几内亚苏阿皮蒂大坝碾压混凝土入仓方式的研究与运用

王以斌，寿 开，刘玉琴，李全旭

(中国水利电力对外有限公司，北京 100120)

1 工程概况

苏阿皮蒂水利枢纽项目位于“西非水塔”几内亚西部孔库雷河中游，距下游已建成的凯乐塔水电站6 km，距首都科纳克里 135 km，水库总库容74.89亿m3，为Ⅰ等大(1)型。大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高120 m，坝顶轴线长1 164 m，装机容量450 MW。大坝按1000年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校核。正常蓄水位210 m高程，设计洪水位213.11 m高程，校核洪水位213.56 m高程。枢纽建筑物主要包括两岸挡水坝段、发电引水坝段、导流底孔坝段、泄流底孔坝段、溢流坝段，共分52个坝段，发电厂房位于左岸坝后。

2 工程特点和施工规划

2.1 施工特点

(1)工程量大，工期紧。项目总工期58个月，其中碾压混凝土总方量约300万m3，混凝土施工的高峰期约24个月，工程量大，工期紧，再加上相关的基础处理、金结安装工程穿插其中，占压直线工期，互相干扰较大，碾压混凝土施工强度高，且强度分布不均衡。

(2)雨季施工影响大，历时长。项目所在地属于热带的过渡性气候，平均温度较高，年降水量较强，多年平均降雨量约2 000 mm，全年分雨季和旱季，每年5月～10月为雨季，降雨量约占全年的95%以上，8月份最大，约占全年降雨量的25%。每年11月至次年4月为旱季，干旱少雨。工程区年均气温26.6 ℃，极端最高温度约44 ℃，极端最低温度约8 ℃，多年平均蒸发量约1 600 mm。

(3)河谷开阔，地势平缓。坝址区河谷相对开阔，形态呈不对称的“U”形，河谷底宽200～350 m，河面宽170～310 m；两岸山体雄厚，谷坡宽缓，平均海拔250～400 m，相对高差200 m左右，自然坡度一般为15°～17°，地貌上属于低山丘陵地区。

(4)当地资源匮乏。几内亚当地物资设备非常匮乏，除水泥在当地采购，其他所有设备物资材料都要进口，设备物资采购海运周期长，需提前4～6个月提交采购计划，并要办理海运、报关、清关等方面的手续。

(5)受各种条件制约，大坝枢纽建筑物布置的垂直施工设备较少。仅在发电引水、泄流底孔坝段和发电厂房各布置了1台门(塔)机设备，用以浇筑常态混凝土，其他坝段的混凝土施工无垂直运输手段。

2.2 施工规划

根据上述施工特点，针对性的做好施工组织设计，规划好入仓方式，至关重要。大坝混凝土浇筑共分4个施工阶段，其中2018年～2019年为混凝土施工高峰期，计划要完成混凝土量约270万m3，占总量的75%，如何在24个月的时间内完成270万m3混凝土浇筑，合理的入仓方式是项目按期完工的关键。

混凝土各个施工阶段浇筑规划见表1。

表1 混凝土各阶段施工规划

根据表1的规划，结合工程特点和地形条件，并参考了国内丰满水电站重建工程的施工方法，研究确定了以自卸汽车水平运输碾压混凝土直接入仓浇筑的方案，作为苏阿皮蒂水利枢纽项目大坝碾压混凝土主要浇筑方式。因此，入仓交通道路的规划和布置成为保证施工强度的关键所在。

3 入仓方式研究及应用

入仓道路的布置因各坝段体型结构的差异，上升速度也不一致，只有结合实际地形条件，利用左、右岸坝肩的各级马道和一、二期围堰填筑以及前期开挖形成的施工道路，灵活布置交通道路，分时段、区间和部位进行碾压混凝土浇筑，才是最为经济、快速和有效的方法。苏阿皮蒂大坝在入仓道路的布置和运用上主要采用以下几种方式。

3.1 在坝体外填筑碎石道路

填筑碎石道路主要是利用大坝施工导流期间的上、下游围堰和大坝左、右岸各级马道进行，从大坝底部开始，填筑时首先布置为下坡路，随着坝体上升同步填路，也逐渐由下坡填筑成上坡路，坡度按10%～15%控制，道路长底一般约100～150 m，可控制约30 m高左右的坝体混凝土。当超过30 m高度范围后，再从就近的边坡马道重新布置入仓道路，左右岸如此循环，随坝体混凝土的上升，碎石道路同步填筑上升。该方法为苏阿皮蒂最常用的方法，无论是河床坝段或左、右岸挡水坝段，均采用此方法施工，直至坝顶。

