300m级高拱坝施工方案和进度

郑家祥，阎士勤，李 翔，尹习双

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川成都 610072)

1 工程概况

金沙江溪洛渡水电站由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物等组成，正常蓄水位600.0m，总库容126.7亿m3。拦河大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高285.50m，坝顶高程610.00m;泄洪采取“分散泄洪、分区消能”的布置原则，在坝身布设7个表孔、8个深孔与两岸4条泄洪洞共同泄洪，坝后设有水垫塘消能;发电厂房为地下式，分设在左、右两岸山体内，左右岸各安装9台单机容量770MW的水轮发电机组，总装机容量13 860MW。混凝土双曲拱坝顶拱中心线弧长681.51m，分为31个坝段，坝底拱冠厚度60.00m，坝顶拱冠厚度14.00m，坝体混凝土约665万m3。

四川雅龙江锦屏一级水电站主要建筑物由混凝土双曲拱坝、泄洪洞及右岸引水发电系统等组成，水库正常蓄水位1 880m，总库容77.6亿m3，电站安装6台单机600MW的发电机组，总装机容量3 600MW。最大坝高305m，坝顶高程1 885.0m，坝身设4个表孔和5个深孔，坝顶弧长568.62m，共分26个坝段，拱冠梁顶厚16m，拱冠梁底厚63m，坝体混凝土约570.0万m3。

云南省澜沧江小湾水电站由混凝土双曲拱坝、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统等组成，电站装机容量4 200MW(6×700MW)。最大坝高292.0m，坝顶高程1 245m，坝顶弧长901.8m，共分44个坝段(含一个推力墩坝段)，拱冠梁顶厚12m，拱冠梁底厚72.9m，混凝土总方量 860.8 万 m3［1］。

2 高拱坝施工方案

2.1 施工方案选择

300m级高拱坝多处于深山峡谷，河床相对狭窄，河谷呈“V”字型或“U”字型，两岸岸坡陡峻。根据国内外施工经验，以采用缆机进行混凝土吊运入仓浇筑最为合适。缆机浇筑混凝土施工强度高、运输费用相对较低;除可承担混凝土吊运外，还可承担施工设备和金属构件等的吊运工作。我国高度100m左右的混凝土坝(如万家寨等)采用20t缆机较多，二滩高拱坝30t缆机的应用，为300m级拱坝施工方案垫定了坚实的基础。经比选，溪洛渡、锦屏一级、小湾拱坝采用了30t缆机吊运9m3混凝土不摘钩吊罐的方案。

2.2 缆机型式选择

目前国内大中型水利水电工程中使用的缆机机型，多是平移式和辐射式，只有三峡工程由于地形和施工条件特殊，采用了摆塔式缆机。

辐射式缆机的主要优点在于其一岸的塔架为固定塔，其基础的设置比较简单，缆机平台投资相对较低，二滩工程采用的即是3台辐射式。但辐射式缆机在同一层面上弧形轨道的圆心角不宜过大，一般最多只能设置3台辐射式缆机，其工作范围为一狭长的扇形，若同时布置2层，2层缆机同时工作存在很大的干扰和安全隐患，辐射式缆机不适合300m级高拱坝多仓面同时浇筑的要求，并且2台缆机抬吊金属结构大件时没有平移式缆机方便和安全。基于此，溪洛渡、锦屏一级、小湾、构皮滩等工程均采用平移式缆机。

目前平移式缆机布置又分单平台布置(如溪洛渡、锦屏一级)和双平台布置(如小湾等)。

2.3 平移式缆机平台布置方案选择

2.3.1 溪洛渡缆机平台布置

(1)单平台与双平台布置比选。溪洛渡拱坝在招标设计过程中，对单平台和双平台布置方案进行了充分比较，其中单平台布置方案即是目前采用的方案，缆机主车平台位于右岸720.0m高程，缆机副车平台位于左岸700.0m高程。双平台布置方案是在右岸680m高程、左岸660m高程布置下平台，在右岸730m、左岸710m高程布置上平台，高缆机跨度约770m、低缆跨度约690m，双平台布置较单平台布置多开挖约128万m3石方，其投资明显高于单平台方案。

