大型重力坝快速优质施工技术研究与应用.pdf

1、1向家坝大型重力坝快速优质施工技术向家坝大型重力坝快速优质施工技术研究与应用成果报告研究与应用成果报告中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司二一六年十二月二一六年十二月2向家坝大型重力坝快速优质施工技术向家坝大型重力坝快速优质施工技术研究与应用成果报告研究与应用成果报告1、研制背景、研制背景金沙江向家坝水电站为国家重点工程，是实现“西电东送”的骨干工程，工程的开发任务以发电为主，同时改善航运条件，兼顾防洪、灌溉，并具有拦沙和对溪洛渡水电站进行反调节等作用。工程建筑物主要由混凝土重力挡水坝、左岸坝后厂房、右岸地下引水发电系统及左岸河中垂直升船机等组成。大坝挡水建筑物

2、从左至右由左岸非溢流坝段、冲沙孔坝段、升船机坝段、坝后厂房坝段、泄水坝段及右岸非溢流坝段组成，坝顶高程 384.00m，最大坝高 162m，坝顶长度 909.26m。向家坝大型重力坝分两期施工。一期先进行左岸施工，在一期基坑中进行左岸非溢流坝段、冲沙孔坝段的施工，并在非溢流坝及冲沙孔坝段内共留设 6 个 10m14m(宽高)的导流底孔及宽 115m 的缺口；同时在一期基坑中进行二期混凝土纵向围堰、上下游引泄水渠等项目的施工，由束窄后的右侧主河床泄流及通航；二期进行右岸施工，待导流底孔和缺口具备泄水条件后，拆除一期土石围堰的上、下游横向部分，进行主河床截流；在二期基坑中进行右岸非溢流坝、泄水坝段

3、、消力池、左岸坝后厂房及升船机等建筑物的施工，由左岸非溢流坝段和冲沙孔坝段内留设的 6 个导流底孔及高程 280 m、宽 115 m 的缺口联合泄流。实施过程主要面临以下技术难题：（1）左岸一期大坝基础在按要求开挖至设计高程 222.00 后，现场地质勘探发现，在冲砂孔左非 6#坝段坝基存在大规模的层间软弱挤压破碎带，该层间挤压破碎带的成份复杂、强度低、变形模量小、厚度变化大、遇水软化，不能满足高坝对地基变形和承载能力的要求。不良地质体须全部挖除，最深挖至 200.50m，并置换回填碾压混凝土至 222.00m 作为大坝基础。不良地质体存在地质情况复杂、开挖深度大、排水困难等困难，不良地质体开

4、挖历时 5 个月，其中冲砂孔、左非 1#坝段在原设计建基面基础上最大下挖深度为 26.2m，最低处为高程 195.8m，左岸一期大坝混凝土具备浇筑条件时间较投标计划推迟 5 个月时间，若按原方案实施，则浇筑至高程 280.00m 的时间约在 2009 年 3 月，随即进入汛期，主河床截流将推迟到 2009 年 11 月，由此将导致整个工程推后一年发电和完工。（2）原计划于 2008 年 11 月下旬主河床截流（大江截流），转入二期施工。根据水电工程施工组织设计规范规定，截流标准可采用该时段重现期为 510a 的洪水月（或旬）平均流量，故招标设计阶段的截流设计标准选择为 11 月下旬 10a 一

5、遇旬平均流量（3500m3/s）。实际施工过程中，根据左岸明渠上下游围堰拆除及断航时间，将故流时段改3为 12 月中下旬，截流流量为 2 600m3/s。大江截流受河床状况、分流条件及抛投强度影响，主要有以下难点：河床覆盖层深厚，抗冲能力低。向家坝工程坝址区域河床覆盖层层次结构复杂，地基覆盖层深厚（最深达 61 m），自上而下依次为砂卵砾石层、砂层、含崩(块)石的砂卵砾石层。截流河段河床覆盖层未进行护底，经多年汛期冲刷，河床板结粗化，但砂卵石覆盖层含砂量大、卵石粒径偏细，在高于 3 m/s 的流速下，仍易起动。对现场观察和地形测量结果的综合分析表明，龙口处河床覆盖层受水流冲刷，部分河底形成局部

6、冲坑，导致截流俄堤堤头小范围坍塌，截流难度增大。分流比增长缓慢。截流进占前，导流明渠分流比达到 30%一 34%，初始分流状况较好。但截流开始至 12 月 21 日 21:00，进占 12 h，分流比仅增至 49.1%，增长缓慢。这是因为，导流明渠和底孔泄流特性决定了分流比的上升主要依赖于水位差的增加。受该段河势条件影响，进占过程中上游水位壅高缓慢，因此分流比上升缓慢。另外，导流明渠进、出口段淤沙侵占过流断面，且截流阶段性进占初期水流流速较缓，进出口段成为初期分流的控制断面，也影响了阶段性进占初期分流比的提升。随着截流工作的持续推进，至 12 月 21 日 21:00 以后，导流底孔逐渐成为分

