水電站混凝土大壩內高凈空大跨度洞室的封頂施工方案

徐建鋒

摘 要：在大壩升船機渡槽段洞室的封頂施工中，首次采用“高空專用移動支撐架 + 預制拱 + 防護桁架”的施工方案，有效地解決了混凝土大壩內高凈空、大跨度洞室的封頂施工難題，同時很好地避免了在整個預制拱拼裝及其上部壩體混凝土澆筑施工期間設施的干擾及可能產生的安全隱患，有效地節省了直線工期及施工費用，可供類似工程參考。

關鍵詞：洞室封頂施工;高空專用移動支撐架;預制拱;防護桁架

1 工程基本概況分析

頂拱混凝土澆筑期間下方壩后廠房安裝間也在同時施工，為確保頂拱下方壩后廠房安裝間施工的安全以及該壩段整體施工進度要求，廠房安裝間頂拱混凝土澆筑施工首次采用“高空專用移動支撐架 + 預制拱+ 防護桁架”的施工方案本施工方案有效 地解決了混凝土大壩內高凈空、大跨度孔洞的封頂施工難題，同時很好地避免了在整個預制拱拼裝及其上部壩體混凝土澆筑施工期間對下方施工作業人員、設施的干擾及可能產生的安全隱患，有效地縮短了直線工期及施工費用。該施工方案根據孔洞頂部的形狀和尺寸預制19榀（ 每榀分3段） 鋼筋混凝土拱形模板（ 簡稱“預制拱”），采用高空專用移動支撐架輔以吊裝設備在高空對預制拱進行拼裝，形成孔洞上部混凝土澆筑的拱形底模，然后在底模上進行上部混凝土澆筑。底模無 需 拆 除，直接作為壩體混凝土的一部分。高空專用移動支撐架作為高空施工平臺，自帶動力，具有水平行走、垂直升降的特點。每個安裝工位能同時滿足3榀（9段） 預制拱的就位拼裝施工。預制拱拼裝完成形成拱形底模后，可以獨立承擔新澆筑混凝土的荷載。在3榀預制拱拼裝完成后，高空專用移動支撐架下降，并與預制拱脫開一定的距離，然后沿軌道行走到下一個安裝工位，依此類推，逐段進行其他榀預制拱的拼裝，直至全部預制拱拼裝完成，形成整個拱形底模。

2 具體實施方案分析

預制拱共分19榀，滿布于頂拱，中間17 榀為倒“T”形，兩側2榀為“L”形。由于混凝土大壩內孔洞的跨度為39.5m，采用單跨預制拱直接跨越孔洞兩端，預制拱的重量及尺寸分別超出了現場吊裝設備和運輸設備的工作范圍。因此將每榀預制拱分3段制作，控制每段的自重不大于25t，長度不大于18m，以便很好地適應現有設備的能力。段與段間接頭采用現場鋼板焊接連接。高空專用移動支撐架主要為預制拱拼裝提供施工平臺并兼作預制拱拼裝施工期間的安全防護平臺。其需承擔預制拱以及預制拱在拼裝施工過程中可能產生的其他各種荷載。高空專用移動支撐架由弧形鋼桁架及升降調節機構組成，弧形鋼桁架寬度4m，為矩形斷面的空間立體桁架形式，外形頂部為兩個平行的柱面，弧形鋼桁架由四榀平面桁架組成，二榀為一個單元。單元內二榀桁架之間用腹桿相連。每個單元單獨制作，吊裝就位后單元間采用系桿連接為一整體。由于弧形鋼桁架跨度較大，整單元制作存在運輸及吊裝困難，因此單元分幾節制作，在現場拼裝。高空專用移動支撐架在其兩端設升降調節機構。升降調節機構由升降裝置及行走裝置組成，分別控制高空專用移動支撐架的升降及行走。

3 施工工序及工期分析

3.1 施工工序

施工工序為： 預制拱預制、防護桁架、高空專用移動支撐架金屬結構制作懸挑牛腿施工（當壩體混凝土澆筑到牛腿底高程時與壩體混凝土同時澆筑）安全防護桁架鋪設 高空專用移動支撐架的安裝調試 預制拱安裝 上部壩體混凝土澆筑 上部混凝土澆筑完成后防護桁架及高空專用移動支撐架拆除。

3.2工期分析

本方案工期分析為懸挑牛腿施工開始至預制拱頂以上 1.5 m 高處壩體混凝土澆筑完成所需工期。

（1）預制拱預制、防護桁架、高空專用移動支撐架金屬結構制作。預制拱預制應在預制廠提前預制并存放，確保封頂施工期間的預制件及時供應，該部分不占用大壩混凝土澆筑時間，對大壩澆筑工期無影響。防護桁架及高空專用移動支撐架在金屬加工廠制作存放，其制作期間對大壩澆筑工期無影響。

（2）懸挑牛腿施工。懸挑牛腿總高度6m，懸挑長度3.2m。懸挑牛腿混凝土方量約830m3，該部分為新增混凝土，分上下游兩側澆筑，每側方量約415m3，牛腿高6m，分兩倉澆筑每倉新增混凝土澆筑方量約207.5m3，由于方量較小其對大壩混凝土澆筑工期影響可忽略不計。

（3）防護桁架安裝。防護桁架采用港機，安裝工期按2d 計。

（4）高空專用移動支撐架安裝調試。高空專用移動支撐架安裝采用港機，其安裝調試工期9d。

（5）預制拱安裝。預制拱安裝采用港機施工，預制拱共19榀，每榀分3段共計57段。安裝時預制拱各榀間應采用由中間向兩邊的順序安裝。安裝時首先高空專用移動支撐架就位并頂升至安裝要求高程，再按先兩側后中間的順序進行單榀預制拱的拼裝。每榀預制拱安裝就位后應及時與相鄰拱及壩體拱座處連接以增強其穩定性。頭三榀預制拱安裝時由于對就位精度要求較高且為初次安裝，所需時間較長按每2d安裝1榀計共需6d，其余預制拱安裝按每1d 1榀計，共需16 d并考慮到其他因素影響，預制混凝土模板安裝工期按25d計。

（6）上部壩體混凝土澆筑。上部壩體混凝土澆筑在預制拱安裝完成后即可進行，其澆筑進度與壩體混凝土正常澆筑進度相同。

（7）安全防護桁架及高空專用移動支撐架拆除。上部混凝土澆筑完成后，拆除安全防護桁架及高空專用移動支撐架。該拆除順序為先拆除防護桁架，再拆除高空專用移動支撐架。防護桁架應在上部壩體混凝土全部澆筑完成，對下方廠房無施工影響后拆除。拆除采用港機吊運至臨時存放場地并轉運。拆除順序應先拆除欄桿等周邊附屬結構，再拆除鋼桁架。防護桁架拆除完成后再將高空專用移動支撐架吊走。至此封頂施工全部完成。該部分施工在壩體混凝土澆筑完成后進行，對壩體混凝土澆筑工期無影響。

結束語

水電站廠房安裝間頂拱混凝土澆筑施工已完成，由于是在水電工地首次采用“高空專用移動支撐架 + 預制拱 + 防護桁架”的施工方案解決大壩內高凈空、大跨度孔洞的封頂施工問題，相關單位非常重視，在施工過程中對預制拱上有代表性的9個點分別進行了60～78次不同澆筑時段的變形監測，將實測結果與設計值進行對比，實測結果與設計值接近，與預期結果吻合好。此種施工方案今后可以在其他水電工地推廣應用。

參考文獻

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