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收口網在百米高柵墩滑模施工難點研究與技術應

  • 時間:2015-08-30 18:29:41????????瀏覽量:????????作者:...
摘 要:拉西瓦水電站進水塔基礎的開挖與上部青石梁邊坡支護及混凝土襯砌施工相互干擾較大,嚴重影響了進水塔基礎開挖的施工進度。而攔污柵墩因其結構斷面尺寸小,體形復雜,曲線面多,模板制作和安裝都需要較長的時間,如攔污柵柵軌進行二期埋設,工期上將無法滿足機組發電的目標。本文對收口網在百米高柵墩滑模施工技術進行了重點研究和突破性的應用,解決了工程的技術、工期等難題,可為對其他類似工程提供借鑒。
收口網在百米高柵墩滑模施工難點研究與技術應用
前言:拉西瓦水電站進水塔基礎開挖受地質條件影響,工期嚴重滯后。如果用常規手段進行進水塔攔污柵柵墩的施工,整個工程將會延期半年,造成很大的經濟損失。如果采用整體滑模施工則避免了支模、拆模、搭拆腳手架等重復性工作,不僅施工進度更快、工效更高、材料消耗更少,而且最大限度地減少甚至避免了施工縫 , 使混凝土的整體性更好。本工程經多方論證,如果在 115m 高的進水塔施工中采用滑模施工,至少可節約工期7個月,保證了工程的整體進度。

1、工程概況:
   拉西瓦水電站位于青海省貴德縣與貴南縣交界的黃河干流上,是黃河流域裝機容量最大、大壩最高、單機容量最大的水電站。電站裝機容量 4200MW,大壩建成后水庫庫容 10.79 億 m3,安裝 6 臺 70 千瓦混流式水輪發電機組,年均發電量 102 億千瓦時。工程屬大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物為一級建筑物,主要任務是發電。水庫具有日調節能力。該工程由 250m 高的混凝土雙曲拱壩、壩后水墊塘及二道壩、壩身泄洪孔及右岸地下廠房主變開關室組成。

   電站進水塔緊靠右壩肩布置,進水塔形式為岸塔式,其基礎坐落在微風化的花崗巖上,巖體堅硬完整。6 個進水塔基礎呈臺階式布置,塔頂高程 EL2460.0m,進水塔前緣總長138.0m。 每個進水塔寬23m,長29m,前面為攔污柵,每個攔污柵有 2 個邊墩和3個中墩,墩間凈空3.5m,墩寬1.8m,墩厚 5m,柵墩之間布置有橫向聯系梁,距底板 27m 設有封頂板,封頂板以下通過曲線導墻與進水塔相連,封頂板以上通過縱向聯系梁與進水塔相連接。進水塔布設有攔污柵、檢修閘門、事故閘門和門式啟閉機一臺,快速液壓起閉機 6 套。各進水塔高程、高度如表1所示。
表1  進水塔高程、高度表
表1  進水塔高程、高度表

2、進水塔攔污柵墩滑模施工技術難點分析:
2.1、體型修改:
   滑模施工技術對于高墩混凝土結構,不但施工效率高,工期短,還因其避免了施工縫使結構整體性更好的優點,越來越多的受到重視。但因滑模施工自身特點也對工程提出了新的要求。拉西瓦水電站進水塔滑模采用施工在結構體形遇到的主要問題是:①攔污柵墩之間及它與塔體之間每隔7m ~ 7.5m 有一道聯系梁,如果滑模每上升7m~7.5m停止,過梁后再使用滑模施工,無法發揮滑模施工作用;②進水塔上游胸墻上游面為變斷面結構,同樣也不利于滑模施工;③檢修門槽和事故門槽二期預埋件均為過縫插筋,且門槽內部布置了四道全斷面的牛腿結構,這也給滑模施工造成了困難;④進水塔與攔污柵墩原設計為整體結構,現分開施工需增設一道豎向施工縫。

   針對以上問題,經多方溝通和反復認證,采取主要對策是:①將攔污柵墩之間的橫向聯系梁改為薄墻結構,攔污柵墩與進水塔之間的聯系梁在先期施工時預留梁窩及插筋,待塔體與攔污柵墩施工后再進行聯系梁的后期現澆施工;②將進水塔上游胸墻上游面修改為等斷面結構;③檢修門槽和事故門槽二期埋件改為預埋鋼板,牛腿部位預埋鋼筋和二期混凝土槽,牛腿后期施工;④進水塔與攔污柵墩間設一道縱向施工縫,采用筋過縫,使攔污柵墩和進水塔可進行獨立施工。經過上述體型修改,攔污柵墩具備了滑模施工形體條件。

