2　施工方案優化

雖然在施工過程中遇到極大的困難，但項目部技術人員以“科學技術為第一生產力”為指導思想，積極實施方案優化和施工工藝創新，本著“技術上可行，施工上方便，進度上快捷，質量上有保證，成本上能節約，安全上無隱患”的原則，進行了各種方案的規劃制定。在項目技術人員的共同努力下，科學地制定并落實了計劃目標實施的具體措施。自開工以來，先后圍繞調整后的節點工期，組織實施砂石加工和拌和系統平面布置優化、大壩上游增設漫水橋方案建議、過水圍堰技術創新、玄武巖制砂工藝改造、中孔壩段大型懸臂梁結構采用預制模板工藝、快速測量放樣系統在雙曲拱壩中的應用等，采用了合理的方案優化和創新的工藝，不僅解決了施工中的技術難題、降低了施工成本，而且還在加快施工進度、保證施工質量的同時，解決了施工中存在的安全問題，創造了一定的經濟效益。

2.1　砂石加工系統平面布置優化

根據投標文件，砂石加工系統布置于牛欄江右岸田壩小河右岸坡頂部緩坡平臺，213國道下側邊，分布高程1420.00～1460.00m，占地面積93000m2，土石方開挖12.7萬m3，土石方回填11.7萬m3。

原方案靠近田壩渣場方向土石方回填量大，靠近213國道側土石方開挖量大，且基礎大部分為石方。根據現場場地條件，經過多次踏勘和召開專題會議研討論證，決定在滿足設備配置及生產要求的前提下對系統平面布置進行優化，對系統高程進行調整，系統生產能力不變，優化調整后系統分布高程1438.00～1467.00m，占地面積縮減至32000m2，土石方開挖減少約4萬m3，土石方回填減少3萬m3。

經過優化后，砂石系統建造費用大幅降低，達到了節能降耗目的。

2.2　混凝土拌和系統平面布置優化

根據投標文件，混凝土拌和系統布置于右岸3#路與213國道之間，混凝土骨料由1200mm膠帶機從砂石系統成品料堆運輸至混凝土系統成品骨料罐，系統內設置5個成品骨料罐儲存骨料。進場后經技術人員現場勘測，3#路橫穿拌和系統，原拌和系統布置面積不能滿足建筑物布置要求，且系統場地位于BT2堆積體滑移范圍內，基礎承載力及穩定性不能滿足要求。

根據現場場地條件，經過多次踏勘和召開專題會議研討論證，最終確定將系統調整到砂石系統布置區下游側，緊鄰砂石骨料加工系統布置，系統生產能力不變，成品骨料由膠帶機直接從砂石系統成品骨料堆運至拌和樓，取消5個成品骨料罐。

優化變更后拌和系統場地平緩，系統滿足工程混凝土供應要求，較投標原場地開挖量減少了許多，取消了5個成品骨料罐及其附屬廊道等結構，系統建造成本大幅降低，達到節能降耗的效果。

2.3　大壩上游增設漫水橋方案建議

大壩左岸壩肩開挖高差213m，設計開挖量35.16萬m3，工期10個月，月開挖強度3.5萬m3。根據投標階段規劃，左岸壩肩1287m以上開挖渣料通過左岸1#公路經下游永久橋運至右岸田壩渣場，但業主未按投標文件要求提供下游永久橋及按時貫通左岸1#公路，僅在下游修建了汽車荷載為40t的臨時貝雷橋，致使左岸開挖出渣效率低，且運距較遠，不能滿足左岸高強度開挖要求。此外，經現場協調，2014年年初業主將左岸導流洞進水塔土建施工項目作為合同外新增項目劃給我方施工，但該部位無人員通行、材料、設備運輸道路。為解決上述問題，經與設計、監理、業主溝通同意，在導流洞上游修建一座漫水橋。

漫水橋位于導流洞上游約10m處，主要連接左右岸交通。橋長42m，橋面高程1294.50m，分為左、右兩部分，左、右側橋臺各設延伸道路，分別延伸至右岸2#公路及左岸集渣平臺處。右半部分橋面寬4.5m，采用在鋼筋石籠上布置9節內徑1.8m的涵管，并澆筑80cm厚混凝土的形式；左半部分根據現場地形填筑為一個可錯車的平臺，漫水橋上下游采用鋼筋石籠護底、護坡，以自然坡比填筑至設計高程的形式。

