三峡三期厂坝工程混凝土施工布置
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三峡三期厂坝工程混凝土施工布置
王 毅 中国三峡总公司工程建设部
| 摘 要：三峡三期工程是三峡工程最后的施工项目，相对于二期厂坝工程其施工工期短、施工场地狭窄，施工方案的选择对于确保工程质量、进度具有重大意义。根据三峡三期工程的施工特点，对以塔（顶）带机为主的施工方案进行了详述。 关键词：三峡三期工程； 混凝土； 施工； 布置 |
1 工程概述
1.1 三期厂坝工程范围
三期厂坝工程主要包括右岸大坝和右岸电站厂房。右岸大坝工程由右厂排坝段、右厂15#～26#坝段、右安Ⅲ坝段、右非1#、2#、6#、7#坝段以及右非3#～5#坝段高程160m以上部分等工程组成；其中右非1#设有一个7m宽的无压排漂孔，右岸厂房坝段共设4个2.8×4m的排沙孔。右岸电站厂房工程由4#排沙孔段、右岸电站厂房15#～26#机组段主厂房及副厂房、安Ⅰ、安Ⅱ、安Ⅲ段、尾水渠、厂前区等工程组成；其中，右岸厂房为坝后式厂房，共安装12台700MW水轮发电机组，500kV开关站设在上游副厂房中。
1.2 主要工程量
三期厂坝工程的主要工程量如表1。
表1 三期厂坝工程的主要工程量
项目名称 单位 工程量 备 注
土石方开挖 万m3 276 其中:大坝88,厂房188
混凝土浇筑 万m3 567 其中:大坝431,厂房136
金结安装 万t 2.58 其中:大坝2.22,厂房0.36
固接灌浆 万m 7.01 其中:大坝4.42,厂房2.59
帷幕灌浆 万m 7.76 其中:大坝6.35,厂房1.41
接缝灌浆 万m 19.5 大坝
1.3 控制性工期
根据招标总进度安排，右岸大坝施工时段为2002年7月1日至2007年12月31日,共计66个月。2003年8月基本完成三期基坑开挖，10月大坝全面开始浇筑混凝土，2007年1月所有坝段浇至坝顶高程185m。一期埋件随土建施工同步进行，在2006年底基本完成；2007年4月完成大坝闸门及启闭机调试，大坝具备挡水条件。
右岸电站厂房于2002年7月开工，2008年6月30日完工，总工期为72个月。25#～26#机在临时路堤保护下，于2002年7月开始基坑开挖，2002年9～10月开始浇筑混凝土，其它机组段03年1月开始基础开挖(挡水石埂占压部位开挖于2003年5月开始)，2003年9月～10月开始浇筑混凝土；安Ⅰ、安Ⅱ段2003年12月～2004年2月到达尾水平台高程82m；2004年12月～2005年1月厂房封顶并向机组安装交面；25#～26#机组段2005年3月机组埋件安装完成，2005年11～12月厂房封顶并交面；21#～24#机组段2005年12月机组埋件安装完成，2006年9～11月厂房封顶并交面；15#～20#机组段2007年1月机组埋件安装完成，2006年12月～2008年1月厂房封顶并交面。
1.4 主要建筑物结构特点
1.4.1 厂房坝段
厂房坝段为混凝土重力坝，共15个坝段，每个坝段沿坝轴线方向为38.3m，每一个坝段又进一步分为25m宽的钢管坝段和13.3m宽的实体坝段。厂房坝段设2条施工纵缝，最大块尺寸为25m×43m。
钢管坝段在108m高程设有电站压力管道进水口，其后为直径12.4m的引水压力钢管。压力钢管采用钢衬与钢筋混凝土联合受力结构型式，外包钢筋混凝土厚2m，设三层42mm的钢筋。
1.4.2 厂房
右岸电站厂房共设12个机组段、3个安装间，安装12台容量为700MW的机组。每个机组段的宽度为38.3m，中间设一条横缝，将其分为20.9m、17.4m宽的两块；顺水流向长度为68m，设3条施工纵缝，前2条为错缝，第3条为直缝，最大块尺寸为20.9m×20.04m。厂房建基面高程为22.2m，屋顶高程114.5m，共分41层。
1.5 施工特点
1.5.1 直线工期短
