三岔河水電站大壩面板分期施工技術優化措施

郭 繼 懷，　張 衛 林

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都　610066)

三岔河水電站大壩面板分期施工技術優化措施

郭 繼 懷，張 衛 林

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都610066)

摘要：三岔河水電站大壩原設計方案為一期填筑至頂高程，面板一次澆筑至頂高程。為實現2015年底電站提前發電的目標進行了技術方案優化，將大壩填筑及面板施工均分為兩期施工。一期面板施工高程的合理性對面板后期質量、蓄水量及最大收益等將起到關鍵性的作用，因此，確定最為合理的一期面板施工高程至關重要。

關鍵詞：三岔河水電站；大壩面板；分期施工；技術優化

1概述

三岔河水電站位于云南保山地區騰沖縣猴橋鎮，為檳榔江梯級的龍頭水庫，壩址控制流域面積382.4 km2，多年平均流量為31.3 m3/s。電站距昆明市720 km，距騰沖縣74 km。

三岔河水電站為二等大(2)型工程，工程開發任務單一，僅為發電，采用混合式開發。正常蓄水位高程為1 895 m，總裝機容量72 MW。正常蓄水位以下庫容2.59億m3。

樞紐布置主要由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道、左岸泄洪放空隧洞、左岸引水發電系統和左岸導流隧洞組成。

混凝土面板堆石壩壩頂高程1 900 m，趾板最低建基面高程1 806 m，最大壩高94 m，壩頂長度為331 m，壩頂寬度為8 m。上游壩坡為1∶1.4，下游壩坡在1 870 m高程設置寬2 m的馬道，此高程以上壩坡為1∶1.6，以下為1∶1.4。

檳榔江流域氣候主要受西南暖濕氣流和西部

圖1　大壩標準斷面圖

干暖氣流的影響，屬北亞熱帶季風氣候區，為低緯高原氣候，具有干濕季分明，垂直分帶明顯，水平分帶復雜的特點。氣候要素隨海拔高度變化，氣溫與蒸發自北向南遞增，降水自北向南、從高海拔至低海拔遞減。據云南省年降水量等值線圖知，流域北部、西部中緬邊境分水嶺一帶為極多雨區，年降水量可達3 000～4 000 mm，其它地區為多雨區，年降水量約為1 400～2 000 mm左右。降水主要集中在5～10月(表1)。

2面板分期施工的必要性

根據合同文件及三岔河電站建設整體進度計劃，電站將于2015年底之前實現首臺機組發電。以下幾方面因素決定面板必須分期施工。

(1)工期方面。根據合同文件，三岔河水電站開工日期為2013年2月10日，2015年5月20

表1　檳榔江流域年降雨量特征值表　/mm

日導流洞下閘，大壩一次填筑到頂高程，壩體沉降3個月后面板一次施工至1 897 m頂高程。但因眾多因素影響，電站實際開工日期為2013年10月19日，壩體開始填筑日期為2013年11月26日，工期推遲了8個月，因此而無法按照合同目標實現發電任務。

(2)施工強度。大壩填筑強度分析：三岔河水電站大壩設計方量為176萬m3。按照項目部現有施工資源及施工能力并考慮檳榔江流域雨季較長，按平均每天填筑方量為4 250 m3、每月工作25 d計算，每月可填筑工程量為106 250 m3，壩體填筑總工期需要16.6個月，即2015年4月中旬方可完成填筑任務。按照設計及相關規范要求，壩體填筑完成后需要沉降至少3個月以上方可進行面板混凝土施工。面板施工強度分析：根據填筑進度，面板混凝土澆筑可在2015年7月底開始，根據項目施工能力及資源配置，按每小時澆筑混凝土10.52 m3計算，24 h可澆筑混凝土252.48 m3。由于7、8月正值檳榔江主汛期，每月實際施工日期按20 d考慮，每月可澆筑混凝土的工程量為5 049.6 m3。而面板混凝土設計工程量為12 345 m3，完成全部施工任務共需2.5個月，即2015年10月15日可完成面板混凝土施工。面板總施工面積為29 000 m2，面板混凝土施工完成后開始表面止水施工，計算分析最少工期為3個月，且只有高程1 840 m以下表面止水施工完成并驗收合格后方可進行高程1 840 m以下壩前鋪蓋的施工。按照以上強度分析 ，若壩體一次填筑到頂，面板一次澆筑，2015年發電目標無法實現。

