瀘定水電站大壩抗震梁的設(shè)計優(yōu)化與施工方法

胥彥剛，李明輝

（中國人民武裝警察部隊水電第三總隊第九支隊，四川 成都 611130）

1 工程概況

1.1 大壩工程概況

瀘定水電站粘土心墻堆石壩壩頂高程1 385．50 m，大壩建基面高程1 304．00 m，最大壩高81．5 m；壩頂寬12．0 m，上、下游壩坡均為1∶2，壩體上下游均設(shè)有棄渣壓重。防滲心墻頂高程 1 383．00 m，頂寬4．0 m， 上、 下游坡均為 1∶0．25， 上、 下游反濾層水平厚度分別為 6．0、8．0 m，上、下游過渡層水平厚度均為12．0 m。粘土心墻基礎(chǔ)覆蓋層進行固結(jié)灌漿?；A(chǔ)接帷幕灌漿形式，壩基防滲墻厚1．0 m。

1.2 大壩抗震框格梁工程概況

（1）為提高大壩的整體抗震效果，在大壩1 365、1 371、1 377 m高程分別安放壩體水平抗震預制鋼筋混凝土框格梁，35cm×50cm矩形斷面。根據(jù)各層布置范圍不同分三類：預制梁1、2長度均為4．0 m，預制梁3長度為3．0 m。梁之間連接 （見圖1）采用鋼筋搭接雙面焊，搭接長度不小于20 cm，并采用瀝青包裹防銹處理；預制梁受力鋼筋凈混凝土保護層厚度為3．5 cm，梁體采用C25混凝土；預制梁吊環(huán)鋼筋直徑為12 mm，底部與梁受力筋焊接，焊接長度為10 cm。

圖1 抗震梁的連接形式 （尺寸單位：cm）

（2）在大壩上、下游坡面的1 365、1 368、1 371、1 374、1 377m及1 381 m高程處設(shè)置6排水平抗震梁，并每隔6 m用豎梁連接。坡面抗震框格梁采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土方式，在整個壩坡坡面形成框格整體。上游壩坡水平抗震框格梁為五邊形 （見圖2a），豎向抗震框格梁為正方形，邊長為60 cm；下游壩坡水平抗震框格梁為五邊形 （見圖2b），豎向抗震框格梁為矩形，尺寸為40 cm×60 cm。

2 壩體內(nèi)水平抗震框格梁

2.1 設(shè)計優(yōu)化

圖2 上、下游壩坡水平抗震框格梁 （單位：cm）

（1）優(yōu)化目的。原設(shè)計中抗震梁之間連接采用鋼筋搭接雙面焊硬連接，給大壩工程施工帶來兩方面的問題：①抗震梁之間的連接較為困難，表現(xiàn)在兩根預制梁預埋鋼筋之間完全靠攏對齊非常困難，無法保證十字接頭鋼筋搭接雙面焊的焊接質(zhì)量；②焊接工作量大，速度慢，無法滿足大壩填筑進度的要求，還會造成大量機械設(shè)備停工閑置。因此，在滿足設(shè)計抗震梁鋪設(shè)意圖前提下，有必要對壩體內(nèi)水平抗震框格梁的連接形式進行優(yōu)化。

（2）優(yōu)化方案。將抗震梁設(shè)計連接方式變?yōu)椤败涍B接”，并通過實驗確定其是否滿足抗拉要求：①將梁原設(shè)計中預埋外露的兩根獨立鋼筋 （見圖3a）優(yōu)化為預埋外露的一根凹形鋼筋 （見圖3b）；②采用公稱直徑12 mm光面鍍鋅圓股鋼絲繩 （6×37+FC）連接，鋼絲繩采用幾圈幾股通過試驗確定。試驗數(shù)據(jù)見表1。試驗確定，鋼絲繩繞行4圈8股、φ22的鋼絲繩繩卡對鋼絲繩單股形成死扣可以滿足設(shè)計要求。③防腐處理同原設(shè)計，即采用瀝青包裹對外露鋼筋涂刷防腐處理。