由于在大壩上游增設了漫水橋，制約左岸開挖出渣問題得到有效解決，為后續主體工程提前達到截流目的奠定了堅實的基礎。

2.4　過水圍堰技術創新

象鼻嶺水電站所處河流汛枯流量相差變化較大，導流洞過流能力有限，主河床上下游圍堰設計為過水圍堰，即枯期擋水、汛期過水。投標文件中圍堰采用土石堰體、混凝土面板過水的結構形式，上游圍堰頂部高程為1301.00m，迎水面坡比為1∶2.5，背水面坡比分別為1∶5.0和1∶1.5。土石堰體與堰基防滲采用復合土工膜結合高壓旋噴灌漿防滲；過水面為1.0m厚C20混凝土面板，上下游坡腳均采用鋼筋石籠和塊石壓腳和護坡。下游圍堰頂部高程為1286.70m，迎水面坡比分別為1∶5.0和1∶1.5，背水面坡比為1∶2.5。土石堰體與堰基防滲均采用高壓旋噴灌漿防滲；過水面為1.0m厚C20混凝土面板，上、下游坡腳均采用鋼筋石籠和塊石壓腳和護坡。

根據實際施工進度計劃，由于一枯不能確保大壩上升超過上游圍堰頂高程，一汛需由導流洞和大壩聯合泄洪，汛后需恢復圍堰，進行基坑排水和清淤。考慮費用和工期，2014年組織相關技術、施工人員對施工圖紙及實際進度計劃進行認真研究后，經設計、監理、業主同意，對原設計的圍堰結構進行了調整。

調整后圍堰結構為：上游圍堰頂高程1302.00m，堰體為土石料，上游邊坡1∶2.5，下游邊坡截流戧堤以上為1∶3.3，戧堤以下為1∶1.75，截流戧堤設置在距圍堰軸線下游25m處，高14.77m，頂寬10m，上游坡度為1∶1.5，下游坡度為1∶2.0。為減少過流時上下游圍堰間水位落差，降低圍堰沖毀風險，同時減少上游圍堰工程量，故在上游圍堰1297m以上設自潰子堰。自潰子堰采用黏土麻袋（外側采用麻袋、內側芯墻采用黏土）形式。為防止水位變幅對上游堰坡的不利影響，在其上設置有護坡塊石。堰體的過水保護體系采用混凝土面板和塊石護坡，戧堤頂部以下采用鋼筋石籠護面，圍堰堰腳處覆蓋層表面鋪設一層鋼筋石籠。

下游圍堰堰頂高程1290.00m，堰體為土石料，上游邊坡1∶2.5，下游邊坡截流戧堤以上為1∶5，戧堤以下為1∶1.75，截流戧堤設置在距圍堰軸線下游30m處，高7.3m，頂寬12m，上游坡度為1∶1.5，下游坡度為1∶1.75。為防止水位變幅對上游堰坡的不利影響，在其上設置有護坡塊石，堰體的過水保護體系采用混凝土面板和塊石護坡，為防止圍堰過水對下游坡腳的淘刷，在戧堤的下游坡設置鋼筋石籠護坡。

過水圍堰的優化從根本上解決了一枯不能確保大壩上升超過上游圍堰頂高程，一汛需由導流洞和大壩聯合泄洪問題。優化后的過水圍堰增加了5m高的自潰堰體，基本解決了圍堰度汛標準低及因圍堰形成庫容較大，影響工程安全性能的問題。優化后的過水圍堰，工程量相對減少，施工難度有所降低，部分緩解了基坑開挖工期緊張問題，同時減少了汛后圍堰恢復占用的直線工期，為后期大壩混凝土順利澆筑奠定了基礎。

2.5　玄武巖制砂工藝改造

砂石加工系統是最早開工建設的項目之一，由于初期原材料、機械設備、人員及生產條件的不完善等因素，細骨料的石粉含量和細度模數波動稍大，砂石骨料品質較低。砂石系統玄武巖細骨料細度模數（常態砂為2.75，碾壓砂2.82）、石粉含量（常態砂為7.0％，碾壓砂12.3％）相對規范要求偏低，并且常態砂粒形較差。為彌補砂石品質偏差問題，在大壩混凝土一枯施工中，混凝土拌制中增加粉代砂5％的摻量來滿足設計及規范要求。

原規劃砂石系統超細碎車間設計處理能力為600t/h，設計加工強度為400t/h，車間內設置2臺型號為PL7300立軸沖擊式制砂機，給料粒徑小于20mm，制砂車間配置對輥機1臺（預留一臺棒磨機工位），設計處理能力120t/h，設計加工強度100t/h。原砂石系統建成并投入運行時，除制砂車間配置對輥機1臺外，其他設備均已安裝并正常運行。