(3)混凝土原材料供應限制。該工程混凝土骨料由其他標段集中生產，生產能力有限。如果將面板一次澆筑至頂，面板混凝土將和溢洪道混凝土、放空洞混凝土等同時施工，可能造成混凝土骨料供應不足。因此，只有將面板分期施工，避開混凝土骨料使用高峰期，方可滿足骨料供應需求。

(4)考慮度汛安全。根據2015年安全度汛設計報告，2015年檳榔江流域防洪度汛按50 a一遇設計，按照該標準，2015年汛期圍堰基本不能滿足度汛要求，必須采用面板擋水，因此，必須在主汛期來臨之前將面板澆筑至高程1 845 m度汛高程以上。

(5)經濟作用。如將面板分期施工，可實現提前發電，從而為地方經濟發揮一定的作用。根據三岔河水電站整體進度要求，電站必須保證在2015年底實現首臺機組發電。

3面板分期施工方案的確定

3.1方案確定的原則

經濟原則：提前發電，可為地方經濟發揮作用；安全原則：在主汛期完成一期混凝土面板澆筑，能夠更好地發揮防洪度汛作用，確保安全度汛；質量原則：避開主汛期進行面板混凝土澆筑，可以有效地控制混凝土施工質量，避免混凝土出現低強和裂縫等質量缺陷。

3.2面板的基本情況

三岔河水電站大壩為混凝土面板堆石壩，趾板建基面最低高程為1 806 m，壩頂高程為1 900 m，最大壩高94 m；死水位高程為1 848 m，正常蓄水位高程為1 895 m；面板施工 高 程 為1 807～

1 897 m(防浪墻底高程);面板厚度為0.3～0.62 m，面板總面積約為29 420 m2，混凝土澆筑方量為12 345 m3。大壩填筑于2013年11月26日開始，壩體全斷面填筑至高程1 845 m時間(度汛高程)為2014年5月18日，大壩全 斷 面 填 筑 至 1 880 m高程(一期填筑)時間為2014年11月20日。根據檳榔江流域多年平均水文資料，為保證面板混凝土施工質量，必須避免雨季施工，且為保證年底發電目標的實現，一期面板混凝土必須在2015年5月底前施工完成。根據實際的面板施工準備情況及相關規范要求的壩體沉降時間，一期面板最早可在2015年4月1日開始澆筑。因此，應將一期面板混凝土施工的工程量控制在2個月之內，否則將無法完成施工任務，況且一期面板混凝土澆筑高程還必須滿足首臺機組發電需求。

3.3根據填筑沉降數據確定一期面板高程

《三岔河水電站面板堆石壩施工變形觀測成果報告》顯示：截止2015年3月，大壩高程1 825 m以下壩體填筑時間已達1 a，壩體沉降已趨于穩定；大壩1 850 m高程以下壩體填筑時間為半年，壩體沉降已呈現收斂平穩趨勢；大壩1 878 m高程填筑時間較短，目前壩體沉降監測值還處于變形期。

根據目前大壩施工變形觀測成果(主要為1 850 m高程)，大壩壩體沉降趨于收斂的時間為5～6月。以此經驗值及壩體填筑時間推算，截止2015年4月1日澆筑一期面板時，大壩壩體沉降趨于收斂的高程(即一期面板施工頂高程)應為高程1 855～1 865 m。

3.4選取最大高程施工的風險分析

(1)由于壩體填筑至1 850 m高程的時間為2014年8月，處于主汛期，而壩體填筑至面板高程1 865 m高程的時間為2014年10月底，處于汛末。從類似工程經驗看，降雨對壩體沉降存在較大影響，以此推測1 865 m高程相對于1 850 m高程壩體沉降的時間可能相對更長。

