构皮滩水电站双曲拱坝底孔混凝土施工技术

何清华

（中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007）

1 概 述

构皮滩水电站位于贵州省中部余庆县境内，乌江干流中游河段上。坝址控制流域面积43250km2，占全流域的49.2%。枢纽开发任务为：以发电为主，兼顾航运、防洪和水产养殖等综合利用。水库正常蓄水位630m，相应总库容55.62亿m3，调节库容31.5亿m3，属年调节水库。坝型为混凝土双曲拱坝，坝顶高程640.5m，最大坝高232.5 m，坝顶弧长557.11m。

为满足坝体施工期度汛及后期工程运行过程中检修要求，在坝体12#～16#坝段EL.490m处分别布置有4个导流底孔、2个放空底孔。导流底孔为临时结构，在工程下闸蓄水后进行封堵；放空底孔用于工程进行后进行检修时将水库中的水放空，以满足检修要求，属于永久性结构。其中导流底孔分别位于12#、13#、15#、16#坝段，洞身尺寸均为9m×6.5m，出口段顶部采用1∶5坡度渐变为8m×6.5 m，进口段为喇叭口形，其中2#、3#导流底孔轴线为直线，1#、4#导流底孔中部有一半径为50m的弧线段，每个导流底孔均在上游设置一道挡水门和一套启闭设备 （固定卷扬机），门槽中心线距上游侧悬臂边线6.7m，卷扬机布置在EL.520m平台；放空底孔位于13#～15#坝段，1#放空底孔跨缝13布置，2#放空底孔跨缝14布置，轴线均为直线，洞身尺寸均为7m×4.0m，出口段顶部采用1∶5坡度渐变为6m×4.0m，进口段为喇叭口形。每个放空底孔均在上游设置一道挡水门和一套启闭设备，门槽中心线距上游侧悬臂边线5.05m，启闭机房设置在EL.595m平台，在下游侧设置一道工作门和一套启闭设备，门槽距下游侧悬臂边线7.38m，启闭机房设置在506m平台。附图为放空底孔剖面图。

附图 放空底孔剖面图

2 底孔施工技术特点

（1）为满足度汛要求，导流底孔、放空底孔必须在2007年汛前全部形成，工期较为紧张。

（2）导流底孔、放空底孔结构复杂，模板类型多，各种模板需作专门的结构设计及加工制作，以满足施工质量要求。

（3）混凝土种类多，钢筋分布密集，混凝土入仓、浇筑困难。

（4）孔口周边为1m厚C50抗冲耐磨混凝土，需采取特殊的下料、浇筑方式，以保证浇筑质量。

（5）为保证大坝均衡上升要求，需精心组织、精心管理，以保证该部位能跟其它坝段同步上升。

（6）底孔结构施工时期正处于冬季，结构部位均为高标号混凝土，混凝土温度控制要求严，防裂难度大。

3 模板施工

模板是底孔结构施工中一道重要的工序，模板布置对底孔结构施工的质量、进度及安全起着至关重要的作用。底孔结构部位施工模板有：上下游面悬臂模板、流道模板、进口段异形模板、导流底孔进口段顶部胸墙预制混凝土模板、门槽模板。

3.1 上下游面悬臂模板

上下游面悬臂是底孔施工中技术难度较高的部分，能否能顺利完成底孔上下游悬臂施工，模板是关键。

导流底孔上游面、放空底孔上、下游面设置有1∶1坡比的悬臂结构，悬臂结构最大高度11.5m。悬臂结构施工模板采用外撑装配式钢结构模板，该模板在悬臂底部相应位置按0.75m间距预埋锚固件，然后安装三角架形成施工平台，在施工平台上安装符合悬臂结构体形的钢桁架结构，再在其上设置围柃后安装小钢模面板。外撑式模板三角架及桁架均在加工厂加工成型后运输至仓面，采用16t汽车吊吊装，待悬臂结构混凝土施工完毕后，先用人工将小钢模面板及围柃拆除，再用卷扬机配合16t汽车吊将钢桁架及三角架拆除。外撑装配式钢结构模板与传统的内拉式散模相比，取消了模板内拉钢筋及支撑立柱，有效地加快现场立模进度，并减少了对混凝土浇筑的干扰，每层模板均设置有操作平台，在模板拆除时安全快捷。

3.2 流道模板

流道模板分边墙模板及封顶模板，导流底孔边墙高9 m，顶宽6.5m，放空底孔边墙高6m，顶宽4m，该部位为过流面，表面质量要求高，边墙采用使用于坝体上游面的悬臂大模板，为木面板，其透水、透气性好，能较好地保证混凝土表面的光洁度及平整度。

