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向家坝水电站左岸主体及导流工程混凝土施工技术

向家坝水电站左岸主体及导流工程

混凝土施工技术

张开广,张家涛,冯晓琳

(中国葛洲坝集团股份有限公司三峡分公司向家坝施工局,云南水富657800)

要:向家坝水电站左岸主体及导流工程项目多、施工强度高、温控要求高、大型沉井群施工难度大。施工中,

对大型沉井群混凝土施工技术、大坝混凝土快速施工技术、混凝土配合比优化、“四新”技术的应用等方面进行了

研究探讨,保证了施工进度、质量和安全,并荣获多种奖项。关键词:大坝;导流工程;混凝土;施工技术;向家坝水电站

Concrete Construction for Left Bank Main Works and Diversion Project of Xiangjiaba Hydropower Station

Zhang Kaiguang,Zhang Jiatao,Feng Xiaolin

(Xiangjiaba Construction Bureau of China Gezhouba Group Co.,Ltd.

Three Gorges Company,Shuifu Yunnan 657800)

Abstract :The left bank main works and diversion project of Xiangjiaba Hydropower Station has many characteristics,such as large number of construction projects,high construction intensity,difficult concrete temperature control and difficult construction for large-scale sunk shafts.During the period of construction,the concrete construction technology for sunk shaft,rapid concrete dam construction technology,concrete mix optimization and the application of "four new technologies"are studied.The construction schedule,quality and safety are ensured after the application of these technologies.Key Words :dam;diversion project;concrete;construction technology;Xiangjiaba Hydropower Station

中图分类号:TV544.91(274);TV544.926

文献标识码:B

文章编号:0559-9342(2010)02-0010-03

1工程概况

向家坝水电站是金沙江下游河段规划的最末一

个梯级,工程开发任务以发电为主,同时可改善航运条件,兼顾防洪、灌溉效益,并具有拦沙和对溪洛渡水电站进行反调节等作用。水库正常蓄水位

380.00m ,死水位370.00m ,总库容51.63亿m 3,

调节库容9.03亿m 3,为不完全季调节水库,电站装机容量6400MW 。

工程枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、冲排沙建筑物、左岸坝后引水发电系统、右岸地下引水发电系统、通航建筑物及灌溉取水口等组成。拦河大坝为混凝土重力坝,最大坝高162.00m ,坝顶长896.26m ;两岸厂房各安装4台800MW 机组。右岸地下厂房尺寸为245m ×31m ×85.5m

(长×宽×

高),坝后厂房主厂房尺寸为226.94m ×39.5m ×79.15

m (长×宽×高);一级垂直升船机最大提升高度114.20m ,设计年货运量112万t 。

向家坝水电站工程建设采取一期先围左岸、二期围右岸的分期导流方式,葛洲坝集团公司承接的左岸一期主体及导流工程混凝土施工项目主要包括缆机主副塔基础、沉井、二期纵向围堰、主体大坝及引、泄水渠边坡衬砌等。

2混凝土工程施工重点、难点

(1)混凝土工程项目繁多、施工强度高、持续

时间长。左岸主体及导流工程有缆机主副塔和后拉索平台、大型沉井群井筒和填芯、边坡支护、大坝常态与碾压混凝土、二期纵向围堰碾压混凝土以及过流面抗冲耐磨混凝土等,混凝土工程量305.08万

m 3,最大月浇筑强度21.72万m 3。其中,左岸主体

大坝混凝土浇筑总量185.5万m 3,最高月浇筑强度

收稿日期:2009-12-28

作者简介:张开广(1971—),男,重庆人,高级工程师,硕士,主要从事水利水电工程施工技术管理工作.

水力发电

第36卷第2期2010年2月

Water Power Vol.36.No.2

施工综述

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13.62万m3,高强度施工持续时间长达9个月,高峰时段平均月浇筑强度12.33万m3,单台缆机月最大浇筑强度3.69万m3。

(2)大坝混凝土上升速度快,温控要求高。由于处理不良地质体,大坝建基面高程较原设计的222m下降了26.2m,即最低高程实际为195.8m,设计要求一期基坑进水前大坝最低坝块必须达到268.5m高程,以满足大江截流条件。按此要求,主体大坝必须在14.5个月内至少上升72.7m,而且大坝全面浇筑混凝土时间推迟了4~5个月,将应在低温季节浇筑的混凝土推迟到了高温季节浇筑。由于设计要求的混凝土极限拉伸值较高,施工配合比中水泥掺量较多,取样成果显示,实际浇筑的混凝土强度都有很大富余,造成浪费并加大了混凝土温控难度。

(3)大型沉井群施工难度大,填芯混凝土安全环境差。大型沉井群由10个大型沉井组成,井筒厚2.0m,中间被分隔成6个小井筒,隔板混凝土厚1.60 m,下沉最大深度达57m,井间间距仅2m,相互干扰大,工期紧,施工技术难度高,控制沉井均匀下沉难度尤其大。此外,填芯混凝土入仓与井筒内振捣人员的安全产生矛盾,导致井筒填芯混凝土施工安全环境差。