(2)一期面板按計劃于2015年底施工完成后將繼續填筑1 880 m高程以上的壩體。由于上部壩體的加載，下部壩體會進一步沉降，一期面板施工高程越高，上部壩體加載對面板的影響就越大，面板脫空和出現結構性裂縫的概率就越大。因此，將一期面板施工高程選定為1 865 m可能存在一定的質量風險和施工壓力。

3.5一期面板施工合理高程的確定

由于壩體填筑至1 855 m高程的時間為2014年9月底(主汛期)，截止2015年4月1日澆筑一期面板時，沉降時間為6個月，對比1 850 m高程的填筑及監測成果，預計到一期面板澆筑時，1 855 m高程以下壩體沉降已趨于收斂；從工程蓄水發電角度考慮：假設2015年11月5日實現下閘蓄水，按設計規范規定采用11、12月80%保證率來水、扣除生態流量后的蓄流量進行測算，預計2015年11月底可蓄至1 848(死水位)～1 850 m高程。如果此時機組具備發電條件，可實現首臺機組發電；從庫容角度考慮：由于三岔河水電站庫容在中低高程部位時較小，從1 855～1 865 m高程之間每提高5 m，庫容相應增加約800萬m3，庫容增加并不明顯；從當前面板施工準備的實際情況考慮：從1 855～1 865 m高程之間每提高5 m，面板施工面積約增加2 000 m2。受各種因素影響，面板施工的準備工作相對滯后，且因檳榔江雨季來臨相對較早，對面板施工不利，因此，選取較低的面板施工高程進行施工，可有效減小一期面板的質量風險和施工壓力。

對以上因素進行分析得知：基于目前大壩施工期變形觀測成果及設計、施工規范要求，一期面板高程選取1 855 m較為合適。結合類似工程經驗、施工質量、安全可靠度及下一步施工安排等因素考慮可適當抬高面板 高 程，因 此，最 終 選 定1 860 m高程為一期面板施工高程。該高程滿足檳榔江防洪度汛要求(防洪度汛高程為1 845 m)，滿足首臺機組發電目標。澆筑混凝土工程量約為6 000 m3，能夠按期完成施工任務。

4一期面板施工情況

待大壩一期填筑至高程1 880 m后即開始一期面板施工的準備工作，一期面板施工時將1 880 m高程平臺做為施工平臺，該平臺寬68 m，長290 m，一期面板的施工主要在該平臺進行，包括修建鋼筋加工場、安裝HZS50型混凝土拌和站及骨料倉、項目臨時指揮部以及各種材料、設備的存放。其主要施工方案為：

鋼筋在后場提前加工并制作鋼筋臺車。鋼筋在鋼筋加工場由技術人員根據設計圖紙準確下料加工，合格后采用5 t平板車運輸至大壩1 880 m高程平臺，采用25 t吊車吊運至坡面的鋼筋運輸臺車運輸至施工倉面安裝，鋼筋臺車采用放置在高程1 880 m平臺的2臺5 t卷揚機牽引。鋼筋原材必須經檢測合格后使用，必須由經培訓合格并持證上崗的專業焊工施焊，鋼筋接頭搭接長度、焊接質量必須滿足規范要求。在模板頂部內側安裝三角木條(直角邊5 cm×5 cm)，相鄰兩倉混凝土澆筑完成后可形成5 cm×10 cm(直角邊)三角形凹槽，滿足表面止水橡膠棒的安裝條件。

模板采用定制鋼木組合模板。側面采用厚5 cm木板制作。由于面板厚度不一，任意一高程模板高度按照0.3+0.003 5H下料(H為高程1 897 m與該高程的高差)和拼裝，在模板頂部安裝角鋼以方便滑模移動。在模板外側面安裝鋼筋三腳架固定模板。滑模根據現場實際情況制作，根據工程技術人員計算后確定滑模重量為8.7 t，由經過培訓合格的焊工現場施焊。滑模采用2臺10 t卷揚機2根φ32鋼絲繩牽引。在滑模上搭建簡易的振搗平臺、收面平臺及遮陽棚。

