色拉龙水电站的坝顶预制梁的预制和吊装
（刊登于《云南电业》2019（12）：41-45）
邹仕华
（云南省能源投资集团有限公司 云南 昆明 650228）
摘 要：色拉龙水电站的坝顶预制梁52片，分布在溢流坝表孔处44片、进水口清污门机轨道处8片。分T型梁和U型梁2种，细分9种，为非预应力预制板梁。每一种预制梁的跨度、形体、配筋、混凝土标号、重量不尽相同，从骨料、水泥、配合比的选定到板梁的预制、养护、验收、运输、吊装等过程，体现板梁预制的技术含量。通过28天龄期强度之后，以100%成功率吊入预定位置，发挥预制板梁的功能优势。以此研究，推广借鉴到今后类似工程。
关键词：色拉龙水电站；坝顶；预制梁；预制；吊装
中图分类号：F414
Prefabrication and Hoisting of Precast Beams on the Dam Crest of Xelanong Hydropower Station
Zou Shihua
（YunNan Provincial Energy Investment Group Co.LTD. Yunnan Kunming 650228）
[ Summary] There are 52 precast beams on the dam crest of Xelanong hydropower station, 44 at the surface holes of overflow dam and 8 at the track of the water inlet trash cleaning gate machine. There are two kinds of T-beams and U-beams, and nine kinds of them are subdivided, which are non prestressed precast slab beams. The span, shape, reinforcement, concrete grade and weight of each precast beam are different. From the selection of aggregate, cement and mix proportion to the prefabrication, maintenance, acceptance, transportation and hoisting of slab beam, the technical content of slab beam prefabrication is reflected. After 28 days of strength, the prefabricated slab girder is hoisted into the predetermined position with 100% success rate to give full play to its functional advantages. Based on this research, it can be extended to similar projects in the future.
Key words: Xelanong Hydropower Station; Dam Top； Prefabricated Beam； Prefabrication; Hoisting
【收稿日期】2019-11-
【作者简介】邹仕华（1970-），男，湖北潜江人，工学学士，水利水电工程硕士，经济学硕士，正高级工程师，高级职业经理人，省级电力市场监管咨询专家，研究方向是水能动力工程、传统能源经济。
色拉龙水电站的坝顶预制梁[1]分布在溢流表孔处和进水口清污门机处，都是非预应力的，不需要张拉。非预应力板梁工程中预支板式常见的方式主要采取预制场预制，钢筋绑扎，混凝土浇筑成型。电缆沟梁和油管沟梁为U型梁，其他均为T型梁。
1.工程概况
