野猫河水库双曲拱坝施工技术

许 强，陈家安，黄正东

(湖北水总水利水电建设股份有限公司，武汉 430034)

1 工程概述

野猫河灌区水库大坝工程位于湖北省咸丰县境内的唐岩河二级支流野猫河下游，水库枢纽距咸丰县城10km，灌区辖丁寨乡曲江镇、魏家堡、春沟、渔塘坪四个管理区，21个村，3.035万人，自然面积193km2。

大坝为变圆心、变半径、变中心角的混凝土双曲薄拱坝;表孔溢流，挑流消能，无闸门控制。最大坝高26m，大坝底宽6.5m，顶宽2.5m，溢流堰坝顶高程764m，溢流表孔净宽40m。主要工程量约为:石方开挖4798.6m3;消力池碴石开挖773.4m3;洞挖690.9m3;大坝浇筑混凝土5253.8m3，钢筋22.5t;消力池浇筑混凝土1010.5m3，钢筋21.5t，锚杆350根。

导流洞布置在右岸，城门洞形，断面尺寸为2.56m×2.68m，进口高程752.5m，洞长106.0m，底坡i=1/16.1。进、出口采用混凝土衬砌，洞身底板铺10cm混凝土。主要工程量约为:明挖土石方1622m3;洞挖石方1005m3;进出口、帷幕、裂隙段衬砌混凝土363.3m3，闸室进水口混凝土504.1m3。

拱坝具体体型及布置见图1、图2。

图1 大坝下游立视图(单位:m)

图2 拱冠梁方程体型 (单位:m)

2 施工介绍

野猫河水库工程虽小，但涵盖了土石方开挖、大坝、隧洞、金属、机电产品制安、砂石料加工等枢纽工程才具有的全部项目，同时由于工期紧和双曲拱坝特性，对施工导流和拱坝测量放线、基础开挖、模板安装和混凝土的浇筑运输都提出了更高的要求。为此，我们充分根据工程特性，编制了详细的施工组织设计，实施中不断调整优化，成功有效地解决了施工难题。

施工导流采用大坝一次拦断河床，右岸隧洞导流方案;汛期采用坝体挡水，导流洞和大坝放空管联合过流，大坝抢至堰顶高程764m;主汛期利用大坝放空管、灌溉管、引水管和溢流堰联合过流，完成坝顶、坝肩灌浆等。

双曲拱坝测量放线根据拱坝方程及同高程上下拱圈同圆心的特性，采用全站仪配合计算器可准确得出测量X值对应的Y值，即上下游拱圈的位置，误差精度在±2cm以内。模板采用复合木模板 (91.5m×183cm)，结合混凝土浇筑分层高度横向装模，钢管横向曲线样架，曲面误差±3cm。溢流堰混凝土采用不装设模板、人工利用钢筋样架直接收浆的方法施工;溢流堰上下游悬挑牛腿部分采用内反拉牛腿承重模板施工。大坝上部混凝土原计划采用50t履带吊进行垂直运输浇筑，根据野猫河洪水特性和实际工期情况，调整为在右岸设混凝土集料斗溜筒配合手推车入仓，有效解决了水位上涨运输影响和浇筑成本问题。

工程项目虽多，但针对每个项目工程量又特别小的特点，我们选用综合施工队伍配合专业施工队的办法，灌浆及金属结构、机电产品安装均由专业施工队实施，钢筋、模板、混凝土由实力强的综合施工队承担，同时加大组织管理和调配相关人员，缓解了施工强度不均问题，减少了窝工，稳定了队伍，保证了工期和质量。

3 施工导流

根据水文资料及河流流量特性，选择11～3月为枯水期施工时段，4～10月为丰水期施工时段。

(1)枯水期施工时段即11～3月，分三期导流，2月底前设右岸纵向围堰、右岸明渠过流，P=20%，相应的洪峰流量为Q=7m3/s;3月底前利用左岸挡水坝体挡水、纵向围堰和左岸明渠过流，P=20%，相应的洪峰流量为Q=21m3/s。

(2)洪水期施工时段即4～10月，4月采用全断面浆砌石过水围堰挡水，导流洞过流，大坝抢出围堰高程至754.3m;5～6月大坝利用导流洞和大坝放空管联合过流，大坝抢至堰顶高程764m以上;7～8月大坝利用大坝放空管和溢流堰联合过流，完成坝顶、坝肩灌浆等。

4 大坝主要施工技术

4.1 测量放线

为了简化计算，提高效率，建立大坝施工坐标系。以大坝o点为坐标原点，对应的大地坐标为(5.0180663，5.0005032)，左岸方向为x值正方向，下游方向为y值正方向，进行坐标系转换。拱坝形体轮廓点，一般常用极坐标逐点放样，通过计算出这一点所在的径向角，求出设计坐标，换算实测坐标与设计坐标误差。操作中虽然误差知道了，但每个断面径向均不同，测量过程中很难准确找到径向方向，造成不断的反复找点，为提高放样工作效率必须找到一次性完成一点放样、计算等工作，无须反复测量就能定出一点的传统拱坝测量放样方法。

根据野猫河双曲拱坝左右对称、上下游等圆心的特性，通过方程分析迅速计算对应浇筑高程X值方向对应的Y值，从而迅速确定上下游坝面模板线，改变传统拱坝放线时繁琐的坐标转换和内业计算步骤，快速完成了测量放线，并使立模简单准确，误差精度在±2cm以内。

