苏阿皮蒂水利枢纽大坝泄流底孔坝段混凝土入仓方式研究

2020-04-23党晓明刘加华王以斌付小洁

水力发电 2020年1期

党晓明，刘加华，王以斌，付小洁

(中国水利电力对外有限公司，北京 100120)

1 工程概况

几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程规模为Ⅰ等大(1)型，主要以发电为主，由碾压混凝土重力坝、坝后式电站厂房、进场道路及交通桥等组成。共安装4台立轴混流式水轮发电机组，总装机容量为450 MW。大坝布置自左至右为左岸挡水坝段、发电引水坝段、导流底孔坝段、泄流底孔坝段、溢流坝段、右岸挡水坝段，共分52个坝段，坝轴线长1 164 m，坝顶高程215.5 m，最大坝高120 m。

泄流底孔坝段为27号坝段，位于河床中间部位，长25 m，采用短有压进口的坝身无压泄水孔[1]，分为2孔，每孔进口体形为椭圆曲线，进口段后设置5 m×7 m(宽×高)事故检修门和5 m×6 m(宽×高)弧形工作闸门。弧形工作闸门启闭机室位于坝体内部，弧形工作闸门下游为坡度1∶10的流道，后接反弧段及挑流鼻坎。泄流底孔坝段横剖面见图1。

图1 泄流底孔坝段横剖面(单位：m)

2 泄流底孔坝段布置特点

在初步设计阶段，泄流底孔坝段采用坝身有压泄水孔方案，弧形工作闸门启闭机室位于坝后；在施工图设计阶段，泄流底孔坝段调整为坝身无压泄水孔方案，将弧形工作闸门启闭机室由坝外移至坝内。结构形式调整后，钢衬及混凝土工程量减少，但泄流底孔坝段内部结构变得更加复杂，施工干扰增大。泄流底孔坝段在流道底板高程以上，除弧形工作门启闭机室下游侧部分为碾压混凝土外，其他均为常态混凝土，不能完全与两侧碾压混凝土坝段同步上升。弧形工作闸门启闭机室移至坝内后，支铰大梁、弧形工作闸门、液压启闭系统、启闭机室内小桥机等安装必须与坝体土建施工穿插作业，对泄流底孔坝段整体施工进度影响较大。因此，如何通过入仓方式的合理选择[2]，解决因结构复杂带来的影响，是确保泄流底孔坝段施工进度的关键问题。

大坝以碾压混凝土为主，施工机械配置主要按汽车直接入仓的方式考虑。进水口坝段材料吊运及常态混凝土浇筑由布置于20号坝段的K80塔机完成；泄流底孔坝段材料吊运及常态混凝土浇筑由布置于左侧26号坝段的QTZ400塔机完成。但QTZ400塔机最大起重量为20 t，常态混凝土仓面较大时，浇筑能力不足。

3 不同阶段混凝土入仓方式

3.1 第一阶段

泄流底孔坝段流道底板以下碾压混凝土施工阶段，除基础垫层为常态混凝土外，其他均为碾压混凝土。在此阶段，泄流底孔坝段与左岸一期基坑29号坝段及其以左的其他坝段同期施工，混凝土由自卸车经一期围堰内侧填筑的下基坑道路运输，主要采取单个坝段单独浇筑的方式施工。垫层常态混凝土采用布置于相邻坝段的长臂反铲进行浇筑；碾压混凝土采用自卸汽车直接入仓的方式施工，根据施工高程的不同，自坝体左侧或下游侧直接入仓。

3.2 第二阶段

泄流底孔坝段流道层常态混凝土施工阶段，上下游方向长度为99.27 m。为保证混凝土浇筑质量，将流道层按上下游方向分3段、左右方向分2段的方式进行分块施工，并在施工缝处设置止水。在此阶段，大坝左岸一期120 m高程以下坝体开始挡水并由导流底孔导流，大坝右岸二期基坑部分开始施工。入仓道路布置见图2。

图2 施工道路布置

前期，混凝土由自卸车经泄流底孔下游侧回填的临时道路运输，至泄流底孔坝段右侧部分底板处，或进入右侧相邻的已施工至121.5 m高程的28号坝段，由长臂反铲或由布置于28号坝段的胎带机入仓，同时辅以26号坝段的QTZ400塔机入仓，主要进行流道进口段及左侧部分底板及边墙混凝土的浇筑施工。