按合同规定的2005年11～12月厂房封顶时间，直线工期为34～35个月，而左岸厂房施工的典型工期为46个月。
右岸大坝深槽坝段坝高达高程153m，合同规定大坝到顶的最迟时间为2007年1月，而为满足大坝到顶后的电站进水口快速门及启闭机安装，大坝到达坝顶的最迟时间需提前到2006年9～10月。这样，实际的直线工期为36个月(2003年9～10月开浇混凝土)，相当于大坝混凝土每年须浇筑51m高，中间还要穿插进行固结灌浆、压力钢管的安装。而左岸厂坝段坝高163m，大坝到顶的直线工期为46个月。
1.5.2 施工场地相对狭窄
右岸大坝岸坡坝段坝前部分系山体开挖而成，其顺流向空间仅有30m左右，而深槽坝段距离RCC围堰也仅有30余米，且坝前需布置塔（顶）带机供料线、大型门机、施工道路，这样坝前施工场地就显得特别紧张。基坑全面开挖后，交通、进料、取料都将非常困难。而左岸大坝施工场地开阔，便于坝前设备布置，解决了前期混凝土浇筑问题，并在坝体浇筑到高程108m以上后自然形成高程120m栈桥。相比之下，右岸施工不仅受场地制约，而且工期更紧，提前形成高程120m和82m栈桥，就显得尤为重要。
1.5.3 前期受RCC围堰施工干扰大
2003年上半年大坝施工必须在确保RCC围堰施工进度的前提下进行，而RCC围堰下游施工道路占压了大坝及厂房的多个坝块，这些坝块必须等到RCC围堰施工道路拆除后才能进行基础开挖。需采取提前开挖的措施，当RCC于2003年2月10日浇筑到高程90m后，采取临时倒换的方式，解决道路占压与开挖的矛盾，做到RCC和开挖施工两不误。
1.5.4 基础混凝土施工时段有利
与左岸大坝基础混凝土施工时段相比，右岸大坝除25#～26#坝段外的其他坝段均从2003年9月开始浇筑混凝土，到2004年1季度可全部脱离基础约束区，基本上避开了夏季浇筑约束区混凝土，这对保证基础混凝土施工质量非常有利。
1.5.5 施工设备特性及使用较熟悉
右岸大坝和厂房所用塔(顶)带机及MQ2000等大型施工设备均在左岸大坝施工中用过，设备均在现场，不存在供货推迟问题。其次，多数设备均进行了检修，塔（顶）带机还进行了改造，设备的状况较好。另外，施工单位对设备的安装、操作及运行维护均比较熟悉，这对工程施工都是较有利的条件。
1.5.6 建筑物结构特性与二期厂坝相似
三期厂坝工程的建筑物特性与二期相似，而承担施工任务的承包人也是参与过二期类似工程的队伍，对施工的难点、重点理解比二期厂坝工程深，这对三期工程的顺利实施是十分有利的。
2 混凝土施工布置
尽管三期大坝沿坝轴线方向长度仅为665m，比较适合布置缆机，但是由于上述施工特点，三峡三期工程仍然采用塔（顶）带机为主的施工方案。
2.1 混凝土生产系统布置
三期厂坝工程大坝常温混凝土高峰月浇筑强度为19万m3，预冷混凝土浇筑强度为16.3万m3，厂房常温混凝土高峰月浇筑强度为5.8万m3，预冷混凝土浇筑强度为5.6万m3。
综合考虑场地、分标、建筑物位置和高度，以及浇筑强度和塔（顶）带机的施工特点，三期厂坝工程共布置了高低两个混凝土生产系统，共4座拌和楼，每一座拌和楼均按混凝土出机口温度为7℃配置制冷系统。高系统拌和楼出料高程为150m，低系统出料高程为84m。各拌和系统的具体配置情况及生产能力见表2。
仅按供应厂房混凝土的要求，高程84m拌和系统所配容量偏大，但考虑到前期供应三期碾压混凝土围堰和后期大坝混凝土浇筑高峰时的支援，故在该系统配备了两座4×3m3的拌和楼。
表2 混凝土系统配置情况表
名 称 高程150m系统 高程84m系统
布置位置 大坝后面右侧 厂房下游
混凝土供应部位 大坝 厂房、大坝
拌和楼配置 2座4×4.5m3 2座4×3m3
常温混凝土生产能力（m3／h） 2×320 2×240
低温混凝土生产能力（m3／h） 2×250 2×180
制冷容量（104kcal/h） 1800 1350
注:混凝土生产能力为铭牌值。
2.2 主要施工机械布置
施工机械布置的总体思路是：