4.2 混凝土浇筑的分层分块及运输

坝体设4道横缝，将大坝分为5个坝块，分仓浇筑。大坝浇筑分层高度根据模板高度确定，分层高度为2.7m，具体分层浇筑根据现场情况调整。

溢流坝体浇筑分堰体和溢流面两个阶段。堰体分层按2～3m/层进行控制，溢流面混凝土根据坡度情况，采用不立模板、人工利用钢筋样架直接收浆的方法浇筑成型。

基础混凝土采用汽车直接运输至浇筑地点，搭设分料台直接溜至仓内;基础以上至751.6m高程采用汽车运输，装载机接料送至仓内;751.6m高程以上混凝土采用5t自卸汽车从上坝公路运输至右岸洞口，满仓搭设竹跳板、手推车运至浇筑地点。消力池混凝土采用汽车运输，装载机接料送至存料台上，手推车运输，边墙分层高度为3～4块模板高。混凝土采用人工平仓振捣。

配置3台5t自卸汽车可满足混凝土水平运输要求。

4.3 模板工程

根据双曲拱坝特性，为保证施工安全和模板的稳定，大坝上下游均搭设双排脚手架支撑。施工时根据电脑绘制的模板安装图认定采用的横向装模，分层高度控制在3m内，不制作弧形桁架，模板安装误差能控制在3cm以内，同时受力也能满足要求。

测量放线后，根据弧度制作横向钢管样架，保证拱坝曲线形状和浇筑受力。根据分层高度逐步形成垂直向曲线，经过计算，误差在3cm以内。模板背后插3m左右竖向钢管与横向钢管连接成整体受拉筋，保证受力防止变形。

4.3.1 模板选用

该工程脚手架采用扣件式钢管脚手架，模板由脚手架支撑。模板型式如下:

(1)牛腿采用内拉复合木模板。

(2)大坝、边墙采用复合木模板，圆头采用定型木模板。

(3)交通洞顶拱采用承重脚手架支撑，顶拱制作圆弧钢筋支架，由2～5cm宽的木模板拼接，脚手架间排距为70cm×100cm。

4.3.2 内拉牛腿承重模板施工方法

(1)内拉牛腿承重模板。溢流堰上下游均悬挑于大坝坝身上。为保证施工质量和施工安全，并方便施工，模板系统比较了桁架支撑和内拉两种方法后，决定采用内拉法施工。模板为复合木模板，多加5cm×5cm围囹背方加强模板强度。承重系统用预埋 48钢管，钢管内灌混凝土。拉条采用经冷拉调直的 14钢筋，同时外面采用双排脚手架加斜支撑。

图3 牛腿内拉式模板示意图

内反拉牛腿承重模板型式如图3所示。栓。拉筋间距根据仓位高度、浇筑上升速度的不同而进行相应调整。模板大面积工作完成后，应检查结构的完整性，对边角部位进行补缝加固处理，避免浇筑时边角跑漏和变形。立模完毕后再按规范要求，对模板的平直度、刚度、加固情况进行检查，反复校正直到达到要求。拆模应控制好拆模时间，以免过早拆模损伤结构物。拆模时应用撬棍轻轻撬取模板，严禁野蛮施工，造成对模板和构筑物的损害。另外注意安全操作，禁止从高处直接向下扔模板对模板和人员造成意外伤害，应采用麻绳吊放。

5 结语

(2)内拉牛腿承重模板施工。在浇筑至牛腿下约100cm时，预埋 48钢管，钢管长6.0m，间距1.5m，预埋深度1.0m，随后预埋锚环等。因每层间隔约7天左右，故预埋件周围混凝土已有一定强度，经核算满足预埋件受力需要。牛腿部位的面板采用复合木模板，模板围檩用5cm×5 cm方木，间距40cm;拉筋用 16钢筋，竖向间距50cm，水平向间距75cm，焊于钢管上。在顺水流方向钢管用3排 16的钢筋拉住。经计算钢管的稳定性满足要求，但为防止意外情况使钢管侧向倾覆，上下游钢管与用扣件连接成整体。

4.3.3 坝体模板施工方法

施工程序为:测量放线→搭脚手架→挂线立模→绑加固钢管→细部处理→校正。

采用钢管加固模板，加固钢管间距一般不大于75cm，加固钢管用扣件与钢管脚手架连接，连接完毕后，上拉筋 ( 12钢筋)拧螺栓，边校正边拧紧螺

2006年11月野猫河水库工程开工，该工程是我公司承接的第一个薄双曲拱坝，对施工工艺、组织管理等各个方面提出了更高的要求。为此我们充分分析拱坝特性，提出制定了切实可行的实施方案，解决了很多困难和技术问题，归纳主要施工技术和经验如下，供广大施工同仁参考并指证。

(1)充分分析拱坝体形曲线方程，全站仪配合计算器，可解决拱坝放样任意点坐标的问题，对同类型双曲拱坝可推广使用。在该工程中，我们充分利用拱坝同高程、上下游等圆心的特性，根据浇筑高度，在上下游脚手架上迅速找到了上下游坝面模板线，改变传统拱坝放线时繁琐的坐标转换和内业计算步骤，快速完成了测量放线，并使立模简单准确。

(2)该工程为双曲拱坝，对模板的安装定位提出来了更高的要求。传统拱坝弧模采用弧形桁架施工技术，我们在施工时根据电脑绘制的模板安装图认定采用的横向装模，分层高度控制在3m内，不制作弧形桁架，模板安装误差能控制在3cm以内，同时受力也能满足要求。测量放线后，我们根据放线得来的弧度制作横向钢管样架，横向装模，保证拱坝横向曲线形状和浇筑受力;根据分层高度逐步形成垂直向曲线，模板背后插3m左右竖向钢管与横向钢管连接成整体受拉筋，保证受力防止变形。实践证明该方法完全可行。