三岔河水电站大坝面板分期施工技术优化措施

郭 继 怀，　张 卫 林

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

三岔河水电站大坝面板分期施工技术优化措施

郭 继 怀，张 卫 林

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：三岔河水电站大坝原设计方案为一期填筑至顶高程，面板一次浇筑至顶高程。为实现2015年底电站提前发电的目标进行了技术方案优化，将大坝填筑及面板施工均分为两期施工。一期面板施工高程的合理性对面板后期质量、蓄水量及最大收益等将起到关键性的作用，因此，确定最为合理的一期面板施工高程至关重要。

关键词：三岔河水电站；大坝面板；分期施工；技术优化

1概述

三岔河水电站位于云南保山地区腾冲县猴桥镇，为槟榔江梯级的龙头水库，坝址控制流域面积382.4 km2，多年平均流量为31.3 m3/s。电站距昆明市720 km，距腾冲县74 km。

三岔河水电站为二等大(2)型工程，工程开发任务单一，仅为发电，采用混合式开发。正常蓄水位高程为1 895 m，总装机容量72 MW。正常蓄水位以下库容2.59亿m3。

枢纽布置主要由混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道、左岸泄洪放空隧洞、左岸引水发电系统和左岸导流隧洞组成。

混凝土面板堆石坝坝顶高程1 900 m，趾板最低建基面高程1 806 m，最大坝高94 m，坝顶长度为331 m，坝顶宽度为8 m。上游坝坡为1∶1.4，下游坝坡在1 870 m高程设置宽2 m的马道，此高程以上坝坡为1∶1.6，以下为1∶1.4。

槟榔江流域气候主要受西南暖湿气流和西部

图1　大坝标准断面图

干暖气流的影响，属北亚热带季风气候区，为低纬高原气候，具有干湿季分明，垂直分带明显，水平分带复杂的特点。气候要素随海拔高度变化，气温与蒸发自北向南递增，降水自北向南、从高海拔至低海拔递减。据云南省年降水量等值线图知，流域北部、西部中缅边境分水岭一带为极多雨区，年降水量可达3 000～4 000 mm，其它地区为多雨区，年降水量约为1 400～2 000 mm左右。降水主要集中在5～10月(表1)。

2面板分期施工的必要性

根据合同文件及三岔河电站建设整体进度计划，电站将于2015年底之前实现首台机组发电。以下几方面因素决定面板必须分期施工。

(1)工期方面。根据合同文件，三岔河水电站开工日期为2013年2月10日，2015年5月20

表1　槟榔江流域年降雨量特征值表　/mm

日导流洞下闸，大坝一次填筑到顶高程，坝体沉降3个月后面板一次施工至1 897 m顶高程。但因众多因素影响，电站实际开工日期为2013年10月19日，坝体开始填筑日期为2013年11月26日，工期推迟了8个月，因此而无法按照合同目标实现发电任务。

(2)施工强度。大坝填筑强度分析：三岔河水电站大坝设计方量为176万m3。按照项目部现有施工资源及施工能力并考虑槟榔江流域雨季较长，按平均每天填筑方量为4 250 m3、每月工作25 d计算，每月可填筑工程量为106 250 m3，坝体填筑总工期需要16.6个月，即2015年4月中旬方可完成填筑任务。按照设计及相关规范要求，坝体填筑完成后需要沉降至少3个月以上方可进行面板混凝土施工。面板施工强度分析：根据填筑进度，面板混凝土浇筑可在2015年7月底开始，根据项目施工能力及资源配置，按每小时浇筑混凝土10.52 m3计算，24 h可浇筑混凝土252.48 m3。由于7、8月正值槟榔江主汛期，每月实际施工日期按20 d考虑，每月可浇筑混凝土的工程量为5 049.6 m3。而面板混凝土设计工程量为12 345 m3，完成全部施工任务共需2.5个月，即2015年10月15日可完成面板混凝土施工。面板总施工面积为29 000 m2，面板混凝土施工完成后开始表面止水施工，计算分析最少工期为3个月，且只有高程1 840 m以下表面止水施工完成并验收合格后方可进行高程1 840 m以下坝前铺盖的施工。按照以上强度分析 ，若坝体一次填筑到顶，面板一次浇筑，2015年发电目标无法实现。

