河床坝式水利枢纽工程混凝土施工策划及实施

赵建斌

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西 西安）

1 工程简介

某拦河引水枢纽采用闸坝布置形式，自左岸至右岸依次布置有常态混凝土重力坝、无闸门溢流坝、18 孔泄洪冲沙闸、鱼道、生态电站、2 孔泄洪冲沙闸和发电引水闸。左岸岸坡及右岸主河床生态电站上游布置常态混凝土重力坝，坝顶高程1 614.30 m，坝顶宽度5 m，最大坝高21.3 m，总坝长126.1 m。无闸溢流坝位于左岸常态混凝土重力坝右侧，采用WES 实用堰，溢流坝长23.33 m，共分为16 个坝段。泄洪冲沙闸共设20 孔胸墙式水闸，孔口尺寸4.0 m×4.0 m（宽×高）。坝0+344.86m～坝0+456.60m段共布置18 孔，采用三孔一连的结构长度为18.6m，共分为6 个结构段。坝0+519.70m ～坝0+532.50m段布置2 孔。鱼道进口位于生态电站尾水渠反坡末端左侧，进口水闸为胸墙式“U”型结构，净宽1.2 m，总长488.9 m。桩号坝0+477.48 m～坝0+494.78 m段布置2 孔生态电站发电进水口，采用单机单管的布置型式。发电引水闸位于主河道右岸，闸室长20.0 m，宽20.0 m，为整体钢筋混凝土结构。

以该工程为依托，对其混凝土施工策划及施工方案策划加以探索和总结，旨在为类似枢纽工程混凝土施工提供经验借鉴。

2 混凝土施工策划

2.1 施工分期

根据总体进度计划安排、枢纽大坝工程布置及工程结构的特点，项目混凝土施工采用分期施工。一期混凝土工程施工内容为常态混凝土重力坝靠右岸两块、溢流坝三块、泄洪冲沙闸工程、鱼道工程、生态电站工程、发电引水闸工程、一期基础处理及渗控工程及闸房工程。二期混凝土工程施工内容有剩余常态混凝土重力坝及溢流坝剩余部分。大坝分期施工平面布置见图1。

图1 大坝分期施工平面布置

2.2 混凝土配合比设计试验[1-2]

本工程混凝土强度等级分别为：C15、C20、C25、C30，按照《水工混凝土试验规程》要求，试验室依据上述指标，首先进行室内混凝土配合比设计，以确定水灰比、单位用水量、砂率等；根据原材料（水泥、粉煤灰、骨料、外加剂及水）的检验结果，在试验室试拌，定性判断混凝土的和易性、泌水性及流动性，并测定其坍落度，装模成型。待龄期达到后进行混凝土耐久性试验，分别作抗冻、抗渗试验。混凝土配合比设计试验时，重点注意了以下几个方面。

2.2.1 水胶比 水胶比应根据设计要求的强度和耐久性确定。并不得超过表1 所示的规定。

表1 水胶比最大允许值

2.2.2 用水量 用水量与骨料最大粒径、砂率、外加剂的品种及掺量、是否掺加掺合料、施工所要求的坍落度及和易性有关，参考表2 选取，最后通过试验确定。

表2 混凝土用水量选用表（kg/m3）

2.2.3 最大粗骨料粒径 根据结构断面尺寸和结构配筋率及施工条件，尽可能选择较大的粗骨料粒径。

2.2.4 砂率 根据骨料级配及和易性的要求，选择最优砂率。规范要求坍落度见表3。

表3 混凝土浇筑时坍落度 单位：mm

2.3 混凝土施工强度规划

2.3.1 混凝土浇筑仓面及浇筑方式规划 在本工程大体积混凝土中，一、二期混凝土最大仓号，单仓面积为322 m2，浇筑采用平铺法，每层铺筑厚度按0.3 m计算。每铺筑一层混凝土量为96.6 m3，混凝土浇筑层间允许间隔时间由混凝土初凝时间和温控要求来确定。混凝土层间允许间隔时间按2 h 考虑，则最小入仓强度为70.8 m3/h。浇筑本仓号时候，安排1 台TB-105 型胎带机浇筑，TB-105 型胎带机入仓能力为175 m3/h，浇筑强度能满足要求。