7、流控制的断面。12 月 22日 05:00，分流比增加至 82%。截流困难时段持续时间长。2008 年 12 月 21 日 09:00 截流阶段性进占正式开始，22 日 10:00 形成合龙龙口，持续 25 h。其中，12 月 21 日 16:0022 日05:00 为截流相对困难时段，尤其 21 日 19:0022 日 02:00 是截流最困难时段。龙口抛投强度高。导流底孔分流后左侧成为孤岛，截流备料场布置较为困难，设备投入也受到限制。为确保合龙抛投强度，拟采取左右岸双向进占，以右岸进占为主.左岸进占为辅。（3）右岸二期泄水坝段坝基高程设计为 240.00m，坝基存在较大范围的挤压破碎带和挠

8、曲核部破碎带。坝基部位的挠曲核部破碎带宽度 4070m。界面不规则、厚度变化大，厚度 1060。破碎带内岩体多呈碎裂结构和碎块状或碎块碎屑状结构，一般夹有多段碎屑状结构或碎屑夹少量碎块结构的岩体。为此，在大坝坝基设开挖齿槽，从泄水坝段左侧斜穿大坝下游至消力池部位，以对坝基出露的挠曲核部破碎带和挤压破碎带进行槽挖置换，扩大了齿槽范围和深度，碾压混凝土回填总量由 35 万 m3 骤增至 85 万 m3。受坝基齿槽扩大施工影响，齿槽碾压混凝土浇筑至高程 240.00m 的时间较原计划滞后约 6 个月。同时，大坝全线达到高程 362.000 m 以上、工程具备蓄水发电条件的控制性工期要求不变，齿槽坝段

9、高程362.000m 以下施工工期由原 31 个月缩减为 25 个月。同时泄水坝段具有混凝土工程量大、浇筑强度高、持续时间长等特点。混凝土浇筑总量达 507.8 万 m3，最高月浇筑强度达 24.8万 m3，高强度混凝土施工持续时间长达 12 个月。4（4）泄洪消能建筑物主要由泄水中、表孔和消力池组成。泄水坝段共分为 13 个坝段，标准坝段宽度 20m，最大坝高 184m。每个坝段设置 2 条纵缝，将坝体自上游至下游分成甲块、乙块和丙块三部分。泄水坝段共设有 10 个中孔、12 个表孔，采用中、表孔间隔布置、高低坎底流消能。泄水中孔布置在每个泄水坝段中部，采用短有压喇叭型进口。表孔采用开敞式

10、WES 堰，堰顶高程 354.0m，均跨坝段横缝对称布置。消力池位于泄水坝段下游，由底板、导墙、尾坎、护坦等组成，消力池长 228m，由中导墙均分为两个对称的左、右泄洪消能分区。主要有以下难点：泄洪消能建筑物规模巨大，仅次于已建成的三峡工程，流道总长度 7075m，过流面总面积 9.2 万 m2，混凝土总方量 409 万 m3。中表孔需在工程蓄水前具备运行条件，前期受坝基不良地质体施工影响，整个泄洪消能建筑物工期十分紧张，原规划的一期预留台阶、二期浇筑方式工期不能满足要求。中表孔设计为间隔布置、高低坎底流消能方式，相对于于挑流或底流消能方式流道出口低、距离长、流速高（最高流速 40m/s左右）

11、、体型更加复杂。过流面混凝土施工质量要求高，体型控制难度大。坝体结构复杂，表孔出口高程与中孔出口高差仅 8m，中表孔施工由下至上可分为中孔施工区、中表孔施工区和表孔施工区。施工区高度达到 60m，仓内要施工 1 个中孔和 2 个表孔，类似工程尚无前例。（5）供料线输送混凝土受外界气温的影响大，输送过程中温升控制难度大，尤其是在高温季节时段浇筑约束区混凝土时，供料线混凝土运输过程中温度回升大，入仓温度高，为浇筑温度的控制带来了很大的困难与风险；大体积混凝土温控要求严，坝体基础约束区温控要求严格，昼夜温差大，新浇混凝土表面易受外界气温变化影响出现裂缝。（6）在大坝混凝土施工过程中，雨水、混凝土泌水

