枕头坝一级水电站右岸3#～5#泄洪闸闸墩混凝土水上施工工艺研究与实施

严 亚 雄

(国电大渡河枕头坝水电建设有限公司，四川 乐山　614700)



枕头坝一级水电站右岸3#～5#泄洪闸闸墩混凝土水上施工工艺研究与实施

严 亚 雄

(国电大渡河枕头坝水电建设有限公司，四川 乐山614700)

摘要：介绍了在闸墩胸墙以下每个闸墩单独全断面浇筑上升，胸墙以上施工时分上、下游两段分别浇筑上升，即在闸墩上设置临时施工缝，每个闸墩前半幅作为先浇块与胸墙连在一起先期上升，以保证泄洪闸金属结构安装等工作能提前进行，而对于施工缝面以下各闸墩作为后浇块单独浇筑上升。

关键词：泄洪闸；混凝土；施工方案；枕头坝一级水电站

1工程概述

枕头坝一级水电站3#～5#泄洪闸坝段位于导流明渠内，左岸与右岸距离为42m，泄洪闸进口底板高程为585m，单孔尺寸为8m×16m(宽×高)，孔顶以上设胸墙，胸墙底高程为601m；坝顶高程626.5m，闸墩高41.5m；中墩厚5m，边墩厚4m；闸底板厚8m，闸室顺水流方向长60m。3#～5#泄洪闸闸墩在2011年10月已施工至高程595m,其以上部分于2013年汛末开始施工，2014年汛前浇筑到设计高程，以满足2014年汛期泄洪的要求。2014年汛后安装检修闸门，利用检修闸门挡水和3#～5#泄洪闸消力池尾部土石围堰、纵向混凝土围堰形成三期基坑。为降低事故门槽安装强度，事故门槽分两个阶段向金结提交工作面，分别为604m高程以及将闸墩混凝土浇筑到设计高程。

大渡河洪水是在上游融雪基础上加上中下游暴雨洪水组成。由于汇流面积大、雨区分散、降雨多连续发生，因而往往形成多峰洪水，涨落变幅小、底水高、持续时间长，其中下游地区受青衣江、马边河暴雨区的影响暴雨出现机会较多，多发生短历时强降水，形成洪水的过程陡涨陡落，峰高、量相对不大。

该电站上游的深溪沟电站已完建，为以发电为主的大型水电站，深溪沟水电站共设四台机组，单机额定流量650m3/s，最大引用流量2 600m3/s，总装机容量660MW，库容0.322 7亿m3，具有日调节能力，对枕头坝一级水电站设计洪水成果的调节影响小。

深溪沟电站上游为瀑布沟电站，亦为已完建工程，是以发电为主、兼顾防洪任务的大型水电站，总装机容量3 300MW，库容50.64亿m3，具有季调节能力，其将对枕头坝一级水电站的设计洪水具有一定的调节影响。

根据深溪沟水库出库流量，实测了3#～5#泄洪闸过流水位，建立了深溪沟出库流量与导流明渠3孔泄洪闸处595m高程以下水位流量关系(表1)。

2013年10月，深溪沟电站下泄流量处于1 000～3 000m3/s之间，此时枕头坝一级水电站已浇筑到高程595m的闸墩经常被淹没，不具备施工条件。结合总工期安排，3#～5#泄洪闸务必在10月开始施工，故必须依靠上游两座电站限流，创造必要的施工条件。 由于3#～5#泄洪闸595m高程以上混凝土施工期间导流明渠一直处于过流状态，施工安全问题非常严峻。

另外，在3#～5#泄洪闸高程595～601m施工期间流量较大时存在水位超高的风险，因其流速较大，模板及钢筋加固难度大，进而影响到混凝土浇筑。

2水上施工工艺研究

2.1施工工艺

对于闸墩胸墙以下每个闸墩单独全断面浇筑上升，胸墙以上施工时分上、下游两段分别浇筑上升，即在闸墩上设置临时施工缝，每个闸墩前半幅作为先浇块与胸墙连在一起先期上升，以保证泄洪闸金属结构安装等工作能提前进行；施工缝面以下各闸墩作为后浇块单独浇筑上升。将临时施工缝作成台阶状，向上游方向收台阶，台阶宽1m。施工缝面设键槽、插筋，台阶顶面在后浇块上加并缝钢筋。浇筑层高按3m/层控制，共分11层，胸墙第一层一次立模后分两次浇筑成型，第一次浇筑1.5m，待混凝土强度达到要求后进行第二次1.5m的浇筑。胸墙及弧门支座牛腿处的支撑采用型钢在钢筋加工厂焊接成桁架，施工现场组焊成型。其中胸墙处直接在桁架上进行方木、模板的铺设，中间夹楔块以利于拆除，弧门支座牛腿在桁架上采用φ48钢管搭设承重架、套可调丝杠然后进行模板的铺设。闸墩墩头墩尾采用定型大钢模，其他部位除门槽和胸墙部位外，原则上采用大钢模。所有建筑材料使用布置在右岸非溢流坝段坝顶和纵向导墙上的两台MQ1260门机吊运入仓。施工人员通过布置在左右两侧的爬梯进出仓号，闸墩间设有交通栈桥。