2.3.2 混凝土浇筑强度规划 本工程混凝土施工时段主要为2 个时段，即2019 年5 月-2020 年8 月和2021 年3 月～2021 年9 月。混凝土施工最高月强度发生在一期混凝土施工的2020 年4 月，为1.58 万m3/月。

2.4 混凝土主要材料规划

水泥、粉煤灰、外加剂为外购，砂石骨料为自建加工系统，其产能和产品质量符合要求。

2.5 施工主要设备规划

混凝土由拌和站集中拌制，计划左右岸各配置1 台HZS120 混凝土搅拌站。混凝土水平运输采用9 台10 m3混凝土罐车；垂直运输设备主要为2 台C7050 型塔机吊2 m3卧罐、1 台80 t 履带吊4 m3卧罐、1 台25 t 汽车吊2 m3卧罐以及1 台TB-105 型胎带机运送入仓。

2.5.1 HZS120 混凝土搅拌站生产能力分析[3]混凝土拌合站生产能力需要按照以下两个情况进行计算取其最大者来确定。

（1）根据混凝土浇筑最大仓面层间允许间歇时间情况计算拌合站生产能力。混凝土铺料层间间歇时间超过允许间歇时间，会出现冷缝，工程中避免层间出现冷缝主要方法有调整混凝土分块尺寸、改变浇筑方法如平铺法改成台阶法等、混凝土拌和时加入一定数量的缓凝剂、增大浇筑能力等。

混凝土铺料（平铺法）允许间歇时间计算拌合站小时生产能力计算公式如下

式中，Qh- 拌合站小时生产能力（m3/h）；S- 最大混凝土块的浇筑面积，取322 m2；D- 最大混凝土块的浇筑分层厚度，取0.3 m；t1- 混凝土初凝时间，取2 h；t2- 混凝土出机后到浇筑入仓所经历的时间，取0.5 h。

通过计算混凝土初凝条件校核小时生产能力Qh=70.8 m3/h。

（2）根据月施工最大强度情况计算拌合站生产能力。根据月施工高峰强度情况计算拌合站生产能力计算公式如下

式中，Kh- 小时不均匀系数，可取1.3～1.5，这里取1.5；Qm- 混凝土高峰浇筑强度，取1.58 万m3/月；m- 每月工作天数，一般取25 d；n- 每天工作小时数，一般取20 h；其他符号意义同前。

通过计算混凝土拌和系统小时生产能力为47 m3/h。

取以上计算最大值Qh=70.8 m3/h。

HZS120 混凝土搅拌站生产能力理论值为120 m3/h，＞70.8 m3/h。左右岸各配置1 台HZS120 混凝土搅拌站能够满足本项目混凝土施工要求。

2.5.3 垂直运输设备能力分析 常态混凝土垂直运输设备主要为2 台C7050 型塔机吊2 m3卧罐（分别布置在泄洪冲沙闸和生态电站部位）、1 台80 t 履带吊4 m3卧罐、1 台25 t 汽车吊2 m3卧罐以及1 台TB-105 型胎带机运送入仓。经过综合分析，垂直运输设备能力能够满足本项目混凝土施工要求。

3 施工方案

3.1 常态混凝土重力坝及溢流坝工程施工[4]

混凝土结构外露面模板采用定型大块悬臂翻升钢模板，其余部位采用组合钢模板，局部配以木模板，人工配合25 t 汽车吊进行模板安拆。定型大块悬臂翻升钢模板主要构件包括面板（包括其后筋板）、支撑桁架、锚固件等，全部为钢结构。

定型大块悬臂翻升钢模板面板采用2 块3 000 mm×1 500 mm×5 mm 钢板焊接而成；面板后筋板采用4 根10 号槽钢和5 块厚度为10 mm（四周边及面板水平中部）及9 块厚度为4 mm的钢板组成，筋板钢板高度均为100 mm。

支撑系统为支撑桁架。支撑桁架采用10 号槽钢及∠50×5 角钢焊接形成空间整体结构，锚固件：主要由6根（分上下3 层，每层2 个）Ф36 锥形套筒螺栓进行拉锚固定。Ф36 锥形套筒螺栓仓内套接Ф25 锚筋，锚筋上焊接Ф16 拉锚筋以固定模板。

定型大块悬臂翻升钢模板，其特点其一是每仓上游侧或下游侧只需要1 块，一次翻升到浇筑仓高度；其二是拉锚件在施工缝面以下已完成仓内，具备受力要求。悬臂翻升钢模板侧视图见图2，图中单位为mm。

