丹江口大坝溢流坝21～24#坝段高程124 m 以上堰体混凝土施工技术综述

2012-07-12丁新中熊刘斌

四川水力发电 2012年2期

丁新中，熊刘斌

(葛洲坝集团第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概述

按照《南水北调中线一期丹江口大坝加高工程溢流坝堰体延期加高重大设计变更报告》和该工程2013年底完工的时间要求，堰体加高从2011年10月开始至2013年5月结束，利用两个枯水期进行堰体加高施工。本枯水期(2011年10月至2012年5月)进行溢流坝21～24#坝段堰体加高施工，下一枯水期(2012年10月至2013年5月)分别进行溢流坝14～17#和19～20#坝段堰体加高施工。

由于堰体混凝土暂缓加高施工，加之工程渡汛需要，原溢流坝段坝顶结构均已形成，除了闸墩简支跨有少量的预制板可以临时移除外，固定跨坝顶结构均无法移除，绝大部分堰体混凝土只能在封闭的状态下施工，采用门塔机、大型混凝土供料线系统浇筑混凝土已不可能，必须根据现场实际情况研究混凝土入仓和布料方法，做到技术可行、经济合理、保证质量、安全和工期。

2 施工的重点与难点

(1)鉴于裂缝检查处理、碳化层凿除、闸墩自锁锚杆施工、钢筋施工、堰面锚杆施工、廊道和门槽植筋施工、老坝体止水挖出与连接、安全监测施工等工序衔接紧密，相互干扰大，工序多，工期紧，技术要求高，需要合理组织和协调，才能保证施工正常进行。

(2)作业面施工场地狭小，施工干扰较大，作业面高差大，安全防护要求高。

(3)由于坝顶结构已经形成，混凝土供料线的规划布置、安装、升高、拆除均较困难，钢筋、模板等材料无法直接吊运至指定部位，人工搬运工作量很大。

(4)浅宽槽回填前的冷却主要为新浇混凝土的冷却，在一个月之内将浇筑块的温度降至16℃～18℃达到宽槽回填温度后开始回填宽槽混凝土。时间紧、任务重，对后续施工及工程渡汛将产生较大的影响。

3 施工设施布置及特性

3.1 施工设施布置

(1)在溢流坝段新坝顶布置两台M900塔式起重机，塔机轨距和轮距均为16 m，与坝顶500 t门机同轨。主要负责溢流坝段混凝土堵水叠梁门吊装、钢叠梁门的安拆，临时施工平台安拆、堰体混凝土浇筑，皮带机供料线系统安拆、升高、转移，施工栈桥安拆，布料机系统安拆、升高、转移，钢筋、模板等材料吊装等。

(2)在溢流坝21～24#坝段堰体尾部(离坝轴线12.8 m)沿坝轴线方向布置施工栈桥，其上布置两套可移动式混凝土布料机。主要负责溢流坝段后部146 m 高程以下及离坝轴线3 m(在坝轴线上游3 m)及以下区域的混凝土浇筑。混凝土由自卸汽车运输，塔机配3 m3吊罐将混凝土卸到布料机顶部的受料斗内，由布料机浇筑混凝土。为保证施工质量，布料机混凝土供料线系统初次安装高程为140.5 m，经过一次升高后(升高后的安装高程为149.5 m)完成堰面加高混凝土施工。

(3)在闸室内沿水流方向中线布置有皮带机混凝土供料线系统，共布置8套供料线系统(每个闸室一套)，主要负责离坝轴线3 m 以上区域的混凝土浇筑，由自卸汽车直接将混凝土卸到位于坝顶工作门槽处的4.5 m3受料罐内，经溜管、集料斗、移动式皮带机、头部分料装置浇筑混凝土。为保证施工质量，皮带机混凝土供料线系统初次安装高程为143 m，经过一次升高后(升高后的安装高程为153 m)完成堰面加高混凝土施工。溢流坝21～24#坝段堰面混凝土施工布置情况见图1、2。

图1 坝下施工栈桥及布料机系统

图2 闸室内皮带机供料线系统

3.2 堰面混凝土施工设施、设备特性

(1)两台M900塔机起重特性。

两台M900塔机起重特性见表1，其中括号内为1#M900塔机数据，括号外为2#M900塔机数据。

(2)闸室内皮带机混凝土供料线系统特性。

闸室内皮带机混凝土供料线系统特性见表2。

表1 两台M900塔机起重特性表

表2 闸室内皮带机混凝土供料线系统特性表

(3)布料机混凝土供料线系统特性。

布料机混凝土供料线系统特性见表3。

表3 布料机混凝土供料线系统特性表

4 混凝土设备、设施浇筑规划

所有混凝土均由自卸汽车运输。混凝土由三种方式入仓:(1)由塔机配6 m3或3 m3吊罐直接入仓浇筑混凝土;(2)塔机配3 m3吊罐将混凝土卸到布料机受料斗内，由布料机系统布料浇筑混凝土;(3)由自卸汽车将混凝土直接卸到坝顶4.5 m3受料罐内，由闸室内皮带机供料线系统布料浇筑混凝土。

方式一的浇筑区域为溢流坝段下块;方式二的浇筑区域为坝轴线上游3 m 以下的区域，高程为128 m 至146 m 区域;方式三的浇筑区域为坝轴线上游3 m 以上的区域，高程为131.2 m 至151.2 m 区域。

