沙沱水电站大坝施工技术
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第三节 工程施工特点与难点

本节主要对沙沱水电站大坝土建工程(ST/C3-2-1标)的具体实施的施工技术进行总结,主要总结的施工项目有:①二期截流与围堰闭气工程;②右岸基坑开挖工程;③溢流坝段工程;④溢流坝闸墩及溢流面工程;⑤通航建筑物升船机工程;⑥预留导流缺口坝段混凝土工程;⑦溢流表孔闸门金属结构安装工程;⑧纵向混凝土围堰拆除工程。

一、工程施工特点

(一)施工极不均衡

本工程导流形式为分期导流,招投标期间,沙沱大坝土建工程为一个标,一期左岸导流右岸施工,汛期右岸坝体过流度汛;二期右岸导流底孔与预留缺口导流,施工左岸,汛期左岸坝体过流;通航建筑本体段及下闸首底板与边墙混凝土分一期、二期施工;大坝混凝土总体施工生产本身就不均衡。合同谈判过程中将大坝分为两个标段施工,分标后,左右岸大坝分成两个独立标段分属不同承包人承建,不均衡施工的问题更加突出。

(二)施工过程中受外界条件影响大,施工工期长

本工程施工过程中受外界条件影响较大,工程开工截流后就遭遇了2008年初的凝冻灾害;2008年3月10日坝段开挖到285m高程后,由于基础岩溶裂隙发育,沿裂隙带出现多处大量渗漏涌水。11号、12号坝段开挖到280m高程后,因坝基岩体溶蚀、裂隙发育,多处发现较大深层渗漏通道,以致280m高程以下坝基开挖无法进行,2008年8月堵漏处理完成后,恢复正常施工;2008年11月2日,沙沱水电站工地遭遇了200年一遇的枯期超标洪水,右岸基坑除10号坝段外全部过水;2009年4月20日,左岸截流时右岸坝体高程为299m,导流通道为2个导流底孔及13号坝段预留过流缺口,因受上游水库及区间洪水影响,水位超过299m高程,11号、12号坝段坝面过水;2009年由于厂房坝段抗滑稳定问题,对6~9号坝段上游齿槽加深开挖,造成9号坝段、10号左坝段工作面(其他单位开挖)移交延迟;从2010年2月7日起,由于大坝土建工程两家施工单位同时施工碾压混凝土,砂石骨料供应不足的问题相当严重,尤其是中石、小石和砂的供应更为突出,砂石骨料生产系统的生产能力不能满足同时向两座拌和楼及2个仓面混凝土同时施工的生产需求。2011年10月29日,13号坝段备仓完成。由于库区移民复建工程尚未完建,暂不具备移民安置搬迁条件,为保证2012年库区移民安全度汛,建设公司决定13号坝段缺口封堵暂不实施,造成工期推后一年,受以上各种因素影响,工期比原合同工期延后较多,工期较长。

(三)坝址区地质条件复杂

工程所处地区强岩溶地区,断层、岩溶发育,地下岩溶形态表现为落水洞、溶洞、暗河、溶穴及溶蚀孔洞等。河床坝基岩体中发育构造面有断层和小型溶洞。基坑开挖过程中,基岩深层岩溶渗漏涌水问题严重。

二、工程施工重点及难点

(一)工程施工项目点多面广、分布范围大

分标后,本合同工程包括电梯井坝段、溢流坝段、右岸升船机坝段和右岸挡水坝段,以及通航建筑物的本体段、上下游闸首、上下游引航道,有土石方明挖、石方槽挖、碾压混凝土、变态混凝土、常态混凝土浇筑、灌浆,河床截流的设计与施工,平板闸门、弧形闸门及启闭机的安装等多项项目,施工区点多、分布范围大。

(二)工程分多期导流,施工布置困难

由于水流控制分为多期,施工导流采取期坝体汛期过水,坝体缺口与导流底孔联合导流的形式,工程施工受施工导流影响大,由于左、右岸分标施工,施工布置和混凝土运输、入仓困难。

