2.3 进度规划
2.3.1 施工阶段划分
混凝土面板堆石坝工程建设全过程可分为工程筹建期、施工准备期、主体工程施工期、工程尾工完建期四个阶段,第一阶段为工程投资方筹建准备期,工程施工总工期应为后三阶段工期之和。为缩短工程建设周期,工程建设相邻两个阶段的部分工作可交叉平行进行。
(1)工程筹建期。项目立项、工程投资方成立项目筹建机构至施工队伍进场所需的准备时间,应完成的主要工作:项目立项审批工程对外交通,工程征地、移民、场平,施工供电和通信系统,以及施工招标、评标、签约等工作。
(2)施工准备期。施工队伍进场至主体工程开工或河道截流闭气所需的时间,应完成的主要工作:场内“四通一平”、导流工程、两岸坝基及趾板基础开挖、料场覆盖层剥离、料场开采与大坝填筑碾压生产性试验、临时房屋和施工工厂设施建设等。
(3)主体工程施工期。河道截流至水库下闸蓄水所需的工程建设时间,应完成的主要工作:大坝主体结构施工及坝前铺盖填筑、泄洪系统工程、引水发电系统的进口控制闸门、库区清理及大坝蓄水验收等。
(4)工程尾工完建期。水库下闸蓄水至工程完工验收阶段,完成导流洞封堵及灌浆、坝顶等与水库蓄水关系不密切的其他建筑物尾工完建工作、施工场地清理、复耕等。
2.3.2 准备工程
混凝土面板堆石坝工程,在截流后的第一个、第二个汛期来临前,坝体安全度汛面貌是极为关键的节点目标,而准备工程是实现度汛目标的前提,未完成必要的准备工程而仓促开工,反而会打乱施工导流度汛部署,造成极大的被动,影响工程质量、安全,耗费工程投资,拖延整个工程的工期。
(1)施工准备工程的主要项目及内容。
1)场外和场内交通道路、跨江桥梁等交通设施建设。
2)料场复勘、覆盖层剥离及必要的坝体填筑前备料工作。
3)砂石开采加工系统、混凝土生产系统、汽修厂等辅助企业和工厂的建设。
4)场内外供电线路、变压站,场内风、水管路等设施的建设。
5)仓库、办公、住宅等现场施工营地的建设。
6)导流隧洞工程及上下游围堰工程建设。
在施工准备工程建设的同时,根据需要,部分属于永久工程项目,如大坝两岸及坝头的边坡治理、危岩处理、永久上坝道路、结合施工供电的永久输电线路及其他在准备工程期间必须兴建的永久工程,也要在准备工程期间内安排完成,否则将影响主体工程的开工及施工进度。
(2)施工准备工期的主要影响因素。施工准备阶段工期的长短,根据不同的工程特点,变化很大,主要受下列因素的影响。
1)工程建设地区原有工业、交通等基础设施的发展水平。当地的基础设施完善、交通发达,则现场的施工准备工程规模可较小,准备工期短,反之,准备工期需要较长。
2)工程建设地区的自然条件,特别是坝址区的地形、地质及进场道路条件。恶劣条件,将使环境边坡治理、场内外道路、输电设施的建设工期大大延长,需要的准备工期长。
3)施工征地、移民的难易程度,工程建设地区的民族文化不同,将影响准备工期。
4)筑坝材料的开采条件,料场距坝址近、料源充足、覆盖层剥离量少、开采道路布置条件好,则准备工期短。
5)主体建筑物的布置形式、施工导流方案,也将影响准备工期。
(3)准备工程施工进度编制。准备工程的施工进度,应在施工设计的各相关专业的设计工作基本完成,并提出了准备工程的规模和工程量之后进行编制,编制准备工程的施工进度,应以工程建设控制性进度要求为基础,使各项准备工程与主体工程的施工进度需要合理衔接。编制准备工程施工进度计划的步骤如下。