2.2、優化施工機械布置:
2.2.1、難點:
   受現場地貌條件的限制,為了盡量減少開挖量,保證壩肩基礎開挖進度,使得進水塔施工場地狹小,并分成三個臺階體形,給混凝土澆筑施工機械布置帶來了極大的困難,也給現場門塔機的運行造成了非常的干擾。再加上進水塔混凝土施工在工期上始終存在趕工問題,進水塔按常規澆筑混凝土的垂直入倉手段明顯不足,而滑模施工混凝土入倉強度更高,且入倉要求均勻,還需平行進行金屬結構埋件的安裝,起吊就更無法滿足要求。

2.2.2、對策:
   對現場地形的變化情況進行深入細致的勘測研究,結合各種大型施工機械的性能參數,確定采用 2 臺塔機、2 臺圓筒高架門機相結合,并輔以混凝土泵、皮帶輸送機和BOX管的綜合布置方案。①在1#、2#進水塔背后回填混凝土布置一臺 DMQ900 門機,主要用于 1 #、2 #進水塔施工材料的垂直運輸;②在 3 #、4 #進水塔前沿引渠底板上布置一臺 K80/115 塔機,用于 3?!?5 #進水塔施工材料的垂直運輸;③在 6 #進水塔上游石門溝擋渣墻頂部布置一臺 C7050-YA851 型塔機,作為 6 #進水塔混凝土澆筑的垂直運輸手段。④增加一臺MQ600B 門機作為機動設備,前期布置在 5#、6 #進水塔前沿 EL2349m 高程的引渠底板上,用于 4 ?!?6 #進水塔施工前期的補充垂直運輸手段。后期待 1 #、2 #進水塔施工到頂后,將 DMQ600B 安裝到進水塔頂部,用于后期進水塔剩余工程施工和其它施工機械拆裝。

2.3、泵送及皮帶機配合 BOX 溜管解決高入倉強度問題:
2.3.1、難點:
   滑模施工時,每臺機組有 16 根攔污柵柵軌和 4 根水位計管需要隨著滑模施工進行一期埋設連續安裝作業,要長時間連續占用起吊設備,加之柵墩和塔體的鋼筋及模板的吊運,現場的門、塔機幾乎沒有進行混凝土垂直運輸的時間。而滑模是連續作業,入倉強度較高且要求均勻。受現場地形和空間條件限制,無法再增加其他大型起吊設備?,F有的起吊設備根本無法滿足滑模施工混凝土入倉強度的要求。

2.3.2、對策:
   針對這一難題,通過多種方案反復比較、計算,確定攔污柵墩滑模施工的混凝土采用泵送入倉。對于進水塔塔體的混凝土入倉選用了鋼棧橋、高排架、皮帶機配合 BOX 溜管輸送三級料進行垂直入倉的方案來解決。具體方案為:3#、4# 進水塔攔污柵墩墩體滑模施工和 5#、6# 進水塔攔污柵墩墩體滑模施工各布置一臺泵機進行混凝土入倉,泵機布置在進水塔前沿的引渠底板上。每兩座進水塔塔體共用一條皮帶機配合 BOX 管輸送三級配混凝土入倉。即在進水塔背后 EL2460.00m 高程布置一道鋼棧橋,在鋼棧橋與進水塔之間兩座進水塔分縫處搭設鋼管排架,然后在鋼棧橋與鋼管排架上布設皮帶機輸料系統輸送混凝土,通過布置在鋼排架前端的垂直 box 管卸入倉面的滑槽導料平臺。在此過程中,成功利用改制的box管解決了115m高度垂直輸送三級配混凝土入倉的問題,使進水塔混凝土入倉強度班產量達到 450m3左右,保證了滑模施工的混凝土入倉強度要求。
收口網圖
2.4、滑模施工的混凝土配合比:
   存在問題:因混凝土澆筑滑模施工是連續的,要求混凝土具有良好的和易性,且初凝時間不宜太長。如果采用門機加吊罐的方式入倉,難度不大。但由于地形地貌引起的設備布置原因,3# ~ 6# 進水塔攔污柵墩混凝土不具備吊罐入倉的條件,只能采用泵送入倉,且高達到 90m 以上。為了增加混凝土的可泵性且保證不出現堵泵事件,需在混凝土中摻加泵送劑,這樣會延長混凝土初凝時間,與滑模施工對混凝土特性的要求相矛盾。
   解決對策:通過進行 12 組不同配合比的混凝土試驗,經過各種特性指標的進行反復的比選,最終確定了兩種特性指標既滿足高泵送要求、又符合滑模連續施工要求的混凝土配合比?;炷羺狄姳?。