(3)混凝土原材料供应限制。该工程混凝土骨料由其他标段集中生产，生产能力有限。如果将面板一次浇筑至顶，面板混凝土将和溢洪道混凝土、放空洞混凝土等同时施工，可能造成混凝土骨料供应不足。因此，只有将面板分期施工，避开混凝土骨料使用高峰期，方可满足骨料供应需求。

(4)考虑度汛安全。根据2015年安全度汛设计报告，2015年槟榔江流域防洪度汛按50 a一遇设计，按照该标准，2015年汛期围堰基本不能满足度汛要求，必须采用面板挡水，因此，必须在主汛期来临之前将面板浇筑至高程1 845 m度汛高程以上。

(5)经济作用。如将面板分期施工，可实现提前发电，从而为地方经济发挥一定的作用。根据三岔河水电站整体进度要求，电站必须保证在2015年底实现首台机组发电。

3面板分期施工方案的确定

3.1方案确定的原则

经济原则：提前发电，可为地方经济发挥作用；安全原则：在主汛期完成一期混凝土面板浇筑，能够更好地发挥防洪度汛作用，确保安全度汛；质量原则：避开主汛期进行面板混凝土浇筑，可以有效地控制混凝土施工质量，避免混凝土出现低强和裂缝等质量缺陷。

3.2面板的基本情况

三岔河水电站大坝为混凝土面板堆石坝，趾板建基面最低高程为1 806 m，坝顶高程为1 900 m，最大坝高94 m；死水位高程为1 848 m，正常蓄水位高程为1 895 m；面板施工 高 程 为1 807～

1 897 m(防浪墙底高程);面板厚度为0.3～0.62 m，面板总面积约为29 420 m2，混凝土浇筑方量为12 345 m3。大坝填筑于2013年11月26日开始，坝体全断面填筑至高程1 845 m时间(度汛高程)为2014年5月18日，大坝全 断 面 填 筑 至 1 880 m高程(一期填筑)时间为2014年11月20日。根据槟榔江流域多年平均水文资料，为保证面板混凝土施工质量，必须避免雨季施工，且为保证年底发电目标的实现，一期面板混凝土必须在2015年5月底前施工完成。根据实际的面板施工准备情况及相关规范要求的坝体沉降时间，一期面板最早可在2015年4月1日开始浇筑。因此，应将一期面板混凝土施工的工程量控制在2个月之内，否则将无法完成施工任务，况且一期面板混凝土浇筑高程还必须满足首台机组发电需求。

3.3根据填筑沉降数据确定一期面板高程

《三岔河水电站面板堆石坝施工变形观测成果报告》显示：截止2015年3月，大坝高程1 825 m以下坝体填筑时间已达1 a，坝体沉降已趋于稳定；大坝1 850 m高程以下坝体填筑时间为半年，坝体沉降已呈现收敛平稳趋势；大坝1 878 m高程填筑时间较短，目前坝体沉降监测值还处于变形期。

根据目前大坝施工变形观测成果(主要为1 850 m高程)，大坝坝体沉降趋于收敛的时间为5～6月。以此经验值及坝体填筑时间推算，截止2015年4月1日浇筑一期面板时，大坝坝体沉降趋于收敛的高程(即一期面板施工顶高程)应为高程1 855～1 865 m。

3.4选取最大高程施工的风险分析

(1)由于坝体填筑至1 850 m高程的时间为2014年8月，处于主汛期，而坝体填筑至面板高程1 865 m高程的时间为2014年10月底，处于汛末。从类似工程经验看，降雨对坝体沉降存在较大影响，以此推测1 865 m高程相对于1 850 m高程坝体沉降的时间可能相对更长。

