高摩贊大壩混凝土入倉方案的設計與實施

程勇清

(中國水利水電第七工程局有限公司海外事業(yè)部，四川 成都 610081)

1 概述

巴基斯坦高摩贊水利樞紐工程位于該國西北邊境省境內的印度河支流高摩贊(Gomal Zam)河上，包括大壩工程、灌溉系統(tǒng)工程及輸變電線路工程。高摩贊大壩是該工程最為重要的組成部分。

大壩為碾壓混凝土拱形重力壩，選用雙心圓壩軸線方案，左半徑為180 m，右半徑為240 m，壩頂高程763 m，壩基高程629.5 m，壩高133.5 m，壩頂全長231 m，壩基最寬處為78 m，自左至右依次布置有左岸非溢流壩段、溢流壩段和右岸非溢流壩段。大壩在高程680 m 以下未分縫，在高程680～736 m 分為3個壩段，設置2條臨時橫縫，在高程736 m 以上共分為5個壩段，增設了2條永久橫縫，各段長度從左至右依次為25.5 m、34.5 m、60 m、62 m 和49 m。左岸非溢流壩段長47 m，其中左岸推力墩長25.5 m;右岸非溢流壩段長98 m，其中右岸推力墩長49 m。大壩碾壓混凝土總量約40萬m3，常態(tài)混凝土約7萬m3。

壩址區(qū)位于高摩贊河的Adam Kok 峽谷段，該峽谷段長約800 m。河谷底寬約25～40 m，呈“V”字型，兩岸基巖裸露，岸坡陡立。

河谷兩岸岸坡略顯不對稱，總體上左岸岸坡較陡，右岸岸坡較緩。從河床(高程635 m)到岸坡高程747 m 左右，兩岸岸坡陡峻，左岸坡度平均為75°，右岸坡度平均為65°，局部更陡;從高程747 m 起向上地形坡度略緩，但依然較陡。

2 混凝土入倉方式分析

由于壩址處河床狹窄、兩岸山體陡峭，道路修筑極為困難。為了壩肩開挖的需要，在其右岸從下游修建了一條簡易支路至高程853 m，一條施工道路至右壩肩高程748 m 平臺。在左岸上游低位布置了一條沿沖溝經(jīng)上游圍堰至基坑的施工道路，在上游高位傍山修建了一條至左壩肩高程763 m 平臺的上壩道路。因混凝土拌合系統(tǒng)布置在左岸距大壩約1.7 km 的開闊處，故左岸的低位和高位兩條道路是從拌合樓到壩址的混凝土運輸通道(圖1、2、3)。

混凝土運輸和入倉方式的選擇對能否保證碾壓混凝土的快速連續(xù)施工、保證施工質量非常重要。碾壓混凝土入倉方式一般有自卸汽車直接入倉、纜機入倉、真空溜槽入倉和皮帶機入倉等多種方式。

(1)采用自卸汽車直接入倉，減少了中間倒運環(huán)節(jié)，既可減少熱量倒灌、又可減少VC 值損失和骨料分離，進而保證到倉混凝土的質量。采用自卸汽車直接入倉快捷、方便，保證率高，容易滿足入倉強度要求。但全部采用汽車直接入倉需要修建不同高程的道路。對于高壩，開挖道路不僅會破壞壩肩的完整性，而且工程量較大。

(2)對于高山峽谷內的混凝土壩澆筑，布設纜機是解決混凝土垂直運輸?shù)氖走x方案。但布設纜機需要在兩岸山頂開挖和建設基礎平臺。該工程由于兩岸山頂巖體破碎，纜機基礎的開挖和處理施工困難，投資大，故在工程初期進行施工方案評估時即否決了纜機方案。

圖1 大壩平面布置圖

(3)采用真空溜槽或滿管溜槽可以解決峽谷內高壩澆筑施工混凝土的垂直運輸問題，從而避免修建不同高程的入倉道路。配合倉內自卸汽車，真空溜槽或滿管溜槽也是快速靈活的混凝土入倉方式。

(4)采用皮帶機入倉是高陡河谷道路布置困難情況下可以考慮的入倉方式，其布置靈活，配合回轉式布料機布料方便、快捷、均勻，在很大程度上避免了汽車直接入倉對倉面的污染和對已碾壓完成的混凝土的損壞，更適合于倉面分散不完整的情況。但是，混凝土在皮帶運輸過程中暴露在空氣中的時間較長，VC 值和溫度損失大，骨料分離現(xiàn)象較為嚴重，這一點是其不足之處。