若采用单平台布置方案，4台缆机单平台行驶(施工过程中增加至5台)，需要解决的一个关键问题是，其施工强度能否满足高峰强度16.1万m3/月(施工规划阶段)的要求、施工进度能否满足工程总进度计划的要求，为此在满足缆机之间安全距离，考虑各种施工影响因素、缆机正常利用率，除吊运大坝混凝土外并考虑穿插吊运大坝钢筋、模板、坝体金属结构及辅助材料等的前提下，进行了多方案施工仿真分析，4台缆机单平台行驶可以满足大坝浇筑强度和进度的要求，在此基础上确定采用单平台布置方案，同时采用国产30t缆机。

(2)溪洛渡缆机平台布置。缆机主车平台位于右岸720.0m高程，宽19.0m;缆机副车平台位于左岸700.0m高程，宽14.0m，平台及轨道长度左右岸均为250.0m，缆机跨度711.9m。供料平台布置在右岸610m高程，最小宽度约20m;卸料平台高程605m、宽度约4.5m。共2座4×4.5m3的混凝土拌和楼(开工后又增加1座，最终是3座)，2座紧邻右岸坝顶下游布置，拌和楼与供料平台中心距离约170m，采用30t侧卸罐车运输混凝土。

2.3.2 锦屏一级缆机平台布置

锦屏一级采用4台30t平移式缆机(开工前4台缆机，后增加1台)，单平台布置，右岸平台高程1 975.00m，左岸平台高程1 960.00m，平台长度为221.50m。

2.3.3 小湾缆机平台布置

由于双平台布置运行相对灵活，高缆可带空罐跨越低缆，尽管双平台较单平台布置增加一定投资，小湾采用了双平台布置方案。

小湾拱坝采用5台30t平移式缆机(开工前5台缆机，后在高平台上增加1台缆机)，高低双平台布置，高平台布置2台、低平台布置3台平移式缆机。小湾水电站高平台主车轨道高程为1 380m，副车轨道高程为1 365m，跨距为1 158.2m;低平台缆机主车轨道高程为1 330m，副车轨道高程为1 317m，跨距为 1 048.2m［1］。

2.4 施工方案小结

溪洛渡、锦屏一级均采用单平台布置5台缆机施工方案。溪洛渡自2009年3月坝体混凝土浇筑以来，目前大坝已浇筑混凝土约435万m3，其中2010年完成约200万m3，2011年约完成215万m3，大坝上升最大高度达194m，最高强度达到21.6万m3/月;锦屏一级自2009年10月坝体混凝土开浇以来，2011年浇筑混凝土约178万m3，高峰强度达到17.0万m3/月。通过溪洛渡、锦屏一级缆机运行效果可以看出，单平台布置多台缆机，在加强运行维护、加强细节管理的情况下可以实现运行良好，缆机平台工程投资大大减少，同时缆机平台施工进度可以缩短。

小湾采用了高低平台布置6台缆机的施工方案，拱坝于2010年3月混凝土浇筑结束，6台缆机高峰强度达到23万 m3/月［2］。

300m级拱坝采用单平台布置或双平台布置均可取得较好的效果，综合考虑，从工程总体进度、费用考虑单平台布置略优。

3 高拱坝施工进度

3.1 溪洛渡拱坝

(1)招标进度。在招标阶段，考虑采用4台30t平移式缆机，经多方案仿真分析，溪洛渡拱坝混凝土施工进度58个月，即2007年11月上旬截流后，开始进行大坝河床部位开挖及基础部位地质缺陷处理，2008年9月开始浇筑建基面332.0m以下局部缺陷处理混凝土，2008年11月开始浇筑大坝建基面332.0m高程混凝土，2013年8月大坝混凝土浇筑完毕，最高月混凝土浇筑强度16.1万m3。

(2)实施过程进度调整。截流后，在大坝河床部位开挖及地质缺陷处理过程中，出现了地质条件比预测成果恶化的情况，建基面332.0m以下大范围不得不开挖至324.5m，最低建基面降低了7.5m，同时河床两侧开挖范围加大，于2009年3月开挖处理结束，3月底开始浇筑大坝调整后的建基面(324.5m高程)混凝土，至此较原计划滞后约7个月。

在此条件下，经施工仿真分析研究，若大坝按原计划完工，混凝土高峰月强度超过20万m3，经多方案比选，原来的4台缆机难以满足混凝土强度要求，必须增加一台缆机才能确保进度。为了确保缆机高效运行，制定了严格运行管理、保养保修制度，同时加强了易损易坏件的储备。新增的5号缆机2009年10月投入使用，同时增加一座4×4.5m3的混凝土拌和搂，布置在右岸 4号公路洞口，运距约1.5km。到目前为止，5台缆机运行良好，与双平台布置的施工效率相当。

