摘 要：本文通过绩溪县上源电站拦河坝溢流堰的施工，总结出拱坝溢流堰外挑部分支撑施工的一种合理施工方法。
关键词：拱坝 溢流堰 支撑 施工
1前言
目前，在我国山区的中小型水库建设中具备地质条件的采用拱坝方案施工居多。因为拱坝受国是靠坝体把所受外力向两侧山体水平传递，与重力坝单纯靠自身重量抵挡外力相比，在相同的坝宽与坝高情况下，其工程量锐减约2/3左右，那么其工程造价及施工工期方面的优势比较重力坝来说就不言而语了。拱坝造型的一般特点是下部是相对较薄的拱形坝体，上部为双侧外挑的溢流堰，在施工上较重力坝难度大，其中溢流堰外挑部分的支撑是工程施工难点之一。
上源电站拦河坝工程为小石砼砌石拱坝，位于绩溪县新安江流域大源河上，属小（一）型水库，上游来水面积约81km2，工程施工总量约为1万m3。其溢流段坝高20m，拱弧半径56m，弧长77m，中心角78.81°；溢流堰为钢筋砼结构（砼方量为689 m3）， 双侧外挑（其中迎水侧外挑1.05m，背水侧外挑1.30m），径向堰宽6.3m（原设计详见附图1）。
本工程由黄山市水电勘测设计院设计，宣城市水电建安公司承建，于2004年10月开工，2005年4月中旬完工。工程施工在山区交通状况极差的情况下用6个半月时间完工确属不易。这其中溢流堰支撑方案的正确选择在节约成本，特别是在节省工期方面起了很大作用，对工程能在预定时间内完工，提供了有力保障。
以下为本工程溢流堰施工方案中关于支撑部分的节选。
2溢流堰支撑部分施工方案
2.1施工缝设计
因考虑迎水侧大体积砼一次性浇筑时的模板支撑难度大及施工费用高，固设置水平向施工缝3道分4次浇筑上顶，分别浇筑高度为1.2m、0.45m、0.45m、2.15m（详见附图2），施工时要严格按施工缝留设高度浇筑砼，不允许超高。
施工缝处理：必须在砼强度达到2.5Mpa后凿毛并冲洗干净，同时层间埋设Φ14＠500双向筋L＝600mm，以增加砼的整体性，在浇筑上层砼时对下层砼进行刷素水泥浆及铺筑同标号的水泥砂浆工序。
2.2模板及支撑设计
2.2.1挑梁：采用增加挑梁数量，减小挑梁间距，从而达到减少单梁自重的方法预制后吊装，预制要提前一个月完成（挑梁修改另见设计变更单）。
2.2.2迎水侧溢流堰：外挑部分长1.05m，采用预埋悬挑钢管及拉筋固定钢管排架做支撑（排架间距为1.0m）；钢管排架间设水平纵向拉杆（详见附图2）。
2.2.3背水侧溢流堰：外挑冲部分长1.3m，利用在挑梁上预埋6根Φ16钢筋支撑模板（详见附图2[1－1]剖面）。（注：背水侧溢流堰砼浇筑为溢流堰第四次砼浇筑，浇筑总流向是人一端向另一端，子流向要严格控制从迎水侧向背水侧浇筑。）
2.2.4溢流堰迎水侧侧模固定：第一次浇筑可利用排架斜管做支撑；第二、三、四次浇筑侧模利用前一次砼浇筑时预埋的Φ10拉筋固定，拉筋间距为300mm。
3方案设计解析
3.1迎水侧
迎水侧砼总浇筑高度为3.25m，按方案分四次浇筑上顶，其主要是为了减轻底部支撑负荷从而达到节约施工成本的目的。因为砼在浇筑时具有一定的流动性，其支撑及模板受力应按静态加施工荷载考虑；所以支撑及模板只须考虑第一次浇筑的1.2m高的砼荷载。当第一次砼浇筑且具有一定的强度后，它本身就是一个静力平衡体（搁置重每米1.1×1.2×1×2.5=3.3t，外挑重每米为（1.05*1.05/2-1.05×0.15）×2.5=1.8t,安全系数3.3/1.8=1.83﹥1.5，安全），所以上部继续加均衡荷载在下部支撑不撤除时也是处于安全状态的。后面再分三次浇筑主要考虑侧模支撑的难度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
