吳西家 陳雄

【摘 要】沙沱水電站建設(shè)是烏江流域梯級電站開發(fā)的圓夢工程，電站的通航建筑物施工開工時間比流域上下游其它電站都來得遲。為了按期實現(xiàn)整個流域的全面通航，實現(xiàn)烏江流域“三年水運大會戰(zhàn)”目標，需加快施工進度趕上“會戰(zhàn)”要求。通航建筑物作為電站結(jié)構(gòu)的一部分，尤其是建筑物中的主體工程本體段具有結(jié)構(gòu)復雜、工作面狹窄、起重吊裝垂直設(shè)備布置難度大、工期緊、需攻關(guān)的課題多等特點。根據(jù)本人自始至終在沙沱水電站通航建筑物負責現(xiàn)場施工管理的實際經(jīng)驗，總結(jié)了本體段施工過程中的關(guān)鍵要素，供類似工程施工參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】沙沱電站 通航建筑物 本體段 快速施工

1 基本概況

沙沱水電站通航建筑物按四級航道設(shè)計，過壩船舶噸位500t級，年過壩能力為330萬噸，由上游引航道、過壩渠道、上閘首、本體段、下閘首、下游引航道及靠船墩等組成，采用垂直升船機型式，布置于溢流壩段的右側(cè)。

本體段平面尺寸為83.5×40.0×106.1m，建基面最低高程為270.5m，升船機機電安裝平臺板梁頂面高程為376.60m，混凝土總方量達11萬方。本體段上游端為厚度5.0m的混凝土墻與13右壩段銜接，墻內(nèi)布置有樓梯井、風道和交通廊道。高程281～316.5m間布置7層交通廊道，高程316.5～376.6m布置11層交通廊道，376.6m高程設(shè)置一層樓板，下方為70×40cm混凝土梁。高程376.60～398.0m為起重吊車排架及頂棚。本體段左右兩側(cè)為雙墻體結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外墻體之間通過1.2m厚墩墻相連，高程316.5m以下外側(cè)墻體厚4.8m、內(nèi)側(cè)墻體厚2.0m，高程316.5m以上外側(cè)墻體厚1.5m、內(nèi)側(cè)墻體厚1.2m，根據(jù)升船機的運行特點設(shè)計有若干豎井。高度方向上高程316.5m以下每6m設(shè)一層寬度2.0m的檢修平臺，高程316.5m以上每6m設(shè)一層寬度5.3m的檢修平臺；每一層檢修平臺通過預(yù)留在隔墻上廊道相通，并最終通向兩端的樓梯井，形成墻體內(nèi)的上下及水平交通。在施工中左右兩邊墻各分3倉號進行澆筑，分別為左1、2、3號倉，右1、2、3號倉。

2 施工進度要求

在烏江流域梯級電站建設(shè)過程中，前期為了達到電站下閘蓄水發(fā)電要求，將通航建筑物放在后期建設(shè)。根據(jù)烏江流域“三年水運大會戰(zhàn)”要求：2016年底實現(xiàn)整個流域的全面通航，工期目標十分緊張。而通航建筑物尤其是本體段施工普遍都具有難度大、工期緊、攻關(guān)課題多等與水電站其他建筑物不同的特點，要達到這個要求，在過程中需優(yōu)化施工方案，采取各項快速施工措施與方法，這不僅需要的是建設(shè)者們的不懈努力，更需要的是建設(shè)者們的智慧。根據(jù)這個要求，在施工過程中打破常規(guī)，在施工的各個環(huán)節(jié)上采取一系列措施，細化方案，合理安排，下大力度加強施工人員組織，增加設(shè)備、材料投入等，確保通航目標的實現(xiàn)。

3 優(yōu)化方案及采取快速施工措施

3.1 施工水、電、交通通道及垂直吊裝設(shè)備的布置

一項工程在施工前期都要進行充分的施工準備，水、電、施工通道及垂直吊裝設(shè)備的施工準備是本體段施工正常進行的保障，有些工程施工準備簡單方便，而本體段工作面孤立，高度落差128.5m，基礎(chǔ)面左側(cè)與山體邊坡連接，右側(cè)距離泄洪消力池右導墻僅有5.1m，上下長度約106m，整個工作面集中在一個長方形的槽形體內(nèi)，增加了現(xiàn)場施工的水、電、交通通道及垂直吊裝設(shè)備布置的難度。為了方便施工，保證施工形成連續(xù)性，杜絕重復施工、返工等狀況的發(fā)生，最大限度地降低施工難度，采取了一系列優(yōu)化方案，解決不同施工時段、不同高程水、電、交通通道及垂直吊裝設(shè)備布置的問題。

