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向家坝水电站大坝混凝土浇筑方案研究

翁永红 汪安华 范五一 简兴昌 (长江勘测规划设计研究院,湖北武汉 430010)
 
摘要:向家坝水电站大坝施工是控制发电工期的关键项目,大坝浇筑方案的选择直接影响整个工程的施工工期、投资等,根据木坝结构特性、两岸地形地质条件并结合大坝分期施工、施工强度高等特点,选用缆机、塔带机为主导机械的组合浇筑方案。经过多方案比选,建议包括三峡工程使用过的2台摆塔式缆机在内的4台缆机3台塔带机为主的浇筑方案,如2台摆塔式缆机难以再利用,则建议采用3台缆机3台塔带机为主的浇筑方案。大坝混凝土施工仿真和温度应力仿真计算表明,设纵缝方案比通仓浇筑有利于大坝混凝土浇筑质量控制 和方便施工,可减小大坝混凝土温控防裂风险,并可满足大坝施工进度要求。
 
关键词:向家坝;水电站;混凝土;浇筑;方案中图分类号:TV 642  
 
文献标识码:A 1
 
概述   家坝水电站位于四川省和云南省交界的金沙江下游河段,是金沙江梯级水电开发中的最末一个梯级电站,工程开发以发电为主,同时改善上、下游通航条件,结合防洪和拦沙,兼顾灌溉,并且具有为上游梯级进行反调节的作用。水库正常蓄水位380.0m,死水位370.0m,总库容51.63亿m3,调节库容9.03亿m3;电站装机容量6000MW,保证出力2009MW,年发电量307.47亿kW·h。枢纽建筑物主要由大坝、厂房及升船机组成,河床偏左岸为坝后式厂房,右岸为地下式厂房,两厂房各安装4台单机容量为750MW的水轮发电机组,升船机布置在河中偏左岸。
 
   拦河大坝采用混凝土重力坝,坝顶高程383.0m,最大坝高161.0m,坝顶长度909.2m。大坝共设有50个坝段,从左至右依次为:左岸非溢流坝段、导流底孔及缺口坝段、冲沙孔坝段、升船机坝段、左岸厂房坝段、泄水坝段和右岸非溢流坝段。泄水建筑物布置在河中偏右岸,由表孔和中孔组成,中孔共10孔,孔口尺寸为6m×9.6m(宽X高),进口孔底高程为305.0m;表孔共12孔,跨横缝布置,孔口尺寸为8m×26m(宽×高),堰顶高程为354.0m。
 
   大坝各建筑物主要特征及分部工程量见表1,大坝混凝土,总量804.12万m3。表1 向家坝水电站大坝各建筑物主要特征坝段左非坝段导流底孔及缺口坝段冲沙孔坝段升船机坝段厂房坝段泄水坝段右非坝段钢管坝段实体坝段坝段编号1#-12#13#-18#19#20#21#-28#29#-41#42#-50# 坝段数126114  4139 沿坝轴线总宽度(m)199.9115.030.029.6148.8248.0137.9 单坝段沿坝轴线宽度(m)202030.029.624 122020 建基面最低高程(m)262.0222.0222.0226.0226.0225.0240.0 最大坝高(m)121.0161.0161.0157.0157.0158.0143.0 顺流向最大长度(m)95.1147.6144.1129.3143.3166.0127.0 116.0 上游斜坡面坡比1:0.201:0.201:0.201:0.201:0.201:0.551:0.55 1:0.20 下游斜坡面坡比1:0.751:0.751:0.751:0.751:0.751:0.801:0.75 工程量(万m3)40.46125.844.744.42152.59308.2787.88   根据设计总体施工规划,主体工程混凝土生产系统均布置在右岸,设2个混凝土生产系统,一个为高程380m拌和系统,配置容量为4×3.0m3自落式混凝土拌和楼2座;另一个为高程300m混凝土生产系统,配置容量为4×4.5m3自落式混凝土拌和楼3座。
 
2 大坝控制性施工进度

  结合导流方案及程序,大坝分2期施工,大坝混凝土施工主要控制性进度如下:

  第一期工程围左岸,进行导流底孔及缺口坝段高程280m以下混凝土、冲沙孔坝段及左非坝段混凝土施工,2007年9月开始浇筑大坝混凝土,2008年11月底全线浇筑至高程280.0m,冲沙孔坝段2009年9月浇筑至高程340.0m后停歇,2012年5-6月浇筑至坝顶,左岸1#~12#坝段于2009年2~3月底浇筑至坝顶。

  第二期工程泄水坝段及厂房坝段混凝土从2010年1月开浇,导流缺口坝段高程280m以上从2011年11月开始加高,至2012年5-6月份之前达到高程340.0m,并完成中孔金属结构安装,中孔具备过水条件,2012年11月底浇筑至高程368.0m,具备初期蓄水条件,2013年2~3月浇筑至坝顶高程383.0m并完成坝顶门机安装;2013年汛前完成表孔检修门及中孔检修门安装,2013年底完成表孔弧门安装大坝工程完工。

  导流底孔于2012年11月下闸封堵,水库开始蓄水,2012年12月地下厂房首台机组发电,坝后厂房首台机组2014年3月投产发电,2015年6月份最后一台机组投产发电,工程完工。