色拉龙水电站拥有大（2）型水库，装机容量7万千瓦，年发电量2.699亿千瓦时。坝址控制流域面积2879平方千米，多年平均流量90.6立方米/秒，水库正常蓄水位▽215米，对应库容8.81亿立方米，死水位▽206米，调节库容2.84亿立方米，具备年调节能力。枢纽工程由混凝土挡水坝、溢流坝、引水发电系统、发电厂房及开关站组成。坝长619米，其中，左岸坝肩90米，左岸挡水坝段（1#-9#）175米，溢流坝段（10#-12#）71米，导流底孔坝段（13#）19米，进水口及厂房坝段（14#-15#）34米，右岸挡水坝段（16#-23#）160米，右岸坝肩70米。
坝顶高程▽219.5米，左岸挡水坝段便于运输通行的坝顶宽度6米，溢流坝顶部平台上下游宽度56米，进水口坝段顶部平台上下游宽度20米。4个表孔沿坝轴线方向的跨度14米，进水口4个拦污栅孔（也是清污孔）沿坝轴线方向的跨度5.5米，这些有跨度的高空结构物之间，通过预制梁连接。
2.主要工程量和预制梁分布
每个表孔设置11片预制梁，从上游至下游，依次排列为L3-L2-L1-L4—L5-L5-L5-L5-L1-L6---L7。进水口每个清污孔设置1片门机轨道梁L8和1片人行交通梁L9。
溢流坝表孔门机轨道梁L1每片预制，T型梁，用料钢筋和钢板3.55吨，混凝土C40W6F100（二）4.19立方米，单体重量约10.46吨。每个表孔设置2片门机轨道梁，则该类型预制梁用料钢筋和钢板28.40吨，混凝土33.52立方米，约重83.80吨。（如表1）
电缆沟梁L2每片预制，U型梁，用料钢筋和钢板2.22吨，混凝土C25W6F100（二）10.43立方米，单体重量约26.06吨。每个表孔设置1片电缆沟梁，则该类预制梁用料钢筋和钢板8.88吨，混凝土41.72立方米，约重104.30吨。
上游栏杆人行交通梁L3每片预制，T型梁，用料钢筋和钢板1.47吨，混凝土C30W6F100(二)7.85立方米，单体重量约19.63吨。每个表孔设置1片这类预
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表1.色拉龙水电站的坝顶预制梁指标一览表 |
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序号 |
名称 |
代号 |
数量（片） |
类型 |
尺寸（米）（长×宽×高） |
封端板尺寸（米）（宽×高） |
肋板尺寸（米）（宽×高） |
每片梁的钢筋和钢板重量（吨） |
混凝土（立方米） |
钢筋混凝土重量（吨） |
备注 |
|
1 |
溢流坝表孔门机轨道梁 |
L1 |
2 |
T型梁 |
15.5×0.90×1.70 |
0.50×1.70 |
0.50×1.20 |
3.55 |
4.19 |
10.46 |
4个表孔。8种钢筋，预制砼C40W6F100（二）龄期28天强度4.185方，肋板间隔3.35米。吊环，两端各一个，钢筋埋深1.4米外露0.1米，勾耳0.2米。橡胶支座2块。沥青麻布填缝，浇筑二期砼（下同）。 |
|
2 |
溢流坝表孔电缆沟梁 |
L2 |
1 |
U型梁 |
15.5×1.30×1.15 |
/ |
/ |
2.22 |
10.43 |
26.06 |
沟内净空（宽×高=0.9×0.85米），6种钢筋，预制砼C25W6F100（二）龄期28天强度10.425方。Ф100mmPVC排水沟向下游侧水平夹角15度排水。吊环，钢筋埋深1.15米，外露0.1米，勾耳0.2米。橡胶支座4块。 |
|
3 |
溢流坝表孔上游栏杆人行交通梁 |
L3 |
1 |
T型梁 |
15.5×1.21×1.05 |
0.25×1.05 |
0.25×0.75 |
1.47 |
7.85 |
19.63 |
6种钢筋，预制砼C30W6F100（二）龄期28天强度7.85方，肋板间隔3.35米。吊环，钢筋埋深1.05米外露0.1米，勾耳0.2米。橡胶支座6块。 |
|
4 |
溢流坝表孔检修门槽栏杆人行交通梁 |
L4 |
1 |
T型梁 |
15.5×0.46×1.05 |
0.20×1.05 |
0.20×0.75 |
1.06 |
4.19 |
10.47 |
6种钢筋，预制砼C30W6F100（二）龄期28天强度4.1875方，肋板间隔3.35米。吊环，钢筋埋深1.05米外露0.1米，勾耳0.2米。橡胶支座2块。 |
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5 |
