中国水利水电第四工程局
2004年7月4日
公伯峡水电站一次性拉面板
施工工艺研究与技术总结
1. 工程概况
黄河公伯峡水电站位于青海省循化县与化隆县交界处的黄河干流上，上游距李家峡水电站76km，下游距刘家峡水电站148km，距西宁市153km，交通条件较为便利。工程是以发电为主，兼顾灌溉、供水的一等大（I）型工程。水库总库容6.2亿m3，调节库容0.75亿m3，为日调节水库。电站装机容量1500MW，保证出力492MW，多年平均发电量51.4亿kwh。
电站主坝为混凝土面板堆石坝，坝顶全长429.0m，最大坝高139m，坝顶宽10.0m，坝顶高程2010.0m，上游坡比1:1.4，下游坡比1:1.3～1:1.5，坝后设有“之”字型上坝公路，宽度10.0m。
大坝位于不对称的“U”形峡谷中，左岸为一阶梯状地形，在1935.0m高程存在宽约100m的Ⅱ级阶地，阶地以上岸坡为50°左右的斜坡，右岸坝肩为75～50°的斜坡，下陡上缓。
坝址以上流域属寒湿类高山气候，坝址处多年平均气温为8.5℃，一年之中寒潮出现频繁，平均为13.6次，最大降温14.2℃，年冻融循环次数为77.2次，最大冻土深度0.7m。
公伯峡地区地震基本烈度为7度，大坝设防烈度为8度。
工程施工总工期6年半，2002年截流，并由围堰全年挡水，2004年8月底首台机组发电。主坝工程于2001年8月正式开工，2002年3月18日截流，8月1日开始填筑，坝体填筑总量为453.22万m3，截至2004年6月上旬已完成了趾板、左、右岸高趾墙及所有面板的混凝土浇筑施工，同时完成了所有的基础灌浆施工，面板表面止水、周边缝止水以及面板的裂缝处理施工正在紧张有序地进行着，各项施工满足总体进度计划的要求。
2 . 公伯峡面板堆石坝工程的特点
1）特殊的地形条件：
公伯峡面板堆石坝坝址处河谷断面极不对称，左岸为一阶梯状缓坡地形，右岸为高陡边坡，在左、右岸坝肩部位设有重力式混凝土高趾墙，最大高度47.5m，在国内目前是较高的。
2）填筑坝料的复杂性：
各种坝料经过几次设计优化后的基本状况是：垫层料13.25万m3，过度料28.21万m3，由药水沟料场微、弱风化花岗岩加工而成；主堆石料（3BI～1、3BI～2）150万m3，为微、弱风化花岗岩和片岩，来自药水沟料场和溢洪道泄槽、引渠扩挖段以及开关站倒运场；砂砾石料（3BII）105.62万m3，来自水车村III区采料场、右桥头下游堆料场、石头沟堆料场；次堆石料（3C）157.79万m3，为强风化花岗岩和弱风化片岩，来自药水沟采料场、溢洪道泄槽、引渠扩挖段及开关站、左桥头上游、左岸II号沟、古什堆料场。通过对已堆存各种坝料、直接开采上坝料碾压试验以及对已上坝填筑的各种坝料现场取样等，其结果
与设计有一定的差别，特别是主堆石料（3BI）、次堆石料（3C），料源岩性极不均匀软硬岩混杂，其中软性岩偏多，且级配不良，坝料中5㎜以下细颗粒料含量较高。
3.混凝土面板采用一次性施工技术的背景
按照原施工组织设计大坝在2002年以临时小断面度汛，临时小断面顶宽15m，下游临时边坡1:2，当小断面填筑至1956m高程时，进行一期面板混凝土的施工，同时将下游所缺部分填筑至1956m高程，随后坝体填筑保持全断面平起上升，达到设计高程，再安排二期面板施工。公伯峡工程静力计算模拟大坝坝体填筑、面板浇筑和分期蓄水过程，计算结果表明坝体的最大沉降量为140.9cm，相当于坝高的1%。混凝土面板按二期施工时，一期面板浇筑后，在坝体继续填筑过程中，面板顶部10m左右范围内可能脱空。两期面板施工前坝体应留有足够的预沉期，这将对大坝按期完成造成困难，而且面板的施工时段也不理想，且对大坝质量造成负面影响。上游坡面采用了挤压式混凝土边墙固坡技术，将垫层料斜坡碾压变成了垂直碾压，挤压式混凝土边墙结构代替了坡面碾压砂浆，这就提高了垫层料的施工质量和施工期坝体的度汛能力。