1)列出准备工程的项目,了解各项准备工程布置概况,收集工程量等资料。
2)根据各项准备工程的规模、工程量、施工特性,参照类似工程的经验,采用先进技术水平,分析、拟定所需的工期。
3)分析各准备工程与服务主体之间及准备工程之间的相关关系,结合控制性进度表,绘制初步的准备工程施工进度表。
4)综合平衡土石方、砌石、混凝土、房建等工程的施工强度及投资比例,调整、完善准备工程的施工进度。
5)有时需要根据初步确定的投资计划、征地移民进展情况,适当调整准备工程的施工进度。
2.3.3 导流工程
混凝土面板堆石坝工程,宜优选采用隧洞导流、河床一次断流的导流方案,导流工程施工进度一般包括导流隧洞、参与泄洪度汛的水库泄洪洞、放空隧洞、上下游围堰等建筑物进度安排,以及截流时段、导流洞下闸封堵时段等关键节点时机的选择。
(1)导流隧洞及泄洪洞。建成导流洞工程,是进行河床截流的前提条件。因此,在准备工程开工后,应尽量创造条件安排导流洞施工,导流洞施工与其他准备工程、两岸坝肩开挖工程应同时进行,使两岸坝肩水上部分开挖能抢在河床截流前完成,否则将影响主关键线路工期。
参与泄洪度汛的泄洪洞、放空洞,在截流后的第一个枯水期内不参与导流,但有的要在第一个或第二个汛期参与度汛泄洪的,可以安排在相应汛前完成,开工时间可根据施工项目的工作量倒算确定,不必过早安排施工,以免占用工程前期的资源。
(2)上、下游围堰。围堰结构型式及挡水时段选择取决于导流方案,但不论选择何种围堰,在河床截流后,应在一个枯水期内完成,上、下游围堰同步施工,围堰的填筑升高速度,必须要达到能挡下月洪水度汛标准。
对于河床宽、覆盖层较深的工程,在条件许可的情况下,可考虑将基础防渗墙采用河床段分期施工,安排在施工准备期内先完成,并做好墙顶过流保护措施,在河床截流后,有效节省了龙口的闭气。白溪、滩坑水电站工程应用了该项“先完成河床基础闭气后截流”技术,提前1个月完成了基坑截流后的闭气,对确保河床截流后的第一个枯水期内度汛目标的实现有积极意义。
(3)截流时机选择。导流建筑物具备过流条件,是进行河床截流的前提,混凝土面板堆石坝工程,在截流前一般应完成两岸水上部分坝基开挖,截流后的第一个枯水期,是最为关键的施工阶段,截流时机应选择在枯水期的初期。截流时机选择,应综合考虑下列多方面因素。
1)在大流量河流上截流,为降低截流难度,最好选在河流出现最枯流量并避开流冰时段进行。
2)满足围堰施工要求。河床截流后,要求围堰在一个枯水期内完成,采用全年围堰挡水的工程,应分析围堰本身的施工工期,从度汛要求时间节点倒排推算,确定河床截流的最晚时间。
3)满足坝体度汛断面施工要求。利用坝体临时断面挡水度汛的工程,截流后到第一个汛期汛前,必须完成河床坝基开挖与处理,并使坝体上升到拦洪高程,常常是填坝的高峰期,难度大。因此,应尽量提前截流,延长坝体度汛断面填筑时间,降低度汛风险。
4)在截流难度不大,或具有“洪中有枯”水文特性的河流上,为加快施工进度,可考虑在洪水期末进行截流,但必须详细分析截流风险,在确有把握的情况下才可进行。
(4)下闸时间选择。导流洞下闸蓄水是水利水电工程关键里程碑节点,影响因素多,从编制施工总进度的角度,应综合考虑以下因素,全面比较分析确定。
1)永久的泄洪建筑物必须具备泄流条件,导流洞下闸后,水库即开始蓄水,对于调蓄库容不大的工程,可能在较短时间即有泄洪的要求,永久的泄洪建筑物必须投入使用;对于年调节或多年调节水库,下闸后短期内不需泄洪的,应按最不利情况进行蓄水计算,确保水库需要泄洪时,泄水建筑物能够投入使用,否则不能下闸封堵。