(2)一期面板按计划于2015年底施工完成后将继续填筑1 880 m高程以上的坝体。由于上部坝体的加载，下部坝体会进一步沉降，一期面板施工高程越高，上部坝体加载对面板的影响就越大，面板脱空和出现结构性裂缝的概率就越大。因此，将一期面板施工高程选定为1 865 m可能存在一定的质量风险和施工压力。

3.5一期面板施工合理高程的确定

由于坝体填筑至1 855 m高程的时间为2014年9月底(主汛期)，截止2015年4月1日浇筑一期面板时，沉降时间为6个月，对比1 850 m高程的填筑及监测成果，预计到一期面板浇筑时，1 855 m高程以下坝体沉降已趋于收敛；从工程蓄水发电角度考虑：假设2015年11月5日实现下闸蓄水，按设计规范规定采用11、12月80%保证率来水、扣除生态流量后的蓄流量进行测算，预计2015年11月底可蓄至1 848(死水位)～1 850 m高程。如果此时机组具备发电条件，可实现首台机组发电；从库容角度考虑：由于三岔河水电站库容在中低高程部位时较小，从1 855～1 865 m高程之间每提高5 m，库容相应增加约800万m3，库容增加并不明显；从当前面板施工准备的实际情况考虑：从1 855～1 865 m高程之间每提高5 m，面板施工面积约增加2 000 m2。受各种因素影响，面板施工的准备工作相对滞后，且因槟榔江雨季来临相对较早，对面板施工不利，因此，选取较低的面板施工高程进行施工，可有效减小一期面板的质量风险和施工压力。

对以上因素进行分析得知：基于目前大坝施工期变形观测成果及设计、施工规范要求，一期面板高程选取1 855 m较为合适。结合类似工程经验、施工质量、安全可靠度及下一步施工安排等因素考虑可适当抬高面板 高 程，因 此，最 终 选 定1 860 m高程为一期面板施工高程。该高程满足槟榔江防洪度汛要求(防洪度汛高程为1 845 m)，满足首台机组发电目标。浇筑混凝土工程量约为6 000 m3，能够按期完成施工任务。

4一期面板施工情况

待大坝一期填筑至高程1 880 m后即开始一期面板施工的准备工作，一期面板施工时将1 880 m高程平台做为施工平台，该平台宽68 m，长290 m，一期面板的施工主要在该平台进行，包括修建钢筋加工场、安装HZS50型混凝土拌和站及骨料仓、项目临时指挥部以及各种材料、设备的存放。其主要施工方案为：

钢筋在后场提前加工并制作钢筋台车。钢筋在钢筋加工场由技术人员根据设计图纸准确下料加工，合格后采用5 t平板车运输至大坝1 880 m高程平台，采用25 t吊车吊运至坡面的钢筋运输台车运输至施工仓面安装，钢筋台车采用放置在高程1 880 m平台的2台5 t卷扬机牵引。钢筋原材必须经检测合格后使用，必须由经培训合格并持证上岗的专业焊工施焊，钢筋接头搭接长度、焊接质量必须满足规范要求。在模板顶部内侧安装三角木条(直角边5 cm×5 cm)，相邻两仓混凝土浇筑完成后可形成5 cm×10 cm(直角边)三角形凹槽，满足表面止水橡胶棒的安装条件。

模板采用定制钢木组合模板。侧面采用厚5 cm木板制作。由于面板厚度不一，任意一高程模板高度按照0.3+0.003 5H下料(H为高程1 897 m与该高程的高差)和拼装，在模板顶部安装角钢以方便滑模移动。在模板外侧面安装钢筋三脚架固定模板。滑模根据现场实际情况制作，根据工程技术人员计算后确定滑模重量为8.7 t，由经过培训合格的焊工现场施焊。滑模采用2台10 t卷扬机2根φ32钢丝绳牵引。在滑模上搭建简易的振捣平台、收面平台及遮阳棚。