底部支撑的简化受力分析计算（支撑间距为1m）（图解详见附图3－1、2）：
合力P=(1.05×1.05/2+1.05×0.15)×25+1.05×1×2=19.82→20KN
∑M（C）=0 0.785×R1=0.389×P
R1=9.9 KN
∑Y（F）=0 Cos13.1°×R1+ R2=P
R2=10.35 KN
∑X（F）=0 Sin13.1°×R1+ R2=T
T=2.24 KN
校核：∑M（A）=0
0.661×P=13.22 KN=1.05×R2+1.05×T=13.22 KN
计算无误。
查阅有关设计资料得：普通脚手架钢管当横杆步距为1m时的搭接立杆容许荷载为12.2 KN,故立杆选用普通脚手架钢管即可。拉杆选用Φ10钢筋（抗拉能力为235Mpa×78.5×10-6m2=18.4KN,足够）。
本方案预埋外挑钢管选在243.75m高程位置是考虑三个因素：其一是上部荷载通过支撑传到预埋钢管上，预埋钢管有个压重的问题；其二是预埋钢管如果过高，那么会造成T力和R1力增大，不利安全，过低会造成材料浪费；其三是便于选料和搭设。
3.2背水侧
从工期的角度考虑，挑梁预制可以起到节约工期的目的，因为可以提前施工，且安装上的挑梁其本身强度可以直接承担现浇溢流堰的荷载，从而缩短支模时间；从节约的角度考虑，可以省支去下部支撑的费用。但需要考虑是挑梁在施工时直接承担溢流堰砼荷载是否出现倾覆危险？
挑梁倾覆计算（计算宽度2m，压重为砌石，考虑其离散性，取计算宽度为1m）（图解详见附图3－3）：
G1=1.077×0.9×1×22=21.3KN
G2=0.713×0.577×1×22=9.0KN
G3=2.5×0.55×0.3×25=10.3KN
G4=(0.1×0.55+1.2×0.3+1.2×0.25/2)×0.3×25=4.3KN
G5=1.3×0.5×2×25+1.3×2×2=37.7KN
抗倾覆系数=(G1×2.318+ G2×1.518+ G3×1.25)/( G4×0.584+ G5×0.65)=75/27
=2.77﹥1.5（安全）
由于原设计挑梁单件重为2.5t，而现场施工塔吊起吊能力只有1.5t，基于此点决定把挑梁加密设置而体积改小处理，修改原侧采用等比原则，并通过当达校核水位荷载时挑梁的正截面与斜截面核算，结果为安全，且得到设计认可（验算过程与本文无关，未附）。
4结束语
拱坝溢流堰双侧外挑施工方案大体一有两种思路：其一是从底部搭设钢管脚架做外挑部分支撑；其二是在坝腰预埋外挑件做支撑。对于较高坝选择第二种思路施工是比较经济、适用的。而本方案新颖之处在于：迎水侧采用了普通钢管脚手架做简单的三角支撑排架，背水侧改挑梁为预制，就位安装后直接代替支撑（省去了背水侧支撑）。这无疑是最经济、最省时的方法之一。
通过简单对比计算，本方案比较常规施工方案节约费用约2万元，提前工期约15天，收到了较好的经济效益和社会效益。
论文作者:邢亚
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第15期
论文发表时间:2019/9/19
标签：荷载论文; 钢管论文; 排架论文; 绩溪县论文; 工期论文; 附图论文; 拦河坝论文; 《工程管理前沿》2019年第15期论文;