面板混凝土采用無軌滑模施工。混凝土采用HZS50拌和站拌制，拌制人員嚴格按照試驗室出具的混凝土配合比進行生產。由于面板要求的混凝土塌落度為5～7 cm，水平運輸采用5 t農用車運輸至1 880 m高程平臺，垂直運輸采用兩套溜槽入倉。混凝土澆筑前，試驗人員嚴格檢查原材質量，不合格的材料絕不允許使用。混凝土澆筑過程中，質檢、試驗人員實行24 h值班制度，嚴格控制混凝土澆筑質量并隨時檢測混凝土塌落度。混凝土澆筑過程中，根據混凝土澆筑進度及初凝情況同時啟動兩臺卷揚機緩慢提升模板。混凝土澆筑采用2套滑模跳倉澆筑，已減少2序倉位側面安裝時間，加快了施工進度。面板混凝土配合比參數見表2。

加強混凝土振搗及養護。混凝土振搗采用5臺φ70振搗棒振搗，安排經驗豐富的混凝土工振搗，振搗過程嚴禁超振和漏振且以混凝土表面不泛氣泡及混凝土不下沉為宜。止水及監測儀器等埋件附近采用φ50振搗棒振搗，且必須保護好埋件及止水不能遭到破壞與移位。混凝土澆筑完成后24 h即可開始養護，在混凝土表面鋪250 g/m2土工布，采用竹片、鋼釘將其固定在混凝土面板上，安裝灑水花管并安排專人24 h灑水養護。

表2　面板混凝土配合比參數表

由于原設計方案是將面板混凝土一次澆筑至頂高程，現一期先進行1 860 m高程以下施工，將增加1 860 m高程水平施工縫。為避免水平施工縫滲水，一期面板澆筑時，在1 860 m高程預留楔形接頭，并在二期施工時增加一道30 mm×30 mm遇水膨脹止水條，二期面板澆筑完成后增加表面止水。一、二期面板分縫情況見圖2。

一期面板混凝土按照計劃于2015年4月1日如期開倉澆筑，并于2015年5月17日完成全部混凝土施工任務，累計澆筑混凝土工程量6 200 m3，比預計工期提前13 d完成施工任務，整個施工過程質量、安全受控。

圖2　楔形接頭大樣圖

5施工質量

5.1面板混凝土質量

在面板混凝土施工過程中加強了對混凝土原材、拌合及澆筑質量的質量監督工作，并對混凝土取樣檢測，檢測結果滿足設計及相關規范要求。

一期混凝土面板澆筑完成3個月后，采用人工及物探對面板脫空及裂縫進行檢測。檢測未發現混凝土內部存在質量缺陷，也沒有發現混凝土面板有裂縫現象發生，一期面板混凝土施工質量滿足設計及規范要求。

表3　混凝土質量檢測成果表

5.2面板防滲質量

三岔河水電站一期面板于2015年5月17日澆筑完成，電站于2015年11月20日正式下閘蓄水(一期)，2015年12月26日實現首臺機組發電目標。下閘蓄水前，量水堰帷幕灌漿完成后對壩后量水堰滲流情況進行了監測，多次監測得到的平均滲流量為2.4 L/s。一期蓄水后，再經多次對量水堰滲流量進行監測后得知滲流量滿足規范要求，監測數據見表4。

6結語

表4　蓄水后量水堰監測成果表

一期面板施工完成后得到的各項數據表明：一期面板混凝土質量、面板滲流量等指標均滿足設計及規范要求，從而為2015年檳榔江安全度汛起到了關鍵作用。電站提前發電，為地方經濟建設發揮了重要作用。一期面板混凝土澆筑完成后，對各項數據進行了統計與研究分析，總結了施工經驗，為大壩二期填筑及二期面板施工提供了可靠的參考依據。實踐證明：面板的分期施工，有效地減小了二期面板施工的施工壓力，為二期面板按期順利施工提供了保證。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號:TV7;TV52;TV51;TV641;TV544

文獻標識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0026-05

作者簡介:

郭繼懷(1985-)，男，甘肅靈臺人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

張衛林(1984-)，男，河南焦作人，工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)