碾压混凝土拱坝快速施工技术浅析

曹艳艳

摘 要：招徕河大坝为碾压混凝土双曲拱坝，系目前已建和在建的同类工程中薄壁之最。设计要求的各项技术指标均较高，工期紧，必须有较高的工艺要求和先进的工艺方法，方能满足设计要求。招徕河工程通过现场实例，研究出一套快速施工的施工工艺，可供借鉴。

关键词：碾压混凝；土拱坝；快速施工

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）09-0164-01

1 概 述

招徕河水利水电枢纽工程是位于湖北省长阳县境内、清江中游左岸的一级支流招徕河河口招徕河村，主要开发的任务是一座以发电为主，并具备库区航运、水产养殖、防洪及旅游等综合性效益的Ⅲ等中型水利水电枢纽工程。主要建筑物包括拦河大坝、引水洞、厂房和开关站等，水库正常蓄水位EL300.00 m，总库容0.7033亿m3，电站总装机容量36 MW。

招徕河大坝系三级建筑物，该大坝是一座空间变厚不对称的对数螺旋线型碾压混凝土双曲拱坝。大坝设计最低建基面高程EL200.50 m，坝顶高程EL305.50 m，最大设计坝高105.00 m，大坝各层拱圈的水平拱轴线均由左、右两段对数螺旋线组成。坝顶轴线弧长198.05 m，相应弦长178.20 m，其中，左半弦长68.50 m，右半弦长109.70 m，其河谷宽高比1.70，大坝顶厚6 m，拱冠处底厚18.50 m，厚高比0.17，最大中心角95.55 °，最小中心角49.86 °，最大曲率半径167.85 m，最小曲率半径30.72 m，坝顶轴线弧长198.05 m，相应弦长178.20 m，坝体最大倒悬度0.41，是目前国内外已建或在建的100 m级以上最薄最高的碾压混凝土双曲拱坝。

2 主要施工特点

2.1 坝太薄

大坝顶厚6 m，拱冠处底厚18.5 m，厚高比只有0.17，平均厚度约10 m，是目前国内外已建或在建的100 m级以上最薄最高的碾压混凝土双曲拱坝。

仓号窄而小，仓内拥挤，设备不能正常通仓运行，必要时还需垂直运输设备辅助协调仓内设备运行，仓内工艺组织相当困难，给大坝防渗与排水带来困难，碾压混凝土快速、大规模施工的优点不能充分发挥。

2.2 体型复杂，曲率变化很大

最大中心角95.55 °，最小中心角49.86 °，最大曲率半径167.85 m，最小曲率半径30.72 m，坝顶轴线弧长198.05 m，相应弦长178.20 m，坝体最大倒悬度0.41，在模板规划及翻升、大坝体型快速检测及控制等方面提出了很具有挑战性的技术难题和组织难题。

2.3 混凝土原材料储备不足

由于现场临建场地狭窄，砂石骨料及胶材储备量太小，混凝土原材料基本依赖混凝土开盘后补给供应，对碾压混凝土正常施工带来很大的潜在影响。

2.4 大坝温度控制标准较高，质量标准高

因此，对大坝大体积混凝土温度控制与防裂措施等都有严格的要求；另外坝体采取预埋一、二期冷却系统，通水冷却。增大了施工干扰和质量控制难度。

3 主要的快速施工技术方案

3.1 大坝体型的控制技术

由于大坝的施工方法采用的是连续上升的通仓浇筑，因此，必须将模板设置为连续不断翻升的形式，为了实现模板的快速连续翻升，首先需要对坝体的体型进行有效控制，同时与模板快速检测系统的支持相结合，若模板检测系统无法做到准确快速的应用，则会导致大坝无法实现连续上升的要求。对于招徕河体型而言，由于坝体存在较为复杂的体型特点，因此若盲目的采用传统模板检测方法是行不通的，必须研发一套快速准确的模板检测系统，进一步将模板快速连续翻升得以实现。

编制模板检测软件工作的开展，使传统施工放样方法得到彻底打破，通过全站仪和开发软件的相互配合，将施工放样从设计图纸的条件限制中摆脱出来，在对模板进行调整时，不会受到模板位置和高程的影响，只要将模板顶部任意一点的施工坐标测量出来，并在开发软件内输入坐标，在短暂的数秒内即可将模板的偏差判断出来，在2～3 h内即可完成90套模板的检测工作，为了充分考苏地实现大坝连续上升的检测工作。软件的运用可实现运行稳定、直观方便、操作简单、设计速度快等特点。通过坝体竣工断面测量结果的分析可以看出，坝体轮廓符合设计体型的要求，存在的误差均处于允许范围内。