顶部模板，采用在侧墙上预埋悬臂模板锚固件，中部架设Φ219钢管立柱，顶部安装20#槽钢作主梁，主梁上铺设脚手钢管作围楞，在脚手钢管上直接安装小钢模，然后在小钢模面上胶合板，以保证浇筑混凝土表面的光洁度及平整度。

3.3 进口段异形模板

进口段为喇叭口形，属异形结构。模板根据结构分成单元块，采用定型木模板及定型钢模板，先在加工厂加工成型，并进行预拼装验收合格后，再运送至施工场进行安装，安装时先放出样点，再按样点进行拼装。

闸墩模板，闸墩由圆弧段和直段组成，采用定型组合小钢模，侧面采用组合钢模板，局部辅以木模板。

3.4 预制混凝土模板

因导流底孔为临时性结构，工程下闸蓄水后要进行封堵，为便于加快施工进度，其进口段顶部模板采用预制混凝土倒T梁模板，模板在预制厂预制成型，养护强度达到设计要求并经验收合格后，运输到前方直接安装使用。

3.5 门槽模板

门槽模板，门槽部位设置有一期插筋，需在面板上穿孔，因此采用木盒，木盒在加工厂按设计尺寸加工成型，运输到前方直接安装使用。

4 混凝土浇筑工艺

根据设计要求，导流底孔及放空底孔部位有C18035（三级配）、C18035（四级配）、C18030（三级配）、C18030（四级配）、C35（三级配）、C50（二级配）等不同标号和级配的混凝土，抗冻等级均为W12，抗渗等级均为F200。导流底孔及放空底孔部位结构体形复杂，钢筋分布密集，混凝土种类较多，混凝土下料、平仓及振捣困难。尤其是C50抗冲耐磨混凝土，水灰比较小，其粘性较大，在浇筑过程中排气困难，浇筑完后表面易形成气孔，影响混凝土表面质量。需在下料、平仓及振捣过程中采取特殊的浇筑方法，以保证混凝土浇筑质量。

4.1 浇筑分层分块

1#、2#放空底孔分别跨缝13、缝14布置，因此分为两块浇筑，导流底孔均位于坝段内，均按坝段进行分块浇筑，在浇筑EL.488m～EL.491m时，因底孔高程为EL.490 m，因此在距底孔两侧边墙1m处按1∶1放坡浇筑；对于导流底孔，由于封顶高程在EL.499m，因此在EL.497m～EL. 499m分为一个2m浇筑层，EL.499m～EL.500m分为一个1m浇筑层，在EL.500m以上均分为3m浇筑层；对于位于14#坝段部位的放空底孔，在EL.497m以上均采用3 m浇筑层；对于位于13#、15#坝段的放空底孔，分层按位于该部位的导流底孔分层原则进行。对在上下游面使用悬臂模板及横缝使用大模板的部位，采取了一次立模两次浇筑的方式进行。

4.2 混凝土生产、运输及下料控制

混凝土生产采用布置于三叉口混凝土生产系统的1#、2#拌和楼拌和，为避免混凝土生产过程中不同种类混凝土发生混料情况，其中抗冲耐磨混凝土采用布置于同一系统的3#拌和楼拌和。

混凝土水平运输均采用国产9.6m3侧卸车，垂直运输均采用1#、2#或3#国产30t平移式缆机，侧卸车及缆机的运输能力均能满足混凝土快速运输入仓的要求，避免了混凝土温度回升和塌落度损失。

由于导流底孔及放空底孔部位结构复杂，钢筋密集，混凝土下料控制是混凝土浇筑过程中的一项重点及难点。为有效控制混凝土下料要求，保证混凝土浇筑质量，采取了下列控制措施：

（1）悬臂结构部位，将每罐混凝土料分3～5次均匀下料在每铺层接头处，然后再采用人工手持插入式振捣棒振捣，使浆液裹着粗骨料向悬臂端部推进，局部则辅以铁锹进行摊铺，保证了该部位混凝土浇筑质量及悬臂模板的安全施工要求。

（2）底孔底板部位，该部位均设置有面层钢筋，混凝土下料只能直接在面层钢筋上进行，采取分为3～4个点均匀下料，然后采用人工手持插入式振捣棒进行摊铺的下料方法，避免了混凝土将面层钢筋压塌的情况发生。