3 混凝土入倉方案選擇

圖2 大壩上游立視圖

圖3 大壩剖面圖

鑒于高摩贊大壩工程為EPC 合同，因此，承包人在滿足工程質量和進度要求的前提下，應盡量充分利用資源、節(jié)省投資。該工程根據(jù)地形地質條件、大壩布置和結構特點以及施工總體布置與資源配置，經(jīng)綜合技術經(jīng)濟比較，按高程采用了三種不同的碾壓混凝土入倉方式。

(1)大壩下部(高程630.5～696.6 m):大壩底寬較大，倉號完整，混凝土澆筑量較大，采用自卸汽車從上游直接入倉。這樣實施充分利用了左岸低位道路和上游圍堰運送混凝土，并可利用棄渣填筑入倉道路。

(2)大壩中部(高程696.6～736 m):在左壩端搭設真空溜槽，混凝土料由自卸汽車沿上壩公路到左壩端，通過真空溜槽卸入倉內并由自卸汽車倒運。臨時橫縫采用預制分縫塊分割，三個壩段通倉澆筑，倉內設備和材料的進出采用20 t 塔機吊運。

(3)大壩上部(高程736 m 以上):整個壩體被分為5個壩段，沿著壩軸線方向分布，總長度為231 m。中間溢流壩段為常態(tài)混凝土，大壩澆筑需要進行分倉澆筑。由于真空溜槽配倉內汽車已不能滿足混凝土的入倉要求，可將皮帶機系統(tǒng)拆卸安裝到壩上，經(jīng)過合理的布置，可以滿足各個倉號混凝土的入倉要求。

4 混凝土入倉方案的實施

4.1 大壩下部

采用自卸汽車直接入倉澆筑大壩下部。因上游圍堰高程為674 m，故利用上游圍堰“之”字型布置下基坑道路，隨著澆筑高程的上升，入倉道路隨之上升，至其與上游圍堰齊平，然后，靠右岸邊坡繼續(xù)填筑入倉道路，逐漸抬高至高程696.6 m，該道路最大坡度不大于10%，各種設備可自由進出倉面。

在該高程范圍內布置有高程634～675 m 兩層廊道和高程680 m 泄洪底孔。高程634 m 廊道群由順壩軸線的灌漿廊道、第一排水廊道、第二排水廊道以及垂直于壩軸線的縱向交通廊道和集水井廊道組成，將壩體分為10個部分;高程675 m廊道由1條順壩軸線的灌漿廊道和2條靠近岸坡的交通廊道組成。廊道采用預制模板，由汽車運輸入倉，吊裝就位;對于靠近岸坡部位的小倉號采用常態(tài)混凝土提前澆筑，大面積倉號澆筑RCC。

由于高程630.5～648 m 倉號面積相對較小，且又在低溫季節(jié)施工，因此而采用平層碾壓。對于高程648 m 以上倉號，因其面積逐漸增大且氣溫升高，拌合樓生產(chǎn)能力無法滿足平層碾壓的層間間隔時間要求，因此而采用從右岸至左岸的斜層碾壓。

整個道路填筑大約為20萬m3，基本上將上游圍堰和大壩上游面之間的狹窄河道填至與上游圍堰齊平。根據(jù)設計要求，壩前2 m 范圍填筑粘土，其余部分采用石渣或混合料，澆筑完成后將高出圍堰的道路部分挖除，并將整個壩前全部填筑至高程672 m，最后在其上面鋪設2 m 厚的粘土層，將壩前部分全部做成一個防滲鋪蓋。

混凝土采用左岸2×3 m3拌合樓拌制，20 t自卸汽車加蓋遮陽棚通過左岸下基坑道路運輸入倉，滿足了大倉號RCC 澆筑的強度需求;至最后一層，鑒于各種施工設備可以方便地進出倉面，提供了后續(xù)的真空溜槽下部安裝和壩內自升式塔機的安裝空間，從而保證了后續(xù)施工。

對于高程630.5～696.6 m，自2008年12月16日開始備倉至2009年10月31日，共計10個半月，完成碾壓和常態(tài)混凝土澆筑25.47萬m3。

4.2 大壩中部

由于該高程段完全沒有道路可直接進倉，最終采用在左壩肩搭設真空溜槽、倉內利用自卸汽車倒運、臨時橫縫采用預制分縫塊分割、三個壩段通倉澆筑的方式，倉內設備和材料采用20 t 塔機吊運。

