泰克则大坝施工方案优化

薛建军

（中国葛洲坝集团国际工程有限公司，北京100022）

1 工程概况

泰克则（Tekeze）水电站是埃塞俄比亚最大的水电工程，对该国的经济发展具有举足轻重的作用。工程由该国总理亲自负责，政治意义非常重大。

大坝为对数螺旋双曲拱坝（四级配混凝土），坝底高程957 m，坝顶高程1145 m，共21个坝段。工程采用坝体泄洪，中间坝段（1号、2号、3号、4号坝段）1057 m高程各设一个泄洪深孔（全断面钢衬）。每个深孔各设一坝前检修定轮门和坝后工作弧门。大坝上游立面图和深孔剖面图分别见图1和图2。

图1 大坝上游立面图Fig.1 Elevation drawing of upstream dam

由于左岸存在预想不到的不良地质、工程师指定的采石场不合格、混凝土配合比不确定及其它原因，导致工程进度严重拖后，尽管承包商和业主友好协商后对工期进行了适当的延长，但如不采取一些非常规的赶工措施，大坝势必不能按期完工。

如何确保工程按期完工，成为摆在承包商面前的最大难题。

图2 深孔剖面图Fig.2 Profile of low level outlet

2 施工方案优化

为保证工程按期完工，并尽可能将河水拦截下来，以达到蓄洪和电站按期发电的目标，承包商在结合本工程实际的基础上，通过仔细研究与分析，对大坝施工方案进行了如下优化。

2.1 取消两个临时导流底孔

根据原设计，在1号和3号坝段、2号和4号坝段之间的965 m高程应各设一临时导流底孔（骑缝，见图1），以便汛期和导流洞一起进行河水导流（汛后进行底孔二期封堵）。承包商在进行充分的工期比较后，大胆提出取消临时底孔，采用预留两个坝段缺口过流和导流洞导流相结合的方式进行施工导流的建议，主要基于如下考虑：

（1）保留底孔虽然可以保证大坝混凝土持续浇筑（二期混凝土封堵不占用直线工期），但由于底孔部位需要异形模板和增设预埋件等原因，坝体混凝土施工进度会减缓；

（2）拱坝建于“V”字形峡谷，大坝混凝土施工初期，底部仓号（坝段）本来就少，如果保留两个底孔，则相应4个坝段的上升速度都会受到影响，并造成人员、设备窝工。采用承包商建议后，除两个预留洪水过流的坝段汛期受到一定的影响外（可在汛后进行突击施工），其它坝段则可正常施工；

（3）底孔的使用时间不长，只有一个汛期，意义不大。且在汛后需安排专门的人员、设备，采用特殊的工艺进行封堵；

（4）当地6月开始进入汛期，工期滞后，原来预期的上年11月份开始浇筑已推至次年2月，汛前混凝土施工时间已明显减少，即使能完成底孔混凝土浇筑，混凝土强度能否满足抗冲刷要求也很难保证；

（5）导流底孔封堵是以后大坝运行期间的质量薄弱环节，取消底孔意味着消除了以后潜在的风险。

2.2 无盖重固结灌浆

经演示试验，工程师同意了承包商提出的无盖重固结灌浆方案，这样不但可避免在混凝土上钻孔，从而避免了对预埋冷却水管造成潜在破坏的风险，还缩短了直线工期，加快了施工进度。

2.3 球形键槽

借鉴二滩等国内拱坝工程经验，承包商提出将横缝键槽的形式由梯形改为圆弧形，从而简化了模板形式，不但可使横缝模板成为标准化模板，各坝块之间的模板可互相通用，还可缩短每个仓面的立模和拆模周期，大大提高了工效。

2.4 流道钢衬混凝土

深孔部位是本大坝中结构最为复杂的部位，同时也是承包商花费精力最多的部位。根据设计，深孔流道位于坝段中部，为全断面钢衬，钢衬四周安装锚钩，以利于钢衬与周边混凝土的结合。上游进口段安装定轮门，下游出口段安装弧门。对于流道钢衬混凝土浇筑方案，承包商就是否采用两期混凝土浇筑进行了深入的对比分析与研究。

如采用两期浇筑，虽然可保证坝体混凝土正常上升，钢衬在混凝土作用下变形较小，但钢衬吊装将无法进行。如不采用二期混凝土，则难以保证钢衬底部混凝土的密实性。经反复比较后，承包商决定采用一期混凝土浇筑，但对底部混凝土做了特殊处理。具体做法如下：

（1）在坝体混凝土浇筑至接近钢衬底部时即停止浇筑，并在混凝土顶部预埋条形钢板（与一期锚钩焊成整体），以便钢衬底部的二期锚钩与钢板焊接成整体。由于钢衬自上游至下游呈下降趋势，因此本部位混凝土总体呈台阶状。流道钢衬立面图见图3；

图3 流道钢衬立面图Fig.3 Profile of steel liner of the channel

（2）在混凝土台阶上分节安装钢衬；

（3）钢衬就位后，安装周边的锚钩和钢筋；

（4）为防止混凝土浇筑期间钢衬变形，在钢衬内部搭设临时钢支撑；

（5）考虑到钢衬周边锚钩和钢筋密集，此部位的混凝土采用一级配混凝土；

（6）钢衬底板上预留混凝土下料孔，此孔既可用作底部混凝土的下料口，也可作为振捣棒插入口和排气孔；

（7）为保证钢衬混凝土密实性，在完成浇筑28 d后，对钢衬进行敲击检查和接触灌浆。

2.5 增设深孔临时叠梁门

2008年度汛是关系到工程成败的关键一环。根据工程进度计划安排，4个深孔坝后工作弧门的安装与调试应该在2008年汛前完成，但由于深孔部位结构异常复杂及其它原因，工程进度滞后，汛前只可能完成其中的两个弧门（2号、3号坝段），剩余的两个弧门安装只能在汛后库水位下降后进行。

