某航電樞紐工程閘壩混凝土快速施工技術

摘 要 本文結合土谷塘航電樞紐工程三期閘壩施工，從閘壩混凝土施工、混凝土模板工藝及混凝土配合比優化等角度，闡述了逐一研究和解決閘壩大體積混凝土快速施工相關技術難題的過程。

關鍵詞 閘壩；混凝土；快速施工；實踐

1 工程概況

土谷塘航電樞紐工程位于湘江干流中游，正常蓄水位58.0m，總庫容1.97億m3，工程以航運為主，兼顧發電、灌溉、交通、旅游、養殖及城鎮開發等綜合效益。樞紐規模為Ⅱ等大⑵型，樞紐從右至左依次為船閘、預留二線船閘、副壩、17 孔凈寬20m 的低堰泄水閘、1 孔泄洪排污閘、電站廠房、魚道。

按本標段總進度計劃，三期土石圍堰形成、基坑初期排水完畢后，即進入三期泄水閘工程施工階段。三期泄水閘順水流方向分閘前護底段，閘室段，閘后消力池段及海漫段。三期泄水閘共10孔，排漂孔1孔。

2 主要施工技術難點

本工程三期泄水閘閘壩屬于反季節施工，具有需要同時施工的部位多、關聯關系復雜、節點控制性工期嚴、施工工藝要求高等特點；而施工任務繁重、有效施工時間短、工期壓力大、施工強度高且集中、施工風險大是三期泄水閘施工最大難點。

在保證三期總工期目標實現的條件下，總體施工時間的壓縮，相應的施工強度就高，泄水閘混凝土共10.4萬m3，其中須在圍堰過水前完成近8萬方混凝土的底板低倉位施工任務，而施工周期僅2個月。為滿足施工強度要求，在短時間內所投入施工設備、材料、種類就多，人員數量也很大，施工布置及采用的施工工藝就顯得更為重要。如何在短時間優質高效圓滿完成閘壩施工任務成為本項目施工的重難點。

3 快速施工方案的實踐

3.1 多孔閘壩大體積混凝土快速施工工藝方法

通過參觀了解同類樞紐施工工藝情況，石虎塘航電樞紐泄水閘閘墩上下游寬度31.8m，閘壩最大高度28m，單孔凈寬20m，閘室底板厚5～8.7m，底板部分采用布料機施工，高倉位采用混凝土輸送泵入倉的形式；CC200-24胎帶式布料機施工期間機械故障頻發，功效很低，對底板混凝土澆筑質量存在不利影響，高倉位采用一臺HTB50型泵機配三個閘墩輸送管的方式，人工接管維護工作量大，功效低，經常出現堵管現象，閘墩混凝土級配無法采用三級配，混凝土水泥用量大，對溫控要求高，投入成本也較高。長沙樞紐閘壩段混凝土施工低倉位采用履帶吊及反鏟入倉，高倉位采用移動式建筑塔吊入倉，施工速度緩慢，施工成本也較大。這兩種配置方式皆無法達到直接、快速施工的目的，并對大體積混凝土澆筑質量在施工過程中無法有效進行控制。

而三期泄水閘段閘墩上下游寬度35.55m，閘壩最大高度34m，左右岸長度245m，單孔凈寬20m，共10孔，閘墩寬3m，底板厚4～11.5m。投標時的機械設備共布置1臺MQ600高架門機、2臺MQ900高架門機、2臺QUY35型履帶式起重機和1臺QUY55型履帶式起重機進行高低倉位的施工。在三期圍堰過水前，拆除高架門機，采用履帶吊為砼施工垂直運輸設備。這樣的配置不但無法達到快速施工的目的，而且存在較大的汛期施工安全風險，一旦洪水突然來臨，3臺高架門機是不可能短時間內拆除的，拆除轉運至安全地時間至少需要15天，并且洪水過后的重新安裝也至少需要20天左右，無法盡早投入生產形成有效的生產力，無法適應工程及湘江洪水陡漲陡落的特點，一旦實施，實際工效可能很低，并存在較大的安全隱患。

通過技術優化，施工總布置上分時間分高程采取了不同的施工方式，經過比選，采用的垂直運輸機械設備覆蓋范圍沒有問題。1底板及閘墩EL.50m高程（堰面頂高47m）以下施工期：考慮到低倉位混凝土約計7.2萬方，根據倉位澆筑計劃，約2015.2.28前，采用反鏟及汽車直接入倉的方式，進行低倉位混凝土澆筑，2臺長臂反鏟（臂長17.5m，斗容0.4m3，15000m3/臺月）施工，1臺短臂反鏟（1.2m3，15000m3/月）輔助，增加入倉強度。2閘墩EL.50m高程（堰面頂高47m）以上施工期：春節后吊車進場，采用上游布置2臺130t履帶吊（3m3吊罐，6000m3/月），下游布置1臺100t履帶吊（3m3吊罐，6000m3/月），16t及35t汽車吊輔助吊雜。這樣的優化布置，可以充分發揮設備的最大使用功效，降低汛期施工風險，有利于隨時可能發生的汛期撤退及汛后恢復施工，極大解決了汛時撤退與汛后最短時間內形成有效生產力恢復施工的難題，這種施工方式直接、快速、有效，并在大體積混凝土澆筑質量中能更加有效進行控制。

