锦屏水电站305 m高拱坝表孔支撑大梁施工方案综述

张 宏 仑

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

锦屏一级水电站坝址区位于四川省木里、盐源两县毗邻处的普斯罗沟峡谷段。大坝为世界第一高拱坝，最大坝高305 m，为已建和在建的世界上最高的拱坝。就高拱坝而言，一般泄洪流量大、表孔数量多。为提高坝体上部拱的作用，增强其整体性，表孔上部一般均设置尺寸比较大的整体连接大梁。该表孔大梁除了可以连接顶部拱圈外，还可以作为表孔弧形门的支撑结构等。为了提高坝体的整体性，支撑大梁一般跨横缝布置，同时，为了满足施工期坝体横缝灌浆的需要，支撑大梁又不能在施工初期连成整体，需要在支撑梁中设置宽缝，避免在坝体冷却期间对坝体的约束，从而有利于横缝的张开和接缝灌浆。

本工程共设置了4孔表孔，表孔支撑大梁断面较大，位于高程1 868～1 885 m之间，上下游最大宽度为15.6 m，支撑大梁最大跨度为7.98 m，下游跨度最小为6.22 m，支撑大梁上游面在高程1 868～1 874 m之间为1∶1.6的反坡，其余上下游面基本为竖直面。

2 表孔支撑大梁预留施工分缝的设计方案

2.1 跨中分缝方案

锦屏一级水电站1#～4#表孔支撑大梁分缝方式为在大梁跨中位置(即流道中心线位置)设置上底宽2.5 m，下底宽2 m的梯形宽槽。宽槽两侧缝面设置键槽，并对大梁内横河流向钢筋预留接头。考虑到宽槽宽度较小，宽槽内混凝土温度收缩较小，其两侧缝面不再设置接缝灌浆系统。

2.2 宽缝后期填缝处理方案

宽缝回填应在1 868 m高程(大梁底高程)以下大坝接缝灌浆完成后进行，并与同高程灌区接缝灌浆同步施工为宜。1#～4#表孔宽槽回填施工应同步施工。宽槽填缝前应将两侧缝面进行凿毛处理，并将槽内垂直水流向钢筋采用焊接形式进行搭接。支撑大梁中部宽槽采用二级配微膨胀混凝土分层浇筑的方式，浇筑层厚可结合现场情况采用1.5 m或3 m，浇筑间歇期按5～14 d控制。

2.3 对钢筋过宽缝采取的处理方案

为适应大坝在接缝灌浆前的变形需要，大坝表孔支撑大梁相应高程(1 868 m以上)横缝接缝灌浆完成前，钢筋过宽缝按断开处理；待大坝高程1 868 m以上横缝接缝灌浆完成后，宽缝处钢筋需采用帮条焊连接。在支撑大梁梁底布置有三层钢筋，钢筋层距、间距均为20 cm。由于需要采用帮条焊接，最底部一层钢筋焊接受作业条件限制，施工难度大，为此，宜对钢筋接头的布置形式、位置进行详细研究，以便于施工作业。

3 表孔大梁施工支撑方案之比较

3.1 方案一：满堂红脚手架方案

表孔溢流面需要预留二期回填混凝土，脚手架在溢流堰体一期施工预留的台阶上进行搭设，脚手架最大搭设高度约20 m。经初步计算，立杆间排距为35 cm，步距为70 cm搭设可承受1.5 m厚混凝土重量。该施工方案占压表孔溢流堰工作面，对工期控制不利。

3.2 方案二： 钢桁架方案

采用在闸墩施工过程中预埋工字钢，然后在工字钢上跨横缝安装钢桁架作为大梁底部支撑的方式。为了避免后浇筑块大梁混凝土浇筑时对先浇筑块大梁混凝土钢桁架增加荷载而产生不利影响，对左右两侧支撑大梁分别用底部的钢桁架间隔支撑，互不影响，钢桁架间隔5 cm布置，可以满足3 m浇筑层厚的荷载。

3.3 方案三：三角支撑架方案

利用在两侧闸墩施工过程中预埋的工字钢固定三脚支撑架，三脚架按间距0.75 m布置，根据支撑大梁的跨度不同设计了三种高度三脚架，水平长度根据渐变值进行递变，可以满足支撑3 m层高浇筑荷载。