基于本工程的特殊政治影响和埃塞国内的电力需求，如果不能将2008年汛期的洪水拦截下来，2009年库水位将不可能达到发电水位，按期发电将成为泡影，这是业主绝不允许的。形势迫使承包商不得不考虑其它的补救措施。

经充分讨论并与工程师协商后，承包商提前在国内制作了两套临时叠梁门，并于2008年汛前安装完成。2009年汛前大坝封顶，定轮门启闭机安装完成后，再用定轮门置换临时叠梁门，从而确保了2008年蓄洪和1号、4号弧门汛期的正常安装。

2.6 定轮门门槽二期混凝土浇筑期间的防护

根据设计，4个定轮门的启闭机都位于坝顶，因此只能在大坝混凝土封顶后才能安装。正常情况下，如果弃掉部分洪水，正常施工将不存在任何问题，但2009年发电目标将不可能实现。为保证大坝2008年汛期正常蓄洪和使定轮门尽快具备安装条件，坝体一期混凝土施工必须正常进行。与此同时，定轮门门槽导轨安装和二期混凝土也必须在2008年汛前完成1100 m高程以下部分，否则在汛期将会处于库水位以下，以后再无机会进行施工。

由于上述原因，形成了坝体一期混凝土与门槽二期混凝土上、下同时作业和交叉施工的不利局面。如果这个问题处理不好，会形成很大的安全隐患，如果上方一期混凝土施工时的物体落下卡在门槽内，将来定轮门安装落门时还可能会被卡住，造成难以收拾的局面。

结合现场条件，承包商决定在一期混凝土下方的定轮门门槽内搭设防护平台。这样，一旦上方有物体落下，即可用防护平台进行拦截。同时，在每个定轮门坝体一期混凝土的施工部位安排安全员全程监督，尽量减少落物。另外，在水库水位淹没定轮门底坎之前，承包商对已施工的底坎和门槽进行彻底的清理与检查，对所有粘在底坎和门槽内的混凝土、灰浆及钢筋头等全部进行了清理。

2009年定轮门落门之前，承包商专门从国内聘请潜水员对定轮门门槽和底坎进行检查。从检查结果来看，尽管底坎上有一些不慎掉下来的钢筋、模板等杂物，但并没有混凝土或砂浆粘在门槽和底坎上。在潜水员进行简单清理后，最终保证了定轮门安全顺利地安装到位，施工过程中也未出现人员伤亡等安全事故，说明上述措施是行之有效的。

2.7 坝顶过流及防护措施

根据计算，2006年和2007年两个汛期，单单依靠导流洞导流无法满足过流要求，不可避免会出现部分坝段顶部过流的情况。为此，承包商提前做了准备：

（1）选择拟过流的坝段尽量不距边坡太近，以免洪水冲刷下游边坡，危害坝肩安全；

（2）选择拟过流坝段的顶部高程要预先计算确定。既要按洪水频率考虑过流的洪水流量，还要尽可能的减少泄洪量，以达到蓄洪的目的，同时，还要根据浇筑能力，确保其它坝段不致过流；

（3）选择拟过流的坝段浇筑到预定高程后即暂停浇筑，集中精力进行其它坝段的混凝土浇筑，并规定其它坝段汛前必须达到的最低高程，以免造成其它坝段同样过流的情况发生；

（4）请设计单位对过流期间的大坝进行安全校核计算；

（5）由于库水位下方的部分灌区混凝土冷却和接缝灌浆尚未完成，因此必须在这些坝段的顶部对冷却水管、升浆管、横缝等用钢板进行覆盖保护，同时对相邻坝段的止水片和止浆片也要进行保护，以免洪水冲刷破坏；

（6）汛期结束后，立即拆除上述防护。由于洪水冲刷，坝段顶部混凝土毛面已有些光滑，必须进行人工凿毛处理。另外，恢复浇筑的第一层混凝土使用高标号的一级配混凝土，以增强混凝土的层间结合。

3 成效与体会

泰克则水电工程作为埃塞俄比亚的第一号工程，能否按期发电对该国有重大的政治和经济影响，同时对中国承包商也是一个严峻的考验。通过承包商的不懈努力、优化施工方案，历经3年蓄洪，大部分河水都被拦截下来，最终使库水位于2009年汛期达到发电水位，电站按期发电。

通过实践，笔者有以下体会：

（1）承包商优化方案时，必须充分考虑当地的实际情况，做到既能加快工程施工进度，又能最大程度避免洪水下流。本地旱季与雨季相当明显，旱季基本无雨，河水流量相当小，一年的雨量几乎全部集中在两、三个月内。承包商结合此情况，对每月的浇筑计划及度汛方案都进行了充分的考虑；

（2）承包商许多建议的采纳和实施与工程师的密切合作和务实态度是密不可分的。每当承包商有一些好的建议，工程师都会认真考虑，并视情况对设计进行相应的优化。如无工程师的真诚合作，发电目标也是不可能实现的。■