通過方案比選并經業主、監理同意，采用的分時段分高程施工優化配置發揮了設備的最大使用功效，滿足泄水閘混凝土垂直入倉強度需要，與投標時的機械設備布置相比，節約了大量成本，在工期上得到了很大保證，5月10日10#閘墩封頂，6月19日前三期泄水閘11個閘墩全部到頂。在“5.22”超標洪水來臨時，閘墩全部出水面，未造成較大影響，工程安全度汛。最高周產混凝土達1.1萬方，單月生產最高強度4.75萬方，創所調查范圍內同類航電工程的紀錄。

針對本項目的特點，金結設備需要大面積的存放、拼裝場地，為充分利用泄水閘下游海曼場地，建議優化了海漫結構，由拋石和格賓網護墊改為混凝土澆筑，這樣場地混凝土場平后可以形成臨時堆放場地。與投標時相比，節約了金結機電加工及堆放場3000m2。

三期泄水閘多孔閘壩大體積混凝土快速施工布置上的研究，節約了大量成本，工期上增效明顯，為工程安全度汛創造了有利條件。

3.2 泄水閘閘墩墩頭異形混凝土結構模板設計

泄水閘閘墩墩頭混凝土為異形結構，其中上游下部墩頭的圓弧與堰面上游端圓弧相交于堰體迎水面平面，下游墩頭上部有一圓變方過渡段，投影呈45度斜角。墩頭圓弧直徑3m，堰體上游圓弧直徑1m。閘墩外觀如何與墩頭形體及異型結構關系甚大，異型結構質量不易保證，施工難度大。為確?；炷恋耐庥^質量及施工進度，墩頭采用大型定型鋼模板，墩身采用平面多卡大模板，根據以往類似工程經驗結合本項目實際，在充分考慮混凝土的層間接縫、定型模板面板整體性、便于施工等方面，進行定型鋼模板設計。

按照施工方案，閘墩混凝土每一澆筑層高度為3m，閘墩混凝土澆筑完畢后，墩頭墩尾通過采用專門設計的定型鋼模板，有效減少混凝土層間錯臺、掛簾，質量通病得到有效控制，閘墩混凝土整體性較強、色澤均一，外觀質量好，達到了預期效果。

3.3 水工混凝土采用粒徑60mm以下湘江天然骨料配合比設計研究

項目部試驗室按施工圖紙的要求和工程師指示，結合本工程特點，通過室內試驗成果進行混凝土配合比設計，并報送工程師審批。混凝土配合比的設計方法按相關試驗規程的規定進行。

根據招標文件以及地質勘探資料，湘江河道內粗骨料的粒徑基本上為60mm以下，而根據相關規范，三級配骨料粒徑為80mm以下。配合比優化設計的重點是提高粉煤灰摻量與采用粒徑為60mm以下的粗骨料，使用高效外加劑，優化粗細骨料級配與配比，降低水泥用量和需水量，以減少混凝土內部水化熱升溫。本工程混凝土骨料采用0～5mm、5～20mm、20～40mm、40～60mm粒徑骨料。提高粉煤灰摻量的主要方法是按替代法通過不同粉煤灰摻量試驗，得到粉煤灰摻量與混凝土強度的關系線，得出在滿足混凝土設計指標的前提下的最大粉煤灰摻量，同時保證混凝土的施工和易性。

4 結束語

湘江土谷塘航電樞紐工程三期閘壩面臨汛期頻繁過流的施工風險，通過施工資源分時間分倉位優化配置、混凝土外觀質量控制及針對性的配合比優化等工藝的研究，極大增加了混凝土入倉強度，加快了閘壩施工速度，工程成功接受早汛過流及湘江歷史罕見“11.14”冬汛的考驗，樞紐工程安全度汛，同時，取得的經濟效益和社會效益明顯，得到了業主及當地政府的一致好評。本工程閘壩高效快速施工工藝的施工實踐，能夠為后續工程和類似項目提供指導和借鑒。

作者簡介

肖偉明，（1982.10-），男，工程師，中國葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北宜昌，443002，現從事水利水電工程現場施工技術管理。