12、、高压水冲毛、仓面冲洗等都会造成积水，混凝土备仓的必要程序之一就是处理仓面污水，将它们排出仓外，以便继续浇筑上层混凝土。若不能及时有效地将仓面污水处理掉，既影响工程施工进度，也不利于现场的安全文明施工。对于单个坝块小范围内的污水处理，采用传统的抽排及人工处理方法有一定效果，对于具有一定规模的坝体结构而言，由于大坝分块较多，仓位面积较大，如果完全依赖上述方法，需要投人大量人力、物力，生产效率较低。尤其是大型水利枢纽工程，坝体分块数目更多，施工仓位面积更大，大坝仓面污水处理将更加困难。如果施工组织管理不到位或劳动力及设备资源紧张，就只能让仓面污水“放任自流”，往往造成各坝块备仓施工时反复进行污水处

13、理。另外，部分位于低处的仓位可能被相邻坝块“四面包围”，污水排放异常艰难，处理成本较高。5图 1-1金沙江向家坝水电站特大型复杂洞室群三维效果图图 1-1金沙江向家坝水电站特大型复杂洞室群三维效果图图 1-2金沙江向家坝水电站大型重力坝三维效果图图 1-2金沙江向家坝水电站大型重力坝三维效果图62、技术原理、技术原理2.1 深齿槽不良地质体开挖施工技术深齿槽不良地质体开挖施工技术大坝坝基不良地质体最大下挖深度为 26.2m，处于坝基开挖最低处，开挖后在大坝中下部形成开挖深槽，按照分区域、分高程的原则对施工道路进行规划布置。采取“永临结合”的方案，即在开挖过程中，将施工道路修建成永久结构。结合齿

14、槽结构尺寸，先期浇筑部分结构混凝土，作为临时施工道路，后期再与结构混凝土结合，不予挖除。结合深齿槽结构形式，利用大面积渗水坡面集中引排水装置将渗水引排至集水井内，避免渗水对不良地质边坡的冲刷、侵蚀。先在基础坡面的渗水点处钻孔（孔径 7690mm），钻孔为水平孔（或略向上倾），孔深 35m，钻孔完毕后向孔内下设直径 60mm 的花管，花管孔口段用棉纱封闭扎紧以免渗水沿钻孔孔壁流出。孔内花管的水通过支管进入集水主管，支管采用 DN80 或 DN100 钢管，主管采用 DN400 钢管，布置在坡面的较低处，将渗水汇集排至最低处的集水箱内。针对不良地质体强度低、易风化等特性，采用小台阶开挖方法，尽早提

15、供支护施工工作面，缩短开挖与支护工序间转换时间，缩短地质缺陷边坡暴露时间。大坝坝基地质缺陷深基坑开挖在施工排水、钻爆施工技术上进行创新，提高了施工效率，降低了安全风险，较好的解决不良地质体深基坑开挖施工技术难题。不良地质体深基坑开挖施工质量优良，整个施工期无任何安全事故，施工进度满足总体工期要求。为克服不良地质体带来的影响，使工程施工进度更有保障，采用了碾压混凝土替代常态混凝土，以加快不良地质体齿槽回填速度。齿槽回填碾压混凝土采用大面积通仓碾压方式，由于周边为齿槽边坡，采取了高升层连续碾压上升，且通仓浇筑整体性较好，避免齿槽内接缝过多以及减少齿槽边岩体卸荷变形。基础强约束区碾压混凝土施工安排在

16、低温季节施工。采用翻转模板连续上升，一次最大浇筑高度达 18m；高温雨季的升层高度一般不超过 4.56m，并合理规划仓面面积。碾压混凝土施工时埋设有水平冷却水管进行初期冷却，后期固结灌浆钻孔施工时，由于盖重厚度大，加之钻孔精度控制难度较大，施工时很难避免打断部分冷却水管。故利用固结灌浆孔布置垂直冷却水管进行中、后期冷却通水，部分温控要求高的部位需补充钻孔加密水管布置。正常情况下碾压混凝土施工层面间隔时间按照 4h 控制，应经常根据气温等边界条件动态监测碾压混凝土初凝时间，如因施工组织问题及下雨等因素导致覆盖时间过长而停仓的标准时间为:混凝土初凝时间的一半减去 1 h（如碾压混凝土初凝时间为 1

17、6 h，则停仓标准为 7h）。7向家坝工程在施工过程中边界条件发生了较大变化，为保证工程总体进度的实现，在确保施工质量的前提下，经过不断研究和探索，逐步在枢纽工程不同部位使用了碾压混凝土，丰富了碾压混凝土筑坝技术，形成了具有特色的常态混凝土和碾压混凝土混合筑坝技术。图 2-1-1大面积渗水坡面集中引排水装置图 2-1-1大面积渗水坡面集中引排水装置图 2-1-2深齿槽不良地质体开挖图 2-1-2深齿槽不良地质体开挖2.2 大江（二期）截流技术大江（二期）截流技术主河床截流时，由左岸坝体中预留的 6 个进口高程 260m、尺寸为 10l4 m（宽高）的导流底孔分流。截流时，龙口左侧建筑物依次为一