3.2 在坝体内浇筑入仓道路

3.2.1入仓道路与坝体混凝土同步浇筑

苏阿皮蒂大坝的碾压混凝土按一、二期导流和实际地形条件，分左、右岸两个工作面，左岸从大坝底部开始，由最初的2～3个坝段同时碾压，到最多可形成16个坝段合仓浇筑，最大方量约4.6万m3。右岸最多时可形成19个坝段一起浇筑，最大浇筑量约4.8万m3。在这种情况下，将道路布置与坝体混凝土浇筑一并实施，重复循环利用，可减少施工准备的环节，提高坝体上升的速度。此方法在本项目也是常见的方法，随着大坝的上升一直使用。

采用此方法施工时，一般入仓道路布置在大坝防渗区以外的下游侧，行车方向与坝轴线平行，采用与坝体同强度等级的C9015碾压混凝土，道路一般高3 m，坡度控制在10%～15%，路宽不小于8 m，保证双车道通行。

图1为左岸挡水坝段2018年施工过程中的道路布置示意。首先利用前期布置在右侧的碎石道路来浇筑5号～6号坝段的坝体混凝土和规划在7号坝段下游侧的入仓道路，这样不影响8号坝段以右的施工。当5号～7号坝段的坝体和入仓道路浇筑完成后，就可以从5号坝段的下游填筑道路，8号坝段下游侧填筑的道路不再使用，这种方法可以保证整个左岸一期坝段和坝外交通始终畅通，无论是碾压混凝土水平运输或者其他的施工设备，都可以正常进出左岸的工作面。

图1 左岸挡水坝段的道路布置示意

图2为2019年6月～10月份大坝溢流坝段和右岸挡水坝段现场施工道路布置。为满足2019年大坝初期下闸蓄水和汛期导流的要求，在溢流坝段布置临时导流缺口，满足百年一遇洪水过流要求，缺口的设置改变了溢流坝段和泄流底孔坝段随右岸挡水坝段同步上升的方案。在这种情况下，采用同步浇筑施工道路结合架设钢栈桥的方案，既能保证导流缺口左右两侧的混凝土继续上升，又能预留出缺口两侧的道路，为旱季溢流坝段混凝土的施工做好准备。

图2 大坝溢流坝段和右岸挡水坝段现场施工道路布置示意

3.2.2提前浇筑入仓道路

根据施工实际的需求和特点，有时也会提前在坝体内浇筑好入仓道路，然后在坝体外对应的位置填路。

图3为右岸挡水坝段和溢流坝段在2018年施工期间所采用的施工方法，先利用坝外前期填筑的道路，浇筑位于36号坝段的混凝土入仓路，同时28号～35号坝段的施工继续进行，交通不受影响。当36号坝段的入仓道路浇筑完成后，在其下游侧布置后期填筑道路，再从28号坝段开始，进行碾压混凝土施工，采用斜层推进法逐步向36号坝段方向进占，直至退出坝体外。当上述的后期填筑道路不再使用时，再结合实际地形布置新的施工道路，如此循环进行并保持道路始终畅通，坝体混凝土按此方式不间断的上升。

图3 右岸挡水坝段和溢流坝段混凝土浇筑施工方法示意

3.3 临时钢栈桥

在相邻坝段高差不大的情况下，采用钢栈桥(如图4所示)作为临时交通以满足汽车通行的需要。此方法操作简便，随用随安装，用完可及时拆除并周转，使用灵活。但该方法的缺点是钢栈桥宽度始终为单行道，一般用于混凝土入仓强度不高的部位。

图4 钢栈桥示意

钢栈桥共分为2片，每片用8根I30工字钢制作，工字钢之间用Φ22的钢筋以焊接的方式连成单片钢栈桥，现场安装到位后，再将两片栈桥连接牢固。连接好的栈桥宽度约4.5 m，可供自卸汽车单向行驶。

3.4 在大坝上游防渗区布置入仓道路

根据现场施工情况，有时候需要在大坝的上游侧布置道路。因为大坝上游属于防渗区，所以在此范围内布置碾压混凝土入仓道路时，道路的一侧结合坝体之间的结构缝防渗，另一侧如果是施工横缝，必须要预埋铜止水作为施工缝的防渗处理，铜止水的两端要伸入上、下混凝土中50 cm，其余要求均按规范执行。

