锦屏一级水电站特高拱坝工程施工技术
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3.1 施工交通布置

3.1.1 场内外交通条件

3.1.1.1 对外交通条件

工程施工期对外交通有南、北两条线路。在锦屏山超长隧道打通之前,经北线公路进入工程区;北线自冕宁县省道S215线翻越牦牛山,经江口至九龙河口连接电站辅助交通道路,沿雅砻江左岸逆流而上至锦屏西桥约209km,该道路部分为县级道路,道路通行能力低,易受地质灾害影响,为对外交通运输辅助线路。2010年上半年锦屏山隧洞打通后,主要经南线公路进入工程区,南线为工程专用交通线路,经由漫水湾转运站沿水电站对外交通专用公路翻越牦牛山,沿磨房沟、锦屏二级水电站东端,经过辅助洞穿越锦屏山至锦屏西桥,公路里程92km,该条线路距离较短,为新修专用公路,标准高,通行能力强。

3.1.1.2 场内交通条件

(1)可供利用的通道。根据工程建设顺序,大坝左岸高程1885.00m开挖工程于2005年6月1日最先开工建设,此时,坝区永久交通及施工期的主干交通正在处于施工期,左岸工程施工的6号路、8号路在2005年12月中旬才具备初步通车条件,对于大坝坝肩高程1960.00m以上开挖影响很大。

2006年12月24日大江截流,左右岸连通,施工主干交通也基本形成,交通条件得到了明显改善。随着左岸基础处理工程洞室开挖进展,至坝肩开挖区域的通道也自上而下逐步形成,为坝肩开挖通行提供了通道,同时,也为左岸基础处理和大坝混凝土施工提供了通道。

(2)场内主干交通布置。场内主干交通提前建设,在左岸工程主体工程开工时已基本形成,布置见图3.1-1。

左岸场内交通主线包括左岸2号低线公路、左岸4号中线公路、左岸6号高线公路、左岸6号公路至左岸缆机平台的8号公路、2号公路至印把子沟渣场的10号公路等5条主干道。

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图3.1-1 场内主干交通布置图

右岸场内交通主线包括右岸1号低线公路、棉纱沟至大坪营地的3号公路、右岸5号高线公路、5号公路至右岸缆机平台的7号公路、5号公路至进水口和泄洪洞进口的9号公路、5号公路至兰坝的11号公路等6条主干道。

这些干道除2号公路外,其余以隧道居多,公路以矿山二级、三级标准设计,通行能力强。

施工期用于沟通左右岸的临时桥梁自下而上有主要锦屏西桥(沟通两岸的永久跨江大桥)、下游围堰临时桥、解放沟2号临时桥(索桥)、景峰临时桥(钢桥)四座大桥。

3.1.2 场内主要施工交通布置

场内施工期道路以服务于主体工程施工为主要目的,分开挖和混凝土施工阶段统筹考虑布置。开挖阶段临时道路主要为了保证设备顺畅到达和出渣,结合地形、建筑物结构、永久道路布置,道路的道路路面一般多采用碎石路面为主,使用期短,变化频繁,开挖区内的道路随开挖工作面随机移动,灵活布置;混凝土阶段的道路一般利用开挖临时道路,并控制道路纵坡,使用期较长,相对固定,一般为混凝土路面。左岸工程施工期临时道路布置主要结合左岸布置的永久通道布置,同时充分考虑在时间、空间上利用左岸基础处理工程的通道进行设备材料运输的可能。

3.1.2.1 左岸高程1885.00m以上道路布置

(1)缆机平台高程1960.00m以上开挖施工道路布置。缆机平台高程1960.00m以上施工临时道路由于山高坡陡,开挖工作面狭窄,布置非常困难,而且进场后左岸交通主干道尚不具备通行条件,只能依靠沿江的原当地交通,在8号路粗通后又要扩挖、支护,也严重影响正常通行。8号路粗通后,利用设备修建开挖区内临时道路与集渣平台,逐渐进入正常施工。