18、期纵向土石围堰、冲沙孔坝段（二期纵向围堰）、坝体导流底孔和缺口，从左岸公路到龙口，需架设专用栈桥跨越导流底孔上游明渠或坝体缺口。坝体缺口宽 115 m，栈桥架设施工难度大、造价高。此外，右岸上游 12 号8公路、下游 8 号公路直达围堰堰肩。根据施工组织规划，右岸上游新滩坝弃渣场及下游尾水渠平台均可作为截流及围堰填筑备料堆存场地，戗堤填筑及合龙抛投料可就近利用右岸工程标开挖弃渣，从而缩短运输距离，避免备料堆存转运。因此，合龙方案初步考虑以从右岸向左岸单向进占为宜。因截流合龙困难段施工历时较长，对抛投强度要求较高，而龙口左侧的一期纵向土石围堰能够在江中形成施工平台，且可布置较多工程设备。且一期土

19、石围堰纵向段存留的大量围堰填筑料亦可直接用于戗堤填筑。因此，为提高抛投强度并降低截流难度，采用上游单戗双向立堵截流方式，以右岸进占为主，左岸进占为辅。截流戗堤布置。为缩短二期纵向围堰长度，减小纵向围堰及二期横向围堰施工工程量，截流戗堤与上游土石围堰填筑体相结合，以不影响围堰混凝土防渗墙施工为原则，将戗堤布置于围堰背水侧，戗堤轴线与围堰轴线平行，距离约为 30 m。戗堤全长为 301.2 m，其中一、二期纵向围堰之间段长 41.2 m，一期纵向围堰占压段长 67.3 m，右岸河床段长 192.7m。可在围堰保护下预先填筑完成一、二期纵向围堰之间的戗堤，并根据二期围堰结构要求确定其填筑断面。龙口位

20、置选择。戗堤轴线处河床地形总体上呈左高右低的态势，靠一期纵向围堰的坡脚处河床高程为 261264m，靠右岸河床高程约为 256258m。龙口布置在左岸，水深较小，可以减小抛投强度。但基岩出露线为右高左低，一期纵向围堰坡脚处覆盖层厚约 1037m，右岸覆盖层约 410m，覆盖层主要为卵砾石夹砂和砂层，局部夹有崩石、块石。右岸覆盖层相对较薄，有利于戗堤堤头及抛投料的稳定，但与右岸主进占的施工方案有所冲突。为方便施工，同时考虑到在一期工程度汛期间，土石围堰纵向段坡脚部位曾抛投大量块石护底，因此将龙口设置于左岸。截流抛投料选择。根据国内、外截流工程实践经验，选择截流材料的基本依据应是：截流的水力条件；

21、当地可用于截流的材料；工地的起重、运输设备条件；截流材料的获得、装运、抛投条件等，力求简易、安全、可靠，并尽可能满足截流快速进占及设计的抛投强度要求；满足经济、合理性要求。戗堤预进占区段，抛投材料以粒径 0.4m 以下的混合石碴料或河床卵砾石为主，堤头采用粒径 0.7m 块石适当保护。龙口段分 3 区抛投，第 1区段以粒径为 0.40.7m 的混合石碴料为主，在上挑角处抛投少量大石；第 2 区段 80%为0.71.1m 粒径的大石，另外采用 10%的一般石碴料和 10%的中石，第 3 区段 90%为 0.10.4m 粒径的一般石碴，另外采用 10%的中石。采用挑选过的大块石和部分钢筋石笼作为合

22、龙抛投料。9龙口截流共历时 27 h，截流过程中截流流量 2350m3/s，最大流速 6.1m/s，龙口落差2.34m。投人大型挖装及运输设备共 134 台套，期间抛投物料约 5.6 万 m3，其中特大石及特种截流材料 2.9 万 m3。向家坝截流工程施工面临截流流量标准高、截流流速大、分流条件差、抛投强度大等技术难题。通过合理分流条件、控制抛投强度、减小抛投材料损失、降低戗堤堤头高度增加抛投部位等措施，成功实现大江截流。图 2-2-1截流抛投料运输与抛投图 2-2-1截流抛投料运输与抛投图 2-2-2截流龙口进占图 2-2-2截流龙口进占10图 2-2-3大江截流完成图 2-2-3大江截流完