為了提高細骨料石粉含量，保證施工質量，提高質量可信度，控制施工成本，有必要采取措施提高玄武巖人工砂的細骨料品質，使細骨料品質達到優良。經過專家咨詢后決定對制砂工藝進行改造，增加1臺對輥機，在制砂車間增加1臺高速立軸破碎機；同時新增一細骨料整形車間，車間布置在系統沉淀池與成品料倉之間，占地120m2，車間內布置2臺MBS-Z2136棒磨機。通過新增加1臺對輥機、1臺立軸破碎機、2臺棒磨機，可使石粉含量增加至18％左右。采用棒磨機棒磨，可以調整砂的細度模數，用來補充立軸式沖擊破碎機所制備的砂細度模數偏大、顆粒級配不理想的問題，通過聯合制砂及摻和工藝得到優質的砂產品。

經對原系統及改造后系統分析，本次系統改造取得了一定的效果，提高了成品碾壓砂的石粉含量，改善了細骨料的細度模數，為后續二枯大壩碾壓混凝土施工奠定了基礎。

2.6　中孔壩段大型懸臂梁結構采用預制模板工藝

中孔泄洪壩段下游1314.50～1325.41m高程有兩個結構設計均為長11.18m、寬12m、高10.91m、坡比為1∶1.0247的懸臂結構。

按傳統施工工藝，懸臂梁結構（牛腿）施工通常采用組合鋼模進行施工，需在施工現場進行模板、操作平臺及背后安全支撐系統安裝及后期施工完成后需拆除模板系統，這樣占用直線工期較長，需一次性投入較多材料及施工資源，且施工部位為臨邊作業、高空作業，安全問題突出。

考慮該部位懸臂結構施工工期緊、工作量大及安全隱患多等因素，有必要對該部位施工進行工藝改造。為了滿足施工便利、縮短直線工期和結合安全經濟的原則，根據作業面現場實際施工條件，并結合以往類似工程應用情況，項目技術人員研討確定對大壩中孔下游懸臂梁結構（牛腿）采用鋼筋混凝土預制模板進行澆筑施工。

混凝土預制模板主要由與牛腿結構配合比相同的常態混凝土及內部受力鋼筋網組成，在預制廠提前預制完成且強度達標后再運至現場進行安裝，安裝可以利用大壩已投入運行的20t輻射式纜機，該模板安裝較為方便，可減少牛腿常態混凝土備倉時間，縮短工期；相比傳統工藝，消耗材料較少；施工過程中模板不易變形，且設計模板包含于牛腿體型中，無須拆模，無須進行消缺處理，便于體形控制且外表美觀；施工人員在模板安裝時均在倉內進行，安全可靠。

通過采取工藝改造對中孔下游大型懸臂結構牛腿進行施工，減少了人力、物力方面的投入，且解決了大壩壩后上下工作面交叉施工帶來的安全隱患問題。

2.7　快速測量放樣系統在雙曲拱壩中的應用

根據進度計劃安排，碾壓混凝土雙曲拱壩混凝土月澆筑高峰強度約為10萬m3，采用翻轉模板24小時不間斷作業連續上升，這就要求施工過程中測量人員快速、準確地對壩面模板進行定位。

傳統的測量放樣方法多為可編程計算器配合全站儀進行計算放樣，而象鼻嶺水電站壩型為拋物線雙曲拱壩，左右岸曲線函數不同，根據現場要求，需要對任意點位的壩面參數進行計算放樣，傳統的測量放樣方法已無法滿足快速施工的需求。為滿足項目連續澆筑施工，縮短立模板校正時間，需要建立一套快速測量、放樣計算系統，這就需要尋求新的方式對雙曲拱壩的壩面參數進行快速、準確的計算和放樣。

根據工程的實際情況，結合大壩三維模型，項目聯合軟件研究人員開發出一款針對性的快速測量軟件，通過掌上電腦（PDA手簿）上的創新軟件操控儀器進行測量，并實時將返回的數據進行對比計算，及時得出測量結果及偏差，減少人工測算步驟，縮短測量時間，降低過程誤差。本技術將測量儀器、掌上電腦通過創新軟件有機高效結合，三位一體進行測量工作，形成軟件集成化快速智能測量。

采用該測量技術方案，全站儀采集測量數據后，自動發送數據到掌上電腦，由軟件分析點位關系，對比所測點位與設計值之差，指導點位進行調整；同時可計算任意高程面的壩體參數，自動生成CAD圖形，便于壩體體型圖繪制和工程量計算。既加快了現場施工測量放樣的速率和準確度，減少了勞動力投入，也為內業資料整理、工程量計算提供了便利，而且為拱壩快速施工提供了技術支撐。