杨房沟水电站拱坝泄洪表孔弧门支撑大梁施工技术

吴政缌，帅悦熹

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610081)

1 工程概况

1.1 工程简介

杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内，是雅砻江中游河段一库七级开发的第六级，工程规模为Ⅰ等大(1)型工程，坝址控制流域面积80880km2，多年平均流量896m3/s。水库正常蓄水位2094m，死水位2088m，总库容为5.1248亿m3，调节库容为0.5385亿m3。其挡水建筑为混凝土双曲拱坝，最大坝高155m，坝顶高程2102m，坝体共计分为17个坝段，其中7#-11#坝段布置有1#-4#表孔，并于表孔流道下游布置有表孔弧门支撑大梁，因支撑大梁施工作业面临空临边，表孔两侧闸墩施工进度不一，安全性较差，不利于提高大坝表孔浇筑升层进度，本工程采用预埋钢支撑桁架、合理混凝土浇筑分仓分层、预留梁跨中宽缝二期回填混凝土等施工工艺，极大地减少了施工风险，节约了工期。

1.2 泄洪表孔弧门支撑大梁结构形式

泄洪表孔弧门支撑大梁布置于拱坝7#-11#坝段，表孔流道下游侧，整体跨度10m。其下游面为竖直面，上游面为向上游倾斜的斜面(与水平面约成72°夹角)。其横截面(沿流道轴心线剖面)为直角梯形，高程为2089m～2102m，底部宽度7.28m，顶部宽度11.49m，整体高度13m,支撑大梁采用低热水泥拌制的C30W10F200二级配混凝土，跨中设置混凝土二期分缝，分缝采用楔形宽缝结构，顶宽2.5m，底宽2.0m，预留钢筋接头，泄洪表孔支撑大梁结构形式见图1、图2。

图1 泄洪表孔支撑大梁结构形式

(1)A-A横截面结构形式 (2)预留宽缝B-B剖面结构形成

2 总体施工规划

表孔弧门支撑大梁分为一期及二期混凝土(包括宽缝回填及预埋钢板处二期混凝土)。其中，一期混凝土随坝体主体，采用缆机吊运9m3立罐一同进行浇筑；1#-4#泄洪表孔弧门支撑大梁宽缝回填在满足混凝土温控及接缝灌浆形象要求后，采用液压集料斗+溜筒方式浇筑。

根据设计相关规定及现场情况考虑，一期混凝土分为五仓浇筑，起始仓升层1.5m，第二仓升层3m，剩余三仓按照4.5m+2m+2m的升层布置；宽缝回填分四仓浇筑，按照1.5m+3m+4.5m+4m分层进行施工。根据上述分层分仓结构特性，在支撑大梁结构底部采用预埋I25a工字钢悬挑梁+三角钢桁架的方式作为主要支撑，大梁上下游面模板采用内拉地锚形式固定。

3 施工工艺及方法

3.1 施工程序

3.1.1 一期大梁浇筑混凝土施工程序

大坝表孔闸墩浇筑2083m～2086m仓时随仓预埋I25a工字钢悬挑梁→大坝表孔闸墩浇筑2086m～2089m仓时随仓预埋三角钢桁架→搭设大梁下方支撑系统→支撑系统验收→钢筋安装→模板安装→埋件施工→仓号验收→混凝土浇筑、振捣→混凝土收仓保护→拆模养护。

3.1.2 二期宽缝混凝土回填施工程序

预留宽缝面凿毛处理→预留钢筋接头焊接→模板安装→埋件施工→仓号验收→混凝土浇筑、振捣→混凝土收仓保护→拆模养护。

3.2 支撑系统施工

支撑系统钢桁架制作均在后方场地内焊接完成，运至现场后采用30t缆机吊运入仓，场内使用25t吊车安装到位。

3.2.1 泄洪表孔弧门支撑大梁底面支撑系统施工(含宽缝回填)

在支撑大梁一期混凝土起始仓(2089m～2090.5m)前两仓预埋I25a工字钢悬挑支撑梁，预埋工字钢间距0.75m(局部加密)，预埋段长1.5m，悬挑0.7m，预埋段采用三道锚筋进行固定，锚筋采用A36钢筋，布设间距40cm。三角钢桁架于支撑大梁起始仓(2089m～2090.5m)前一仓预埋安装，安装后上弦杆顶部高程为2088.74m，钢桁架布置间距0.75m(局部加密)，预埋段同样采用三道锚筋进行固定，锚筋采用A36钢筋，布设间距40cm，结构形式见图3。

图3 泄洪表孔支撑大梁底部支撑系统结构

三角桁架布置完成后，在下一仓施工时，于桁架上部沿水流方向设置[14a槽钢作为找平支撑，设置间距0.5m，局部加密。[14a槽钢上部采用I10工字钢作为支撑梁(间距0.75m，轴心线与三角钢桁架保持一致)，[14a槽钢与I10工字钢之间采用超楔连接。以上各构件之间，均为满焊连接，焊缝高度6mm。