在建基面高程调整前，溪洛渡坝高278m，混凝土浇筑进度58个月，平均月上升约4.8m。建基面调整后实际坝高285.5m，按照目前的进展和进度仿真分析，2013年5月混凝土可浇筑完毕，混凝土实际浇筑时间50个月，平均月上升5.7m，一般坝段月上升可以达到7m左右，由于高拱坝有多层孔口，孔口部位有密集的配筋、环形锚索、金属结构埋件等，泄洪深孔还有钢衬，孔口部位进度缓慢。

3.2 锦屏一级拱坝

(1)招标进度。在招标阶段，坝体混凝土2009年2月开始浇筑，2013年8月全部浇筑完毕，坝体混凝土施工工期55个月，坝体月均上升5.5m。

(2)实施过程进度调整。拱坝坝体混凝土实际于2009年10月下旬开工，开浇时间滞后，为此施工过程中增加了1台缆机和1座拌和搂(新增拌和搂专供左岸垫座混凝土)，同时一般部位浇筑层厚采用4.5m，在浇筑高峰期为控制浇筑方量和仓数，部分坝段也采用3m浇筑层，另外将混凝土吊罐由9m3混凝土调整为9.6m3。

采取上述措施后，坝体混凝土浇筑进度明显提高，对已浇筑混凝土进行施工进度反馈分析，利用反馈分析调整后的参数，对未浇筑部分再次进行仿真分析，大坝混凝土2013年5月浇筑可以完毕，坝体混凝土施工工期44个月，坝体月均上升约7m。

3.3 小湾拱坝

(1)招标进度。按照计划，坝体混凝土2005年9月开始浇筑，2011年5月完成，坝体混凝土施工工期69个月，设计坝高292.0m，坝体月均上升4.4m。

(2)实施过程进度调整。拱坝坝体混凝土实际2005年12月中旬开浇，2010年3月上旬混凝土浇筑完毕，坝体混凝土施工工期51.5个月，调整后坝高294.5m，坝体月均上升约5.7m。与溪洛渡大坝综合上升速度相当。

3.4 进度小结

从溪洛渡、锦屏一级、小湾3座300m级高拱坝实际施工情况可以看出，坝体混凝土开浇时间均较计划滞后，施工过程中均增加了1台缆机，坝体混凝土实际施工工期相对招标工期小湾缩短了18个月、锦屏一级缩短11个月、溪洛渡缩短了8个月，招标进度一般是考虑相对正常施工情况下安排的，在工程的某个环节出现意外情况致使工期延后时，为了保证原定节点控制工期或超前原节点工期，采取了增加施工设备、加强管理等措施，取得了较好的效果。

4 小 结

(1)从240m高的二滩拱坝采用幅射式缆机浇筑坝体混凝土，到目前多座300m级高拱坝采用平移式缆机施工，缆机施工技术和运行管理已经比较成熟，平移式缆机浇筑300m级拱坝是合适的。

(2)300m级高拱坝采用单平台或双平台布置缆机，均取得了比较好的效果。缆机运行管理是成败的关键。

(3)3座300m级高拱坝实际工期均较招标工期大大缩短，是在挖掘了各种潜力下取得的成效，其进度水平代表了我国目前高拱坝施工的先进水平。采用正常3m浇筑层厚，小湾、溪洛渡月均上升均为5.7m;锦屏一级采用4.5m浇筑层厚，月均上升达到7m。

(4)3座300m级高拱坝混凝土浇筑强度达到17～23万m3/月，较二滩拱坝16万m3/月有很大提高。

从上世纪90年代200m级二滩拱坝，到目前锦屏一级、溪洛渡、小湾3座300m级高拱坝施工可以看出，我国高拱坝的施工技术基本成熟，为下一步西部水电开发，特别是雅鲁藏布江的水电开发可提供借鉴。

［1］陈江，周绍红，胡传彬．小湾水电站300m级高拱坝混凝土施工设计［J］．云南水力发电，23(3):48－51．

［2］巨亚里，郭万里．多台缆机联合浇筑在小湾水电站大坝混凝土浇筑中的应用［J］．西北水电，2010，04:59 －63．