(三)一枯期施工工程量大,工期紧

工程采取分期导流形式,根据招、投标文件的控制工期,一枯二期导流期间,在2008年5月6日(汛前)10号右坝段、11号、12号坝段浇筑至307m高程以上、13号坝段浇筑至预留缺口297m高程,右岸挡水坝段浇筑至307m高程以上,达到2008年度汛形象面貌,汛期左岸明渠、导流底孔及缺口联合导流度汛,汛期停止施工,右岸河床坝段只有约5个月时间,在完成右岸基坑土石方开挖后,要完成常态混凝土15万m3、碾压混凝土约26万m3。常态混凝土施工高峰强度达5.5万m3/月、碾压混凝土施工高峰强度达9万m3/月。

为满足河床施工分期导流的要求,右岸工程在一枯期的混凝土施工有效时间非常短,工程量大、工期极为紧张。

(四)碾压混凝土施工强度高

由于在一枯期在完成右岸、左岸基坑开挖后才开始相应的碾压混凝土的施工,在汛前分别要达到当年汛前的碾压混凝土浇筑形象面貌,施工强度大。选择合理的碾压混凝土的入仓手段,以满足碾压混凝土的施工强度要求是本工程施工的关键和难点。

(五)混凝土的温控、外观质量要求高

本工程对混凝土的外观质量要求很高,对混凝土浇筑面的平整度和光洁度等都有严格的规定,混凝土必须达到“免装修”的要求。如何采取有效的温控措施防裂,确保混凝土的内在和外观质量(即内实外光),是本标工程的难点。

(六)混凝土施工与坝基固结灌浆相互干扰大

大坝混凝土施工与坝基固结灌浆交叉施工,相互干扰大。在技术上、施工组织协调上充分分析考虑,尽可能减少相互间的干扰、减少对混凝土施工工期的影响是保证混凝土施工进度计划顺利实施的重点。

(七)夏季、雨季、雾天施工特点明显,施工进度控制难度大

本工程流域,降雨量丰沛,坝址附近多年平均最高气温高且持续时间长,5—10月为汛期。受施工进度控制,在夏季、雨季中施工必须安排碾压混凝土施工。合理安排碾压混凝土施工进度,充分考虑雨季、夏季施工多雨、高温,冬季雾天对碾压混凝土施工的不利因素是施工进度控制的重点。

(八)通航坝段预留导流缺口(13号坝段)封堵混凝土施工工期紧、强度高

通航坝段预留导流缺口底高程297.000m,顶高程371.000~376.600m,混凝土量约17万m3,高程350.000m以上布置有过坝渠道及检修门库,需要在3个月左右的工期内完成混凝土施工,并完成过坝渠道内的上闸首检修闸门安装,达到下闸蓄水面貌,工期紧、难度大。

(九)通航建筑工程本体段结构复杂、施工布置困难

升船机本体段(承船厢室)布置在通航坝段(13号坝段)坝后靠山体侧,施工场地狭窄,大型垂直吊装设备布置困难。本体段为复式墙体板梁结构,结构复杂,施工工序多,混凝土入仓难度大。

