摘 要 本文結(jié)合土谷塘航電樞紐工程三期閘壩施工，從閘壩混凝土施工、混凝土模板工藝及混凝土配合比優(yōu)化等角度，闡述了逐一研究和解決閘壩大體積混凝土快速施工相關(guān)技術(shù)難題的過程。

關(guān)鍵詞 閘壩；混凝土；快速施工；實(shí)踐

1 工程概況

土谷塘航電樞紐工程位于湘江干流中游，正常蓄水位58.0m，總庫(kù)容1.97億m3，工程以航運(yùn)為主，兼顧發(fā)電、灌溉、交通、旅游、養(yǎng)殖及城鎮(zhèn)開發(fā)等綜合效益。樞紐規(guī)模為Ⅱ等大⑵型，樞紐從右至左依次為船閘、預(yù)留二線船閘、副壩、17 孔凈寬20m 的低堰泄水閘、1 孔泄洪排污閘、電站廠房、魚道。

按本標(biāo)段總進(jìn)度計(jì)劃，三期土石圍堰形成、基坑初期排水完畢后，即進(jìn)入三期泄水閘工程施工階段。三期泄水閘順?biāo)鞣较蚍珠l前護(hù)底段，閘室段，閘后消力池段及海漫段。三期泄水閘共10孔，排漂孔1孔。

2 主要施工技術(shù)難點(diǎn)

本工程三期泄水閘閘壩屬于反季節(jié)施工，具有需要同時(shí)施工的部位多、關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)控制性工期嚴(yán)、施工工藝要求高等特點(diǎn)；而施工任務(wù)繁重、有效施工時(shí)間短、工期壓力大、施工強(qiáng)度高且集中、施工風(fēng)險(xiǎn)大是三期泄水閘施工最大難點(diǎn)。

在保證三期總工期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的條件下，總體施工時(shí)間的壓縮，相應(yīng)的施工強(qiáng)度就高，泄水閘混凝土共10.4萬m3，其中須在圍堰過水前完成近8萬方混凝土的底板低倉(cāng)位施工任務(wù)，而施工周期僅2個(gè)月。為滿足施工強(qiáng)度要求，在短時(shí)間內(nèi)所投入施工設(shè)備、材料、種類就多，人員數(shù)量也很大，施工布置及采用的施工工藝就顯得更為重要。如何在短時(shí)間優(yōu)質(zhì)高效圓滿完成閘壩施工任務(wù)成為本項(xiàng)目施工的重難點(diǎn)。

3 快速施工方案的實(shí)踐

3.1 多孔閘壩大體積混凝土快速施工工藝方法

通過參觀了解同類樞紐施工工藝情況，石虎塘航電樞紐泄水閘閘墩上下游寬度31.8m，閘壩最大高度28m，單孔凈寬20m，閘室底板厚5～8.7m，底板部分采用布料機(jī)施工，高倉(cāng)位采用混凝土輸送泵入倉(cāng)的形式；CC200-24胎帶式布料機(jī)施工期間機(jī)械故障頻發(fā)，功效很低，對(duì)底板混凝土澆筑質(zhì)量存在不利影響，高倉(cāng)位采用一臺(tái)HTB50型泵機(jī)配三個(gè)閘墩輸送管的方式，人工接管維護(hù)工作量大，功效低，經(jīng)常出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，閘墩混凝土級(jí)配無法采用三級(jí)配，混凝土水泥用量大，對(duì)溫控要求高，投入成本也較高。長(zhǎng)沙樞紐閘壩段混凝土施工低倉(cāng)位采用履帶吊及反鏟入倉(cāng)，高倉(cāng)位采用移動(dòng)式建筑塔吊入倉(cāng)，施工速度緩慢，施工成本也較大。這兩種配置方式皆無法達(dá)到直接、快速施工的目的，并對(duì)大體積混凝土澆筑質(zhì)量在施工過程中無法有效進(jìn)行控制。