表1 鋼絲繩軟連接試驗數(shù)據(jù)

圖3 預埋鋼筋 (單位：mm)

2.2 施工方法

（1）抗震梁預制?？拐鹆侯A制場地設(shè)在上游壓重平臺上。為了方便預制梁模板和鋼筋的制作安裝以及混凝土澆筑和模板的拆卸，首先澆筑厚度為20 cm的素混凝土工作平臺，后在工作平臺上進行預制梁的澆筑。具體如下：①鋼筋加工。鋼筋制作 （包括吊環(huán)制作）在鋼筋加工場按設(shè)計尺寸集中加工，5 t載重車運輸至安裝現(xiàn)場，人工運至預制梁澆筑點進行現(xiàn)場安放。由于預制梁種類多，鋼筋圖相似，極易出錯。為了避免用錯鋼筋，同種預制梁集中一個區(qū)域制作。②模板加工。模板在澆筑平臺上根據(jù)梁的型號加工成定型模板，方便安裝、拆卸和重復使用。模板外側(cè)用腳手架鋼管作背管，內(nèi)拉鋼筋采用φ8鋼筋穿過并與模板外側(cè)鋼管焊接固定，間距1.0 m，兩端模板預留搭接鋼筋孔，模板側(cè)邊采用鋼管加固，增加模板強度和剛度防止局部變形影響外觀質(zhì)量。③預制梁的澆筑。預制梁混凝土采用拌和樓拌制，6.0 m3混凝土罐車運輸至作業(yè)平臺，通過短溜槽送至倉內(nèi)，振搗采用ZN50型電動軟軸插入式混凝土振動器。為保證保護層厚度，鋼筋架立時底部墊3 cm厚預制混凝土塊 （10 cm×10 cm×3 cm）， 墊塊間距1.0 m。模板的拆除在澆筑結(jié)束24 h后進行。拆除模板時只能從外側(cè)敲打，嚴禁從混凝土面敲打或撬動模板，以防損傷混凝土表面，影響混凝土外觀質(zhì)量。④抗震框格梁的養(yǎng)護。澆筑好的預制梁，采用草袋覆蓋，灑水養(yǎng)護。養(yǎng)護7 d后，用吊機裝車運至存儲區(qū)備用，儲存區(qū)分多塊場地分別存放不同型號的預制梁，防止現(xiàn)場安放時出錯。

（2）抗震框格梁的吊裝鋪設(shè)。當大壩抗震梁安放平臺填筑完成后，先檢測高程。若局部平整度不滿足鋪設(shè)要求，則采用細料人工平整；以確?？拐鹆轰佋O(shè)基礎(chǔ)的平整度。由16 t吊機吊裝至載重汽車上，將梁運送至壩面，并且直接卸至工作面，反鏟平整場地后再安放。安放完成后，再次進行測量校核，人工局部調(diào)整；以使抗震梁的放置位置符合設(shè)計要求，且保證抗震梁不存在架空現(xiàn)象。

（3）抗震框格梁的連接及防腐。先將外露鋼筋采用液態(tài)瀝青漆涂刷防腐，再按照實驗所確定的采用4圈8股鋼絲繩，將抗震梁外露的鋼筋用鋼絲繩連接，然后用φ22的鋼絲繩繩卡對鋼絲繩單股連接，形成死扣。此施工程序的質(zhì)量控制重點是保證鋼絲繩的連接緊度，確保4圈8股鋼絲繩均勻受力。

（4）抗震框格梁的覆蓋。對已經(jīng)安裝好的抗震梁防腐處理后，開始進行填料覆蓋。填料時將料倒在卸料平臺上，反鏟填筑框格內(nèi)部，填裝時避免梁移位，避免大塊石砸壞抗震梁。本層堆石料填筑完成后，開始進行碾壓。碾壓時采用靜碾的方式進行，避免抗震梁被震斷。碾壓完成并在實驗合格后方可進行上一層填筑。