通过实践可以看出，该程序的应用不仅能够实现模板的快速连续上升，而且还能有效避免涉及图纸所带来的条件制约，有效地提升了工作效率，实现大坝混凝土浇筑施工的连续不断上升，为工程施工的顺利实施、大坝体型准确控制以及模板快速检测工作的开展奠定了坚实基础。

3.2 碾压混泥土坝体排水孔拔管成孔新工艺

在碾压混凝土坝体排水孔成孔施工中，应首先要确保成孔效果和成孔后的排水效果，其次不得导致仓内碾压混凝土的正常大面积机械摊铺机碾压所受到影响，充分考虑成孔的经济型，实现工程成本的有效控制。

通过对拔管法、预埋无砂管法、回填碎石法以及间歇期分段钻机成孔法等多种成孔工艺的应用，均无法达到预期要求。拔管法的应用虽然不会影响到仓内碾压混凝土的正常大面积机械摊铺和碾压，但会导致出现严重的塌孔或堵孔问题，且有过大的孔偏移出现。在碾压施工中，回填碎石法中的浆液容易将碎石进行填充，成孔效果不够显著，且孔位有较大偏移产生。预埋无砂管法的应用不仅会影响到仓内碾压混凝土的正常大面积机械碾压和摊铺，而且容易出现破碎问题。间歇分段钻成孔法和后期钻机成孔法在孔位控制上有较大难度存在，且成本过高；在近几年出现的拔管变态法和预埋透水管变态法也都出现不尽人意的现象。第一，对仓内碾压混凝土的正常大面积机械摊铺和碾压造成影响，与碾压混凝土快速施工的特点出现背离。第二，采用变态混凝土对形成的坝体排水孔四周进行封闭，出现透水性较低的现象。第三，成本过高。

通过仔细总结和分析过去的拔管成孔法工艺及拔管变态法成孔工艺中存在的问题，从而制定出了一整套完善的拔管成孔方案，将150 mm的钢管作为拔管工具，主要由管身和盖子制作构成。

在招徕河碾压混凝土施工过程中，运用新的拔管成孔工艺能够将彻底消除碾压混凝土大面积摊铺及碾压施工中产生的干扰，取消变态混凝土对坝体排水孔四周的封闭。在新工艺的操作施工上过去简单化，大大降低了劳动强度，成本效果及成孔率较高，基本不会有施工成本增加的问题出现，经济效益较为可观。

3.3 广州多维DW150 s型连续拌和站的应用

招徕河工程碾压混凝土施工选用广州多维工程机械投资有限公司生产的DW150S型连续强拌站。该系统是水工领域第一次引进全国产连续式强拌站，在此之前该拌和站主要应用于工民建中，而且系统引进前仅生产过二级配常态混凝土，经与厂家联合对其系统软硬件进行成功改造，满足了干硬性三级配碾压混凝土的生产。DW150S型连续强制式混凝土搅拌站由上料皮带、储料仓、原材料衡量及配料系统、搅拌鼓、中控室及拌和物集料斗等组成，实际生产能力150 m3/h，拌和时间20 s，系统采取连续衡量方式，集中控制。经改造后的连续强拌站具有施工方便，操作和维护简单、工作稳定、出故障率低以及生产量大等优点。该拌和站实际占地面积少，设备运行的可靠性高，特别适用于快速、连续生产混凝土的需要。

4 结 语

在招徕河碾压混凝土拱坝施工过程中通过施工工艺的改进，新工艺的应用及新设备的改进和应用，使碾压混凝土快速、大规模施工的特点得到充分的发挥。工程17个月完成大坝碾压混凝土施工（高温季节停止碾压混凝土施工），共施工碾压混凝土约16.80万m3，平均月升程高度约11 m，最大月升程高度27.30 m，并创下碾压混凝土拱坝月连续上升27.30 m的新记录，创国内碾压混凝土坝坝工界上升新纪录。

参考文献：

[1] 郭勇，郑家祥.高碾压混凝土拱坝施工工艺及模拟仿真研究[J].水电站 设计，2003，（3）.

[2] 张德承.流波水电站碾压混凝土（RCC）拱坝工程施工技术[J].中小企业 管理与科技（下旬刊），2009，（9）.