图2 悬臂翻升钢模板侧视图

溢流坝圆弧墩头模板采用加工制作的定型曲面钢模板，坝顶交通桥采用预制法施工，模板采用组合钢木模板，预制成型后采用拖车移至现场，人工配合80 t 履带吊进行吊装。

溢流面表层混凝土采用滑模法施工，滑模采用加工制作，溢流面以下混凝土按设计要求浇筑成台阶式，在两侧墙按堰面的设计曲线布设滑轨样架，浇筑溢流面混凝土时采用卷扬机牵引滑模施工。

坝体混凝土根据设计分缝采用分层分块浇筑。大体积混凝土采用平铺法浇筑。下游护坦混凝土按设计分块，跳仓法浇筑。

混凝土采用拌合站集中拌制，10 m3混凝土罐车水平运输，各坝段主要采用TB-105 型胎带机入仓，上部结构混凝土入仓时根据现场情况由TB-105 型胎带机或80 T 履带吊吊4 m3卧罐入仓（下同）。混凝土振捣主要采用Ф100 变频振捣器和Ф70 软轴振捣器人工振捣（下同）。

3.2 泄洪冲沙闸工程施工

混凝土结构外露面模板采用定型大块模板，闸墩墩头模板和闸墩上游胸墙采用加工制作的定型曲面钢模板，其余部位采用组合钢模板，局部配以木模板，人工配合25 t 汽车吊进行模板安拆。交通桥采用现浇T型梁结构，模板采用定型钢模板。

闸室段混凝土根据设计分缝采用分层分块浇筑。基础大体积混凝土采用平铺法浇筑。下游消力池混凝土按设计分块，跳仓法浇筑。

3.3 鱼道工程施工

鱼道出口水闸采用大型定型钢模板；一、二期混凝土模板采用组合钢模板；混凝土浇筑采用由低向高分层分段施工。混凝土采用拌合站集中拌制，10 m3混凝土罐车水平运输，垂直运输设备根据情况主要采用C7050 型塔机吊2 m3卧罐，25 t 汽车吊2 m3卧罐配合入仓。

3.4 生态电站工程施工

闸室混凝土结构外露面模板采用定型大块模板，闸墩墩头模板采用加工制作的定型曲面钢模板与定型大块模板衔接，厂房等其余部位采用组合钢模板，局部配以木模板；压力管道外包钢筋混凝土采用组合钢模板；尾水渠模板采用定型大块模板，局部采用组合钢模板。二期模板采用组合钢模板。人工配合C7050 型塔机进行模板安拆。闸室段、厂房混凝土根据设计分缝采用分层分块浇筑。基础大体积混凝土采用平铺法浇筑。尾水渠跳仓法浇筑。混凝土采用拌合站集中拌制，10 m3混凝土罐车水平运输，垂直运输设备根据情况主要采用C7050型塔机吊2 m3卧罐，TB-105 型胎带机或25 t 汽车吊2 m3卧罐配合入仓。

3.5 发电引水闸工程施工

闸室混凝土结构外露面模板采用定型大块模板，闸墩墩头模板采用加工制作的定型曲面钢模板与定型大块模板衔接，厂房等其余部位采用组合钢模板，局部配以木模板；压力管道外包钢筋混凝土采用定型钢模板；尾水渠模板采用定型大块模板，局部采用组合钢模板。二期模板采用组合钢模板。人工配合C7050 型塔机进行模板安拆。

闸室段、厂房混凝土根据设计分缝采用分层分块浇筑。基础大体积混凝土采用平铺法浇筑。尾水渠跳仓法浇筑。混凝土采用拌合站集中拌制，10 m3混凝土罐车水平运输，垂直运输设备根据情况配置，下部结构主要采用TB-105 型胎带机入仓、平仓，上部结构采用25 t 汽车吊2 m3卧罐配合TB-105 型胎带机入仓。

4 结论

该项目通过前期策划时对工程整体的分析，配置合理的机械设备资源，制定符合工程实际的施工方案，最终确保本工程混凝土施工在确保安全和质量的情况下按期完成。

从本项目施工策划可以看出，水利枢纽工程开工后的施工策划尤为重要，它是项目成败的关键环节之一。本文仅以此工程混凝土施工组织策划和实施方案的关键环节进行浅述，旨在为类似水利枢纽工程的实施提供经验借鉴。