而三期泄水閘段閘墩上下游寬度35.55m，閘壩最大高度34m，左右岸長(zhǎng)度245m，單孔凈寬20m，共10孔，閘墩寬3m，底板厚4～11.5m。投標(biāo)時(shí)的機(jī)械設(shè)備共布置1臺(tái)MQ600高架門機(jī)、2臺(tái)MQ900高架門機(jī)、2臺(tái)QUY35型履帶式起重機(jī)和1臺(tái)QUY55型履帶式起重機(jī)進(jìn)行高低倉(cāng)位的施工。在三期圍堰過水前，拆除高架門機(jī)，采用履帶吊為砼施工垂直運(yùn)輸設(shè)備。這樣的配置不但無法達(dá)到快速施工的目的，而且存在較大的汛期施工安全風(fēng)險(xiǎn)，一旦洪水突然來臨，3臺(tái)高架門機(jī)是不可能短時(shí)間內(nèi)拆除的，拆除轉(zhuǎn)運(yùn)至安全地時(shí)間至少需要15天，并且洪水過后的重新安裝也至少需要20天左右，無法盡早投入生產(chǎn)形成有效的生產(chǎn)力，無法適應(yīng)工程及湘江洪水陡漲陡落的特點(diǎn)，一旦實(shí)施，實(shí)際工效可能很低，并存在較大的安全隱患。

通過技術(shù)優(yōu)化，施工總布置上分時(shí)間分高程采取了不同的施工方式，經(jīng)過比選，采用的垂直運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備覆蓋范圍沒有問題。1底板及閘墩EL.50m高程（堰面頂高47m）以下施工期：考慮到低倉(cāng)位混凝土約計(jì)7.2萬方，根據(jù)倉(cāng)位澆筑計(jì)劃，約2015.2.28前，采用反鏟及汽車直接入倉(cāng)的方式，進(jìn)行低倉(cāng)位混凝土澆筑，2臺(tái)長(zhǎng)臂反鏟（臂長(zhǎng)17.5m，斗容0.4m3，15000m3/臺(tái)月）施工，1臺(tái)短臂反鏟（1.2m3，15000m3/月）輔助，增加入倉(cāng)強(qiáng)度。2閘墩EL.50m高程（堰面頂高47m）以上施工期：春節(jié)后吊車進(jìn)場(chǎng)，采用上游布置2臺(tái)130t履帶吊（3m3吊罐，6000m3/月），下游布置1臺(tái)100t履帶吊（3m3吊罐，6000m3/月），16t及35t汽車吊輔助吊雜。這樣的優(yōu)化布置，可以充分發(fā)揮設(shè)備的最大使用功效，降低汛期施工風(fēng)險(xiǎn)，有利于隨時(shí)可能發(fā)生的汛期撤退及汛后恢復(fù)施工，極大解決了汛時(shí)撤退與汛后最短時(shí)間內(nèi)形成有效生產(chǎn)力恢復(fù)施工的難題，這種施工方式直接、快速、有效，并在大體積混凝土澆筑質(zhì)量中能更加有效進(jìn)行控制。

通過方案比選并經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理同意，采用的分時(shí)段分高程施工優(yōu)化配置發(fā)揮了設(shè)備的最大使用功效，滿足泄水閘混凝土垂直入倉(cāng)強(qiáng)度需要，與投標(biāo)時(shí)的機(jī)械設(shè)備布置相比，節(jié)約了大量成本，在工期上得到了很大保證，5月10日10#閘墩封頂，6月19日前三期泄水閘11個(gè)閘墩全部到頂。在“5.22”超標(biāo)洪水來臨時(shí)，閘墩全部出水面，未造成較大影響，工程安全度汛。最高周產(chǎn)混凝土達(dá)1.1萬方，單月生產(chǎn)最高強(qiáng)度4.75萬方，創(chuàng)所調(diào)查范圍內(nèi)同類航電工程的紀(jì)錄。

針對(duì)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，金結(jié)設(shè)備需要大面積的存放、拼裝場(chǎng)地，為充分利用泄水閘下游海曼場(chǎng)地，建議優(yōu)化了海漫結(jié)構(gòu)，由拋石和格賓網(wǎng)護(hù)墊改為混凝土澆筑，這樣場(chǎng)地混凝土場(chǎng)平后可以形成臨時(shí)堆放場(chǎng)地。與投標(biāo)時(shí)相比，節(jié)約了金結(jié)機(jī)電加工及堆放場(chǎng)3000m2。