(2)高程1960.00~1885.00m开挖施工道路布置。该段开挖主要利用6号和8号路。上坝交通洞、3号固结灌浆洞接6号路至高程1885.00m坝肩平台,接8号路布置开挖区内的临时道路。

(3)左岸高程1885.00m以上支护、混凝土施工道路。左岸高程1885.00m以上边坡支护道路主要利用开挖道路进行设备、材料运输,局部搭设支护便道。混凝土浇筑期间,主要利用8号至高程1960.00m缆机平台、6号路至高程1885.00m平台或高程1960.00m平台,高程1960.00~1885.00m区间搭设坡面钢制爬梯、脚手架连接上下。

3.1.2.2 左岸高程1885~1650m施工交通布置

(1)左坝肩高程1885.00~1730.00m段开挖道路。左坝肩高程1885.00~1730.00m边坡开挖时,场内左岸2号、4号、6号、10号公路和左岸高程1829.00m、1785.00m、1730.00m三层主通道及其灌浆平洞均已贯通,在不影响左岸基础处理标施工的前提条件下,充分利用这三层通道作为材料设备通道和紧急避险通道。

(2)左岸坝肩高程1730.00~1650.0m开挖施工道路。主要利用左岸基础处理工程的高程1730.00m、1670.00m灌浆平洞及基础处理主通道接至2号路,作为设备和材料运输通道。

3.1.2.3 左岸高程1650.00m以下施工道路布置

主要有上游道路和下游道路。上游道路接上游围堰进入基坑至高程1600.00m,下游道路接下游围堰至水垫塘底板高程。上游道路使用至坝前充水止,下游道路使用至下游围堰拆除前。在开挖阶段分别向上下游方向出渣,在混凝土阶段分别服务于大坝和水垫塘、二道坝施工。

3.1.2.4 水垫塘及二道坝施工道路布置

按照施工内容分为开挖阶段和混凝土阶段布置,但两阶段道路均连接下游围堰进出。

开挖阶段,利用下游围堰背坡布置道路至基坑及右岸高程1635.00m马道,进行基坑大面覆盖层开挖,并随着工作面下降逐渐下卧至高程1600.00m。在基坑保护层开挖及混凝土浇筑阶段,接围堰背坡道路超挖左岸下游水垫塘边坡及二道坝1号坝段基础,形成至水垫塘底板高程1591.00m的道路。在浇筑二道坝至高程1600.00m后填渣并在二道坝4号坝段预留交通通道进入水垫塘底板。

3.1.2.5 左右岸雾化区施工通道

雾化区两岸边坡陡峻,无法形成理想的施工道路,同时作为抗力体边坡布置道路其路基大量的开挖不利于抗力体边坡稳定,因此,左右岸雾化区边坡开挖支护、贴坡混凝土施工通道结合前期勘探便道、左岸基础处理通道布置。

雾化区边坡施工通道分水平主通道、次通道和一般水平通道,同时设置垂直通道将上下层水平通道连接起来。通道在边坡清理阶段自上而下分层布置、实施。

主通道结合左岸基础处理工程出露的通道洞口布置,一般贯穿雾化区上下游。在每两层主通道之间设置一层次通道,采用局部扩挖搭设型钢栈桥形成。在每两层主、次通道之间设置一层一般水平通道,一般水平次要通道和一般通道无需贯穿上下游,在适当位置接垂直通道连接上下主通道即可。

主通道宽度较宽,相距高差大,为主要施工通道及临时承载平台,次通道宽度小,主要用于交通,一般通道作为此通道的补充,视现场地形条件和施工需要搭设。

3.1.2.6 施工期临时交通栈桥布置

(1)开挖支护阶段。高程1885.00m以上,自高程1885.00~1960.00m布置钢爬梯作为锚索施工主通道,根据需要灵活布置水平栈桥接钢爬梯通道至施工工作面。高程1960.00m以上采用满堂脚手架施工,结合脚手架布置通道。高程1885.00m以下,接高程1829.00m、1785.00m、1730.00m、1670.00m、1600.00m帷幕洞、排水洞出口布置栈桥连通拱肩槽上下游边坡,并沿拱肩槽中间位置布置爬梯连通上下层栈桥。