23、成2.3 塔带机高强度浇筑大体积混凝土综合技术塔带机高强度浇筑大体积混凝土综合技术采用塔带机浇筑大坝混凝土，其特点是集混凝土水平运输、垂直运输、仓面布料于一体，实现从拌和楼至浇筑仓面的“一条龙”作业，具有供料运输连续和输送能力强的优点。但采用塔带机浇筑大坝混凝土，也存在着骨料分离、砂浆损失、料流控制难、平仓振捣不及等问题为解决上述问题，针对向家坝二期工程大坝混凝土快速高强度施工的要求，在混凝土材料、施工工艺等方面做了大量试验及研究，并进行了相应的技术改进。大坝混凝土大量采用了四级配混凝土，根据以往工程经验，胶带机比较适合输送三级配及以下级配的混凝土，尚无运输四级配混凝土的经验。生产验证性试验试

24、验结果表明，采用塔带机浇筑四级配混凝土是完全可行的。对塔带机浇筑四级配混凝土试验及配合比进行了改进，即适当降低特大石（15080mm）的比例，将原配比中特大石比例由 30%左右降为20%左右，并严格控制特大石超径；适当加大拌和楼机口混凝土坍落度，以补偿运输过程中坍落度损失，使仓面坍落度控制在 34cm 范围内；适当增加混凝土配合比中的砂率，以补偿运输过程中的砂浆损失同时，采取张紧输送带、优选刮板部件等措施，将运输过程中的砂浆损失控制在最小范围。并研发了带式输送平行下托辊吊耳装置带式输送平行下托辊吊耳装置，避免胶带在轻微跑偏情况下与吊耳的立板摩擦而损坏，有很好的纠偏作用。研制了混凝土内预埋管引出

25、侧墙分缝处的混凝土内预埋管引出侧墙分缝处的施工方法及装置以及混凝土水平施工缝止水片固定装置施工方法及装置以及混凝土水平施工缝止水片固定装置，加快了备仓速度，为塔带机浇筑混凝土快速入仓创造了先决条件。为保证塔带机浇筑混凝土“一条龙”正常运行，建立了一个组织严密、运行高效、信息反馈及时的混凝土浇筑“一条龙”高效施工组织管理系统。11向家坝二期工程大坝混凝土为适应塔带机快速高强度施工，除在施工技术工艺方面创新外，在混凝土生产输送计算机综合监控系统、混凝土浇筑计算机仓面管理系统等组织管理方面也进行了创新。同时研发了混凝土坝浇筑入仓机械联合浇筑模拟与优化方法专利技术混凝土坝浇筑入仓机械联合浇筑模拟与优化

26、方法专利技术，即将入仓机械的相关参数、混凝土坝浇筑施工进度及混凝土坝浇筑质量要求数字化并将参数代入模拟模型和优化模型中，可得到最佳的联合施工设备以及每台设备参与该仓位混凝土浇筑的时间和各自完成的浇筑方量等，从而形成混凝土坝浇筑入仓设备的联合浇筑施工方案。为了充分发挥塔带机功效，研究实施了在非高温季节 1 台塔带机同时浇 2 仓混凝土的“套浇”工艺。即选取结构相似、位置相距较近的 2 仓同时用 1 台塔带机浇筑混凝土，2 仓混凝土均用平铺法浇筑，各仓独立配置仓面设备，塔带机在 1 个仓面上连续布料一整个坯层后转仓布料，振捣作业则连续进行。“套浇”工艺极大地提高了浇筑工效，配合使用 4.5m高升层

27、模板，创造了单台塔带机月浇筑 13 万 m3的记录，比原工效提高 1 倍有余。2011年，向家坝 1 号塔带机 10 个月浇筑量为 74 万 m3，2 号塔带机年浇筑量达 83 万 m3。塔带机的塔柱固定方式在一定程度上制约了其使用范围，但与其他设备结合可以扩大使用范围。在向家坝二期工程中，创造性地实现了塔带机与胎带机的对接。结合塔带机供料线的运输量大和胎带机浇筑灵活的优势，分别在对称的两个坝段各布置一台胎带机，以各自给胎带机供料的方式进行混凝土浇筑。对接后的塔带机供料线和胎带机最高班产可达 500m3，是同期缆机浇筑量的 3 倍，不仅减少了仓位的限制，还提高了浇筑效率。向家坝二期工程大坝混凝

