碾压混凝土拱坝预制灌浆廊道布置研究

童元雄，马富强

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)



碾压混凝土拱坝预制灌浆廊道布置研究

童元雄，马富强

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

摘要：以碾压混凝土坝灌浆廊道为研究对象，归纳了各种预制廊道型式的优缺点，并结合吊洞水库廊道走向、用途等特点及施工吊装能力，确定了廊道的预制型式，以达到充分发挥碾压混凝土快速施工的目的。

关键词：灌浆廊道；预制；碾压混凝土拱坝；顶拱；正确布置

0引言

碾压混凝土坝具有施工速度快、水泥用量少、施工工艺相对简单和工程造价低等优点，在现代坝工中发展尤为迅速。作为灌浆、排水、监测、交通和运行维护等功能的廊道而言，合理正确的布置，减少施工过程中的干扰，尽可能增大施工仓面，充分发挥碾压混凝土快速施工的特点，就显得尤为重要[1]。

1工程概况

吊洞水库位于丹寨县兴仁镇点烈村，所在的河流为摆泥河，属长江流域沅江水系清水江一级支流，距丹寨县城约19 km。坝址以上集水面积119 km2，多年平均流量2.84 m3/s，多年平均径流量7 880 万 m3。吊洞水库工程主要分为水源枢纽工程、供水工程和灌区工程，其中枢纽主要建筑物由碾压混凝土拱坝、坝顶开敞式溢流表孔、左坝段坝身放空底孔、右坝段坝身取水口等建筑物组成。本工程主要任务是工业供水、城镇供水和农田灌溉。

为了充分发挥碾压混凝土坝快速施工的优点，做到尽量少设廊道的原则，达到一个廊道多种用途的目的，并结合大坝整体施工的特点，特提出预制廊道的方案进行设计。

2预制廊道结构型式

坝体内廊道断面型式一般为城门洞型，预制型式主要可分为全断面预制(有时亦含底板)、全断面分体预制和部分预制[2]，3种预制廊道的型式对比见表1。

表1不同预制廊道型式比较

从表1中可知，选择哪种预制型式，主要取决于施工难度，运输、吊装和安装能力以及施工工期。针对以上各预制廊道的优缺点，对吊洞水库灌浆廊道的布置和走向进行设计，选择廊道断面尺寸为2.5m×3.5m(B×H)城门洞型，厚0.5m。倘若选择全断面预制(不含底板)，预制件混凝土用量为2.4 m3，重量约达6 t，而仅顶拱预制的混凝土用量为0.94 m3，重量仅为2.3 t。

虽然全断面预制受力条件好，预制和安装方便，但施工运输、吊装能力难度大，而且还存在坡度约为40°的斜截面上廊道的安装，施工危险系数较大，为确保施工安全的原则，最终选用仅顶拱预制的方案。

3廊道结构布置

3.1　廊道布置设置

吊洞水库基础灌浆廊道与左右灌浆平硐高差仅为23.2 m，若按二层廊道设计方案，必定会造成经济上浪费以及交通上不便，而采用斜廊道将两者衔接一起，问题就迎刃而解。

整个坝体廊道均布置于上游防渗混凝土以内，距离上游坝面4.56 m(最窄处)，在666.80 m设置水平坝基帷幕灌浆廊道，廊道长L=62.3m；再用长L=36.5m，坡度i=38.7°的斜廊道于左右岸690.00m高程水平廊道相互连接，并在690.00m高程的廊道于左右岸灌浆平洞相衔接，且在690.00m高程左右岸各设置一径向交通廊道的布置方式。

所有廊道断面为2.5m×3.5m(B×H)城门型见图1。

图1坝体廊道布置断面图

3.2　预制件断面尺寸确定

为了尽量保证预制顶拱的统一性，将廊道顶拱分为两种类型，即A型普通类型和B型异形体类型(转弯衔接体)。A型共计297块，约占96.4%，异形体共计11块，约占3.6%，并在各预制顶拱末端预埋φ50PVC管，这样便于安装，提高安装精度和模板利用率，保证施工质量。