面板混凝土采用无轨滑模施工。混凝土采用HZS50拌和站拌制，拌制人员严格按照试验室出具的混凝土配合比进行生产。由于面板要求的混凝土塌落度为5～7 cm，水平运输采用5 t农用车运输至1 880 m高程平台，垂直运输采用两套溜槽入仓。混凝土浇筑前，试验人员严格检查原材质量，不合格的材料绝不允许使用。混凝土浇筑过程中，质检、试验人员实行24 h值班制度，严格控制混凝土浇筑质量并随时检测混凝土塌落度。混凝土浇筑过程中，根据混凝土浇筑进度及初凝情况同时启动两台卷扬机缓慢提升模板。混凝土浇筑采用2套滑模跳仓浇筑，已减少2序仓位侧面安装时间，加快了施工进度。面板混凝土配合比参数见表2。

加强混凝土振捣及养护。混凝土振捣采用5台φ70振捣棒振捣，安排经验丰富的混凝土工振捣，振捣过程严禁超振和漏振且以混凝土表面不泛气泡及混凝土不下沉为宜。止水及监测仪器等埋件附近采用φ50振捣棒振捣，且必须保护好埋件及止水不能遭到破坏与移位。混凝土浇筑完成后24 h即可开始养护，在混凝土表面铺250 g/m2土工布，采用竹片、钢钉将其固定在混凝土面板上，安装洒水花管并安排专人24 h洒水养护。

表2　面板混凝土配合比参数表

由于原设计方案是将面板混凝土一次浇筑至顶高程，现一期先进行1 860 m高程以下施工，将增加1 860 m高程水平施工缝。为避免水平施工缝渗水，一期面板浇筑时，在1 860 m高程预留楔形接头，并在二期施工时增加一道30 mm×30 mm遇水膨胀止水条，二期面板浇筑完成后增加表面止水。一、二期面板分缝情况见图2。

一期面板混凝土按照计划于2015年4月1日如期开仓浇筑，并于2015年5月17日完成全部混凝土施工任务，累计浇筑混凝土工程量6 200 m3，比预计工期提前13 d完成施工任务，整个施工过程质量、安全受控。

图2　楔形接头大样图

5施工质量

5.1面板混凝土质量

在面板混凝土施工过程中加强了对混凝土原材、拌合及浇筑质量的质量监督工作，并对混凝土取样检测，检测结果满足设计及相关规范要求。

一期混凝土面板浇筑完成3个月后，采用人工及物探对面板脱空及裂缝进行检测。检测未发现混凝土内部存在质量缺陷，也没有发现混凝土面板有裂缝现象发生，一期面板混凝土施工质量满足设计及规范要求。

表3　混凝土质量检测成果表

5.2面板防渗质量

三岔河水电站一期面板于2015年5月17日浇筑完成，电站于2015年11月20日正式下闸蓄水(一期)，2015年12月26日实现首台机组发电目标。下闸蓄水前，量水堰帷幕灌浆完成后对坝后量水堰渗流情况进行了监测，多次监测得到的平均渗流量为2.4 L/s。一期蓄水后，再经多次对量水堰渗流量进行监测后得知渗流量满足规范要求，监测数据见表4。

6结语

表4　蓄水后量水堰监测成果表

一期面板施工完成后得到的各项数据表明：一期面板混凝土质量、面板渗流量等指标均满足设计及规范要求，从而为2015年槟榔江安全度汛起到了关键作用。电站提前发电，为地方经济建设发挥了重要作用。一期面板混凝土浇筑完成后，对各项数据进行了统计与研究分析，总结了施工经验，为大坝二期填筑及二期面板施工提供了可靠的参考依据。实践证明：面板的分期施工，有效地减小了二期面板施工的施工压力，为二期面板按期顺利施工提供了保证。

收稿日期:2016-04-06

中图分类号:TV7;TV52;TV51;TV641;TV544

文献标识码:B

文章编号:1001-2184(2016)03-0026-05

作者简介:

郭继怀(1985-)，男，甘肃灵台人，助理工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

张卫林(1984-)，男，河南焦作人，工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)