(2)混凝土施工阶段。大坝施工期间各个坝段坝面高程参差不齐,需及时布置水平和竖直的通道,保障各坝段间的交通联系和大坝接缝灌浆、冷却通水施工布置需要。这些栈桥通道结合冷却供水管布置、接缝灌浆分区、坝后永久交通桥布置、材料堆放、施工通行等因素综合考虑。

1)大坝下游面施工栈桥布置。大坝下游坝面布置有水平施工栈桥、垂直钢转梯,构成大坝的主要施工通道。

水平施工栈桥布置于高程1660.00~1877.00m之间,总计23层。坝后水平施工钢栈桥结合坝体下游面的永久马道以及左岸垫座布置,每层钢栈桥桥面高程位于接缝灌浆分区线下0.5m。这些水平钢栈桥在大坝分阶段完成缺陷检查及验收后逐渐自下而上拆除。

2)大坝上游面前期临时施工通道。为了减少大坝混凝土施工交通对水垫塘和二道坝施工的干扰,大坝高程1660.00m以下施工期间布置施工通道从上游方向进入大坝作业面。大坝浇筑至高程1660.00m以上后经左岸高程1670.00m通道和拱肩槽爬梯至坝后栈桥或经仓面转仓。

3)垫座混凝土施工通道布置。为了满足垫座混凝土浇筑及大坝施工人员通行需要,在垫座下游侧坡及下游面布置了长期使用的连通高程1885.00~1730.00m区间的钢爬梯。在高程1885.00~1829.00m段爬梯布置在垫座之外的下游侧坡,采用三角钢桁架形式;在高程1829.00~1730.00m段利用已经形成的垫座台阶布置钢管爬梯,通过台阶上下相连。这些爬梯是经左岸基础处理工程各高程主通道联系大坝的主要人行通道,并连接至坝后栈桥、制冷水站和灌浆站等处,使用期长,交通繁忙。

3.1.3 滑道与缆索吊运系统布置

大坝左岸边坡支护项目繁多,工程量浩大,材料运输强度大,而左岸边坡恶劣的地形和交通条件,给材料、物资运输带来极大的困难。为了加快支护和混凝土浇筑施工进度,结合工程地形条件,采取了布置滑道和缆索吊运系统的设备、材料运输方案。

3.1.3.1 缆索吊运系统布置

缆索吊运系统是利用地形布置的以悬挂于高低两支点之间的柔性钢索作为承载结构,利用载重小车在其上往返移动,具有垂直升降和水平运输功能的一种简易起重运输系统。根据施工部位和施工时段,共布置了3套缆索吊运系统,在左岸高程1885.00m以上坝肩开挖期间布置两套,在高程1885.00m以下坝基开挖期间布置了一套系统,主要用于重件吊运和材料集中吊运。

(1)系统设计。利用上下端锚固后的钢丝绳为主承载绳,牵引卷扬机牵引吊篮在主承载绳上滑行,实现从装料点到卸料点的位移;起重卷扬则连接在吊篮上,利用滑轮牵引起重绳(下端固定并由起重卷扬牵引的钢绳)为转换,实现垂直升降。缆索吊运系统布置见图3.1-2。

(2)系统相关参数。结合物资运输强度及最大设备重量,3个系统的设计提升能力为5t,运送速度为30m/min,实际运行能力限定为3t。系统主承载索采用双根钢丝绳,牵引绳及起重绳采用单根钢丝绳;2台卷扬机分别起重提升和牵引的作用。

