林群妹
中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌 443002
摘要：传统大型缆机导航和防撞主要以人工监测指挥和编码器机械定位为主，工作量大、效率低、人员安全难以保证，不满足工程信息化、智能化全天候施工安全监测需求。我国已建200m级拱坝通过在事故门槽内搭设多段悬挑脚手架作为作业平台进行事故门槽施工，安全隐患突出。
关键词：高地震烈度区；高拱坝；施工；关键技术
1 概述
大岗山水电站坝址位于四川省雅安市石棉县挖角乡境内，为大渡河干流规划的22个梯级电站的第14个梯级电站。电站枢纽主要由210m双曲拱坝拦水建筑物、右岸开敞式泄洪洞消能建筑物、左岸地下厂房引水发电建筑物、水垫塘和二道坝组成。双曲拱坝坝高210m，坝顶厚10m，坝底厚52m，最大中心角94.15°，坝顶中心线弧长635.467m，厚高比0.248，弧高比3.026，上游倒悬度0.12，坝体混凝土约350万m3。
2 国内外现状分析
随着我国基础工程建设的快速投入，在施工工程量大、技术难度高和工期紧凑等多重因素影响下，大型缆机因对地形复杂、难以通行的大型施工现场具有良好的适用性，已经在大型水电站、超高建筑物和大型高架桥梁等施工现场得到广泛应用。但由于工程施工现场干扰因素众多，施工安全面临严峻的挑战，也对当前信息化施工的安全管理水平也提出了更高要求。传统大型缆机导航和防撞主要以人工监测指挥和编码器机械定位两种方式为主，工作量大、效率低、人员安全难以保证，无法满足当前重大工程的信息化、智能化的全天候施工安全监测需求。
我国大量修建拱坝是在70年代以后，且主要为中小型砌石拱坝。我国已建和在建高度超过200m的拱坝主要有二滩水电站双曲拱坝、拉西瓦、溪洛渡、锦屏一级、小湾等，这些工程事故门槽施工时，在事故门槽内搭设多段悬挑脚手架作为作业平台，人工及材料成本高，安全隐患突出。
3 研究背景
⑴大岗山水电站位于深山峡谷，地质地形条件复杂，孔洞结构多，设计标准高，施工难度大。为了确保大坝混凝土浇筑施工的顺利进行，现场投入使用的施工设备呈立体交错布置，特别是4台平移式无塔架缆索起重机与其它设备彼此的工作范围多有重叠现象，传统大型缆机导航和防撞主要以人工监测指挥和编码器机械定位两种方式为主，工作量大、效率低、人员安全难以保证，无法满足工程信息化、智能化的全天候施工安全监测需求。
⑵大坝深孔进口事故门槽为1:0.15坡比的斜门槽，竖直最大高度86m，深孔坝段浇筑至1123m高程以后，事故门槽上部被深孔进口闸墩牛腿覆盖，缆机无法直接吊运任何材料到事故门槽内，门槽预埋件及二期混凝土施工将变得更加困难。事故门槽施工与大坝混凝土浇筑存在严重上下交叉作业情况，门槽内施工通道及防护搭设难度大，安全隐患严重。
⑶大坝泄洪深孔坝顶门机轨道梁由原设计的预制T形梁变更为大型现浇混凝土牛腿，牛腿结构从1102m高程起坡，向坝前延伸至1135m高程，牛腿最大悬挑幅度26m。由于设计变更及左岸缆机取料平台占压进水口段部分拆除以后，取料平台长度不能满足混凝土浇筑要求，部分坝前牛腿无法直接利用缆机进行混凝土浇筑，造成深孔坝前牛腿混凝土浇筑困难，严重影响大坝混凝土施工进度。
⑷大岗山高拱坝混凝土方量大，孔洞多，结构复杂，单仓混凝土浇筑量大，结构部位混凝土主要采用二级配混凝土，水泥用量较大，混凝土浇筑完成后水化热较大，易产生温度裂缝。
4 主要技术创新
⑴基于GNSS/INS集成的大型缆机智能诱导与防撞预警关键技术
传统大型缆机导航和防撞措施主要以人工监测指挥和编码器机械定位两种方式为主，但由于工作量大、效率低以及人员安全难以保证，无法满足当前重大工程的信息化、智能化的全天候施工安全监测需求。