在大壩澆筑至高程693 m 時安裝20 t 塔機基礎節(jié)，澆筑至高程696.6 m 時安裝自升式塔機，將塔架埋入混凝土中，隨著澆筑高程的上升，塔機提前升高，進而滿足倉內設備、材料的吊運。

真空溜槽布置于左岸壩頂，在高程763 m 平臺布置了一個9 m3儲料斗，儲料斗接一段15 m長的水平高速皮帶機，皮帶機接10 m 長的橡膠皮筒，再布置了一個9 m3儲料斗用于承接橡膠皮筒的混凝土，后接54 m 長真空溜槽，溜槽坡度為70°，溜槽末端接10 m 長的橡膠皮筒。

混凝土用20 t 自卸汽車加蓋遮陽棚通過左岸上壩公路運輸至左岸壩頂，卸入763 m 平臺儲料斗，通過高速皮帶機輸送到高程736 m 平臺儲料斗，再通過真空溜槽輸送至倉號內的自卸汽車，采用從右至左斜層鋪筑法澆筑該高程段壩體的混凝土，常態(tài)混凝土采用泵送澆筑。

自2009年11月1日開始備倉至2010年5月14日，完成了高程696.6 m 到高程736 m 的全部13.16萬m3碾壓和常態(tài)混凝土的澆筑。

4.3 大壩上部

高程736 m 以上的壩體分為5個壩段，且溢流壩段為常態(tài)混凝土。從左至右為:左岸碾壓混凝土推力墩、左岸碾壓混凝土非溢流壩段、溢流壩段、右岸碾壓混凝土非溢流壩段、右岸碾壓混凝土推力墩。在溢流壩段增加了2條施工橫縫。

大壩分倉從右至左具體為:右岸臨時橫縫以右，包括右岸推力墩、右岸非溢流壩段、進水口和第四溢洪道部分為1#倉;右岸施工縫和臨時橫縫之間，包括第三、第四溢洪道部分為2#倉;兩條施工縫之間部分，包括第二、第三溢洪道部分為3#倉;左岸縫和臨時橫縫之間，包括第一、第二溢洪道部分為4#倉;左岸臨時橫縫以左，包括左岸推力墩、左岸非溢流壩段和第一溢洪道部分為5#倉，其中，2#、3#、4#倉為常態(tài)混凝土，1#、5#倉為常態(tài)和碾壓混凝土均有。

在高程736 m 架設超出溢流面的皮帶機系統(tǒng)輸送混凝土。根據(jù)澆筑需要，皮帶機的安裝和使用分為兩期。一期皮帶機具體布置為:利用原真空溜槽的儲料斗和皮帶機為0#皮帶機，在5#倉內布置1#皮帶機，跨1#～5#倉布置80 m 長的2#皮帶機，中間采用移動分料小車接皮筒布料，1#倉內跨常態(tài)和碾壓混凝土布置3#皮帶機，以滿足高程752 m 以下各部位、各種混凝土澆筑的需要。二期皮帶機布置改3#皮帶機為4#皮帶機，滿足右岸高程752 m 以上各種混凝土的澆筑需要。在澆筑過程中，溢流面及墩墻硅粉混凝土采用泵送輔助入倉，同時澆筑。

皮帶機安裝用時28 d。自2010年6月12日皮帶機安裝調試完成后開始進行高程736 m 以上混凝土的澆筑，于2010年12月10日澆筑至高程758.6 m，完成了高程736 m 以上碾壓和常態(tài)混凝土的澆筑。

5 結語

巴基斯坦高摩贊大壩為碾壓混凝土曲線形重力壩。壩址河谷狹窄、兩岸高陡、巖石條件較差、施工道路布置困難。鑒于混凝土的水平運輸和垂直運輸?shù)慕鉀Q方案是大壩澆筑能否順利進行的關鍵，故根據(jù)地形地質條件和大壩的布置特點，按高程采用了三種不同的混凝土入倉方式:大壩下部采用自卸汽車直接入倉，大壩中部通過真空溜槽卸入倉內由自卸汽車入倉，大壩上部采用皮帶機系統(tǒng)輸送混凝土，充分體現(xiàn)了因地制宜、因陋就簡、力求節(jié)約的原則，取得了較好的經(jīng)濟效益。