杨房沟水电站拱坝中孔钢衬快速安装施工技术浅析

贾天，阿罗大娃

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

1 概述

杨房沟水电站大坝结构为双曲拱坝，坝体高度约150m，在8#、9#、10#坝段布置有3条泄洪中孔，采用全钢衬结构。钢衬安装贯穿流道进口到出口，每孔上游布置检修门槽，下游布置工作门槽。钢衬使用钢板材质为Q345C，钢衬本体壁厚为δ=22mm，钢衬设置纵向和横向加劲肋，加劲肋壁厚为δ=20mm。钢衬断面定性尺寸为8m×5.5m。杨房沟水电站高拱坝结构形势下的泄洪中孔钢衬结构形式比较复杂，钢衬周边钢筋混凝土施工难度大，钢衬施工和混凝土施工干扰大，特别是钢衬安装工期与大坝混凝土施工准备及浇筑工作的工期冲突明显。

2 中孔钢衬施工流程

由于中孔出口段的钢衬结构形式与典型断面不一致，需要在浇筑期间同步进行施工。在坝段出口段的一仓混凝土分为三次浇筑，第一次浇筑到位前，在混凝土浇筑期间，提前预埋钢衬安装支撑加固工字钢，具备钢衬安装条件时进行尾段钢衬安装。该块钢衬工由底部钢衬、侧向钢衬三片组成，钢衬在钢管厂组装完成。剩余两次出口段的施工重复此施工过程。在坝段整体浇筑到贯穿钢衬底部前，提前预埋钢衬安装支撑加固工字钢，进口段、门槽之间以及出口段钢衬一起进行安装。沿钢衬流道两侧预埋钢衬支撑轨道以及加固支撑，安装支撑轨道安装完成后，进行钢衬安装，钢衬安装分为3个部分，第一部分为中孔口检修门槽及上游的4节钢衬（包括检修门槽侧面钢衬），第二部分为检修门槽与工作之间的9节钢衬，第三部分为工作门槽下游的3节钢衬。在具备安装条件后两个工作面同时施工。为加快孔口坝段备仓进度，备仓过程中钢衬安装与钢筋安装将交叉进行施工，交叉施工时，调整钢衬安装环缝焊接工艺。

3 钢衬快速安装技术

3.1 钢衬组装及吊装

钢衬分节单元运至缆机供料平台。在左岸缆机平台，使用型钢及钢板制作两个简易的组装平台，根据钢衬最大尺寸，组装平台尺寸为6m×15m。用于尺寸较大的钢衬的现场组装以及锚杆安装。根据钢衬整体尺寸以及运输道路状况，每孔钢衬的进口第一节、出口段两节，工作门槽上、下游各一节，需要单片组装完成后运输到组装平台上进行组装。需要在组装平台上进行组装的钢衬共计15节。在钢衬组装完成并焊接内支撑后，整体吊装到安装位置进行安装，以减少钢衬安装的直线工期。钢衬在钢管厂的吊装为平吊（管口朝上），使用十字吊梁（压力钢管十字吊梁改造），钢衬在揽机平台使用50t汽车吊配合坝顶揽机进行翻身，翻身后的吊装吊点在顶部钢衬上。由于每节钢衬的侧面及顶部均布置有横肋及纵肋，纵肋高度为200mm，横肋高度为250mm，板厚为20mm，在横肋及纵肋均开设有串浆孔，直径为φ200mm。钢衬采用4点吊装，4个吊点分别位于顶部钢衬进、出口第二圈横肋与纵肋交叉点的位置（钢衬安装内支撑的位置），在吊点位置的串浆孔垫管皮，并将4个管皮分别固定在横肋、纵肋上，防止吊装过程中管皮掉落。

当坝体混凝土浇筑至钢衬底部时预先埋设钢衬安装支撑及安装支撑轨道，便于钢衬的移位及调整施工。使用4桥载重汽车将钢衬提前运输至缆机平台，然后使用50t汽车吊配合缆机进行翻身以及倒运、对于需要进行二次组装的钢衬，在运输到卸料平台后，使用50t汽车吊卸车，然后将每节钢衬的单片钢衬立起并加固，然后进行组装、焊接。钢衬组装焊接完成后，使用汽车吊讲将钢衬吊装到载重汽车上，运输到坝顶揽机能够吊装的位置，然后使用50t汽车吊配合坝顶揽机进行翻身，翻身完成后吊装到安装位置的安装支撑上进行钢衬安装。

3.2 钢衬安装

钢衬出口段安装施工与混凝土大坝施工交叉进行，在混凝土浇筑期间提前埋设安装加固支撑，清仓后进行钢衬安装及混凝土施工作业。在平段钢衬的安装过程中，单孔钢衬安装分为三段，设置两个定位节，第一个定位节以进口第九节钢衬为定位节，分上下游进行安装，将钢衬安装余量留在检修门槽下游及工作门槽上游。第二个定位节以大坝上游墙为基准向下游进行3节钢衬的安装，将修切余量预留在在检修门槽上游。第三段以大坝下游强为基准向上游安装，将修切余量预留在工作门槽下游。以便于后续工作门槽及检修门槽的安装修切。所有工序均形成相对独立流水作业,形成更加紧凑的施工工艺流程。