基于这种情况，2002年9月，公伯峡工程专家咨询组根据国内外高面板坝工程的经验教训，
考虑到公伯峡工程的具体特点，建议公伯峡工程坝体全断面填筑至坝顶，待坝体沉降３～６个月，沉降变形稳定后，选择科学合理的施工工艺，安排适当的施工时段，进行面板混凝土的一次性施工。这样可以减少面板混凝土施工后各种坝料间的不均匀沉降，减少蓄水后混凝土面板发生结构性裂缝，同时避免因分期施工而造成一期面板顶部的脱空现象，确保大坝安全运行。
4.公伯峡工程混凝土面板一次性施工技术研究项目和重点
公伯峡面板混凝土采用一次到顶的施工方案，与其它堆石坝面板混凝土施工相比较，其工艺流程基本上是一致的，即采用无轨滑模，由下而上连续浇筑，不同点在于公伯峡面板混凝土一次性浇筑最大长度为218m，而此前国内外同类型最长浇筑块为182m，当地气候条件良好。在公伯峡工程中实现218m长面板混凝土一次性浇筑，具有极大的挑战性，需要从理论计算和工程的安全度汛、施工工艺、混凝土配合比、面板混凝土防裂限裂措施等方面加以综合论证。本工程项目研究主要包含以下几个内容，其核心为面板混凝土施工工艺和施工进度计划。
1）施工度汛方案；
2）施工平面布置；
3）面板混凝土施工工艺；
4）混凝土配合比；
5）防裂措施；
6）施工进度计划。
4.1施工渡汛方案
原设计安排截流后第一年 (2002年汛期)采用上游围堰挡水，度汛标准P=5%时，Q=1460m3/s，水位为1919m高程；截流后第二年（2003年汛期）采用加高围堰和坝体小断面联合度汛，P=2%时，Q=4090m3/s，水位为1953.2m；截流后第三年（2004年汛期）采用坝体全断面度汛，P=1%时 Q=5180m3/s，水位为1971.5m。
采用混凝土面板一次浇筑的施工方案，2003年坝体度汛可以采取三个措施：一是将上游围
堰加高至1930.0m挡水，度汛标准为50年一遇；二是公伯峡工程上游有龙羊峡和李家峡两座大型控制性枢纽工程，可以通过联合调度控制公伯峡工程的入库流量；三是国内外有用碾压砂浆度汛的成功经验，而在公伯峡工程中采用了混凝土挤压式边墙新技术，即用挤压式混凝土边墙代替了护面砂浆，挤压式混凝土边墙能提供较为平整的可抵御冲刷的坡面，在度汛方面比碾压砂浆更具有优越性。需要注意的是，在汛前应对挤压式边墙缺陷进行修补，对反渗井部位进行封闭处理，以确保安全度汛。新的施工安排是在2004年4～6月完成面板混凝土浇筑，因此2004年可采用混凝土面板直接度汛。
4.2施工平面布置（见图1～1）
（1）坝顶道路
坝体填筑至2005.5m时，坝顶宽度为18.75m ，由于工程量大、强度高、工作面多，许多任务需要在坝面穿插进行，如混凝土运输、钢筋网片台车运输安装、侧模板坝顶临时堆存整修、吊车安装滑模和卷扬机就位、坝面现场铜止水加工以及临时材料堆存等，这些工作都要占用一定的场地，使得坝顶交通略显狭窄，因此需要在坝面下游坡架设工作平台以解决坝顶场地不足的问题。坝面工作平台所处位置为坝左0+120~坝左0+350，长230m，宽度 约为4m。
为了解决坡面上、下交通，在坝左0+130和坝左0+230各设一道软爬梯，长度为220m和150m。
（2）施工供电与照明