三期泄水閘多孔閘壩大體積混凝土快速施工布置上的研究，節(jié)約了大量成本，工期上增效明顯，為工程安全度汛創(chuàng)造了有利條件。

3.2 泄水閘閘墩墩頭異形混凝土結(jié)構(gòu)模板設(shè)計(jì)

泄水閘閘墩墩頭混凝土為異形結(jié)構(gòu)，其中上游下部墩頭的圓弧與堰面上游端圓弧相交于堰體迎水面平面，下游墩頭上部有一圓變方過渡段，投影呈45度斜角。墩頭圓弧直徑3m，堰體上游圓弧直徑1m。閘墩外觀如何與墩頭形體及異型結(jié)構(gòu)關(guān)系甚大，異型結(jié)構(gòu)質(zhì)量不易保證，施工難度大。為確保混凝土的外觀質(zhì)量及施工進(jìn)度，墩頭采用大型定型鋼模板，墩身采用平面多卡大模板，根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗(yàn)結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際，在充分考慮混凝土的層間接縫、定型模板面板整體性、便于施工等方面，進(jìn)行定型鋼模板設(shè)計(jì)。

按照施工方案，閘墩混凝土每一澆筑層高度為3m，閘墩混凝土澆筑完畢后，墩頭墩尾通過采用專門設(shè)計(jì)的定型鋼模板，有效減少混凝土層間錯(cuò)臺(tái)、掛簾，質(zhì)量通病得到有效控制，閘墩混凝土整體性較強(qiáng)、色澤均一，外觀質(zhì)量好，達(dá)到了預(yù)期效果。

3.3 水工混凝土采用粒徑60mm以下湘江天然骨料配合比設(shè)計(jì)研究

項(xiàng)目部試驗(yàn)室按施工圖紙的要求和工程師指示，結(jié)合本工程特點(diǎn)，通過室內(nèi)試驗(yàn)成果進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，并報(bào)送工程師審批?；炷僚浜媳鹊脑O(shè)計(jì)方法按相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行。

根據(jù)招標(biāo)文件以及地質(zhì)勘探資料，湘江河道內(nèi)粗骨料的粒徑基本上為60mm以下，而根據(jù)相關(guān)規(guī)范，三級(jí)配骨料粒徑為80mm以下。配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是提高粉煤灰摻量與采用粒徑為60mm以下的粗骨料，使用高效外加劑，優(yōu)化粗細(xì)骨料級(jí)配與配比，降低水泥用量和需水量，以減少混凝土內(nèi)部水化熱升溫。本工程混凝土骨料采用0～5mm、5～20mm、20～40mm、40～60mm粒徑骨料。提高粉煤灰摻量的主要方法是按替代法通過不同粉煤灰摻量試驗(yàn)，得到粉煤灰摻量與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系線，得出在滿足混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下的最大粉煤灰摻量，同時(shí)保證混凝土的施工和易性。

4 結(jié)束語

湘江土谷塘航電樞紐工程三期閘壩面臨汛期頻繁過流的施工風(fēng)險(xiǎn)，通過施工資源分時(shí)間分倉(cāng)位優(yōu)化配置、混凝土外觀質(zhì)量控制及針對(duì)性的配合比優(yōu)化等工藝的研究，極大增加了混凝土入倉(cāng)強(qiáng)度，加快了閘壩施工速度，工程成功接受早汛過流及湘江歷史罕見“11.14”冬汛的考驗(yàn)，樞紐工程安全度汛，同時(shí)，取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯，得到了業(yè)主及當(dāng)?shù)卣囊恢潞迷u(píng)。本工程閘壩高效快速施工工藝的施工實(shí)踐，能夠?yàn)楹罄m(xù)工程和類似項(xiàng)目提供指導(dǎo)和借鑒。

作者簡(jiǎn)介

肖偉明，（1982.10-），男，工程師，中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北宜昌，443002，現(xiàn)從事水利水電工程現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)管理。