经统计，对于溢流坝单个坝段而言，由M900塔机直接入仓浇筑混凝土量占单个坝段总方量的11.1%;由M900塔机配合布料机系统入仓浇筑混凝土量占单个坝段总方量的26.4%;由皮带机供料线系统直接入仓浇筑混凝土量占单个坝段总方量的62.5%。单个坝段的混凝土总量为9001.5 m3。

5 主要施工技术

5.1 施工程序

根据溢流坝21～24#坝段堰体结构，利用两台M900塔机先浇筑堰体下块混凝土，并在浇筑堰体下块混凝土的同时预埋布料机栈桥立柱基础节。通过工作门槽、检修门槽空腔用塔机安装闸室内皮带机立柱基础节并浇筑基础混凝土。利用两台塔机安装布料机栈桥、布料机、闸室内皮带机供料线系统。

总体施工程序为:混凝土碳化层凿除、裂缝处理、砂浆锚杆施工、植筋施工、自锁锚杆施工→下块混凝土浇筑及布料机栈桥立柱基础节预埋→布料机栈桥及布料机安装→闸室内皮带机立柱基础节预埋及基础混凝土施工→闸室内皮带机系统安装→堰体混凝土浇筑→工作门下闸→吊起堵水钢叠梁门→移交施工部位、准备工程渡汛。

混凝土施工程序为:混凝土碳化层凿除、裂缝处理、砂浆锚杆施工、植筋施工、自锁锚杆施工→堰面钢筋、廊道钢筋、防裂钢筋安装→立模→堰体混凝土分层浇筑→门槽底坎安装及二期混凝土浇筑、预留宽槽二期混凝土回填。

5.2 主要施工技术

5.2.1 布料机混凝土供料线系统技术

布料机混凝土供料线系统由坝下施工栈桥和混凝土布料机组成。施工栈桥由轨道梁、轨道、支撑系统、护栏、立柱等组成，布料机由压重块、平衡重、底座、立柱、连接柱、回转驱动装置、伸缩皮带机总成、顶部受料斗、平台走道护栏等组成。施工栈桥和布料机均由坝顶两台M900塔机负责装拆，由专业队伍负责现场安拆和升高。

混凝土由M900塔机吊3 m3吊罐供布料机供料，通过布料机的行走、回转、伸缩完成布料工作，整个混凝土施工区域无死区。

5.2.2 闸室内皮带机混凝土供料线系统技术

闸室内皮带机供料线系统由坝顶两台M900塔机负责装拆，两台5 t 慢动卷扬机配合，由专业队伍负责现场安拆及升高。

混凝土由自卸汽车运输，自卸汽车直接卸到位于坝顶的受料斗内，经带有缓冲搅拌器的钢管溜管、集料斗到皮带机上。皮带机通过行走机构、头部分料装置、可摆动的软管溜筒完成布料工作，整个混凝土施工区域无死区。

5.2.3 堰面混凝土施工引排水

工作门提起后，即开始进行堰面引排水工作。针对每一孔叠梁门渗漏情况采取不同的措施，对大的渗水点采取引管排水，对分散的小的渗水点采用表面封闭排水，渗漏水经下部集水槽流入集水暗井内，经排水廊道排至下游面，最后对集水槽和集水暗井进行灌浆封堵。

5.2.4 模板规划施工

124 m 高程以上堰面由1∶1斜坡段、抛物线段、两圆弧段、进口垂直段组成。模板规划如下:

(1)在151.4～152 m 高程之间堰顶区域，堰面较平缓，采用挂设样架的方法浇筑混凝土，人工抹面收光。

(2)工作门槽下游面128 m 高程以上斜直段及曲线段与128 m 高程以下斜直段均使用扣模施工。

(3)检修门槽上游面148.5～151.4 m 高程曲线段(圆弧段)较陡部分采用定型模板施工，初凝前边拆除模板、边进行人工抹面收光。

为控制堰面体型，使用钢筋样架定位模板。钢筋样架单独设置和固定，通过测量放样控制样架位置和精度，模板通过钢筋样架固定和定位。

5.2.5 混凝土浇筑

(1)混凝土施工分层。

按照招投标文件及相关设计要求，考虑现场实际情况，堰面混凝土施工分层按2 m 左右控制，层间间歇期为4～9 d，在每层层面上布置冷却水管。

(2)混凝土浇筑。

①混凝土由拌和系统拌制，混凝土水平运输全部采用自卸汽车，混凝土采用三种方式浇筑方式:a.闸室内皮带机系统;b.塔机直接入仓;c.塔机+布料机系统。

②采用台阶法浇筑混凝土，结合面砂浆边浇筑混凝土边摊铺。表层抗冲耐磨混凝土、过渡层和下层混凝土一次性浇筑，在闸墩侧面、模板表面作出明显的分区标识，以防混料。

5.2.6 浅宽槽回填施工

浅宽槽(宽1.2 m×深2 m)混凝土采用带有缓降搅拌器的溜管、集料斗、溜槽浇筑。使用扣模连续翻转浇筑混凝土，人工平仓、振捣和抹面收光。混凝土由自卸汽车运输，由M900塔机将吊罐内的混凝土卸到集料斗中，通过钢管溜管(中间配两个缓降搅拌器)将混凝土卸到其下的集料斗内，经溜槽浇筑混凝土，将溜槽铺设在浅宽槽钢筋表面并固定。