根据施工用电要求，在左岸坝肩附近架设一台400KVA双回路临时变压器，从变压器低压端沿坝顶砼挤压墙下游面埋设一条400m长，线径95mm2电缆，作为主供电线路，在主供电线路上每100m左右开口安装4个分配电盘，再从各分配电盘架设35mm2电缆至坝顶各用电单元，并安装标准配电盘。配电盘至各个施工用电点全部采用防水电缆。
坝顶照明采用灯塔方式，在坝顶0+250处靠近挤压墙位置，架设8m高灯塔，安装两只3kw镝灯；在坝顶左右岸高趾墙上各安装一只3kw镝灯；在坝前左右岸各安装一只3kw镝灯。各个工作面、仓面均采用1kw碘钨灯照明。
（3）施工用水
施工用水主要为养护用水，水源来自左、右岸高位水池，主水管采用Φ100钢管，沿坝顶上游和趾板轴线铺设，每24m设三通、闸阀，同时沿面板坡面设一道Φ25纵向钢管，每坡长50m左右布设Φ20水平支管。当养护用水压力不满足要求时，在主管道上增加一台管道泵。
（4）钢筋加工场地
38块面板中，除1、2、37、38仓面板块宽度为6m外，其余均为12m宽，根据这一特点，在钢筋进货时与监理及业主物资公司达成共识，钢筋的原材料全部为12m长，这样可减少因加工而带来的不必要的损耗；再结合现场实际情况，钢筋的连接采用的是“剥肋滚压直螺纹连接新技术”，钢筋的套丝加工场地将布设在坝面上，并靠近坝面下游处，宽4m，长约230m，既不影响坝面交通，又便于施工。加工好的钢筋临时堆存在现场的槽钢架子上。
4.3面板混凝土施工工艺
（1）施工整修及垂直缝垫层
坝体填筑完成后，立即进行挤压墙坡面超欠整修处理，同时准确放样垂直缝位置，对其进
行精确修平，保证垂直缝铜止水的基础平整，利于侧模安设。
（2）钢筋制安
38块面板钢筋工程量为1920t，有六种规格钢筋，分别为Φ28、25、22、20、18、16。除第1、2和第37、38块面板钢筋为双层双向布置外，其余板块均为单层双向布置，同时在每块面板底部、顶部和垂直缝两侧一定的范围内布设有Φ16挤压筋。单层钢筋布置在面板中间位置，双层钢筋和挤压筋保护层上部为5cm，下部为8cm，垂直缝两侧保护层为10cm，钢筋间距为20cm。面板配筋率为65～115kg/ m3，其中9、10、11三块长面板配筋率为79.7kg/ m3。
依据设计图纸的规格、型式要求，现场加工钢筋，钢筋接头采用“剥肋滚压直螺纹连接技术”，加工完成的钢筋按要求逐个套丝检查、记录、编号堆存，加工后的钢筋允许偏差不得超过规范SDJ207－82号规定要求。
钢筋安装时，用16t吊车将加工成型的钢筋按编号顺序置于坡面钢筋台车上，用5t卷扬机（钢丝绳直径Ф19mm，长度220m，卷扬机底座为砼结构，高60cm）牵引钢筋台车，每次
输送2～3t钢筋至安装工作面，人工现场组装。钢筋安装位置、间距、保护层及各部位钢筋规格、形式符合施工设计图纸和规范规定。
钢筋架立采用板凳筋支撑，板凳筋安放位置距离垂直缝50cm，直径Φ22～25，间距3×3～3×2.5m，长度有三种规格，L=20、25、35cm。在三角块和双层钢筋部位采用插筋，插筋直径Φ22～25，间距3×3～3×2.5m，插入挤压墙内30～40cm，长度有三种规格，L=50、55、65cm。在浇筑过程中应割除插筋。
纵向钢筋连接采用加工成型的直螺纹套筒连接，套筒型式有Φ28、25、22、20四种等径套筒和Φ28～25、25～22、22～20三种变径套筒，横向钢筋直接采用定做的11.80m长钢筋，纵横钢筋交叉点采用梅花型点焊、绑扎。局部采用搭接焊时，单面焊长度按10d控制。安装就位钢筋在砼浇筑前进行除锈工作。