（1）水電布置：自主水源接供水管、主變壓器引供電線路由已建好的溢流壩段的右側(cè)13#壩段壩頂左右兩邊向本體段左右邊墻兩側(cè)供應(yīng)。水電布置分四次進行：低高程左邊布置在山坡310m高程馬道中部，右邊布置在本體段右邊墻與泄洪消力池右導墻間287m高程底板中部，供316m高程以下施工使用，左右邊墻分開使用。主電源由布置在壩項的主供變壓器供電，主供水源由壩頂牽引，避免隨著高度上升而帶來改主供水管的工程量。中部施工分兩次，一次左側(cè)布置在山坡325m高程馬道上，右側(cè)布置在316m高程的泄洪消力池右導墻頂部，另一次布置在過壩渠道350.5m高程底板上，高高程布在壩頂376.6m高程上。（2）交通通道布置：交通通道分為運輸?shù)缆泛腿藛T上、下倉面通道。因工作面高程落差大，在低高程運輸?shù)缆纷韵掠谓?jīng)沙沱大橋沿著河道左岸邊填路到296m高程至四期圍堰直到本體段底板；中部自下游經(jīng)沙沱大橋在340m馬道修路至本體段左側(cè)山坡邊，此處布置有一臺C7050塔機；高高程自壩頂公路到過壩渠道左邊376.6m高程。人員通道主要是通過安裝架設(shè)垂直旋轉(zhuǎn)樓梯形成，同樣地按高程分三次布置：低高程自底板安裝旋轉(zhuǎn)樓梯到施工倉面，中部自過壩渠道低板向下安裝旋轉(zhuǎn)爬梯至倉面，頂高程自過壩渠道壩頂向下安裝旋轉(zhuǎn)樓梯至倉面。（3）塔機設(shè)備布置：根據(jù)實際地形條件，為了既能保證塔機設(shè)備能夠覆蓋整個所有工作面，滿足上、下高度落差要求，又能保證在狹小的工作面內(nèi)塔機設(shè)備能獨立作業(yè)，互不干擾。要達到這樣要求，就需要對設(shè)備選型、布置位置及使用時的頂升高度做出最優(yōu)的方案。當然，因場地受限等原因，在布置上需綜合考慮其安裝通道與安裝場地問題，所付出的代價較高。在本體段施工中，選擇了兩臺C7050塔機和一臺附著式C7035塔機作為垂直吊裝設(shè)備。三臺設(shè)備在使用中為了滿足提升入倉皮帶機系統(tǒng)需要，保證方便施工且互不干擾，應(yīng)分時段進行頂升，塔機頂升高度及其性能如表1。需特別說明的是2# C7050塔機基礎(chǔ)是在右岸310m高程馬道往高高程方向沿邊坡澆筑混凝土基礎(chǔ)墩至335m高程，形成塔機基礎(chǔ)，其施工難度、投入較大；附著式C7035塔機隨著邊墻上升分三次附著頂升，滿足吊裝需要。這樣解決了整個本體段施工垂直吊裝手段問題。塔機布置如圖1。

3.2 混凝土入倉工法

本體段施工布置有三臺塔機設(shè)備，這些垂直吊裝手段起重量有限，且在混凝土倉號備倉過程中不斷地在吊裝模板，吊運鋼筋等材料，僅僅只能滿足備倉需要，沒有更多的時間作為混凝土入倉的手段。要解決混凝土入倉，需在其它入倉手段上優(yōu)化施工方案。利用施工現(xiàn)場地勢高低落差可采用挖掘機直接入倉、入倉溜管系統(tǒng)及入倉皮帶機及皮帶機上倉內(nèi)分料行走小車系統(tǒng)，可實現(xiàn)所有混凝土的入倉，把有限的垂直吊裝手段充分解放出來（入倉系統(tǒng)見圖2）。