溢流坝表孔车行交通梁 |
L5 |
4 |
T型梁 |
15.5×1.25×1.50 |
0.30×1.50 |
0.30×1.10 |
2.05 |
10.09 |
25.23 |
6种钢筋，预制砼C30W6F100（二）龄期28天强度10.09方，肋板间隔3.35米。存在边梁和中梁之分，边梁外侧为直角，边梁内侧和中梁两侧为45度坡角。吊环，两头各一个，钢筋埋深1.4米外露0.1米，勾耳0.2米。橡胶支座2块。 |
|
6 |
溢流坝表孔下游栏杆人行交通梁 |
L6 |
1 |
T型梁 |
15.5×1.03×0.90 |
0.25×0.90 |
0.25×0.70 |
1.30 |
6.47 |
16.17 |
6种钢筋，预制砼C30W6F100（二）龄期28天强度6.4675方，肋板间隔3.35米。吊环，两头各一个，钢筋埋深1.4米外露0.1米，勾耳0.2米。橡胶支座2块。 |
|
7 |
溢流坝表孔油管沟梁 |
L7 |
1 |
U型梁 |
15.5×1.00×1.10 |
/ |
/ |
2.02 |
8.95 |
22.38 |
沟内净空（宽×高=0.6×0.8米），6种钢筋，预制砼C25W6F100（二）龄期28天强度8.95方。Ф100mmPVC排水沟两侧水平夹角15度排水。吊环，钢筋埋深1.10米，外露0.1米，勾耳0.2米。橡胶支座4块。 |
|
8 |
进水口坝段清污门机轨道梁 |
L8 |
1 |
T型梁 |
6.5×1.20×1.00 |
0.30×1.00 |
/ |
3.37 |
3.87 |
9.67 |
4扇拦污栅门。6种钢筋，预制砼C30W6F100（二）龄期28天强度3.87方。吊环，两头各一个，钢筋埋深0.9米外露0.1米，勾耳0.2米。两端各垫1块45×30×2mm钢板当支座。 |
|
9 |
进水口坝段上游栏杆人行交通梁 |
L9 |
1 |
T型梁 |
6.5×1.20×1.00 |
0.30×1.00 |
/ |
3.37 |
3.87 |
9.67 |
4扇拦污栅门。6种钢筋，预制砼C30W6F100（二）龄期28天强度3.87方。吊环，两头各一个，钢筋埋深0.9米外露0.1米，勾耳0.2米。两端各垫1块45×30×2mm钢板当支座。 |
|
|
合计 |
|
52 |
|
|
|
|
120.43 |
377.39 |
943.48 |
|
制梁，则该类预制梁用料钢筋和钢板5.88吨，混凝土31.40立方米，约重78.50吨。
检修门槽栏杆人行交通梁L4每片预制，T型梁，用料钢筋和钢板1.06吨，混凝土C30W6F100(二)4.19立方米，单体重量约10.47吨。每个表孔设置1片这类预制梁，则该类预制梁用料钢筋和钢板4.24吨，混凝土16.76立方米，约重41.90吨。
车行交通梁L5每片预制，T型梁，用料钢筋和钢板2.05吨，混凝土C30W6F100(二)10.09立方米，单体重量约25.23吨。每个表孔设置4片车行交通预制梁，则车行交通预制梁用料钢筋和钢板32.80吨，混凝土161.44立方米，约重403.60吨。
下游栏杆人行交通梁L6每片预制，T型梁，用料钢筋和钢板1.30吨，混凝土C30W6F100(二)6.47立方米，单体重量约16.17吨。每个表孔设置1片这类预制梁，则该类预制梁用料钢筋和钢板5.20吨，混凝土25.88立方米，约重64.68吨。
油管沟梁L7每片预制，U型梁，用料钢筋和钢板2.02吨，混凝土C25W6F100（二）8.95立方米，单体重量约22.38吨。每个表孔设置1片油管沟梁，则油管沟预制梁用料钢筋和钢板8.08吨，混凝土35.80立方米，约重89.50吨。
进水口清污门机轨道梁L8每片预制，T型梁，用料钢筋和钢板3.37吨，混凝土C30W6F100（二）3.87立方米，单体重量约9.67吨。每个进水口清污孔（也为拦污栅孔）设置2片清污门机轨道梁，则该类预制梁用料钢筋和钢板13.48吨，混凝土15.48立方米，约重38.70吨。
进水口上游栏杆人行交通梁L9每片预制，T型梁，用料钢筋和钢板3.37吨，混凝土C30W6F100（二）3.87立方米，单体重量约9.67吨。每个进水口清污孔（也为拦污栅孔）设置1片上游栏杆人行交通梁，则该类预制梁用料钢筋和钢板13.48吨，混凝土15.48立方米，约重38.70吨。
