水电站混凝土大坝内高净空大跨度洞室的封顶施工方案

徐建锋

摘 要：在大坝升船机渡槽段洞室的封顶施工中，首次采用“高空专用移动支撑架 + 预制拱 + 防护桁架”的施工方案，有效地解决了混凝土大坝内高净空、大跨度洞室的封顶施工难题，同时很好地避免了在整个预制拱拼装及其上部坝体混凝土浇筑施工期间设施的干扰及可能产生的安全隐患，有效地节省了直线工期及施工费用，可供类似工程参考。

关键词：洞室封顶施工;高空专用移动支撑架;预制拱;防护桁架

1 工程基本概况分析

顶拱混凝土浇筑期间下方坝后厂房安装间也在同时施工，为确保顶拱下方坝后厂房安装间施工的安全以及该坝段整体施工进度要求，厂房安装间顶拱混凝土浇筑施工首次采用“高空专用移动支撑架 + 预制拱+ 防护桁架”的施工方案本施工方案有效 地解决了混凝土大坝内高净空、大跨度孔洞的封顶施工难题，同时很好地避免了在整个预制拱拼装及其上部坝体混凝土浇筑施工期间对下方施工作业人员、设施的干扰及可能产生的安全隐患，有效地缩短了直线工期及施工费用。该施工方案根据孔洞顶部的形状和尺寸预制19榀（ 每榀分3段） 钢筋混凝土拱形模板（ 简称“预制拱”），采用高空专用移动支撑架辅以吊装设备在高空对预制拱进行拼装，形成孔洞上部混凝土浇筑的拱形底模，然后在底模上进行上部混凝土浇筑。底模无 需 拆 除，直接作为坝体混凝土的一部分。高空专用移动支撑架作为高空施工平台，自带动力，具有水平行走、垂直升降的特点。每个安装工位能同时满足3榀（9段） 预制拱的就位拼装施工。预制拱拼装完成形成拱形底模后，可以独立承担新浇筑混凝土的荷载。在3榀预制拱拼装完成后，高空专用移动支撑架下降，并与预制拱脱开一定的距离，然后沿轨道行走到下一个安装工位，依此类推，逐段进行其他榀预制拱的拼装，直至全部预制拱拼装完成，形成整个拱形底模。

2 具体实施方案分析

预制拱共分19榀，满布于顶拱，中间17 榀为倒“T”形，两侧2榀为“L”形。由于混凝土大坝内孔洞的跨度为39.5m，采用单跨预制拱直接跨越孔洞两端，预制拱的重量及尺寸分别超出了现场吊装设备和运输设备的工作范围。因此将每榀预制拱分3段制作，控制每段的自重不大于25t，长度不大于18m，以便很好地适应现有设备的能力。段与段间接头采用现场钢板焊接连接。高空专用移动支撑架主要为预制拱拼装提供施工平台并兼作预制拱拼装施工期间的安全防护平台。其需承担预制拱以及预制拱在拼装施工过程中可能产生的其他各种荷载。高空专用移动支撑架由弧形钢桁架及升降调节机构组成，弧形钢桁架宽度4m，为矩形断面的空间立体桁架形式，外形顶部为两个平行的柱面，弧形钢桁架由四榀平面桁架组成，二榀为一个单元。单元内二榀桁架之间用腹杆相连。每个单元单独制作，吊装就位后单元间采用系杆连接为一整体。由于弧形钢桁架跨度较大，整单元制作存在运输及吊装困难，因此单元分几节制作，在现场拼装。高空专用移动支撑架在其两端设升降调节机构。升降调节机构由升降装置及行走装置组成，分别控制高空专用移动支撑架的升降及行走。

3 施工工序及工期分析

3.1 施工工序

施工工序为： 预制拱预制、防护桁架、高空专用移动支撑架金属结构制作悬挑牛腿施工（当坝体混凝土浇筑到牛腿底高程时与坝体混凝土同时浇筑）安全防护桁架铺设 高空专用移动支撑架的安装调试 预制拱安装 上部坝体混凝土浇筑 上部混凝土浇筑完成后防护桁架及高空专用移动支撑架拆除。

3.2工期分析

本方案工期分析为悬挑牛腿施工开始至预制拱顶以上 1.5 m 高处坝体混凝土浇筑完成所需工期。

（1）预制拱预制、防护桁架、高空专用移动支撑架金屬结构制作。预制拱预制应在预制厂提前预制并存放，确保封顶施工期间的预制件及时供应，该部分不占用大坝混凝土浇筑时间，对大坝浇筑工期无影响。防护桁架及高空专用移动支撑架在金属加工厂制作存放，其制作期间对大坝浇筑工期无影响。

（2）悬挑牛腿施工。悬挑牛腿总高度6m，悬挑长度3.2m。悬挑牛腿混凝土方量约830m3，该部分为新增混凝土，分上下游两侧浇筑，每侧方量约415m3，牛腿高6m，分两仓浇筑每仓新增混凝土浇筑方量约207.5m3，由于方量较小其对大坝混凝土浇筑工期影响可忽略不计。

（3）防护桁架安装。防护桁架采用港机，安装工期按2d 计。

（4）高空专用移动支撑架安装调试。高空专用移动支撑架安装采用港机，其安装调试工期9d。

（5）预制拱安装。预制拱安装采用港机施工，预制拱共19榀，每榀分3段共计57段。安装时预制拱各榀间应采用由中间向两边的顺序安装。安装时首先高空专用移动支撑架就位并顶升至安装要求高程，再按先两侧后中间的顺序进行单榀预制拱的拼装。每榀预制拱安装就位后应及时与相邻拱及坝体拱座处连接以增强其稳定性。头三榀预制拱安装时由于对就位精度要求较高且为初次安装，所需时间较长按每2d安装1榀计共需6d，其余预制拱安装按每1d 1榀计，共需16 d并考虑到其他因素影响，预制混凝土模板安装工期按25d计。

（6）上部坝体混凝土浇筑。上部坝体混凝土浇筑在预制拱安装完成后即可进行，其浇筑进度与坝体混凝土正常浇筑进度相同。

（7）安全防护桁架及高空专用移动支撑架拆除。上部混凝土浇筑完成后，拆除安全防护桁架及高空专用移动支撑架。该拆除顺序为先拆除防护桁架，再拆除高空专用移动支撑架。防护桁架应在上部坝体混凝土全部浇筑完成，对下方厂房无施工影响后拆除。拆除采用港机吊运至临时存放场地并转运。拆除顺序应先拆除栏杆等周边附属结构，再拆除钢桁架。防护桁架拆除完成后再将高空专用移动支撑架吊走。至此封顶施工全部完成。该部分施工在坝体混凝土浇筑完成后进行，对坝体混凝土浇筑工期无影响。

结束语

水电站厂房安装间顶拱混凝土浇筑施工已完成，由于是在水电工地首次采用“高空专用移动支撑架 + 预制拱 + 防护桁架”的施工方案解决大坝内高净空、大跨度孔洞的封顶施工问题，相关单位非常重视，在施工过程中对预制拱上有代表性的9个点分别进行了60～78次不同浇筑时段的变形监测，将实测结果与设计值进行对比，实测结果与设计值接近，与预期结果吻合好。此种施工方案今后可以在其他水电工地推广应用。

参考文献

[1]曾涛，何永明.仙游抽水蓄能电站工程地下洞室开挖施工方法探讨[J].安徽建筑， 2015， 22（3）：47-48.

[2]周发海，刘文，刘阳等.小型洞室充砂溶洞地基防渗处理施工工艺[C]// 中国水利学会地基与基础工程专业委员会第13次全国学术研讨会.2015.