钢衬定位节吊装就位后，根据测放的控制点利用手动葫芦、千斤顶等工具将钢管管节中心、高程调整至设计位置。定位节两端管口的垂直度通过垂线加重锤的方法测量。第二节定位节安装前，再次检查复核第一节制作尺寸，根据第一节制作尺寸实际偏差对第二节钢衬安装里程进行精调，确保第一节钢衬安装里程、高程、中心等符合设计要求。定位节钢衬安装完成后，第一节钢衬吊装前，根据复核后尺寸在预埋轨道上焊接挡板，挡板焊接完成后，将第一节钢衬吊装就位，利用提前测放的钢衬流道中心线以及高程基准点分别对钢衬中心及高程进行调整。

定位节钢衬安装加固完后，依次进行其余管节钢衬安装。使用坝顶揽机将钢衬吊装到安装位置附近后，使用手拉葫芦、拉紧器及千斤顶等调整钢衬的高程、里程、中心等。尺寸调整合格采用槽钢对钢衬两则进行加固。加固完成后，采用压缝器、楔子板等调整环缝的错牙。依次进行定位节以外的其他管节的安装。加固验收合格后，移交工作面进行混凝土浇筑。

3.3 钢衬加固

根据提前预埋的加固工字钢及圆钢位置，钢衬加固分为底部加固和侧面加固。钢衬底部加固：在钢衬安装完成后，钢衬底部采用三点加固，分别为钢衬支撑位置以及钢衬底部中间位置。钢衬支撑位置使用钢板进行加固，一边与钢衬横肋焊接，另一边与钢衬支撑工字钢焊接。在钢衬底部中间位置，使用两根φ25长2300mm的圆钢进行加固，圆钢一侧焊接在钢衬横肋上，一侧焊接在钢衬支撑立柱上，保证钢衬浇筑过程中变形（钢衬混凝土为常态混凝土，不受钢衬浇筑过程中的上浮力）。钢衬侧面加固：利用提前预埋的基础，在钢衬侧面约2m高度的位置，使用I20a工字钢进行侧面支撑，工字钢一头焊接在钢衬横肋上，另一头焊接在预埋工字钢上。在钢衬侧面约5m的高度，使用φ25长2300mm圆钢进行加固，一头焊接在钢衬横肋上，另一头焊接在预埋工字钢上。在钢衬侧面约7.5m的高度，使用φ25长10000mm圆钢进行加固，一头焊接在钢衬横肋上，另一头焊接在预埋圆钢上。侧面钢衬下部利用外侧提前预埋的一排工字钢，使用I20a工字钢进行斜撑加固，加固点在距离底部约2m的第二排横肋的位置。上部每排使用φ25钢筋进行斜拉，防止浇筑过程中钢衬变形。

4 快速施工优化工艺及特点

4.1 平台组装减少吊装

传统方式下的钢衬组装一般是在制作厂中单节制作完成后直接吊装至安装工作面，部分无法直接运输就位的管节在安装工作面上进行组装，钢衬管节组装工作全部占用钢衬安装的直线工期。且在施工过程中钢衬的吊装工作需要使用大坝混凝土浇筑用的缆机，对混凝土施工的干扰大，使用困难。杨房沟水电站在钢衬安装过程中，对需要在组装平台上进行组装的15节钢衬采取倒运平台二次组装工艺，在钢衬组装完成并焊接内支撑后，整体吊装到安装位置进行安装，减少了大坝缆机使用的次数，减少了对混凝土施工的干扰，最主要的是缩短了钢衬安装的直线工期。

4.2 安装与浇筑交叉

传统钢衬安装施工工作一般全部占用直线施工工期，即进行钢衬安装准备、钢衬安装及焊接施工等全部完成后，才可进行混凝土施工的准备及浇筑工作。

杨房沟水电站为了实现钢衬安装对大坝整体浇筑直线工期的影响，采用将环缝焊接分段的施工方式。优化焊接环缝3m高度以下的部分，此部分影响钢筋的绑扎工作。在钢衬环缝3m以下高度焊接施工验收完成后，马上移交土建施工进行钢筋的绑扎工作，同时继续进行上部剩余环缝的焊接施工。环缝焊接施工完成后，由于钢筋绑扎工作量过大可能还未实施完成。安装与浇筑交叉的施工方式大大缩短了钢衬安装的直线工期。

5 结语

针对制约传统拱坝钢衬安装工期的施工难点，杨房沟水电站大坝中孔钢衬通过采取左岸二次组装吊装减少缆机吊装使用时间、多工作面同时开展钢衬安装工作、环缝焊接与钢筋绑扎同步进行等优化后的施工方式，单条钢衬直线工期由原计划的35天缩短至8天，大大缩短了钢衬安装的直线工期。该钢衬安装的施工方式对减少施工干扰、缩短直线工期有利，值得其他同类型水电站借鉴并推广。