（1）左邊墻316.5m高程以下入倉系統(tǒng)布置。在287m高程以下，利用本體段281m高程底板及287m高程右邊墻與泄洪消力池右導墻之間底板，采用填渣修路的方式，混凝土運輸車直接運輸至倉號外側(cè)，通過倉內(nèi)搭設(shè)溜槽或通過長臂挖掘機可實現(xiàn)入倉；287～316.5m高程混凝土入倉系統(tǒng)分兩次布置皮帶機入倉系統(tǒng)解決入倉手段問題。第一次在13#壩段過壩渠道頂部安設(shè)集料斗，集料斗出口與∮377溜管相接，通過溜管引料至皮帶機機尾處集料斗，皮帶機上帶行走分料小車，分料小車兩側(cè)出口聯(lián)接多節(jié)單根為1m長的溜筒，利用溜筒的可拖動性實現(xiàn)小車兩側(cè)分別向外側(cè)墻體和內(nèi)側(cè)墻體下料。在本體段上游側(cè)，即皮帶機機尾部分，因分料小車無法行走到位，存在皮帶機入倉盲區(qū)，對該部位的入倉采用由壩頂再安設(shè)一條入倉溜管，溜管出口處同樣聯(lián)接多節(jié)單根為1 m長的溜筒，利用溜筒的可拖動性實現(xiàn)盲區(qū)部位的入倉。由于本體段316.5 m高程上下結(jié)構(gòu)不同，在316.5m高程以下的倉號外側(cè)墻體厚4.8m、內(nèi)側(cè)墻體厚2m，每6m設(shè)一層寬度為2m的檢修平臺，這樣的結(jié)構(gòu)只須將入倉皮帶機立柱中心布置在外側(cè)墻體和內(nèi)側(cè)墻體間空腔中心，就能把混凝土輸送至內(nèi)外倉內(nèi)，立柱無須澆筑埋到倉號內(nèi)。結(jié)合皮帶機安裝的穩(wěn)定性，立柱安裝高度應(yīng)控制在18m以下，安裝一次能澆筑5倉15m（每倉根據(jù)模板高度為3m）。因而第一次皮帶機系統(tǒng)安裝到305m高程，第二次經(jīng)對原立柱加固后加高立柱14m將皮帶機提升安裝至319m高程，實現(xiàn)316.5m高程以下的入倉。（2）右邊墻316.5m高程以下入倉系統(tǒng)布置。右邊墻在287m高程以下，采用左邊墻同樣的方法實現(xiàn)入倉，287m～316.5m高程以下混凝土入倉利用右岸山體邊坡地勢高低落差采用溜管系統(tǒng)。在右岸340m高程道路邊坡上安裝集料斗，集料斗出口與∮377溜管相接，在溜管出口處設(shè)立柱，在立柱上安裝旋轉(zhuǎn)溜槽向邊墻內(nèi)外側(cè)倉內(nèi)下料。由于每個倉號長度為20～22m，要保證旋轉(zhuǎn)溜槽能全面覆蓋所有工作面，采取多點下料布置的方式，即每個倉內(nèi)按四等分的原則安裝3趟相同的溜管系統(tǒng)，總共9趟，倉內(nèi)輔助搭設(shè)溜槽架鋪設(shè)溜槽實現(xiàn)無盲區(qū)入倉。根據(jù)實際地形，自340m高程下料引料到316.5m高程，溜管傾斜度大于32.5°以上，滿足了二級配混凝土正常溜動不堵料。（3）左右邊墻316.5m高程以上入倉系統(tǒng)布置。用左邊墻287～316.5m高程入倉皮帶機系統(tǒng)布置的同樣方法布置左右邊墻316.5m高程以上入倉系統(tǒng)，過程中需對∮377主溜管進行不斷改造提升，以滿足向皮帶機機尾集料斗喂料需要。由于316.5m高程以上的倉號外側(cè)墻體厚1.8m、內(nèi)側(cè)墻體厚1.2m，每6m設(shè)一層寬度為5.3m的檢修平臺。皮帶機分料小車在下料時，需滿足混凝土輸送至內(nèi)、外側(cè)薄墻體倉號內(nèi)，故入倉皮帶機立柱需布置在整個邊墻中心，穿過5.3m的平臺。根據(jù)實際情況，因立柱在澆筑過程中每6m有一段埋至平臺混凝土內(nèi)，隨著邊墻上升，其穩(wěn)定性能滿足需要，只需在初期安裝時對立柱根部進行加固加撐，就能將立柱安裝控制在22.5m高度，達到安裝一次能澆筑7倉的要求。因而皮帶機系統(tǒng)第一次安裝至339m高程，第二次提升至361.5m高程，最后一次提升至378.5m高程，以滿足澆筑到376.6m樓板高程的需要。為了大大提高入倉效率，左右兩邊墻入倉皮帶機系統(tǒng)具有各自獨立的集料斗、溜管及皮帶機系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)間互為干擾。

