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        300m級高拱壩施工方案和進度

        2013-04-09 07:58:44鄭家祥閻士勤尹習雙
        水電站設(shè)計 2013年4期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        鄭家祥,閻士勤,李 翔,尹習雙

        (中國水電顧問集團成都勘測設(shè)計研究院,四川成都 610072)

        1 工程概況

        金沙江溪洛渡水電站由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成,正常蓄水位600.0m,總庫容126.7億m3。攔河大壩為混凝土雙曲拱壩,最大壩高285.50m,壩頂高程610.00m;泄洪采取“分散泄洪、分區(qū)消能”的布置原則,在壩身布設(shè)7個表孔、8個深孔與兩岸4條泄洪洞共同泄洪,壩后設(shè)有水墊塘消能;發(fā)電廠房為地下式,分設(shè)在左、右兩岸山體內(nèi),左右岸各安裝9臺單機容量770MW的水輪發(fā)電機組,總裝機容量13 860MW?;炷岭p曲拱壩頂拱中心線弧長681.51m,分為31個壩段,壩底拱冠厚度60.00m,壩頂拱冠厚度14.00m,壩體混凝土約665萬m3。

        四川雅龍江錦屏一級水電站主要建筑物由混凝土雙曲拱壩、泄洪洞及右岸引水發(fā)電系統(tǒng)等組成,水庫正常蓄水位1 880m,總庫容77.6億m3,電站安裝6臺單機600MW的發(fā)電機組,總裝機容量3 600MW。最大壩高305m,壩頂高程1 885.0m,壩身設(shè)4個表孔和5個深孔,壩頂弧長568.62m,共分26個壩段,拱冠梁頂厚16m,拱冠梁底厚63m,壩體混凝土約570.0萬m3。

        云南省瀾滄江小灣水電站由混凝土雙曲拱壩、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)等組成,電站裝機容量4 200MW(6×700MW)。最大壩高292.0m,壩頂高程1 245m,壩頂弧長901.8m,共分44個壩段(含一個推力墩壩段),拱冠梁頂厚12m,拱冠梁底厚72.9m,混凝土總方量 860.8 萬 m3[1]。

        2 高拱壩施工方案

        2.1 施工方案選擇

        300m級高拱壩多處于深山峽谷,河床相對狹窄,河谷呈“V”字型或“U”字型,兩岸岸坡陡峻。根據(jù)國內(nèi)外施工經(jīng)驗,以采用纜機進行混凝土吊運入倉澆筑最為合適。纜機澆筑混凝土施工強度高、運輸費用相對較低;除可承擔混凝土吊運外,還可承擔施工設(shè)備和金屬構(gòu)件等的吊運工作。我國高度100m左右的混凝土壩(如萬家寨等)采用20t纜機較多,二灘高拱壩30t纜機的應用,為300m級拱壩施工方案墊定了堅實的基礎(chǔ)。經(jīng)比選,溪洛渡、錦屏一級、小灣拱壩采用了30t纜機吊運9m3混凝土不摘鉤吊罐的方案。

        2.2 纜機型式選擇

        目前國內(nèi)大中型水利水電工程中使用的纜機機型,多是平移式和輻射式,只有三峽工程由于地形和施工條件特殊,采用了擺塔式纜機。

        輻射式纜機的主要優(yōu)點在于其一岸的塔架為固定塔,其基礎(chǔ)的設(shè)置比較簡單,纜機平臺投資相對較低,二灘工程采用的即是3臺輻射式。但輻射式纜機在同一層面上弧形軌道的圓心角不宜過大,一般最多只能設(shè)置3臺輻射式纜機,其工作范圍為一狹長的扇形,若同時布置2層,2層纜機同時工作存在很大的干擾和安全隱患,輻射式纜機不適合300m級高拱壩多倉面同時澆筑的要求,并且2臺纜機抬吊金屬結(jié)構(gòu)大件時沒有平移式纜機方便和安全?;诖耍宥?、錦屏一級、小灣、構(gòu)皮灘等工程均采用平移式纜機。

        目前平移式纜機布置又分單平臺布置(如溪洛渡、錦屏一級)和雙平臺布置(如小灣等)。

        2.3 平移式纜機平臺布置方案選擇

        2.3.1 溪洛渡纜機平臺布置

        (1)單平臺與雙平臺布置比選。溪洛渡拱壩在招標設(shè)計過程中,對單平臺和雙平臺布置方案進行了充分比較,其中單平臺布置方案即是目前采用的方案,纜機主車平臺位于右岸720.0m高程,纜機副車平臺位于左岸700.0m高程。雙平臺布置方案是在右岸680m高程、左岸660m高程布置下平臺,在右岸730m、左岸710m高程布置上平臺,高纜機跨度約770m、低纜跨度約690m,雙平臺布置較單平臺布置多開挖約128萬m3石方,其投資明顯高于單平臺方案。