  根据控制性进度安排,第一期工程高峰月混凝土浇筑强度约9~10万m3,发生在2007年12月至2008年5月缺口坝段及冲沙孔坝段高程280m以下浇筑期间;二期工程高峰月混凝土浇筑强度约28-30万m3,发生在2010年3~8月20#~45#坝段高程260m以下部位浇筑期间;高程350m以上最大高峰月混凝土浇筑强度约10万97502m3,发生在2012年9~11月。最大年浇筑强度约300万m3,发生在2010年。

3 大坝浇筑方案比选

3.1 设备生产率的选用


  设备生产率的选定,是浇筑方案比选和设备数量选择的基础,向家坝水电站大坝混凝土浇筑的主导机械为平移式缆机、摆塔式缆机及塔带机,根据各种设备的特性并结合工程的 布置条件对缆机各种不同工况条件下的生产率进行了计算,并参考类似工程的运行统计资料。30t平移式缆机浇筑强度约为3.5~4.0万m3/台·月,20t摆塔式缆机浇筑强度约为 1.8~2.2万m3/台·月,塔带机浇筑强度取5.6~6.0万m3/台·月,配套的常规门塔机以辅助作业为主,并配合缆机、塔带机浇筑少量混凝土。

3.2 浇筑方案的类型选择

  大坝混凝土浇筑方案需结合坝址地形条件、大坝结构特性、大坝施工特性、导流程序、施工分期、混凝土施工高峰强度、工程投资等因素综合确定,混凝土浇筑机械可归为门塔 机、缆机、塔带机三类机械,向家坝水电站大坝混凝土浇筑方案也应重点比较这三类施工机械。

  全缆机方案:坝址处河谷呈“U”型,谷底宽度450~720m,坝轴线处宽620m,为满足大坝浇筑强度需要,如采用全缆机施工需要30t缆机6~7台。大坝顺流向长度166m范围内难以布置6~7台缆机,不应采用。

  全塔带机方案:塔带机具有浇筑混凝土强度高的特点,按二期工程施工强度需要在沿坝轴线约430m范围内布置4~5台塔带机,塔带机之间干扰大,并存在大坝金结及钢筋、模板、设备转运等辅助作业难以吊装的缺点,也难以满足一期工程和二期工程后期的施工需要,不宜采用。

  全门塔机方案:大坝底部顺流向最大长143~166m,采用门塔机方案需要架设施工栈桥,按坝外低栈桥和坝内高栈桥方案,门塔机最大工作幅度需85~95m,国内浇筑混凝土最大 规格的门塔机MQ2000门机最大工作幅度7lm,85~95m工作幅度的特大型浇筑混凝土门塔机需重新研制。

  综上,向家坝水电站大坝不适宜采用单一的缆机、门塔机或塔带机为主导机械浇筑方案。经分析宜采用缆机、塔带机为主导机械并辅以少量常规门塔机的组合浇筑方案,重点比选了6个方案。

3.3 不同缆机塔带机浇筑方案比选

  (1)方案一:2+4缆机塔带机方案

  大坝浇筑全部采用三峡总公司在三峡工程已使用过的浇筑机械,即选用2台摆塔式缆机和4台塔带机,并辅以少量的门塔机来进行大坝的施工。其中混凝土浇筑主要采用塔带机,摆塔式缆机主要负责金结吊装以及辅助作业,并承担部分混凝土的浇筑任务。

  (2)方案二:(2+2)+3方案(摆塔缆机布置在上游)

  大坝施工采用三峡总公司已有的2台20t摆塔式缆机和3台塔带机,另购2台30t平移式缆机,并辅以少量的门塔机进行大坝的施工。3台塔带机和2台平移式缆机主要用于混凝土浇筑,2台摆塔式缆机布置在大坝上游处,以金结吊装及辅助作业为主,并承担其覆盖范围内部分混凝土的浇筑任务。缆机主要布置参数见表2,塔带机布置参数见表3。

表2 缆机布置主要技术参数

项目
30t平移式缆机
20t摆塔式缆机
右岸平台
左岸平台
右岸
左岸
塔架类型
高塔架
无塔架支承车
塔架高度(m)
50
125
90
支点高程(m)
500
490
560
580
高程(m)
450
490
平台特性
长(m)
193
183
宽(m)
28
12
缆机跨度(m)
1322
1370

 

表3 塔带机布置主要参数

塔带机编号
TB1#
TB2#
TB3#
备注
布置坝段
29#与30#坝段中间
35#坝段中间
41#坝段中间
覆盖范围
28#~32#坝段
33#~38#坝段
39#~44#
布置桩号
0+060.0
0+060.0
0+060.0
最终浇筑高程
350.0m
缆机重载最低
最终安装塔顶高程
395.0m
高程为406.5m
最大倾角变化范围
0
-15°~+20°
0
0

  (3)方案三:(2+2)+3方案(摆塔缆机布置在中部)

《缆索起重机在大坝施工中的重要作用》2012-6-15 12:18:44 拖飞宝 浏次数

 




















系方
式:
010
8
0
9
0
6
2
8
9

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