3.2.2 泄洪表孔弧门支撑大梁上游斜面支撑系统施工

泄洪表孔弧门支撑大梁上游斜面支撑系统，主要运用于支撑大梁一期混凝土起始仓(2089m～2090.5m)。该支撑系统采用预埋I25a工字钢梁+三角钢桁架+梯形钢桁架组成，预埋I25a工字钢梁及三角钢桁架各项参数同前3.2.1节所述，梯形钢桁架为[14a槽钢焊接而成，高2.46m，上部宽度1.2m，下部宽度2.13m，跨度同梁跨度，以上各构件之间，均为满焊连接，焊缝高度6mm。

3.2.3 泄洪表孔弧门支撑大梁上游斜面内拉支撑系统施工

支撑大梁一期混凝土除起始仓(2089m～2090.5m)，后续仓号上游斜面均采用内拉进行固定，内拉支撑型钢采用[18a槽钢，预埋间距0.75m(局部调整)，由于预埋钢板限制，支撑大梁第二仓[18a槽钢支撑最大间距为1.17m，预埋[18a槽钢支撑之间采用C25连接筋焊接为整体，包括水平连接筋以及斜向连接筋。

[18a槽钢支撑与斜面模板之间采用A20拉杆连接，沿斜面设置间距60cm/70cm。[18a槽钢支撑与地锚之间同样采用A20拉杆连接(与水平面成45°夹角)，地锚采用C28插筋预埋，总长L=0.9m，外露0.2m，预埋部分设置0.2m弯折段，地锚插筋设置间距1m。

3.2.4 施工脚手架型钢支撑系统施工

3.2.2节中的梯形钢桁架除作为起始大梁浇筑仓底部支撑外，还作为后续浇筑仓施工脚手架搭设基础。上游斜面施工脚手架，采用梯形钢桁架及三角钢桁架作为底部支撑，下游面施工脚手架预埋[14a槽钢作为支撑梁。[14a槽钢梁预埋高程2090m(槽钢顶部高程)，槽钢预埋间距1m(局部调整)，悬挑1m，埋入长度1.25m。

3.3 钢筋安装

在一期混凝土浇筑时，应预留出二期宽缝回填的钢筋接头，钢筋接头宜尽量相互错开，相邻错接头于竖直面内错开距离应满足不小于50cm的要求。同时，为保证后期宽缝两侧钢筋能顺利连接，宽缝两侧中先浇块的预留接头焊接帮条，预留短接头按40cm控制，后浇块钢筋与帮条采用铅丝绑扎且不得焊接，以便释放施工期混凝土温度应力；待大梁混凝土温度降至封拱温度后(即二期宽缝混凝土回填前)，此时已充分释放施工期混凝土温度应力，再将宽缝两侧钢筋采用焊接进行连接。

此外，因设计钢筋间距为20cm，为保证二期宽缝混凝土回填施工人员进出，需预留进人孔，施工期钢筋预留进人孔位置从上至下应保证距下游面距离一致，即与中心轴线距离分别为198cm和598cm。预留进人孔轴心处钢筋两侧接头均为40cm，上下游侧间距加大为25cm(相隔处间距为15cm)，该处钢筋随浇筑进程安装接长焊接，其余部位间距按20cm控制。

3.4 模板安装

3.4.1 支撑大梁底面模板

底面模板均采用组合钢模板进行拼装(局部采用覆膜面板进行补缝)，模板底部采用3.2节中的方式支撑。根据规范要求，同时方便施工期间进行监测，采用超楔进行调节，在底面靠宽缝侧按0.15%向上起拱(即向上15mm拱)[1]，向闸墩侧渐变为标准尺寸。

3.4.2 支撑大梁一期混凝土上游斜面模板

上游斜面模板采用组合钢模板(或覆膜面板)进行拼装。参考以往类似工程经验，并结合杨房沟水电站以往倒悬牛腿结构施工方法，起始仓为1.5m升层(2089m～2090.5m)，起始仓及后续升层支撑加固方式见3.2节所述。

3.4.3 一期混凝土下游面及靠预留宽缝侧模板

下游面及侧面模板采用组合钢模板(或覆膜面板)进行拼装；模板固定均采用内拉内撑的方式固定，局部可采用对拉进行辅助固定。

3.4.4 二期宽缝回填混凝土模板

宽缝回填混凝土模板采用组合钢模板(或覆膜面板)进行拼装，第一层混凝土采用底部三角钢桁架作为支撑，上下游面模板利用A36施工期钢筋以及预埋插筋作为内拉支撑梁，之后的仓号采用预埋地锚内拉的方式固定。

