wǎng)上。鋼襯下游傾斜段開始到出口段根據(jù)鋼襯下部空間尺寸再增加一層冷卻水管。為有效的降低混凝土溫度,根據(jù)混凝土升溫情況采用加大流量、降低水溫等措施進(jìn)行通水冷卻,混凝土最高溫度出現(xiàn)前通水流量按1.8 L/h控制。

鋼襯兩側(cè)按3.0 m升層冷卻水管鋪設(shè)技術(shù)要求鋪設(shè)HDPE塑料冷卻水管,間距按1.0 m× 1.0 m控制,單根長(zhǎng)度≤300 m,第一層冷卻水管鋪設(shè)在倉面上,第二層隨澆隨鋪;上、下游閘墩冷卻水管順流向鋪設(shè),間距按1.0 m×0.8 m控制,單根長(zhǎng)度≤300 m。

3 澆筑期間及后期溫度監(jiān)測(cè)

混凝土入倉、澆筑溫度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 混凝土入倉、澆筑溫度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Exploratory statistics of concrete placing and pouring temperature

該類倉位結(jié)構(gòu)復(fù)雜,振搗困難,鋼筋多,混凝土級(jí)配多,對(duì)大壩混凝土溫控要求較高,經(jīng)過分析計(jì)算,采取對(duì)閘墩上下游和鋼襯底部冷卻水管進(jìn)行加密的布置方式,混凝土最高溫度出現(xiàn)前通水流量按1.8 L/h控制,較常規(guī)通水流量有所提高,通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度及抽樣檢查,沒有出現(xiàn)任何溫度超高或超低的現(xiàn)象,滿足了設(shè)計(jì)要求。

4 混凝土拌和物機(jī)口檢測(cè)

混凝土拌和物溫度、含氣量及坍落度檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表見表2～表4。

表2 混凝土拌和物溫度檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表Table 2 Exploratory statistics of concrete mixture temperature

表3 混凝土拌和物含氣量檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表Table 3 Exploratory statistics of concrete mixture air content

表4 混凝土拌和物坍落度檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表Table 4 Exploratory statistics of concrete mixture slump

5 結(jié) 語

小灣大壩5#泄洪中孔鋼襯底板施工實(shí)現(xiàn)了以下3點(diǎn)創(chuàng)新:

1)利用滑槽向鋼襯底部灌注高流態(tài)混凝土; 2)采用臺(tái)階法澆筑鋼襯兩側(cè)“U”型槽;

3)將鋼襯底板包括下游傾斜段一次性澆筑成型。

通過對(duì)小灣大壩5#泄洪中孔鋼襯底板倉澆筑方法進(jìn)行大膽的創(chuàng)新嘗試,為以后大壩澆筑同類型孔洞鋼襯底板積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),應(yīng)予大力推廣。

[1] 任生春,冷向陽.湖北洞坪水利樞紐工程施工技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[2] 中國(guó)葛洲壩集團(tuán)公司.三峽工程施工技術(shù):二期工程卷[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2003.

[3] 劉津明.混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.