中期，混凝土经大坝下游交通桥至右岸，并经二期上游围堰运输至28号坝段，由布置于28号坝段的胎带机和长臂反铲入仓，首先完成泄流底孔坝段流道右侧部分底板的浇筑。至此时，泄流底孔坝段与左侧相邻的26号坝段已形成40 m高差，只能采用总长为63.15 m的28号～30号坝段作为施工平台浇筑泄流底孔坝段混凝土。首先单独施工28号坝段，通过在28号坝段上游侧坝内浇筑入仓斜坡道，然后回填二期上游围堰形成道路的方式，将28号坝段从121.5 m高程施工至130 m高程以达到度汛要求，并将胎带机布置于28号坝段130 m高程继续进行泄流底孔坝段流道层混凝土的浇筑。其次，加快二期基坑内30号坝段的施工进度，与一期已施工至112.5 m高程的29号坝段高差小于3m时，在二期上游围堰内侧向下修筑至29号坝段坝前的施工道路，并在29号坝段坝体上游侧先施工入仓斜坡道，采用坝前入仓的方式将29号与30号坝段合仓碾压施工[3- 4]，直到与28号坝段高程接近后自28号坝段入仓施工至3个坝段同高。

后期，为保证泄流底孔坝段能继续上升，采用加高28号坝段坝前二期上游围堰形成道路的方式，自28号坝段坝前入仓继续施工28号～30号坝段，为泄流底孔坝段混凝土浇筑提供施工平台，直至坝前道路加高至宽度不能满足单车通行为止。此时，大坝二期基坑其他坝段与30号坝段已形成较大高差，仍不具备从右岸坝体内入仓的条件，采取28号及29号坝段上游侧设置临时纵缝的方式，继续施工纵缝下游侧混凝土，形成通向30号坝段的坝内左右方向入仓道路，以满足28号～30号坝段继续上升的条件。28号～30号坝段间施工形成台阶状，并继续为泄流底孔坝段提供施工平台，以满足施工进度要求。坝体内道路布置见图3。

图3 坝体内道路布置

3.3 第三阶段

泄流底孔坝段流道层顶板上部混凝土施工阶段，坝体下游侧为碾压混凝土，上游侧为常态混凝土。30号坝段右侧其他坝段施工与28号～30号坝段高程接近时，此时直接自右岸坝体内形成施工道路至泄流底孔坝段。在工作弧门启闭机室底板以上部分至179 m高程廊道层时，先施工下游侧碾压混凝土，主要采用自卸汽车直接入仓的方式单个坝段上升；然后利用已浇筑混凝土作为通道，采用长臂反铲浇筑上游侧常态混凝土。在流道顶板至工作弧门启闭机室底板高程间主要采用布料机以及长臂反铲，同时辅以塔机浇筑常态混凝土。该阶段，泄流底孔坝段始终滞后于28号坝段3 m左右上升。

为满足2019年9月初期蓄水要求，溢流坝段30号～34号坝段施工至167.76 m高程后不再继续上升，形成临时度汛缺口，其他所有坝段达到176 m高程具备挡水条件。为使泄流底孔坝段达到176 m高程，在临时预留缺口两侧采用钢栈桥[5]，与缺口边相邻坝段逐步形成台阶，并浇筑连接各坝段台阶的坝内道路，形成至泄流底孔坝段的入仓通道。28号、29号坝段利用钢栈桥整体施工5.4 m高后，然后在29号坝段采用施工斜坡道的方式，继续施工28号坝段至2.7 m高，形成至泄流底孔坝段的入仓道路，采用自卸汽车直接入仓的方式浇筑碾压混凝土。完成后，用长臂反铲浇筑上游段常态混凝土。在满足176 m高程目标后，继续施工至182 m高程。

3.4 第四阶段

泄流底孔坝段182 m高程以上混凝土施工阶段，该高程以上全部为常态混凝土。此时，采用在26号坝段右侧面预留槽中搭设溜槽[6]的方式浇筑上部常态混凝土。采用自卸汽车运输混凝土至26号坝段，将混凝土卸入专门制作的料斗，由反铲辅助送至溜槽中，输送至仓中料斗中，并采用布置于仓面中的反铲进行混凝土浇筑，直至浇筑至坝顶。