表1　深溪沟电站出库流量与3#～5#泄洪闸水位关系表

2.2施工程序

3#～5#泄洪闸混凝土施工程序为：

制作安装安全操作平台→闸墩之间挂设第一层安全网→开凿闸墩水平键槽及表面凿毛→打锚筋桩孔、安装锚筋→钢筋及止水修复→基础面验收→测量放线→安装钢筋→安装模板(含搭设支撑钢管架)→仓号验收→混凝土浇筑→拆模、养护→下一层备仓、混凝土浇筑与养护。

2.3水流控制

结合进度计划安排及水位流量曲线综合分析，3#～5#泄洪闸限流分四个阶段进行，闸墩高程595～598m为第一阶段，闸墩高程598～601m为第二阶段，胸墙高程601～604m为第三阶段，高程595～601m门槽导轨安装及二期混凝土回填为第四阶段，其中在第四阶段控流期间，高程601～604m层的剩余工作可以施工完成，后续施工不需要控流，限流情况见表2。

表2　3#、4#、5#泄洪闸浇筑期间限流流量～时间表

结合枯水期上游电站的发电情况，限流主要为高程595～601m之间。

2.4胸墙及牛腿底部支撑承重架的设计

胸墙及牛腿底部模板支撑体系采用钢桁架，桁架由型钢加工制作成桁架片连接而成，间距120cm，桁架片直接锚固于已浇筑混凝土上，锚固长度为50cm。

图1　胸墙桁架片设计图

桁架片设计计算情况见图1。钢筋混凝土浇筑厚度按1.5m计算，桁架片间距120cm，底模采用小钢模，铺设在桁架顶上，桁架片荷载为：

恒载为钢筋、混凝土和底模所施加的荷载：q恒=27×1.5×1.2=48 (kN/m)。

活载为人和机械等所施加的荷载：q活=6 kN/m。荷载为均布线荷载(图2)。

荷载作用下桁架片的弯矩见图3。

根据PKPM计算：梁上部受拉最大弯矩M=40.58 kN·m, 最大应力 σ= 191.91 kN

图2　胸墙桁架片荷载图

图3　弯矩包络图

图4　剪力包络图

荷载作用下桁架片的剪力见图4。

根据PKPM计算：最大剪力V= 82.24 kN ，最大剪应力τ=67.5 kN

荷载作用下桁架片的挠度变形见图5。根据PKPM计算：

梁的(恒+活)最大挠跨比: 1/ 487< 梁的容许挠跨比: 1/ 400。

通过上述计算得知，桁架承载力满足施工要求。

3水上施工工艺实践

3.1混凝土面凿毛及凿键槽

对老混凝土表面进行人工凿毛处理。使用钢钎、风镐将其表面凿毛，清理松动的石子，露出老混凝土的坚实层，再用冲毛机将缝面冲洗干净并将坑洼中的明水用棉纱吸干，保证仓面无积水。

图5　钢梁绝对挠度图

混凝土凿键槽主要采用液压破碎锤施工，对于局部破碎锤不能施工的区域用风镐进行凿挖施工。施工前，测量人员按照图纸放出键槽尺寸，首先采用切割机对混凝土进行切割，然后采用破碎锤及风镐进行凿挖，破碎锤采用门机吊装入仓，施工过程中遇超高水位时及时将其吊出仓号。

3.2钢筋桩施工

钢筋桩造孔采用哈迈90液压钻施工，造孔孔径为φ90，孔深1.5m，孔内注入M35水泥砂浆，其中闸墩中墩间排距为2m×2m，边墩间排距为1.5m×2m，注浆采用注浆机搅拌后由人工灌注，液压钻采用门机吊装入仓，施工过程中遇超高水位时及时将其吊出仓号。

3.3钢筋及止水的修复

3.3.1钢筋的修复

对弯曲的钢筋需要套钢管调直，对断损的钢筋则采用风镐逐根凿挖，凿挖深度为露出钢筋至少10 d(d为钢筋直径)，然后进行焊接。

3.3.2止水的修复

(1)铜止水的修复。

对于撕裂的铜止水片，先将被撕裂的铜止水复位，然后对裂口进行双面焊接，必要时采用风镐凿挖；对于有破洞或缺口的铜止水片，先恢复破洞或缺口部位止水的平整，然后采用与受损止水同母材的铜片(尺寸根据破洞或缺口的大小决定，采用搭接焊接的方式)进行补洞双面焊接；对于产生弯折变形的铜止水片，待其表面清理干净后，人工使其复位。