        若采用單平臺布置方案,4臺纜機單平臺行駛(施工過程中增加至5臺),需要解決的一個關(guān)鍵問題是,其施工強度能否滿足高峰強度16.1萬m3/月(施工規(guī)劃階段)的要求、施工進度能否滿足工程總進度計劃的要求,為此在滿足纜機之間安全距離,考慮各種施工影響因素、纜機正常利用率,除吊運大壩混凝土外并考慮穿插吊運大壩鋼筋、模板、壩體金屬結(jié)構(gòu)及輔助材料等的前提下,進行了多方案施工仿真分析,4臺纜機單平臺行駛可以滿足大壩澆筑強度和進度的要求,在此基礎(chǔ)上確定采用單平臺布置方案,同時采用國產(chǎn)30t纜機。

        (2)溪洛渡纜機平臺布置。纜機主車平臺位于右岸720.0m高程,寬19.0m;纜機副車平臺位于左岸700.0m高程,寬14.0m,平臺及軌道長度左右岸均為250.0m,纜機跨度711.9m。供料平臺布置在右岸610m高程,最小寬度約20m;卸料平臺高程605m、寬度約4.5m。共2座4×4.5m3的混凝土拌和樓(開工后又增加1座,最終是3座),2座緊鄰右岸壩頂下游布置,拌和樓與供料平臺中心距離約170m,采用30t側(cè)卸罐車運輸混凝土。

        2.3.2 錦屏一級纜機平臺布置

        錦屏一級采用4臺30t平移式纜機(開工前4臺纜機,后增加1臺),單平臺布置,右岸平臺高程1 975.00m,左岸平臺高程1 960.00m,平臺長度為221.50m。

        2.3.3 小灣纜機平臺布置

        由于雙平臺布置運行相對靈活,高纜可帶空罐跨越低纜,盡管雙平臺較單平臺布置增加一定投資,小灣采用了雙平臺布置方案。

        小灣拱壩采用5臺30t平移式纜機(開工前5臺纜機,后在高平臺上增加1臺纜機),高低雙平臺布置,高平臺布置2臺、低平臺布置3臺平移式纜機。小灣水電站高平臺主車軌道高程為1 380m,副車軌道高程為1 365m,跨距為1 158.2m;低平臺纜機主車軌道高程為1 330m,副車軌道高程為1 317m,跨距為 1 048.2m[1]。

        2.4 施工方案小結(jié)

        溪洛渡、錦屏一級均采用單平臺布置5臺纜機施工方案。溪洛渡自2009年3月壩體混凝土澆筑以來,目前大壩已澆筑混凝土約435萬m3,其中2010年完成約200萬m3,2011年約完成215萬m3,大壩上升最大高度達194m,最高強度達到21.6萬m3/月;錦屏一級自2009年10月壩體混凝土開澆以來,2011年澆筑混凝土約178萬m3,高峰強度達到17.0萬m3/月。通過溪洛渡、錦屏一級纜機運行效果可以看出,單平臺布置多臺纜機,在加強運行維護、加強細節(jié)管理的情況下可以實現(xiàn)運行良好,纜機平臺工程投資大大減少,同時纜機平臺施工進度可以縮短。

        小灣采用了高低平臺布置6臺纜機的施工方案,拱壩于2010年3月混凝土澆筑結(jié)束,6臺纜機高峰強度達到23萬 m3/月[2]。

        300m級拱壩采用單平臺布置或雙平臺布置均可取得較好的效果,綜合考慮,從工程總體進度、費用考慮單平臺布置略優(yōu)。

        3 高拱壩施工進度

        3.1 溪洛渡拱壩

        (1)招標進度。在招標階段,考慮采用4臺30t平移式纜機,經(jīng)多方案仿真分析,溪洛渡拱壩混凝土施工進度58個月,即2007年11月上旬截流后,開始進行大壩河床部位開挖及基礎(chǔ)部位地質(zhì)缺陷處理,2008年9月開始澆筑建基面332.0m以下局部缺陷處理混凝土,2008年11月開始澆筑大壩建基面332.0m高程混凝土,2013年8月大壩混凝土澆筑完畢,最高月混凝土澆筑強度16.1萬m3。

        (2)實施過程進度調(diào)整。截流后,在大壩河床部位開挖及地質(zhì)缺陷處理過程中,出現(xiàn)了地質(zhì)條件比預測成果惡化的情況,建基面332.0m以下大范圍不得不開挖至324.5m,最低建基面降低了7.5m,同時河床兩側(cè)開挖范圍加大,于2009年3月開挖處理結(jié)束,3月底開始澆筑大壩調(diào)整后的建基面(324.5m高程)混凝土,至此較原計劃滯后約7個月。