(4)混凝土建筑物多,相互干扰大。与左岸主体大坝同时在一期基坑内施工的项目还包括二期纵向碾压混凝土围堰上游段、二期纵向围堰结合段、上下游引泄水渠等,各建筑物均为制约基坑进水的控制性项目,必须在进水前完成或达到形象要求,且工期与大坝混凝土施工重叠,对大坝混凝土施工设备配置、施工场地规划布置、施工进度计划安排、拌和楼供应强度等均产生一定的影响。

3主要施工技术措施

3.1沉井群混凝土施工技术措施

(1)沉井薄壁混凝土施工技术。沉井群是由10个23m×17m的沉井组成的大型沉井群,沉井下沉最深达56m,最浅为43m,井间间距2m,沉井顶部高程270m。每个沉井内分6个筒体空腔,筒体空腔长5.6m,宽5.2m。沉井底部均要求入岩,入岩最大深度为7.0m。投标施工组织设计中,井壁混凝土模板采取定型钢模板。鉴于沉井分节高度为9~10m,最少需要配备2套定型钢模板才能保证沉井接高时连续浇筑混凝土,这样既不经济又增加了在沉井接高过程中下部结构的荷载,对沉井的稳定极为不利,经与同类型工程进行比较,施工局采用了整体滑升模板施工工艺,对沉井井筒内埋设的与二期纵向围堰连接的钢筋,采取套筒预埋接头,在二期纵向围堰混凝土浇筑前凿出套筒连接钢筋,满足了沉井井筒和混凝土浇筑施工需要。

(2)沉井填芯混凝土施工技术措施。大型沉井群井格内要求分层浇筑常态混凝土,由于深度大,空间狭小,作业环境恶劣,操作人员必须频繁出入井格,在井格内操作时间较长,存在通风、用电等安全风险;而且每个井格至少分为8个升层浇筑,单个沉井填芯混凝土施工需1.5个月。为保证沉井群安全顺利按期完工,根据沉井的特点,广泛查阅当前国内坝工混凝土工程的技术创新成果,经过反复试验论证,最终确定采用抛石自密实混凝土新技术,实施沉井填芯混凝土施工。按此工艺施工,人员无需下到井格内,可以连续浇筑混凝土,并使用部分块石替代混凝土,使填芯混凝土施工工期缩短为6d,满足了混凝土施工进度要求。

3.2左岸大坝混凝土快速施工技术措施

2007年7月,大坝基础在按要求开挖至设计高程222.0m后,现场地质勘探人员发现,冲沙孔~左非6号坝段坝基存在大规模的层间软弱挤压破碎带,设计要求必须将其全部挖除,并置换回填碾压混凝土至222.0m高程作为大坝基础。不良地质体的处理使主体大坝混凝土全面浇筑时间比原计划推迟5个月。为确保左岸大坝2008年10月底完成导流底孔施工,11月中旬一期基坑进水以及12月主河床截流控制性工期目标,主体大坝需要采取快速施工方案。为此主要采取了如下措施:

(1)对坝体结构进行优化。首先,取消左非2~左非6号坝段导流底孔延长段,同时取消260m高程以下桩号0+133.0处分缝,将其下游坝块并入大坝丙块仓位,减少混凝土量5.6万m3,同时减少混凝土仓位数64个。其次,对冲沙孔~左非1号坝段222.0~253.0m高程间采用碾压混凝土施工,其他部位仍浇筑常态混凝土。取消253m高程以下左非1号坝段和冲沙孔坝段的各3条施工纵缝,使上述范围坝体由原常态混凝土施工的8个坝块,减少为232m 高程以下1个仓、232m高程以上分2个仓。

(2)由于不良地质体处理造成混凝土浇筑滞后,左非坝段导流底孔顶拱段钢支撑拆除时间太长,导流底孔将因右岸大江截流需要泄流而没有时间拆除顶拱钢支撑结构。为此,施工局建议将导流底孔顶拱部分采用钢衬封顶,并制订了详细的施工技术措施,使封顶混凝土龄期不再制约基坑充水。

(3)在采取上述措施后,部分坝段受固结灌浆等因素影响仍不能满足截流形象面貌要求,在充分考虑模板受力、温控等要求后,施工局组织编写了高升层混凝土浇筑施工措施,坝块最大上升高度达

第36卷第2期张开广,等:向家坝水电站左岸主体及导流工程混凝土施工技术

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到6.0m 。

(4)为保证混凝土高强度浇筑,施工局对设备布置进行了调整,利用一期土石围堰拆除料和基坑开挖料,在冲沙孔坝段右侧规划了胎带机平台,加大了汽车运输工程量和混凝土入仓速度,解决了因缆机牵引绳经常更换造成入仓强度相对过低的问题。