上游的碾压混凝土入仓道路需提前浇筑，然后从仓外填路(或采用钢栈桥)与混凝土入仓道路相接，进行坝体碾压混凝土施工，如图5所示。

图5 防渗区布置入仓道路示意

为减少大坝上游防渗区的施工横缝，施工过程中逐步对在上游侧布置入仓道路的方法又进行了优化，碾压混凝土入仓道路以单个坝段的宽度作为路宽，坝段间结构缝原本设计的铜止水作为防渗措施，减少了一道施工横缝，也有利于结构防渗，如图6所示。

图6 防渗区布置入仓道路的优化方案

上游布置入仓道路的方法比较多的运用在大坝下部的混凝土，结合围堰进行，当大坝上升到一定高度后，就不具备使用条件了。

3.5 布置施工道路浇筑泄流底孔常态混凝土

27号是泄流底孔坝段，位于大坝中间位置，体型复杂，是施工总进度中的关键线路，垂直浇筑手段单一，混凝土入仓困难，其左侧为导流底孔坝段，实际施工形象已超过泄流底孔坝段很多，右侧28号～30号为溢流坝段，施工高程与泄流底孔坝段相平。

根据现场施工实际情况，计划在右侧28号～30号坝段的坝面上布置施工道路和浇筑平台(如图7所示)，再通过布料机、反铲+自卸汽车等方式浇筑27号坝段的常态混凝土。

图7 施工道路和浇筑平台示意(单位：m)

受尺寸限制，施工道路的布置随高度变化环向上升，坡度控制在10%～15%，宽度不小于8 m。保持28号～30号坝段始终比27号坝段高3 m，形成施工平台，保证机械设备能够在此高度范围最大限度的发挥作用。此施工方法有效弥补了垂直机械浇筑速度慢的影响，混凝土的入仓强度得到了保障，从2018年6月～2019年8月，27号坝段130～179 m之间的坝体混凝土一直采用此方式浇筑，确保了施工进度。

3.6 贝雷桥运用

按设计规划，大坝左岸主要布置有挡水坝段、发电引水坝段和导流底孔坝段，其中18号～21号坝段为发电引水坝段，位于挡水坝段和导流底孔坝段的中间，当此坝段上升至153 m高程时，坝体由碾压变成常态混凝土，造成水平运输交通中断。在这种情况下，布置贝雷桥跨越发电引水坝段，在左岸挡水坝段和导流底孔坝段之间形成交通，作为碾压混凝土施工入仓的方式。

贝雷桥设计如图8所示，贝雷桥为单车道，采用“321”型装配式公路钢桥，属多跨结构，简支形式。桥面总长78 m，净宽3.7 m，最大跨度21 m，可满足50 t级自卸汽车或履带-50、挂- 80设备通行。桥墩设计高度不超过6 m，采用直径Ф325 mm、壁厚12 mm的钢管，用型钢杆件连接成框架结构，钢管内回填C30混凝土。在桥的两侧布置碾压混凝土入仓道路，完成入仓路的浇筑后，再进行贝雷桥的安装。

图8 贝雷桥设计示意(单位：cm)

贝雷桥在进水口坝段153～215.5 m之间使用，随混凝土的浇筑逐层提升，单次提升高度3 m，计划共需提升20次，截至2019年9月，累计已提升14次，目前安装在198 m高程，预计在2020年4月完成全部的提升和安装。

4 结 语

入仓道路的合理布置保证了现场混凝土高强度施工。在2018年10月～12月，大坝右岸溢流坝段和挡水坝段大体积碾压混凝土连续上升，平均10 d即可完成从备仓到浇筑的全过程，并形成循环作业，坝体混凝土每月上升10.8 m，其中单仓最小浇筑方量约41 200 m3，最大浇筑方量约48 700 m3。项目部连续3个月的施工生产突破20万m3混凝土浇筑量，并创造多个单日混凝土过万m3的纪录，全年共浇筑混凝土总量173.18万m3。

截至2019年9月，苏阿皮蒂大坝碾压混凝土施工通过自卸汽车直接入仓的方式，共完成混凝土浇筑320万m3，占总量的89%，为2020年按期发电和完工奠定了良好的基础。