（3）底孔侧墙部位，该部位为1m厚的C50抗冲耐磨混凝土。为保证将C50抗冲耐磨混凝土浇筑控制在1m范围内，避免超浇或少浇，采取了安装隔板的方式进行下料分区控制。具体做法为：下料前先在靠侧墙模板部位安装好隔板（隔板距模板垂直距离1m），将大坝结构混凝土摊铺到位后将隔板拆除，然后将抗冲耐磨混凝土摊铺到位。由于每个浇筑坯层的抗冲耐磨混凝土宽只有1m，长度却达20多m（约为横缝长度），且该部位设置有结构钢筋，C50抗冲耐磨混凝土不能直接下料，在抗冲耐磨混凝土分区线附近均匀布置了4块3m×3m（厚0.5mm）的铁板，浇筑时先将抗冲耐磨混凝土下在铁板上，再通过平仓机辅以人工用锹将抗冲耐磨混凝土铲运至相应铺料部位，保证C50抗冲耐磨混凝土跟大坝结构混凝土不发生混料。

4.3 混凝土振捣

底孔部位混凝土振捣的重点是悬臂部位、钢筋密集区及孔洞周边的C50抗冲耐磨混凝土。该位能利用混凝土振捣车进行振捣，只能采用Φ1030或Φ100硬轴插入式振棒振捣。为保证该混凝土振捣密实，达到内实外光的质量要求，采取以下处理方式：

（1）悬臂部位混凝土：结合该部位混凝土下料要求，按3人一组从下料处利用手持插入式振捣棒将混凝土向悬臂端部徐徐推进，使浆液裹着粗骨料向悬臂端部推进，边推进边振捣，将整个部位混凝土基本振捣平整后，再从下料处开始全面重新振捣一次，保证了整个悬臂部位混凝土能全部振捣密实。

（2）钢筋密集区部位的混凝土：钢筋密集部位的混凝土采用薄层振捣方法，即将一个浇筑坯层分2～3次振捣，并在振捣过程集中对大骨料骨料进行分散处理，防止了出现骨料架空、蜂窝等质量缺陷。

（3）C50抗冲耐磨混凝土：C50抗冲耐磨混凝土粘性大，排气困难，采用复振的方式进行振捣，即第一次振捣完毕过20min左右再进行一次振捣，以使混凝土内的气泡更加有效地排除，防止出现蜂窝麻面等质量缺陷。

4.4 过流面平整度控制

设计要求底孔过流面平整度控制范围为：垂直水流方向：升坎允许值为0，磨平坡度不大于1/50；跌坎允许值不大于2mm，磨平坡度不大于1/40；平行于水流方向：错台允许值不大于2mm，磨平坡度不大于1/40。

为了满足平整度要求，孔洞底部表面在混凝土浇筑完毕后需要进行抹面处理，抹面采用专门设计的抹面样架进行。抹面样架在混凝土浇筑前安装，抹面前测量人员再对抹面样架安装平整度进行复核后方可使用。抹面分两次进行，第一次抹面在混凝土振捣密实、整平后随即进行，该次抹面主要进行大面找平（即粗抹），第一次抹面完毕后将样架拆除；第二次抹面在混凝土将要处于初凝状态前进行，该次抹面主要是保证表面平整光洁（即精抹）。

5 混凝土温度控制

底孔部位结构复杂，混凝土标号高（过流表面0.5m范围内为C50混凝土，其余均为C35混凝土），且施工期正在冬季，形成混凝土内外温差大，昼夜温差大的局面，对混凝土温控防裂极为不利。为防止温度裂缝产生，采取如下温度控制方式：

（1）在原设计1.5层铺设冷水管的基础上，对抗冲耐磨混凝土部位采取加密布置冷却水管的方式，即在孔周边抗冲耐磨混凝土内加布一层冷水管，并采取加大通水流量（通水温6℃～8℃）的方式通水15天，以削减混凝土水化热产生的温峰值。

（2）将模板拆模时间延长2～3天，将模板拆除时间安排在白天高温时段进行，并在拆模后及时铺贴保温被。

（3）浇筑间歇期在浇筑层面上铺盖双层保温被，保温被下部混凝土面保持潮湿但无积水。

6 结 语

通过对构皮滩水电站拱坝底孔结构特点的仔细分析研究，针对工程施工过程中的技术特点，对模板的详细规划布置及结构设计，对混凝土浇筑工艺的详细研究，通过先进合理的施工组织管理，不仅保证了工程施工质量，也保证了工程施工进度合同工期要求。构皮滩水电站拱坝于2006年7月开始进入底孔悬臂施工，2007年1月全部封拱结束，工程质量优良率达94.5%，合格率100%。