3.3　廊道预制混凝土指标确定

廊道预制顶拱采用二级配C25混凝土，边墙为现浇的二级配C25混凝土，整个廊道外包50cm的三级配变态C20混凝土，见图2。在690m高程灌浆廊道与左右侧交通径向廊道(长L=10mm)相交汇的地方，由于两拱圈相交，形状复杂多变，不便于预制，故局部采取现浇C25混凝土。

图2廊道断面图

3.4　配筋设计

预制廊道顶拱的配筋计算主要考虑设计荷载有[3-4]：顶拱自重，新浇混凝土的重量，施工人员及施工设备荷载，新浇混凝土的侧压力。

吊洞水库每个廊道预制顶拱设置2个吊环供吊装使用，吊环对称分布于拱圈顶两侧，使预制顶拱吊装时受力均匀。计算结果表明，廊道配筋设计主要控制条件是混凝土碾压时产生的侧压力，故主要受力筋配置双层φ20 @200，分布筋配置双层φ14 @200。

3.5　预制件的安装施工及注意事项

1)预制顶拱应严格按要求施工，当混凝土强度达到设计强度的20%～25%方可进行拆模，且模板的拆除顺序与模板的支立顺序一致。

2)预制顶拱浇筑过程中应随时观察混凝土的振捣情况及钢筋、模板的维护情况，避免振捣棒碰撞模板及预埋管时使尺寸出现偏差，每块预制拱必须一次浇筑完成，不允许间断；浇筑完毕后应及时浇水养护。

3)预制顶拱在预制场完成施工后，当混凝土强度达到设计强度的75%之后方可起吊[5]，用运载车转运至施工现场吊装施工。单块预制拱最大起重量为2.5t。

4)预制拱吊装完成后，应对内壁进行加固，方可进行碾压混凝土施工，且在碾压过程中，顶拱两侧必须对称铺筑，严禁出现单侧铺料过高的现场。铺层厚度严格依照施工图纸及相关技术规范。

4结语

采用廊道预制顶拱的设计方案，可减少碾压混凝土坝施工过程中的干扰，充分发挥其快速施工的目的，同时预制顶拱可节省大量模板搭建与拆除的工程量，便于机械化、标准化施工，不仅缩短提前工期创造有利条件，更为降低工程投资、提前受益提供了可靠的保障。

参考文献：

[1]林继镛.水工建筑物(第五版)[M].北京：水利水电出版社，2009：48.

[2]王金宽,李光波,王怀斌，等.白石水库碾压混凝土坝预制水平廊道的设计与设计[J].水利水电技术，1998(09)：28-30.

[3]胡思波.三峡厂坝预制廊道施工设计及施工技术[J].人民长江，2007(11)：63-65.

[4]李昌彩.高坝洲碾压混凝土大坝廊道设置研究[J].水力发电，2002(03)：45-47.

[5]路磊.龙桥拱坝碾压混凝土与灌浆廊道的快速施工[J].湖北水力发电，2007(04)：68-70.

Research on Layout of Precast Concrete Grouting Gallery in

Roller Compacted Concrete Arch Dam

TONG Yuan-xiong and MA Fu-qiang

(Guizhou Provincial Water Conservancy & Hydroelectric Power Investigation，Design and Research Institute，

Guiyang 550002,China)

Abstract：Taking the grouting gallery of roller compacted concrete dam as the subject investigated，the advantages and disadvantages of various types of precast galleries are summarized and the trend，usage and construction lifting capacity of hanging hole reservoir gallery are combined to decide the precast types of galleries，so as to reach the purpose of rapid construction of roller compacted concrete.

Key words：grouting gallery；precast；roller compacted concrete arch-dam；crown；correct layout

[作者简介]童元雄(1984-)，男，湖北孝感人，硕士，助理工程师，研究方向为水工结构；马富强(1980-)，男，山东菏泽人，工程师，研究方向为水工结构。

[收稿日期]2015-06-28

中图分类号：TV642.3

文献标识码：A

文章编号：1007-7596(2015)08-0057-03