3 上、下游坡面抗震框格梁

3.1 設(shè)計優(yōu)化

原設(shè)計的壩坡抗震框格梁均位于壩體永久坡面上，抗震梁施工期間，大壩尚在填筑，坡面干砌石尚在砌筑，且抗震梁施工本身需要運輸?shù)缆?；因此設(shè)計并未考慮上游壩坡施工道路和下游永久上壩道路對其的影響，故需對原大壩永久坡面的部分抗震框格梁進行優(yōu)化。

（1）優(yōu)化原則：在不影響壩坡抗震框格梁抗震效果的前提下，方便施工；優(yōu)化的外觀必須確保美觀效果。

（2）具體優(yōu)化方案的總體思路：將壩坡道路占壓的壩坡抗震框格梁移至道路邊坡外側(cè)。由于道路邊坡設(shè)計坡比為1∶1.35，大壩壩坡設(shè)計坡比為1∶2；因此必須將道路邊坡的抗震梁漸變至大壩壩坡的抗震框格梁。為滿足保證抗震框格梁整體抗震要求，一是將相鄰兩根不同高程的水平抗震框格梁采用同截面的現(xiàn)澆梁予以連接；二是將道路面兩側(cè)同高程水平抗震梁采用同截面的現(xiàn)澆梁予以連接。若遇到水平梁外側(cè)斜面坡度與設(shè)計邊坡不一致的地方，采取加高或降低混凝土澆筑坡面方式進行處理。豎向梁與順坡匹配，框格間距以順坡面法線間距6 m進行控制。在道路與壩體交匯的拐點位置進行找平。干砌石、漿砌石隨坡面抗震框格梁進行找平成順坡。

3.2 施工方法

（1）測量放線。測量人員根據(jù)設(shè)計坡面線，對壩坡進行測量放樣。測量放樣采用間隔5 m×5 m打鋼筋樁，樁間拉線來控制設(shè)計高程。在變坡點位置加密測量，并準確找出折點位置，并打上有特殊標記的鋼筋樁，多個折點放樣完成后，人工采用拉線的方式校核折點樁，保證所有變坡點均在一條直線上，以滿足整體性美觀要求。

（2）抗震梁基礎(chǔ)整平。由于水平梁為嵌入壩體式，若采用人工挖槽方式，無論是施工進度、工程成本及施工難度都無法滿足要求；因此采用了挖掘機挖出基礎(chǔ)平臺?；A(chǔ)平臺開挖分為粗平和精平兩個階段：粗平采用中型挖掘機開挖整平。根據(jù)測量放樣的設(shè)計坡面線和平臺高程，挖掘機自路口向里開挖，挖出的石渣料用25 t自卸車運出。粗平標準控制在±30 cm。粗平完成之后，再用人工配合小型挖掘機 （如60型）精平，在精平過程中，測量工作及時跟上。精平標準控制在±10 cm。

（3）鋼筋混凝土抗震框格梁澆筑。壩坡抗震框格梁澆筑施工的重點為模板架立及混凝土振搗：①立模同前2．2（1）抗震梁預制中的②模板加工。立模完成之后，先采用全站儀校模，再用拉線方式進一步校正，以確保模板平整順直。②混凝土振搗同前2．2（1）中③；確保振搗到位，氣泡排出，盡量減少混凝土表面的蜂窩麻面，以確保外觀質(zhì)量良好。

4 結(jié)語

優(yōu)化效果必須建立在滿足設(shè)計要求的前提下，優(yōu)化設(shè)計的目的是方便施工、加快施工進度、節(jié)約施工成本、滿足美觀效果。壩體水平預制抗震梁“軟連接”，可以使壩體內(nèi)抗震框格梁形成整體穩(wěn)定的受力狀態(tài)，又可以加快施工進度；而壩坡道路兩側(cè)斜梁以及跨道路連接大梁，既有效保證了壩坡抗震框格梁的整體穩(wěn)定，又保證了大壩工程的正常施工；從而達到了優(yōu)化的目的。