通过开展基于GNSS/INS集成的大型缆机智能诱导与防撞预警关键技术研究及应用，采用GNSS和INS集成技术，探索了适应复杂地形条件的GNSS/INS 组合定位的高精度处理算法，设计出了嵌入式高精度缆机定位的硬件终端设备，建立了不同施工模式下的缆机智能诱导防撞预警模型，研发出基于GIS的大型缆机智能诱导与防撞的业务化软件平台，具有实时性、连续性、自动化、高精度等特点。通过精确定位大型缆机的位置、诱导大型缆机的安全施工运行、以及实时预警潜在障碍物目的，全方位解决了复杂施工工况和多变自然环境下大型缆机全过程运行的智能诱导问题，为缆机高效安全的信息化施工提供了技术支撑。
⑵无塔架平移式缆机快速安装施工工法
大岗山电站采用4台无塔架平移式缆机实现了大坝高效、安全的混凝土浇筑施工，而前期4台无塔架平移式缆机的快速、安全安装是需要克服的关键技术难题。通过开展技术研究，形成了一套无塔架平移式缆机快速安装施工工法，该工法操作简单、实用性强，在保证平移式缆机的安装工期、质量、安全和造价方面都具有先进性和新颖性。
该项技术研究成果在大坝浇筑工程施工中得到了全面应用，安全性能良好、保证了工程质量及工期进度要求，安装完成的缆机运行状况良好。缆机安装工程施工达到了为电站大坝浇筑工程施工进行生产性试验的预期目标，为整个电站建设的全面展开探索了有益的经验。
⑶施工吊篮
大岗山双曲拱坝深孔门槽垂直高差大于80m，门槽整体施工难度大。原方案参考类似工程施工经验，采用搭设多段悬挑脚手架作为施工平台进行门槽埋件及二期混凝土施工，门槽施工与大坝混凝土施工同期进行，脚手架搭设滞后大坝混凝土施工约20m；分段完成门槽金属结构安装和二期混凝土浇筑。由于反复搭设、拆除悬挑脚手架，临时设施成本较高，且悬挑脚手架施工难度大、施工通道、安全防护不易布置；门槽相关施工项目与大坝混凝土同期进行，存在高空上、下交叉作业安全隐患；门槽各分段施工时间受到坝体上升速度制约，门槽施工效率偏低，且与大坝施工相互干扰，相互制约，影响工程整体施工进度。
通过研究发明并成功应用了施工吊篮，优化原深孔门槽施工方案。坝体浇筑至坝顶高程后，借助专用施工吊篮平台分段施工深孔检修门槽；避免门槽与坝体同期施工相互干扰，保证主体工程施工形象进度，提高深孔检修门槽施工效能。
⑷大坝泄洪深孔坝顶门机轨道梁混凝土浇筑施工方法
大坝泄洪深孔坝顶门机轨道梁由原设计的预制T形梁变更为大型现浇混凝土牛腿，需结合现场实际情况研究一种适用于牛腿混凝土浇筑施工方法。
通过开展技术研究，在相邻坝段布置2台混凝土泵机进行供料平台范围以外牛腿浇筑，泵机布置在相邻坝段最上游缆机运行线路上，由一台缆机负责定点供料，剩余部分坝段采用2#缆机、3#缆机进行常态混凝土浇筑。通过创新大坝泄洪深孔坝顶门机轨道梁混凝土浇筑施工方法，实现了大坝泄洪深孔坝顶门机轨道梁牛腿混凝土浇筑的快速施工。
5 结语
本项目研究通过开展基于GNSS/INS集成的大型缆机智能诱导与防撞预警关键技术、大高度深孔门槽快速施工技术、泄洪深孔坝顶门机轨道梁现浇施工技术和大体积混凝土裂缝控制技术等研究，并将研究成果成功应用于工程实践，解决了大岗山双曲高拱坝结构复杂、设计标准高、施工难度大、工期紧等技术难题，安全、高效、保质保量的完成了施工任务，大大节省了工程投资、缩短了工程建设工期。
本技术研究成果适用于超高建筑物和大型高架桥梁等建筑、交通、市政等重大工程，具有广阔的推广应用价值。
参考文献
[1]高地震区大岗山水电站拱坝设计.《水力发电》，Water Power-2015,41（7）
[2]高地震烈度区特高拱坝抗震设计.《水力发电》，Water Power-2009,35（5）
[3]杨房沟高拱坝抗震设计研究.《浙江水利科技》，Zhejiang Hydrotechnics-2014（6）
作者：林群妹，性别：女；出生年月日：1987年4月14日；学历：大学本科：研究方向：水利水电工程；