52片预制梁，总共用料钢筋和钢板120.43吨，混凝土377.39立方米，约重943.48吨。
3.预制
3.1.场地的选取
在左坝肩▽230米区域，50米×40米的范围内，进行场地平整，通电，硬化，引水，排水，形成多片梁同时平行预制的场地。事先浇筑底模，备齐定制的各类异形钢模、支撑和系列工器具。对外连接的道路畅通，便于原材料的运入，也便于成品运输至大坝指定区域。预制场地距离大坝安装点的最远里程不足300米，便捷，经济。
3.2.骨料、水泥和配合比的选定
（1）配合比设计技术指标
色拉龙水电站预制梁混凝土配合比[2]设计要求满足主要设计指标、混凝土施工强度保证率、均匀性与和易性要求。防止混凝土强度的波动和施工质量的不均匀性，混凝土配制强度留有一定富余度，符合下列计算公式。
fcu.0=fcu,k+tσ
式中，fcu.0—混凝土配制强度，MPa；fcu,k—混凝土设计龄期的强度标准值，MPa；t—概率度系数，当保证率P=95%时，取t=1.645；σ—混凝土强度标准差，MPa，σC25=4.0，σC30=4.5，σC40=5.0。
混凝土强度保证率P为95%，概率度系数t为1.645，则C25W6F100（二）、C30W6F100（二）、C40W6F100（二）的配制强度分别为31.6MPa、37.4MPa、48.2MPa。（详见表2）
表2.色拉拢水电站坝顶预制梁混凝土配合比设计技术指标一览表
|
序号 |
混凝土设计等级 |
级配 |
设计龄期及保证率 |
粉煤灰掺量 |
坍落度（毫米） |
HZ-03型缓凝高效减水剂 |
HZ-10型引气剂 |
配制强度（MPa） |
|
1 |
C25W6F100 |
二 |
28d，P=95% |
30% |
50-70 80-120 140-160 |
1.1% |
0.8/万 |
31.6 |
|
2 |
C30W6F100 |
二 |
28d，P=95% |
30% |
50-70 80-120 140-160 |
1.1% |
0.8/万 |
37.4 |
|
3 |
C40W6F100 |
二 |
28d，P=95% |
30% |
50-70 80-120 140-160 |
1.1% |
0.8/万 |
48.2 |
（2）水泥、粉煤灰、骨料等的选定
水泥选用距离坝区里程约300千米的吉象P·O52.5水泥，其密度为3.13克/立方厘米，细度为0.8%∈[0，10%]，安定性为合格，初凝110分钟∈[45,+∝），终凝178分钟∈[0,600]，28天抗折强度8.4MPa∈[7.0,+∝），28天抗压强度59.7MPa∈[52.5,+∝）。
粉煤灰选用邻国越南的TD1粉煤灰，密度为2.25克/立方厘米，细度为17.3%∈[0,25%]，安定性为合格，需水量比96.0%∈[0,105%]，烧失量6.11%∈[0, 8.0%]，含水量0.4%∈[0,1.0%]。
砂石骨料采用距离坝区95千米之外的车邦[2]料场灰岩，经砂石系统破碎加工而成的人工砂石骨料。通过振实容重试验，获得骨料级配最佳比例，二级配小石:中石=45%:55%，该级配的振实容重最大，空隙率最小。
拌合用水来自电站统一采用的供水系统，拌合水取样指标满足设计规范要求。二级配在0.5水胶比、砂率为42%时，溜槽入仓浇筑预制梁的混凝土单位用水量为145千克/立方米。养护用水来自预制场周边30米以内的高位水池。
外加剂选用国内品牌，包括HZ-03型缓凝高效减水剂和HZ-10型引气剂。前者的掺量1.1%，减水率为30.6%∈[25%,+∝），含气量为2.4%∈[0,2.5%]，泌水率为19%∈[0,70%]，初凝时间105分钟∈（90,+∝），28天抗压强度比为132%∈[130%,+∝）。后者的掺量为0.8/万,减水率为7.1%∈[6%,+∝），含气量为4.6%∈[4.5%,5.5%]，泌水率为52%∈[0,70%]，初凝时间10分钟∈[-90,120]，28天抗压强度比为92%∈[85%,+∝）。
3.3.钢筋绑扎和钢板、吊环的埋设
依据设计提供的施工图，承包人合理下料，配筋和加工成型，钢筋和钢板的型号、材质、数量均有明确规定。