3.3 其它快速施工措施及優(yōu)化方案

（1）增加設(shè)備投入。增加設(shè)備除了上述的入倉皮帶機系統(tǒng)、溜管系統(tǒng)投入外，在混凝土拌制上增加了備用拌合樓，以保證混凝土源頭上的連續(xù)，配齊配夠混凝土水平運輸設(shè)備，保證運輸強度。（2）增加材料投入。因本體段結(jié)構(gòu)復雜，在施工中316.5m高程以上5.3m的檢修平臺需搭設(shè)模板支撐鋼管腳手架，平臺混凝土澆筑完成后，待混凝強度達到規(guī)定值后方可拆除鋼管腳手架和木模板材料，并將其移至上層重新搭設(shè)使用。為了加快施工進度，由原計劃投入三層的鋼管、木模板材料增加投入了六層，這有利于施工人員在倉面上搭設(shè)腳手架、立模同時，下層拆除腳手架、模板，這樣大大提高了施工效率；增加鋼模板投入，每塊墻體投入2層翻轉(zhuǎn)鋼模板（3*3m），保證連續(xù)施工；增加木模板投入，將墻體內(nèi)側(cè)面的所有空洞、豎井、隔墻、檢修平臺、電梯井、樓梯井全部改用為木模板，減少了使用定型模板占用塔機吊裝時間，為周邊鋼模板吊裝及倉面內(nèi)材料吊運節(jié)約了大量時間，同時有利于實現(xiàn)多工作面同步作業(yè)，大大縮短了備倉周期；在376.6m高程板梁結(jié)構(gòu)施工中，采用貝雷梁作為模板支撐，方便立模，工序簡捷，降低施工難度。（3）增加人員投入。把施工一線人員配齊、配全、配夠、配強，增加模板工、鋼筋工、混凝土工等幾類主要工種的熟練人員，在施工工序銜接及工效提高上制定嚴密的制度，確實地發(fā)揮施工人員的主動性、積極性和創(chuàng)造性。（4）優(yōu)化施工措施。對不影響直線工期的部位，原則上采取協(xié)調(diào)的方式同步施工，對直接占用直線工期的部位，進一步優(yōu)化施工方案，在保證施工質(zhì)量安全的前提下，促進工程進度的按期完成。

在優(yōu)化措施上除了上述的合理規(guī)劃、合理增加材料、設(shè)備投入外，值得一提的是采取了以下兩個結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施：一是在邊墻316.5m高程以上取消了后澆帶，取而代之的是臺階式分倉接頭，這樣施工難度降低，施工質(zhì)量也得到保證，大大提高了施工速度。二是在底溫季節(jié)施工時，由于溫度控制方便實施，邊墻由分3倉改為分2倉施工，這樣更加有利于入倉皮帶機澆筑效率，減少了備倉工序，縮短了備倉時間，大大提高了施工效率。

4 質(zhì)量保證措施

（1）混凝土溫控措施主要采用保溫、灑水養(yǎng)護、麻袋養(yǎng)護、通水冷卻、噴霧降溫等方法；（2）原材料在使用前應(yīng)通過實驗檢驗其各項技術(shù)指標，符合要求后方可投入使用；（3）嚴格按施工圖紙、設(shè)計規(guī)范進行施工，嚴格控制工序質(zhì)量；（4）皮帶機入倉時，不可避免會帶來混凝土水分損失、外來水分侵入、骨料分離等情況發(fā)生。為了降低使用皮帶機入倉而帶來的質(zhì)量影響，對皮帶機入倉系統(tǒng)提出了高標準的要求：首先對皮帶機的運行穩(wěn)定性進行控制，做到勤保養(yǎng)、勤清理、勤更換刮刀片，減少皮帶機漏槳漏料，保證入倉強度；其次在皮帶機機頭下料處加設(shè)三把以上“刮刀”（刀片用聚胺脂制作），將粘附在皮帶上細料刮干凈，減少骨實損失；第三將皮帶機全程搭設(shè)遮陽棚防止陽光直接照射混凝土時間過長，減少水分損失；再是對溜管下料口處安設(shè)緩沖節(jié)，選擇轉(zhuǎn)速小于2.5m/s皮帶機電機，倉內(nèi)分料小車與倉面下料點之間采用皮溜筒下料，并保證溜筒出口與受料點之間距離小于1.5m，能較好地減少骨料的分離程度。實踐施工經(jīng)驗證明：通過嚴格、有效的過程控制，施工質(zhì)量能夠完好地控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

在通航建筑物施工期，電站已下閘蓄水，上、下游河道已過水，其主體工程本體段成了一個孤立的工作面，具有結(jié)構(gòu)復雜、工作面受限狹小、起重吊裝垂直設(shè)備布置難度大、工期緊等特點，而在沙沱電站更具有其特殊性。根據(jù)烏江流域“三年水運大會戰(zhàn)”要求，為了按期實現(xiàn)整個流域的全面通航，須下大力度加快沙沱電站的通航建筑物本體段建設(shè)。過程中，從全面的施工準備開始，進行反復的論證和精細求精的計劃，細化布置和安排了相關(guān)設(shè)施，優(yōu)化了相關(guān)方案及局部結(jié)構(gòu)，加大了相關(guān)資源的投入，采取了一系列加快施工措施，確保了“會戰(zhàn)”目標圓滿完成。