经过方案对比分析，最终选择方案三为实施方案，方案对比分析情况见表1。

表1 方案对比分析表

4 表孔支撑大梁采用的施工方法

4.1 支撑系统设计

利用在两侧闸墩施工过程中预埋的工字钢固定三脚支撑架，三脚架间距0.75 m布置。根据支撑大梁的跨度不同设计了三种高度的三脚架，水平长度根据渐变值递变，三脚架安装前，先在仓内焊接支撑桁架，利用仓内的汽车吊进行单榀安装。三脚架可根据具体的荷载选择合适的型钢加工，埋入混凝土内部的长度一般不小于1.5 m，同时，焊接适量的下拉锚筋以分散应力，防止对混凝土局部产生破坏。

4.2 施工期配筋的设计

为保证支撑大梁施工时承受施工荷载时的安全，一般应进行施工期配筋。表孔支撑大梁为悬臂结构，施工期最大悬臂长度为3.45 m，为双筋矩形截面，顶部为受拉区，底部为受压区，主筋均为φ36@20 cm，辅筋为φ32@50 cm，保护层厚度为10 cm。以第一层1.5 m高支撑大梁为研究对象，取1 m宽。

泄洪表孔支撑大梁采用C18040混凝土浇筑，强度相当于C30混凝土，推算得7 d强度约为17 MPa。根据《水工混凝土结构设计规范》，对不允许出现裂缝的钢筋混凝土构件在荷载效应标准组合下，其抗裂验算应符合下列规定：

对于受弯构件：Mk≤γmαctftkW0

对于悬臂梁：Mk=ql2/2=79.5×3 4502/2=4.7×108N·m<γmαctftkW0=1.55×0.85×2.01×4.1×108=10.9×108N·m(计算过程从略)，设计蓝图所配的受拉钢筋已满足规范规定的正截面抗裂要求。

为提高安全系数，将大坝表孔支撑大梁首仓新增施工期纵横向钢筋调整为φ36@20 cm，其后3层施工期钢筋顺流向按φ32@50 cm、横向按φ36@20 cm配置。首仓施工期钢筋安装高程为

1 869.2 m，其后三层新增施工期钢筋安装高程分别为1 870.7 m、1 872.2 m、1 873.7 m。新增施工期钢筋锚入坝体长度与设计钢筋等长。

4.3 混凝土的分层与浇筑

表孔支撑大梁底部高程为1 868 m。考虑到支撑系统的受力要求，前4仓均按1.5 m升层浇筑，以后按3 m浇筑。缆机配3 m3卧罐吊混凝土直接均衡缓慢放料入仓，人工平仓，采用平铺方式卸料，铺料厚度为50 cm并采用φ100、φ70振捣器进行振捣。由于支撑大梁设计配筋没有考虑施工期荷载，因此，在支绞大梁每层浇筑层面布置了一层施工期钢筋，具体钢筋布置形式根据施工期荷载进行计算。

5 施工中需要注意的事项

(1)由于采用跨中分缝的方案且因表孔支撑大梁在施工期为悬臂结构，加之大梁为大体积混凝土结构，因此，需要切实作好下部支撑措施，确保大梁结构施工期的安全。

(2)为确保大梁运行期结构的整体性、加强大坝顶部结构的刚度，设计单位在表孔支撑大梁内部设置了大量横贯几个坝段、横河向的分布钢筋，钢筋密集，因此，要做好接头位置的布置以及宽缝位置的钢筋接头处理。

(3)大梁支撑结构宜考虑从闸墩进行支撑，避免占压下部表孔流道混凝土结构的施工工作面而对表孔流道表层混凝土施工工期产生影响。

6 结 语

本工程支撑大梁采用跨中分缝、在闸墩两侧安装三脚架的支撑方案，避免了支撑大梁施工支撑系统对底部溢流面工作面的占压和影响，同时避免了相连坝段之间的施工干扰，施工简便、工程量相对较少，施工质量有保证，对同类工程的施工具有一定的借鉴意义。