28、土浇筑总量达 780 万 m，最高月浇筑强度达 24.8 万 m，泄水坝段共设有 12 个表孔、10 个中孔，大坝由下至上共设计有 6 层廊道、1 座电梯井等结构，其大坝混凝土施工强度高、施工持续时间长、工程量巨大。研发了塔带机高强度浇筑大体积混凝土系统配套施工技术，满足了塔带机浇筑能力；研究和实施了塔带机“套浇”工艺，加速了施工进度；对传统的混凝土备仓，模板、铺料方法、振捣工艺、级配和标号设计、层间处理等工艺进行改进，形成塔带机快速入仓技术，实现了大坝快速施工。12图 2-3-1塔带机及供料线布置图 2-3-1塔带机及供料线布置图 2-3-2复杂条件下塔柱布置图 2-3-2复杂条件下塔柱布置

29、塔带机供料线塔带机供料线塔带机供料线塔带机供料线胎胎 带带 机机图 2-3-3塔带机与胎带机对接技术图 2-3-3塔带机与胎带机对接技术132.4 坝体与高速过流面整体成型施工技术坝体与高速过流面整体成型施工技术首次在泄洪消能建筑物同仓位混凝土施工中采用中、表孔同步施工技术，实现了不同坡比的过流面底板在仓内同步快速优质施工。中表孔高速过流面采用一次成型优质快速施工技术，避免了二期混凝土施工所带来的工期和质量问题。中表孔分坝段进行施工，单个坝段设计宽度 20m，每个坝段从上至下又分为甲、乙、丙三块；中表孔部位混凝土施工以 3m 升层为主，底板进口段、反弧段和水平段等部位适当降低分层高度。中表孔部

30、位主要采用塔带机入仓浇筑，为在高强度浇筑条件下更好的施工过流面混凝土，塔带机采用 2 个仓位并行浇筑施工工艺，2 个仓位的浇筑总强度略小于塔带机浇筑能力，塔带机在 2 个仓位间快速转换、精准下料和安全运行，盲区部位采用门机或缆机补充。中表孔同步施工仓位，以中孔施工在前，表孔施工在后，有序交替进行。中表孔底板采取挂收仓样架、人工抹面的方式成型；斜直段分别采用牵引式滑模和翻模施工，中孔斜直段设计坡比为 1:2.051，表孔斜直段设计坡比为 1:0.8。中表孔底板过流面与侧墙均一次浇筑成型，滑模和翻模采用个性化设计：满足大坝 3m 分层浇筑；仓内无法布置滑模牵引设备，牵引设计需另辟蹊径；滑模、翻模与

31、侧墙模板之间须设计有效的连接方式，以免相互干扰；需设置人工抹面安全平台。过流面侧墙部位模板配置除需满足质量要求外，还须满足塔带机高强度浇筑对其稳定性的要求。滑模系统主要由模板系统、支承系统、操作平台、牵引系统组成。由于底板在大体积仓内浇筑，不能在仓内布置卷扬机等牵引设备，牵引系统设计采用人工手动控制，通过仓内预先埋设的 2 根三角钢筋柱，顶端分别挂设 1 个 3.5t 手拉葫芦，葫芦挂钢丝绳系在滑模顶部，人工手拉葫芦牵引滑模上移；翻模主要由模板系统、支撑系统和抹面平台组成。为方便安装和拆除，翻模只设竖向围囹，设计为承插式连接结构，采用42 和50 钢管加工而成，单节长 50cm，面板及围囹利用

32、仓内设置的节安螺帽拉条加固，抹面平台支撑在侧墙和横缝模板上，翻模及围囹在浇筑过程中可逐层拆除和安装，然后进行混凝土抹面施工。研制了中孔牵引式滑模和表孔可连续安拆的翻转模板，改变了原设计中表孔过流面一期预留台阶、二期浇筑施工方式，解决了中表孔高速过流面整体一次成型技术难题，加快了中表孔过流面混凝土的施工进度，保证了坝体整体上升速度，提高了中表孔过流面成型质量。研制了中孔牵引式滑模导轨限位支撑装置，将其安装在导轨上，利用支撑杆的限位卡板的限位功能，增强了导轨的整体性，可防止导轨发生位移或变形，从而避免出现拉模跑模或脱轨现象，确保了工程质量和施工正常进行。14研制了表孔翻转模板承插式竖向围囹，围囹及

33、模板在浇筑过程中可逐层拆除和安装，操作方便，对于浇筑仓位坡面较陡、面积较大的施工部位，提高了模板的周转利用率和生产效率，降低了施工成本。研制了底板过流面抹面可调节样架，具有控制精度高、安装拆除方便、可周转使用等特点，提高了底板平整度，加快了施工进度。研制了底板与侧墙混凝土同步浇筑模板，实现了高速过流面底板与侧墙整体一次成型。侧墙模板面板在下口处设有成 90弯折的平段,侧墙模板由该平段通过“U”形扣件与底板模板拼接成整体。在滑模两侧配置柔性模板，与侧墙钢模板间形成软接触；翻模与侧墙模板之间设计为凹凸槽连接结构。满足了过流面侧墙和底板混凝土同步浇筑的需要，提高了过流面结构整体性和施工质量，加快了施