3.4.混凝土浇筑和养护
特制异型钢模立好加固之后，砼罐车输送，以传统的入仓方法进行混凝土浇筑。该区域存在三种标号的混凝土同时浇筑，从拌和、来料、入仓、振捣等多个环节，防止和避免混仓。合理控制浇筑节奏，不宜太快，也不宜太慢，适度的浇筑速度，防跑模，防漏浆。
浇筑关键，养护也关键。随时专人洒水，24小时专人看守，严防因养护不到位造成预制板梁龟裂。
4.预制梁的验收和运输
预制梁的验收从外观质量开始，严格量测其设计尺寸，光洁度和可能的裂纹，回弹其密实度，并分析浇筑过程中取样的混凝土试块的试验报告，综合评定板梁的预制质量。拒绝次品，严控次品，确保产品合格或优良（因为合格与优良同工程投资有关）。
300米的水平运输，由传统拖车改装而成的运梁平车来完成，即前后两轮分离，靠板梁和引擎数据线连接前后车轮，前轮上安装一套简易的引擎作为运输前行的动力。运输至溢流坝段表孔间的架桥机下，后续交给架桥机。运输过程简捷，安全，经济。
5.预制梁的吊装
（1）运梁：两台运梁平车采用小于500米/小时的速度，运梁时，每台运梁车配备一个司机三个工人，三个工人拿木楔分别跟随四组行走轮，观察电机运行情况，并在运梁过程中检查支撑是否松动。
（2）喂梁及纵向移动：运梁平车前行，进入架桥机[3]后部主梁内（如图1所示），后运梁平车距架桥机后支腿300毫米时，运梁车停止前进并设止轮器，前起吊天车运行至梁吊点处停车。安装吊具，并与前起重吊具连接牢靠。解除梁前端支撑，前起吊天车吊梁前端，然后同时开动前起吊天车、后运梁平车，两车以不大于147米/小时的速度前进，当后运梁平车运行至前运梁平车净距300毫米时，两车同时停止前进行并设止轮器。后起吊平车运行至梁尾端吊点处，安装吊具，并与起吊天车连接牢靠，解除梁后端支撑。后起吊平车吊起梁后端，此时，两起吊平车已将预制梁吊起，运梁车退至梁场，准备运送下一片梁。以门机轨道梁[4][5]，各类交通梁，电缆沟梁等，为相对便捷现场实际的前后吊装顺序。
（3）架桥机带梁横移：前、后起吊天车将外边梁纵向运行至前跨位，落梁距支座垫石50毫米时停止，注意保持梁的稳定，整机带梁横移至距外边梁最近的一片梁的位置，落梁，做好翼缘板处的支撑，改用架桥机主梁吊架起吊边梁，整机携梁移至外边梁位置（距落梁位置150毫米）停车。继续横移时用倒链带住梁体，随横移过程同步放松倒链。对于内边梁，直接横移至相对应的落梁位置。
前、中支腿横移轨道上用油漆每100毫米标识距离，以观察前、中支腿是否同步，横移时，前、中支腿处派专人手持木楔观察运行情况，如有导常现象，及时停车垫木楔检查，横向移动速度不得大于151米/小时。
图1.色拉龙水电站坝顶预制梁吊装过程现状图
吊装到位的预制梁，封端板结合处填充沥青麻布，表层浇筑二期混凝土至坝顶预定高程，发挥预制梁的优势功能。
6.结语
（1）色拉龙水电站的坝顶预制梁种类较多，9类，其形体、配筋、混凝土标号、跨度、重量等不尽相同，在板梁预制领域具有一定代表性。
（2）预制场地的选取，骨料、水泥和配合比的选定，钢筋绑扎、钢板和吊环的埋设，混凝土浇筑和养护，等等，都是出产合格或优良预制梁的必要条件，色拉龙水电站的预制工艺值得推广。
（3）预制过程中的指标均有试验数据作支撑，为实际作业提供科学依据，也富有一定技术含量。
（4）预制梁的联合验收环节，必不可少。监理人主导，并由参建各方共同完成，把关工程质量的同时，进一步履行合同规定的权利与责任。
（5）架桥机这种成熟工艺和设备，也是应用广泛，为色拉龙水电站坝顶预制梁的高效吊装提供了便利。
参考文献
[1]汤明，陈立新，赵昌盛，刘伟，刘正帅，浅析白市水电站坝顶预制梁架设[J]，水电施工技术，2011（4）：14-21
[2]邹仕华，色拉龙工程坝体变态混凝土设计与施工的研究[J]，浙江水利水电学院学报，2018(12):26-33
[3]安芳科，侯彬，架桥机在河床式水电站坝顶预制梁吊装中的应用[J]，水电施工技术，2018（2）：21-27
[4]陈华兵，张宁，周磊，郭春雷，戈兰滩水电站坝顶门机及交通桥设计[J]，水利水电工程设计，2009(1):17-20
[5]王辉，张海峰，沙阡水电站大坝门机大梁及坝顶交通桥施工[J]，建筑科技与管理学术交流会论文集，2016（5）：