（1）三期厂坝工程施工工期短、场地狭窄，必须选用高强度、高效率、减少道路交通量的混凝土施工手段。塔（顶）带机经过二期厂坝工程的实践，可以满足此要求，同时三期厂坝工程还可以总结二期工程的使用经验，使其强度、效率更高。为此，三期大坝工程采用以塔（顶）带机为主要施工手段，门塔机、胎带机等辅助浇筑的施工方案。
为了提高塔（顶）带机的可靠性，仍然采用二期厂坝工程的“一机一带”的方式，即每一台塔（顶）带机均有一条独立的供料线供应混凝土。
（2）电站厂房结构比较复杂，浇筑强度不高，无必要采用塔（顶）带机，故三期工程仍然采用门塔机为主的施工方案。
（3）由于大坝下游面压力钢管、电站厂房金结机电安装等工作量大、起吊重量大，为此在厂坝间布置了高程82m栈桥。
（4）为了解决上部混凝土施工的手段，在高程120m设置了一座栈桥。
三期厂坝工程采用以塔（顶）带机为主的施工方案，门塔机、胎带机等辅助浇筑。为此，主要施工机械包括4台塔（顶）带机、7台大型高架门机、1台大型塔机、4台胎带机，另外各承包人自带了若干中小型设备。
2.2.1 塔（顶）带机布置
塔（顶）带机布置的思路是：
① 覆盖范围尽量大，盲区尽可能少，以充分发挥塔（顶）带机高强度、高效率施工的优势。
② 综合考虑坝体结构，不与纵缝、坝内廊道干扰。
③ 充分利用地形，使基础工程量最少，减小安装难度。
④ 与高程120m栈桥上的MQ2000门机无干扰。
三期大坝工程混凝土浇筑方案以4台塔（顶）带机为主，分别布置在右厂16#、19#、22#、25#实体坝段中部，从右至左编号为TB6#、TB5#、TB4#、TB2#（其中TB6#、TB5#为顶带机，TB4#、TB2#为塔带机），基础高程依次为86m、45m、35m、40m。塔（顶）带机下部埋入坝体内，上部穿过坝后坡面，最终顶升按上述编号依次至第17、25、17、17标准节（顶带机标准节长5.78m，塔带机标准节长9.3m）。
TB6#基础中心点距坝轴线44m，控制范围为右厂24#-1至26#-2坝段，前期采用临时供料线，中后期采用塔机工况，最大控制高程为185m；TB5#基础中心点距坝轴线44m，控制范围为右厂23#-1至安Ⅲ坝段，带机最大控制高程为185m；TB4#基础中心点距坝轴线48m，控制范围为右厂20#-2至18#-1坝段，带机最大控制高程为165m；TB2#基础中心点距坝轴线46m，控制范围为右厂17#-2至右厂排坝段，带机最大控制高程为165m。
TB2#、TB4#、TB5#塔（顶）带机通过3条皮带直接从混凝土拌和系统供料，即“一机一带”。TB6#顶带机采用临时供料线方案，受料斗布置于高程120m栈桥右侧。
2.2.2 供料线布置
供料线布置的思路是：
① 供料线布置采用“一机一带”的方式，由高程150m混凝土生产系统供料。
② 从坝下游到上游跨坝时，其跨坝位置应尽量减少对大坝上升的影响。
③ 布置于坝体内时，应不影响占压坝段的上升，并尽量减少盲区。
④ 布置于坝上游时，应考虑后期上游进水时间，使其发挥最大作用，同时因考虑拆除的方便。
⑤ 应考虑顶升的方便。
TB9#、TB10#供料线从高程150m系统拌和楼计量皮带出发，斜向上游方向并跨越右非4#、5#坝段至大坝上游面，折向右非3#坝段上游侧高程130m平台，再沿坝轴线方向分别延伸至19#-2和16#-2坝段上游面，由上料皮带机分别与两台塔带机相联。两条供料线采用“一柱两带”的支撑方式，可以节省工程量，简化现场布置。两条供料线的水平直线长度分别为793.1m和914.6m。供料线皮带机架最大下俯角度为10度，最大上仰角度20度，可满足两台塔带机浇筑混凝土至高程165m。部分立柱因自由高度近100m，需要安装护壁支撑架。
TB5#供料线从高程150m系统拌和楼计量皮带出发，至右非6坝段坝后，再转向，沿坝轴线方向从坝内经过，最后到21#-2坝段与TB5#顶带机相联。该供料线皮带机总长度为575m，最大仰（俯）角为15度。
2.2.3 门塔机布置