2)下闸前应做好库区清理、移民搬迁工作,对于库容量大,蓄水缓慢水库,可根据分期蓄水计划,分期搬迁移民。
3)满足导流洞封堵施工要求。下闸后水位不断上升,而导流洞封堵需要一定的时间,在堵头未发挥作用之前,水压力全由闸门承受,对于水位上升较快的水库,应进行蓄水计算,根据闸门的设计水头和堵头施工所需时间,确定下闸的时间。
4)以发电为主的工程,当水库蓄至最低发电水位后,即具备发电条件,在厂房机组安装有条件提前时,宜在汛末下闸蓄水,拦蓄部分洪水,争取提前发电。
5)下闸后将影响下游生态用水或航行要求的,应在下游供水设施建成后才能下闸。
2.3.4 坝基开挖与处理
(1)坝基开挖。坝基开挖一般常分为岸坡和河床两部分,分界线一般按高出枯水期常水位2~3m,或按截流前月平均流量相应水位加2~3m确定。
1)岸坡开挖。岸坡开挖一般不受洪水影响,应安排在截流前完成,其开工时间,应视准备工程进度而定,宜早为好。对于两岸边坡开挖高差大、危险岩体处理及岸坡地质缺陷处理工作量大的坝址,应根据处理方案慎重分析施工方法和工期,早做准备,提前开工,力争在截流前完成岸坡开挖及边坡支护。
2)河床开挖。河床开挖需待截流后在围堰内进行,混凝土面板堆石坝施工河床截流后的第一个枯水期最为关键。因此,河床开挖一般是控制施工总进度的关键项目,基坑宜采用大型的开挖和运输设备,加快开挖进度。河床坝基开挖一般分趾板和坝基两个区域同时进行,趾板区一般要求坐落到弱风化基岩,开挖期相对较长,坝基区不一定要完全清除河床覆盖层,开挖期较短,开挖完成后可考虑先安排坝后区填筑,以降低坝体填筑高峰强度。对于趾板坐落在覆盖层上的深覆盖层坝基,前后区开挖所需工期相差不大的,可根据出渣便利统筹考虑坝基开挖,开挖完成后再安排填筑。
(2)基础处理。混凝土面板堆石坝基础处理一般包括坝基地质断层、岩溶洞穴回填、陡坡反坡等地质缺陷处理,趾板固结和帷幕灌浆、深覆盖层上的坝基防渗墙等。
1)地质缺陷处理。一般在坝基开挖完成后由低到高的顺序处理,河床段地质缺陷处理后,开始坝体填筑,两岸的地质缺陷可随坝体填筑升高时逐步处理,以不影响坝体填筑为原则。
2)趾板固结和帷幕灌浆。一般在河床趾板混凝土浇筑完成并达到70%养护强度后,安排固结灌浆跟进施工;在相应部位固结灌浆完成后,安排帷幕灌浆施工,由低到高顺序进行,趾板灌浆可与坝体填筑平行作业,汛期洪水位以下部位灌浆施工宜在枯水期内完成,两岸灌浆,可均衡安排施工,帷幕灌浆一般应在水库蓄水前全部完成或完成最高初期蓄水水位以下部分。
3)深覆盖层上的坝基防渗墙,防渗墙与趾板之间设置连接板过渡,连接板应在坝体填筑达到一定高度,坝前区侧向水平位移稳定后安排施工。
2.3.5 坝体填筑
混凝土面板堆石坝坝体填筑进度是工程控制性关键线路上的施工项目。填筑施工一般受气候因素影响较小,但在北方及高寒地区,冰冻期若安排坝体填筑应进行必要的试验,调整施工参数,其施工效率和物资供应也将受不同程度影响,施工强度安排应考虑上述因素。
坝体填筑进度应根据工程总工期要求和导流度汛方案,以施工导流为主导,并兼顾面板分期施工需要,进行坝体填筑分期规划,施工强度规划应统筹考虑施工场地布置、料场开采、上坝道路、土石方挖填平衡、施工方法等多方面因素,反复协调论证后,安排坝体填筑施工进度。