3.4.5 预埋钢板处模板

弧门支撑大梁上预埋有弧门支臂连接用铰座钢板，其二期混凝土封堵模板采用覆膜面板施工，内拉进行固定，为保证二期混凝土结合良好、振捣密实，于顶部设置与上游面成45°夹角斜面。

3.5 预留宽缝面冲毛处理

由于设置大梁混凝土分为两期浇筑，在一期混凝土浇筑完成后再进行宽缝回填混凝土施工，在预留宽缝面施工前应对预留缝面进行深凿毛处理，凿除深度1m～2m，达到“微露小石”标准。

3.6 混凝土施工

3.6.1 混凝土浇筑分层

泄洪表孔弧门支撑大梁一期混凝土总共分5层施工，最大浇筑高度为4.5m，从起始仓至封顶分层高度为1.5m+3m+4.5m+2m+2m；宽缝回填二期混凝土总共分4层施工，最大浇筑高度为4.5m，从起始仓至封顶分层高度为1.5m+3m+4.5m+4m。

3.6.2 混凝土运输、入仓

泄洪表孔弧门支撑大梁混凝土在拌和系统拌制，拌制好的混凝土采用混凝土罐车运输至现场，由缆机直接吊运入仓。其中，一期混凝土采用缆机吊运9m3立罐直接下料浇筑，采用小开度、小流量；二期混凝土采用液压集料斗+溜筒的方式浇筑。

3.6.3 混凝土平仓、振捣

由于该区域场地狭窄且钢筋密集，混凝土入仓后采用人工及时摊铺振捣，人工用φ70、φ50软轴振捣器，大面采用φ100型插入式振动器振捣，部分采用平板振捣进行振捣，各种预埋件、仪器周边、钢筋密集部位和模板1m范围内采用A70插入式振捣器振捣，浇筑前模板应涂脱模剂[2]。振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，并开始泛浆时为准，一般为20s～30s。振捣器前后两次插入混凝土中的间距，不超过振捣器有效半径的1.5倍(一般为300mm～400mm)。振捣器垂直插入混凝土中，按顺序依次振捣，如略带倾斜，则倾斜的方向保持一致，以免漏振。混凝土卸料的接触处，加强平仓振捣，以防漏振。振捣上层混凝土时，将振捣器插入下层混凝土5cm～10cm左右，以加强上下两层混凝土的结合。振捣器距模板的垂直距离，不小于振捣器有效半径的1/2。

3.6.4 混凝土养护

混凝土浇筑完毕后应及时养护。一般应在混凝土浇筑完毕后12h～18h及时采取洒水或喷雾等措施进行养护，连续养护时间不得少于28d[3]。混凝土表面采用湿养护方法在养护期间连续不断地进行养护，以保持混凝土表面湿润，直至上层混凝土开始浇筑。当气温降至5℃以下时，对混凝土外露面(包括施工仓面)用保温被覆盖。

4 施工要点控制

(1)大梁支撑结构宜考虑从闸墩进行支撑，避免占压下部表孔流道混凝土结构的施工工作面而对表孔流道表层混凝土施工工期产生影响[4]。

(2)泄洪表孔支撑大梁支撑桁架作业面多为临边悬挑结构，位于表孔过流面附近，由于支撑结构预埋较多，需对施工完成后预埋支撑钢桁架的混凝土面予以缺陷处理。因此，所有埋入混凝土的型钢构件与混凝土接触表面，采用5cm厚保温被拼、贴于模板上，便于后期拆除后，对因型钢预埋造成的混凝土缺陷采用预缩砂浆进行处理。

(3)泄洪表孔弧门支撑大梁一期混凝土及二期混凝土，采用C30W10F200二级配混凝土进行浇筑(采用低热水泥拌和)，坍落度为130mm～150mm，表孔支撑大梁在浇筑时，混凝土的升层速度均不超过0.12m/h。

(4)在一期混凝土施工完成且强度达到100%后，可拆除上游梯形钢桁架底部4榀三角钢桁架，利用钢桁架自身搭设临时施工平台，进行钢桁架的割除以及转运工作；待宽缝回填完成，第一仓混凝土达到100%强度时，从下游2090m高程平台拆除剩余钢桁架。

(5)泄洪表孔支撑大梁混凝土浇筑层间间歇期按5d～10d控制(其中第一层、第二层浇筑满7d龄期后方可浇筑下一层)，不宜超过14d。施工期应在表孔弧门支撑大梁进行变形观测。

5 总结

泄洪表孔弧门支撑大梁施工，因其结构本身跨度较大，临空作业面较多，施工进度受相邻闸墩浇筑进度制约。为保证施工质量，并节约工程工期，杨房沟水电站拱坝表孔弧门支撑大梁通过采用预埋钢桁架支撑、混凝土浇筑分层优化、预留楔形宽缝等方式，在满足施工质量要求的前提下，降低了临空作业安全风险，节约了施工工期，对相似工程的临空大跨度混凝土结构部位施工具有借鉴意义。