大坝上游布置门塔机，主要负责仓面打杂和上块混凝土浇筑。为此，在上游高程58m平台布置了1台K1800型KORLL塔机、1台SDTQ1800门机、1台吉林产MQ2000门机，此三台门塔机控制了从右厂排至右厂23#坝段。另在右厂25#至26#坝段上游高程103m平台布置一台SDMQ1260型门机。
大坝下游除设有高程82m、120m栈桥外，还布置了几台由承包人自带的建筑塔吊，主要承担栈桥未形成前，坝体下部混凝土浇筑的打杂。
厂坝间在高程82m设置一栈桥，上面配置一台MQ6000门机和一台SDMQ1260型门机，主要承担压力钢管等金属结构及高程120m栈桥的安装，以及电站厂房金属结构和机电设备的安装任务；为了解决高程165m以上、拦污栅上部混凝土施工，以及部分金属结构和机电埋件安装等工作，在坝后高程120m布置了一座栈桥，上面配置2台吉林产MQ2000型高架门机、1台SDMQ1260型门机、1台K1800型KORLL塔机。
电站厂房采用门塔机为主的施工方案，初期在下游高程32m平台布置三台大型门机（MQ2000）和其他中小型门机若干，主要承担主厂房高程50m以下、下游副厂房高程82m以下的混凝土施工及高程50m以下主要埋件的吊装（肘管、锥管等）；中后期将高程32m平台上的部分门机拆转至高程82m尾水平台，既满足厂房上部混凝土、金属结构、机电埋件及设备的施工需要，同时，也有利于进行尾水管和护坦部位门机占压段的混凝土浇筑。
2.3 施工栈桥布置
高程82m施工栈桥位于厂坝间高程82m平台，栈桥轴线在坝轴线下游93.2m处，栈桥上门机轨道轨距为12m，轨顶高程为87.5m。根据压力钢管及厂房金属结构的施工进度要求，栈桥从右向左推进，制作10个坝段的栈桥轨道梁。
高程120m栈桥位于坝坡高程120m处，栈桥轴线在坝轴线下游60.5m处，从右非1#坝段一直通向右纵1#坝段，总长约为590.9m。栈桥支撑系统采用钢结构，为适应水工建筑物布置及施工要求，参照二期厂坝工程布置情况，初步确定梁底高程为118.5m，桥面高程为122.5m，起重机轨距为13.5m。栈桥跨度为14.4m、17.1m、21.2m三种，立柱最大高度为39m。
2.4 施工道路布置
由于三期工程施工场地狭窄，大坝上游施工道路仅布置一条从右岸岸坡高程120m经右非2#坝段，至坝前70m高程的道路。
厂房施工道路，因场地许可，相对好布置。布置了3条主干线，以及若干支线。3条主干线布置情况为，一条为右岸进厂路，从西陵大道延长段终点到右厂前区，路面高程82m，路面宽度12m，此路初期主要承担右安Ⅰ、安Ⅱ等部位的运输任务，后期是厂房施工的主要通道；一条从下游土石围堰顺水流方向经尾水渠中部下到靠厂房的高程40m平台，此路主要承担右厂19#至右厂26#机组的前期运输任务；另一条下游土石围堰顺水流方向紧贴右纵围堰下到靠厂房的高程40m平台，该路主要承担右厂排至右厂18#机组的前期运输任务。
三期厂坝施工还利用下游土石围堰和右纵围堰布置了一条道路，该路可作为厂房后期和大坝右厂排、右厂15#坝段丙块施工的通道。
3 结束语
三峡三期工程在实施的过程中，工程进展顺利，塔（顶）带机创下了月最高浇筑6万m3的新记录，且月平均月浇筑强度达到了5万m3的新水平，实践证明混凝土施工总体布置是合理。但是，工程实践过程中也发现了一些有待改进的地方，如与塔（顶）带机配套的拌和楼，在条件许可的情况下，最好是一台机配一座4×3m3的搅拌楼，这样可以充分发挥拌和楼和塔（顶）带机的效率；塔（顶）带机供料线布置于坝内，尽管可以简化布置，缩短供料线长度，避免穿坝带来的影响坝体上升的问题，以及避免上游蓄水带来浇筑高程受限制、拆除困难等问题，但是，也存在供料线压部分坝块上升，盲区过多，冲洗皮带影响供料线下面的浇筑仓正常浇筑，落石带来的安全等问题。
作者简介：王毅，中国三峡总公司工程建设部厂坝项目部副主任，高级工程师。
（原载：中国三峡建设杂志）
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