坝体填筑宜在坝基、两岸岸坡处理验收以及相应部位的趾板混凝土浇筑完成后进行,填筑进度安排应遵循“紧前松后”的原则。对于趾板基础坐落在基岩上的混凝土面板堆石坝,基础开挖、处理、混凝土施工需要一段较长时间,在坝基开挖完成的情况下,可考虑在距趾板线不小于30m的下游区,先安排坝体填筑,在坝前趾板混凝土浇筑完成后,再将上游预留区补填齐平。在河床较宽,岸坡有滩地,采用河床分期导流的情况下,也可以考虑沿坝轴线纵向分期,先完成部分岸坡滩地填筑,主河床在断流后再安排施工。总之,在条件许可的情况下,应尽可能创造条件,早安排坝体填筑施工,对削减填筑高峰强度,提高土石方填筑可利用料的直接上坝率、促使坝体尽早完成初期沉降等方面都是有利的。
坝体填筑宜尽可能保持全断面平起填筑,由于坝体挡水度汛、面板分期施工等需设置临时断面时,临时断面的高差不宜大于30m,上游临时断面的顶宽不宜小于30m。
2.3.6 混凝土施工
混凝土面板堆石坝的混凝土工程项目主要包括趾板、面板、坝顶防浪墙等结构。
(1)趾板混凝土。趾板混凝土应在坝体上游相邻垫层、过渡层和主堆石区填筑前完成,而坝体上游垫层、过渡料填筑,是坝体临时断面挡水度汛的重要组成部分,一般是控制工期项目。因此,河床段趾板混凝土应在基础开挖、处理完毕后尽快施工,两岸趾板混凝土可与坝体填筑平行安排施工,施工进度规划安排应考虑以下几方面因素。
1)趾板混凝土的总体施工顺序是由河床向两岸,由低到高逐段进行,两岸趾板应以不影响坝体填筑进度为原则,并兼顾基础灌浆等后续工序的工期要求。
2)混凝土施工应尽可能避开高温、寒冷季节和雨季,不可避免时应采取相应的保护措施。
3)混凝土施工应尽可能避开与枢纽建筑物之间的施工干扰,趾板常与岸坡溢洪道、泄洪洞进口相邻,开挖施工的滚石会对趾板施工安全造成较大影响,应统筹协调安排好各建筑物的施工期,采取有效防范措施,保证趾板工期和施工安全。
4)易风化岩石在趾板开挖完成后应尽快进行混凝土施工,否则应喷薄层混凝土防护。
(2)面板混凝土。面板混凝土根据坝高不同、水库拦洪度汛或提前蓄水等因素可分期浇筑,坝高70m以下,面板混凝土应一次浇筑完成,高坝超过100m,可分2~3期施工。混凝土面板是面板堆石坝工程防渗体系中最为重要的组成部分,防裂要求高。面板混凝土的裂缝主要包括结构性裂缝和干缩裂缝,其产生的原因,主要取决于堆石体变形和施工环境因素,如堆石体变形过大、温度和干缩引起的裂缝等。因此,面板混凝土的施工时机选择重点应满足混凝土防裂需要。同时,面板混凝土施工工期制约了表面止水、坝前铺盖填筑等后续项目施工,影响了导流度汛、水库蓄水等重要里程碑工期。其施工进度安排主要应考虑以下几方面因素。
1)面板混凝土施工前,坝体应有4~6个月的预沉降时间,坝体的沉降速率应小于5mm/月,面板混凝土分期施工时,先期施工的面板顶部填筑应有一定的超高。
2)面板混凝土宜选择合适的季节施工,改善温度收缩应力。我国的南方地区宜选择春季和冬季的非负温时段,避开夏季和秋季高温时段;北方严寒、寒冷地区宜选择春末夏初和秋季的正温季节,避开高温和冰冻期。
3)面板混凝土施工应满足导流度汛及水库下闸蓄水工期要求。采用枯水期围堰挡水的工程,一期混凝土面板及表面止水、坝前铺盖填筑等均需在枯水期内完成,面板混凝土施工期应兼顾考虑后续项目的工期需要。
(3)坝顶防浪墙混凝土。坝顶防浪墙混凝土在混凝土面板浇筑完成后开始施工,坝顶结构可能对水库蓄水验收有一定影响,其他方面影响不大。