34、工进度。坝体与高速过流面整体成型施工技术，实现了高速过流面底板和侧墙整体一次成型优质快速施工，减小了地质不良体处理对工期的影响，确保了工程整体工期目标。经过 2 年多的运行和检查表明，泄洪消能建筑物安全可靠，过流面施工质量优良，获质量专家组好评。图 2-4-1泄洪消能建筑物三维及剖面结构图图 2-4-1泄洪消能建筑物三维及剖面结构图15图 2-4-2中孔牵引式滑模及表孔可连续安拆翻模图 2-4-2中孔牵引式滑模及表孔可连续安拆翻模图 2-4-3中表孔同步施工及泄洪消能建筑物完建效果图 2-4-3中表孔同步施工及泄洪消能建筑物完建效果2.5 大体积混凝土温控防裂技术大体积混凝土温控防裂技术大体积

35、混凝土由于坝体温度应力和坝体内外温差的影响，易产生裂缝，高强度的混凝土施工加大了温控防裂难度，采取综合的温控措施，有效的防止了裂缝的产生。凝土设计标号高、水化热明显，原设计为硅粉混凝土，优化调整为 PVA 纤维混凝土。施工高峰期，全部采用低热水泥替代中热水泥。中热水泥抗冲磨混凝土坍落度调整为50mm70mm，含气量为 3%5%，三级配出机口温度控制在 7以内，二级配出机口温度控制在 9以内，超出此范围及时采取加强骨料通风冷却、增加用冰量，以及降低混凝土生产强度、延长骨料通风时间及等措施降低混凝土出机口温度。为有效减小混凝土自卸车在运输预冷混凝土过程中的温度回升，研制了混凝土自卸车保温装置，使车

36、厢形成相对封闭的空间，与外界高温空气隔离，解决了高温季节长距离运输混凝土对温度回升控制要求高的施工难题，确保了低温混凝土运输至仓面时符合温度控制的质16量要求。为有效减小供料线混凝土输送系统在混凝土运输过程中的温度回升及入仓后温度变化过快等问题，采取的主要措施有：当混凝土入仓温度超过标准要求时，增加片冰的用量，减少水的用量；针对混凝土由供料线皮带机运输的特性，对拌和楼下料口进行技术改造。研制了混凝土运输供料线保温装置，防止太阳直射引起温度回升；研制了伸缩式混凝土温度测量装置，可根据需要调整伸缩杆的长度，使温度传感器伸入到作业人员难于到达的狭窄部位或钢筋密集区域进行混凝土温度检测；在塔带机供料线

37、上沿线加装高压冷喷雾系统；在供料线桁架一侧沿线挂设风机盘管空调器对相对封闭空间内运送的混凝土进行再次冷风降温等。实际测试温升情况表明，气温在 2830，混凝土无保温装置情况下混凝土温度回升 25，采用混凝土自卸车保温装置，控制混凝土在自卸车上温升 13；采取供料线温控综合措施，控制混凝土在供料线上温升 12。混凝土初期温度高，为避免通制冷水温差过大产生裂缝，初期通水采取中温水，通水温度为 14。水管通水流量前 5d 不小于 35L/min，以后为 20L/min。一次降幅控制在 68左右，日降幅控制在 1以内。中、后期通水采用 1012制冷水，通水时间 1540d。研制了大坝混凝土冷却水回收循

38、环利用装置，实现了对冷却水的循环利用，由于冷却水“弃水”的温度通常还低于外补给供水管的温度，从而可以有效地实现节能的效果，且循环水的利用也可以节省水资源，达到环保的效果。选择典型部位埋设温度计和测温管，对混凝土内部温度进行监测，以指导温控工作。根据监测成果，C9040 混凝土平均最高温度 31.1，C9050 混凝土平均最高温度 33.6，C9055 混凝土平均最高温度 37.6，满足设计要求。图 2-5-1供料线运输混凝土保温输送及高压喷雾系统图 2-5-1供料线运输混凝土保温输送及高压喷雾系统17图 2-5-2大坝混凝土冷却水循环利用图 2-5-2大坝混凝土冷却水循环利用2.6 多坝段全方