(3)系统布置。在坝肩高程1885.00m以上边坡开挖期间,分别在开挖支护区上下游区域各布置一套缆索吊运系统。2005年9~10月在开挖区下游侧高程1970.00m平台至高程2120.00m修建1套缆索吊运系统,跨度L=280m,上下锚固点采用锚筋桩形成锚固点,上下锚固点处修建卸料和装料平台。2006年11月在开挖区上游侧高程1960.00m平台靠山侧设置下锚点,在下游侧高程2080.00m马道设置上锚点,布置另外一套缆索吊运系统。

在高程1885.00m以下开挖初期,在大坝开挖区布置一套缆索吊运系统,上锚点设置在高程1915.00m马道上游侧边坡,桩号(坝)0-19.19,下锚点布置在拱肩槽下游侧边坡,高程1880.00m,桩号0+279.35。

3.1.3.2 滑道运输系统

为解决边坡开挖支护的材料、小型设备的垂直运输问题,结合现场地形,在左岸高程1885.00m以上、左右岸雾化区边坡三个施工区域布置了滑道运输系统。滑道运输系统适应75°以下的陡坡地形,对基础的要求不高,布置灵活,建设和运行成本相对于缆索吊运系统要低,使用率较高。

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图3.1-2 缆索吊运系统布置示意图

(1)系统设计。滑道是一种布置在地面上的简易轨道运输系统,在水电工程施工中较常采用,包括基础、支撑结构、轨道、卷扬牵引提升系统和承载斗车等,其布置基础多为岩石面或混凝土面,支撑结构一般采用脚手架管搭设,轨道多采用轻型钢轨铺设,卷扬机布置在上部适当地点拖曳斗车运行进行物料运输。

为了简化加工与设计,滑道系统设计提升荷载均为3.0t,其基本参数设计为:牵引及起重钢索为ϕ17.5mm钢丝绳,牵引起重绳采用单根牵引,卷扬机额定提升能力3t;滑车及挂钩按3t起吊吨位进行设计与加工;斗车根据滑道的坡度、承重情况区别设计。为减少牵引起重钢绳在运行过程与其他物体产生摩擦导致磨损,在钢绳运行下方安装托辊,间距7.0m。

在滑道一侧设置人行通道及安全防护栏杆,满足施工人员通行及滑道检修需要。

(2)系统布置。左岸工程共布置了11套滑道系统用以在边坡开挖支护期间进行材料、设备的运输,具体见表3.1-1。

表3.1-1 左岸工程滑道布置一览表

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续表

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3.1.4 小结

(1)大坝左岸高程1885.00m以上边坡开挖工程开工后,通往工程区的6号路、8号路尚未通车,为尽快展开施工,采取人背马驮的原始方式搬运材料、将设备拆成散件扔运输至现场再组装等办法,运输效率低下,且非常不安全,大大增加了施工准备时间。自2005年6月1日开工到12月下旬正常开挖,施工准备期就长达7个月。因此,前期准备工程须提前规划,提前施工,在主体工程开工前形成条件,以保证主体工程按计划均衡实施。工程施工阶段由于现场各种条件尚不具备,施工条件差,进度往往滞后,应考虑一定的富裕时间。

(2)坝后栈桥在高程1660.00m以上每个接缝灌浆灌区布置一层共计布置23层,这些栈桥方便了施工人员进入大坝及坝后作业,但是栈桥的布置总量非常大,消耗了大量的钢材,并且安拆需要缆机作业,占用较多的缆机机时,后期缺陷处理的量也较大。锦屏一级水电站大坝接缝灌浆灌区高度一般为9m,在坝后桥部位为12m,两个灌区高度18m,可以采用两个灌区合并在上层灌区顶部布置一道钢栈桥,靠近横缝侧安装标准爬梯至接缝灌浆管路出露处,并且人行栈桥和承载冷却水管及灌浆机组的栈桥区别设计,在需要安装转梯的坝段将转梯位置调整到横缝处替代爬梯,以进行冷却水管、灌浆管路的安拆与管口处理等。这样基本可以节省40%的栈桥加工量,但须增加部分爬梯。