通过采取上述综合技术措施,加大了混凝土浇筑施工强度,使坝体快速上升,最大月浇筑强度达到25.2万m 3,2008年度混凝土浇筑总量达到202万m 3,满足了大坝混凝土在基坑进水前和大江截流前的形象要求。

4混凝土配合比优化设计

按照各建筑物的功能及施工进度要求,并结合

人工骨料系统的形成时间,招标文件要求左岸主体及导流工程二期纵向混凝土围堰、引(泄)水渠衬砌混凝土、沉井等导流建筑物混凝土采用天然骨料,主体大坝混凝土采用人工骨料。根据各建筑物的稳定、应力、结构强度、耐久性和温控防裂等要求划分,混凝土的设计标号包含C10~C40各强度等级,达20余种,有大体积混凝土、结构混凝土、泵送混凝土、富浆混凝土、碾压混凝土、变态混凝土、抗侵蚀混凝土、抗冲耐磨混凝土等;混凝土设计龄期有28、90d 和180d 。

在进行混凝土配合比设计的过程中,从调整粉煤灰掺量和降低用水量两个方面开展了主体工程混凝土配合比优化试验,经过科学、合理优化合并后的配合比,既满足设计要求,又降低了由于高极限拉伸值造成的较高的抗压强度富余系数。对于C25以上强度等级的混凝土,采用性能好、减水率高的聚羧酸减水剂取代萘系减水剂,有效降低了胶材用量,减少了混凝土温控压力,达到了节约成本的目的。

一期主体工程混凝土优化后的配合比,在满足设计要求的前提下,最少胶材用量达到国内先进水平。

5“四新”技术的应用

向家坝施工局极为重视“四新”技术的应用,

在沉井填芯混凝土施工工艺、混凝土小孔径圆形孔洞可拆卸模板新材料新工艺、坝体迎水面新型防渗材料试验,以及在导流底孔底板抹面施工工艺创新等方面,都获得了很好的效果。如:

(1)混凝土小孔径圆形孔洞可拆卸模板新材料、新工艺在大坝坝体排水孔成型上的应用。该模板选用新型PVC 管材加工成可拆卸的模板,改变了延用几十年的钢管或木拔管成型施工工艺,不仅大大降低了坝体排水孔施工成本,而且施工操作简便、可靠,有极大的推广应用价值。

(2)为保证导流底孔底板高流速区混凝土面的平整度,在进行导流底孔施工时,把公路施工中的滚筒收仓抹面技术应用到底板抹面施工中,不仅提高了工效,而且保证了导流底孔底板过流面的施工质量。

6施工进度、质量和安全

左岸主体及导流工程满足了向家坝水电站工程

建设总体施工进度要求,特别是在出现了坝基建基面以下不良地质体处理的情况下,经过向家坝施工局全体干部员工的共同努力,不但保证了大江截流形象目标的实现,而且没有一个坝块因被江水淹没而造成暂停上升。2009年内将完成左岸主体及导流工程施工。二期工程已经实现了大江截流阶段性目标,正紧张进行防渗墙筑墙和墙下帷幕灌浆施工,为二期土石围堰闭气、二期基坑排水和大开挖提供干地施工条件。

经过3年多的建设,施工局已经建立了质量、安全管理体系,并不断完善,明确了质量、安全管理分工和职责,制定了质量、安全管理办法,质量、安全考核评比及奖罚细则和专项施工质量、安全控制措施。经质量专家组评价,向家坝水电站左岸主体及导流工程质量、安全管理体系运行有效,工程质量、安全受控,工程质量、安全总体情况良好,没有发生质量、安全重大事故,实现了质量、安全“双零”目标,工程形象面貌达到要求。自2008年度业主开始实施样板工程和环境保护施工先进单位评比以来,向家坝施工局获得建设部5项样板工程、

4项安全示范区以及2008年度环境保护施工先进单

位荣誉表彰。

(责任编辑常青)

2009年12月25日,向家坝水电站右岸二期工程Ⅰ标泄

水坝段首仓碾压混凝土开仓浇筑。

向家坝水电站混凝土重力坝坝顶高程384m ,最大坝高

162m 。二期工程Ⅰ标主要包括泄水坝段、右非溢流坝段和消

力池,混凝土浇筑总量509.3万m 3。240m 高程以下部位采用碾压混凝土施工方式,工程量约有133万m 3,拟于2010年5月底前结束。泄洪坝段混凝土施工作为二期工程Ⅰ标的主要项目,其混凝土浇筑总量约309万m 3,其中碾压混凝土施工量为89万m 3;消力池碾压混凝土施工量约44万m 3。此次首仓碾压混凝土的顺利浇筑,为2010年1月向家坝二期工程基坑深槽部位开展碾压混凝土浇筑积累了经验。

(刘红文)

向家坝二期工程首仓碾压混凝土开仓浇筑

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施工综述12

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