三、主要施工对策及措施

(一)大坝基础固结灌浆采取以下措施

(1)采用多投入施工人员和设备,利用现有的施工条件,从多个工作面同时施工,各工序之间紧密衔接的施工方法。

(2)选用先进的施工设备(风动钻机),加快成孔速度,提高施工效率。

(3)水平面的基础固结灌浆在找平垫层混凝土浇筑后尽快进场施工。

(4)根据设计规范要示,基础固结灌浆检查孔要在其单元固结灌浆结束3~7d后施工,为不影响混凝土浇筑时间、缩短工期,其检查孔安排在上层混凝土浇筑后施工。

(二)采取的综合组织措施

根据沙沱水电站大坝混凝土工程施工的重点和难点,重点从施工组织管理、施工技术、资源配置、施工协调等方面采取相应的措施,保证施工的顺利进行。

(1)发挥军事化管理的优势,强化资源配置,建立先进的管理机构,全力以赴,精诚团结,优质按时完成大坝混凝土的施工。

(2)强化资源保证,配足施工人员、配足施工机械设备,将按照投标文件的要求进场本工程所需的混凝土拌和系统、运输设备、混凝土仓面平仓、碾压设备、模板等。

(3)施工中加强与发包人、设计、监理和其他承包人的沟通联系,服从业主和监理的协调,共同创造和谐的施工环境,以尽可能地减少施工干扰对施工进度等的影响。

(三)工期保证措施

(1)基坑开挖分区进行,部分工作面提早移交混凝土工作面,为混凝土施工赢得工期保证。

(2)加大开挖力度,尽量缩短开挖工期,延长混凝土浇筑工期,在施工中,加强协调混凝土、基础处理和金属结构安装等工作的相互干扰,保证混凝土施工进度,并在工期的安排上,设备的配备上考虑足够的富余量,以防止其他因素引起的工期耽误。

(3)加强设备组织协调,特别是混凝土施工设备的运行协调,在同一个工作面相互间的施工干扰,派专人现场指挥、调度。

(四)碾压混凝土施工强度保证措施

(1)混凝土拌和系统生产能力要适合多品种、多级配混凝土的生产,并满足不同温度条件下、不同品种混凝土的生产强度要求。

(2)采用多工作面同时施工,通过适当的分层分块,在平面和立面上为混凝土浇筑各工序提供充分的工作面,充分利用各工序的流水作业步距和技术间歇时间,做到流水施工。

(3)选择合理、高效的碾压混凝土的运输方式,碾压混凝土水平运输采用20t自卸车,垂直运输主要采用真空溜管输送,确保碾压混凝土的入仓强度。

(4)加大碾压混凝土施工仓面设备的投入和施工方法的改进,科学的安排施工进度计划。

(5)加强仓面的协调指挥。

(五)混凝土的温控、外观质量控制

(1)严格按技术要求采取综合的温控措施。

(2)主要混凝土的施工尽可能安排在低温季节施工。

(3)高温超过设计标准时,不安排混凝土的施工。

(4)使用优质的模板和合理的施工工艺。

(5)使用专用的脱模剂或使用同一品牌的食用色拉油代替专用脱模剂。

(6)为控制混凝土表面蜂窝、麻面、气泡的出现,根据浇筑部位钢筋密集程度选择合理的混凝土配合比和级配及合理的入仓方式,混凝土入仓后立即振捣,不允许出现仓面混凝土堆积。

(7)为了减少混凝土表面错台、挂帘的现象,要求模板与模板之间及模板下部与老混凝土之间加固紧,保证模板接合处不留缝隙。

(8)加强混凝土浇筑的过程控制,随时进行模板变形监测,发现模板变形及时调整。

(六)施工设备资源保证措施

(1)协调好各施工工序关系,合理进行设备资源的调配。

(2)加强设备的运行管理,强化设备的维修、保养、检查工作,最大限度地充分发挥混凝土运输设备的利用率。

(七)混凝土施工与坝基固结灌的施工协调

(1)加大灌浆设备的投入,确保多工作面同时施工。

(2)坝基固结灌浆在基础找平混凝土施工完成后立即进行,尽量减少混凝土内的钻孔工作量。

(3)边坡面的坝基固灌浆与混凝土施工合理穿插进行,减少固结灌浆对混凝土施工工期的影响。

(八)夏季、雨季、雾天施工进度保证措施

(1)加强施工组织,优化施工工序。

(2)采取合理的施工措施,根据实际气候条件,调整混凝土施工分层、分块并适当采用斜层铺筑法施工,确保雨季、夏季碾压混凝土施工进度和施工质量。