2.5、攔污柵柵軌一期埋設加固和精度控制:
2.5.1、難點:
   攔污柵柵軌除底節外,其余均為 5m 的標準段,每個柵墩內共有四根柵軌。常規的安裝方法是在一期混凝土中預埋插筋,調整后將柵軌加固在插筋上進行二期混凝土的回填,這樣保證了柵軌調整、固定的支點,便于精度控制?;J┕げ涣舳诨炷?,一次成型,要求柵軌安裝與柵墩混凝土澆筑同步上升,柵軌安裝在一期混凝土澆筑前進行。要求在沒有側向支點加固、且與混凝土同步上升的情況下,保證安裝精度。

2.5.2、措施:
   ①在加工廠內將同一個柵墩內的 4 根柵軌提前用型鋼組焊為一個立方體并保證剛度,從而保證各柵軌之間的相對幾何尺寸符合要求;②柵墩混凝土澆筑時,預埋型鋼,且頂部高于已安裝的柵軌頂部 200mm;③當滑模升至已裝柵軌頂部 500mm 時(底節在滑模開始前安裝),采用門機吊裝、高精度全站儀配合調整,保證柵軌安裝的空間位置尺寸;④采用掛線墜的方法調整柵軌垂直度符合要求;⑤為保證混凝土澆筑時,柵軌不產生位移,須采取以下措施:首先,將安裝段與回填段進行焊接連接。其次,將安裝段與預埋的型鋼進行斜撐加固。第三,更重要的是,須保證滑模爬升的爬桿與柵軌分離;⑥在滑模爬升施工時,派專人對正進行混凝土澆筑的柵軌進行監測,隨時掌握位置及變形情況。采取上述措施后,保證了滑模施工中攔污柵柵軌的安裝質量。

3、攔污柵柵墩滑模施工技術的應用:
3.1、鋼筋采用直螺紋連接技術:
   滑模施工要求為連續、快速上升,各工序環環緊扣,在保證質量的同時還必須快速才能保證滑模施工的正常進行。進水塔攔污柵柵墩結構中,每座進水塔攔污柵柵墩有 506 根直徑 32mm 的站筋,間距僅為70mm ~ 150mm,且需隨滑模上升的平筋安裝,同時還存在柵槽、測壓管等埋件安裝的干擾,如果采用常規焊接接頭滿足不了滑模上升速度的要求。所以倉內鋼筋連接大面積采用了直螺紋連接技術,加快了施工進度,降低了施工成本,取得了良好的效果。
表2  進水口滑模施工混凝土標號技術指標
表2  進水口滑模施工混凝土標號技術指標

3.2、施工縫模板采用快易收口網:
   因采用滑模施工而將攔污柵墩與進水塔之間的聯系梁改為預留梁窩后澆聯系梁的辦法,同時在攔污柵墩與塔體之間增設的施工縫為鋼筋過縫,這些地方需隨倉號上升立模。針對這一問題,引進、消化、吸收并推廣了免拆除快易收口網作為施工縫模板的技術。該模板具有方便、快捷,成型速度快,不用拆除即可續澆的優點,恰好的解決了滑模施工的施工縫模板需快速安裝的問題。

3.3、靜電脫模技術的應用:
   靜電脫模技術是通過兩相電極使混凝土膠原離子電解后在新澆混凝土和模板之間形成一層薄霧,避免模板與混凝土的粘連。具體為每 200m2模板利用兩個電極控制,一相接在模體上,另一相通過多個電極棒與混凝土相連,電極棒距模板 200mm 間隔布置,棒間距 2m。采用靜電脫模技術,大大改善了混凝土的脫模質量,提高了混凝土表面光潔度,同時也避免了常規涂刷脫模劑需要的壓倉和倉面污染問題,從根本上保證了滑模施工混凝土的外觀質量,解決了較長時間占用倉面而影響滑模連續上升的問題。

4、結論:
   拉西瓦水電站 1# ~ 6# 攔污柵的柵墩滑模施工,國內首次將攔污柵柵軌埋件與柵墩一期混凝土同時滑升,雖在進水塔與攔污柵墩之間增加了一道豎向施工縫,但減少了幾十道橫向施工縫,結構的整體性更好。施工中針對柵墩體型、施工布置、混凝土配合比和入倉手段、柵槽的精度與加固等難題,采取了一系列的有針對性的措施,同時采用了直螺紋連接、快易收口網模板、靜電脫模等技術,使高墩滑模施工技術達到了國內同行業的領先水平,也將柵墩施工工期由 19個月縮短至7個月,滿足了整個工程的工期要求。對我國目前大型高水頭電站工期緊、質量要求高、地形復雜、機械布置困難的實際情況,用快速、優質、高效的滑模技術為手段進行施工,具有借鑒和推廣意義。 
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