        在此條件下,經(jīng)施工仿真分析研究,若大壩按原計劃完工,混凝土高峰月強度超過20萬m3,經(jīng)多方案比選,原來的4臺纜機難以滿足混凝土強度要求,必須增加一臺纜機才能確保進度。為了確保纜機高效運行,制定了嚴格運行管理、保養(yǎng)保修制度,同時加強了易損易壞件的儲備。新增的5號纜機2009年10月投入使用,同時增加一座4×4.5m3的混凝土拌和摟,布置在右岸 4號公路洞口,運距約1.5km。到目前為止,5臺纜機運行良好,與雙平臺布置的施工效率相當。

        在建基面高程調(diào)整前,溪洛渡壩高278m,混凝土澆筑進度58個月,平均月上升約4.8m。建基面調(diào)整后實際壩高285.5m,按照目前的進展和進度仿真分析,2013年5月混凝土可澆筑完畢,混凝土實際澆筑時間50個月,平均月上升5.7m,一般壩段月上升可以達到7m左右,由于高拱壩有多層孔口,孔口部位有密集的配筋、環(huán)形錨索、金屬結(jié)構(gòu)埋件等,泄洪深孔還有鋼襯,孔口部位進度緩慢。

        3.2 錦屏一級拱壩

        (1)招標進度。在招標階段,壩體混凝土2009年2月開始澆筑,2013年8月全部澆筑完畢,壩體混凝土施工工期55個月,壩體月均上升5.5m。

        (2)實施過程進度調(diào)整。拱壩壩體混凝土實際于2009年10月下旬開工,開澆時間滯后,為此施工過程中增加了1臺纜機和1座拌和摟(新增拌和摟專供左岸墊座混凝土),同時一般部位澆筑層厚采用4.5m,在澆筑高峰期為控制澆筑方量和倉數(shù),部分壩段也采用3m澆筑層,另外將混凝土吊罐由9m3混凝土調(diào)整為9.6m3。

        采取上述措施后,壩體混凝土澆筑進度明顯提高,對已澆筑混凝土進行施工進度反饋分析,利用反饋分析調(diào)整后的參數(shù),對未澆筑部分再次進行仿真分析,大壩混凝土2013年5月澆筑可以完畢,壩體混凝土施工工期44個月,壩體月均上升約7m。

        3.3 小灣拱壩

        (1)招標進度。按照計劃,壩體混凝土2005年9月開始澆筑,2011年5月完成,壩體混凝土施工工期69個月,設(shè)計壩高292.0m,壩體月均上升4.4m。

        (2)實施過程進度調(diào)整。拱壩壩體混凝土實際2005年12月中旬開澆,2010年3月上旬混凝土澆筑完畢,壩體混凝土施工工期51.5個月,調(diào)整后壩高294.5m,壩體月均上升約5.7m。與溪洛渡大壩綜合上升速度相當。

        3.4 進度小結(jié)

        從溪洛渡、錦屏一級、小灣3座300m級高拱壩實際施工情況可以看出,壩體混凝土開澆時間均較計劃滯后,施工過程中均增加了1臺纜機,壩體混凝土實際施工工期相對招標工期小灣縮短了18個月、錦屏一級縮短11個月、溪洛渡縮短了8個月,招標進度一般是考慮相對正常施工情況下安排的,在工程的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)意外情況致使工期延后時,為了保證原定節(jié)點控制工期或超前原節(jié)點工期,采取了增加施工設(shè)備、加強管理等措施,取得了較好的效果。

        4 小 結(jié)

        (1)從240m高的二灘拱壩采用幅射式纜機澆筑壩體混凝土,到目前多座300m級高拱壩采用平移式纜機施工,纜機施工技術(shù)和運行管理已經(jīng)比較成熟,平移式纜機澆筑300m級拱壩是合適的。

        (2)300m級高拱壩采用單平臺或雙平臺布置纜機,均取得了比較好的效果。纜機運行管理是成敗的關(guān)鍵。

        (3)3座300m級高拱壩實際工期均較招標工期大大縮短,是在挖掘了各種潛力下取得的成效,其進度水平代表了我國目前高拱壩施工的先進水平。采用正常3m澆筑層厚,小灣、溪洛渡月均上升均為5.7m;錦屏一級采用4.5m澆筑層厚,月均上升達到7m。

        (4)3座300m級高拱壩混凝土澆筑強度達到17~23萬m3/月,較二灘拱壩16萬m3/月有很大提高。

        從上世紀90年代200m級二灘拱壩,到目前錦屏一級、溪洛渡、小灣3座300m級高拱壩施工可以看出,我國高拱壩的施工技術(shù)基本成熟,為下一步西部水電開發(fā),特別是雅魯藏布江的水電開發(fā)可提供借鑒。

        [1]陳江,周紹紅,胡傳彬.小灣水電站300m級高拱壩混凝土施工設(shè)計[J].云南水力發(fā)電,23(3):48-51.

        [2]巨亞里,郭萬里.多臺纜機聯(lián)合澆筑在小灣水電站大壩混凝土澆筑中的應用[J].西北水電,2010,04:59 -63.

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