(2)橡胶止水的修复。

对于橡胶止水带上的破损采用橡胶止水片补缺，采用黏结剂连接的方式修复，搭接长度不应小于20cm。修复施工前，应将橡胶止水带表面清理干净。

3.4测量放样

测量人员用全站仪依据设计图纸进行模板大样、钢筋位置及预埋件位置的放样。

3.5钢筋安装

根据图纸要求在钢筋加工厂进行钢筋加工，然后运往施工现场，施工人员依据测量放样的控制点进行钢筋安装，钢筋安装必须满足相关规范要求。

3.6模板制安

闸墩墩头和墩尾模板采用定型钢模板，其他位置主要采用DOKA模板，门槽及局部位置采用P3015、P1015及木模板，DOKA模板及闸墩定型模板使用门机进行安拆。胸墙和牛腿模板采用P3015、P1015及木模板，将支撑加固钢管搭设在桁架上，钢管架的搭设按一般规则进行。在第一层模板安装时，由于收面高程高低不平并且部分边缘被洪水冲坏，为缩短限流时间，加快模板安装速度，模板主要采用大模板，在高程595m层提前制作钢支撑，钢支撑高30cm，大模板采用门机直接吊装架立在钢支撑上进行内撑内拉，30cm空隙统一采用2cm厚、30cm宽的竹胶板补缝。

3.7混凝土浇筑

3#、4#、5#闸墩主要使用右岸挡水坝段顶部的3#-2MQ1260门机与右岸纵向导墙上1#MZQ1260门机吊进行3m3或6m3卧罐入仓浇筑。先在老混凝土面水平面铺2～3cm厚的砂浆，然后浇筑混凝土。根据仓面大小和入仓能力分别采用平铺法和台阶法。铺料方向为沿仓号短边方向，铺料厚度为50cm，采用台阶法时要确保台阶层次清楚、有序，平仓和振捣主要选择φ100插入式振捣器，振捣的方式为梅花形布置，振捣时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆为准。

3.8混凝土拆模及养护

混凝土浇筑完毕12～18h内，对混凝土表面进行洒水养护。混凝土满足强度后拆模，拆模时应注意对细部结构边角的保护和拆模后的光洁度，对破损部位进行合理地修补。拆模后的混凝土要及时进行洒水养护，养护时间为28d左右，如有覆盖要求，可采用麻袋片保护。

3.9胸墙及牛腿底模的拆除

待混凝土强度达到设计要求后，立即进行底模的拆除。模板拆除工序流程为：首先在已浇筑完成的胸墙或牛腿上下放吊篮，人员站在吊篮上拆卸木楔，待木楔拆除后，采用门机吊住模板一头的拖拽方式整体拆除模板。待模板拆除后，立即进行钢桁架拆除，施工人员站在吊篮对桁架吊钩穿2套钢丝绳，1套采用卡环与胸墙或牛腿钢筋牢固相连，待两个吊钩钢丝绳都绷紧后，人工对桁架片进行切割，待桁架片两边全部切断后，将上游钢丝绳慢慢松动，钢桁架在自重作用下慢慢滑出胸墙底部，固定钢丝绳，将门机吊钩勾住另一套钢丝绳，提起桁架片，解掉固定在钢筋上的钢丝绳。如此反复，直至桁架片全部拆除。

4结语

枕头坝一级水电站3#～5#泄洪闸闸墩高程595m以上的混凝土于2013年10月初开始在不限流条件下穿插进行高程595m施工缝面的处理，2013年10月29日～11月10日期间，采用上游电站限流的方式控制过流量，在高程595m以下完成了高程595m以上的第一层混凝土浇筑施工，2014年汛前浇筑到设计坝顶高程，满足了枕头坝一级水电站2014年安全度汛要求。

在枕头坝一级水电站3#～5#泄洪闸闸墩混凝土水上施工工程中，有效地解决了以下水上施工中的难点：(1)3#～5#泄洪闸高程595m以上混凝土施工期间，导流明渠一直处于过流状态，施工安全问题非常严峻。(2)3#～5#泄洪闸高程595～601m施工期间流量较大时，存在水位超高风险且流速较大，模板及钢筋加固难度大，进而影响到混凝土浇筑。在确保安全的情况下，汛前浇筑至设计高程，成功地降低了汛期施工带来的较大安全、投资、进度风险，保证了混凝土浇筑的质量优良。

严亚雄(1990-)，男，四川成都人，助理工程师，学士，从事水电工程建设技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

收稿日期:2015-10-15

文章编号:1001-2184(2015)06-0113-05

文献标识码:B

中图分类号:TV552;TV544;TV52;TV7

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