39、位仓面排水技术多坝段全方位仓面排水技术向家坝水电站大型重力坝具有施工强度大、工期紧、干扰多等特点，仅依靠传统水泵抽排及人工辅助排水对大坝仓面污水进行处理，既不利于现场施工组织，又影响文明施工。研发的大坝混凝土仓面积水暗管排放技术，在预定区域布置排水主管，连通大坝上下游；从排水主管向大坝坝体左右两侧引排水分管，连通区域内各坝块;从各坝块的排水分管上接竖向排水支管，连通坝块内各混凝土仓位。在大坝混凝土浇筑施工过程中，通过预埋的排水管网随坝体混凝土的浇筑进展而不断延伸拓展至所有的混凝土浇筑坝块，全方位覆盖了大坝区域内的每个新浇混凝土仓位，解决了大坝混凝土仓面大面积积水的排水问题，给混凝土浇筑创造了干

40、地施工的环境条件，保证了混凝土浇筑质量，减少了施工干扰，实现了工程文明施工。研制了大型混凝土施工仓面排水装置，避免了施工弃水影响混凝土浇筑施工,确保了混凝土的浇筑质量。通过对大坝仓面污水处理系统进行设计与实施，分区域规划、分阶段实施、合理布置、有序引排，解决了仓面污水“放任自流”的隐患，达到了有序引排的目的，加快了施工进度，降低了污水处理成本。向家坝水电站二期工程泄水坝段仓面污水处理系统，充分利用了积水自流的特性，实现了对大坝混凝上仓面污水有序引排的目的，解决了 13 个坝段共 39 个坝块的仓面污水处理问题，减少了备仓过程中的施工干扰，节省了大量人力物力，确保了文明施工。18图 2-6-1多

41、坝段大仓面大坝混凝土施工图 2-6-1多坝段大仓面大坝混凝土施工3、创新亮点、创新亮点本项目依托向家坝工程对大型重力坝快速优质施工技术进行研究，形成完整的大型重力坝混凝土快速优质施工技术，主要创新内容包括：（1）不良地质体深齿槽快速处理技术）不良地质体深齿槽快速处理技术近 30m 深齿槽型不良地质处理，面临无道路条件、大面积渗水、基岩卸荷变形等问题，创造性地采用了“多台阶顺序接力开挖、大面积渗水坡面集中引排水装置、碾压混凝土快速回填”等技术。（2）塔带机高强度浇筑大体积混凝土综合技术）塔带机高强度浇筑大体积混凝土综合技术通过研发塔带机系统配套施工技术，发明“混凝土坝浇筑入仓机械联合浇筑模拟与优

42、化方法”和“基于知识工程的混凝土坝浇筑施工智能决策系统及其方法”，创造了单台塔带机浇筑 12.17 万 m/月的世界记录。（3）坝体与高速过流面整体成型施工技术）坝体与高速过流面整体成型施工技术首次在泄洪消能建筑物采用中表孔同步施工及过流面一次成型技术，研制了中孔牵引式滑模和表孔可连续安拆的翻转模板，实现了坝体与高速过流面整体成型，有效减小了对直线工期的压缩，确保了工程整体工期目标。（4）大体积混凝土施工节能环保综合技术）大体积混凝土施工节能环保综合技术发明了“大坝混凝土仓面积水暗管排放方法”，研制了“大坝混凝土冷却水回收循环利用装置”、“混凝土运输供料线保温装置”，大幅度提高了大体积混凝土节

43、能环保施工的水平。（5）大体积混凝土温控防裂技术）大体积混凝土温控防裂技术研制了混凝土运输保温及温度监测装置，解决了高温季节长距离运输混凝土对温度回升控制的难题，并采取综合的温控措施，有效的防止了裂缝的产生。4、应用情况、应用情况19向家坝大型重力坝以其工程量大、工期紧、施工强度高而显著区别于国内外已建或在建的其他水电工程。大坝河床覆盖层深厚，分流比增长缓慢，截流困难时段持续时间长；基础存在大规模的层间软弱挤压破碎带，不良地质体开挖深度大；二期泄水坝段坝基不良地质体处理占压泄水坝段直线工期约 6 个月，泄水坝段混凝土浇筑强度高、高峰持续时间长；泄洪消能建筑物规模巨大，工期紧张，过流面质量要求高、体型控制难度大；输送混凝土温升控制难度大，大体积混凝土温控要求严；坝体分块数目更多，施工仓位排水对文明施工影响大。本项目从总体上提升了大型重力坝混凝土施工水平，满足了向家坝水电站大型重力坝极其紧张的工期要求，实现了向家坝工程提前 4 个月发电，取得了巨大的经济效益。向家坝大型重力坝快速优质施工技术可推广应用于类似高强度大坝混凝土浇筑施工，缩短混凝土大坝建设工期，加快大型水电工程建设速度，为我国水电清洁能源利用做出巨大贡献。图 4-1金沙江向家坝水电站投产运行图 4-1金沙江向家坝水电站投产运行