关键词:漫湾二期工程;尾水调压井;滑模设计;滑模施工
摘要:尾水调压井井筒混凝土滑模施工的核心是合理的结构设计、精准的加工及安装和现场有效的控制措施,这是保证尾水调压井混凝土施工质量的关键。为此,对漫湾水电站二期工程尾水调压井井筒混凝土施工具体问题的处理和解决方法进行了介绍,可供相关工程参考借鉴。
漫湾水电站二期工程尾水调压井井身为圆筒形结构,施工高程为884.02～935.00 m。其中,在884.02～896.00 m高程范围内,衬砌厚度为3m;897.00～911.00 m高程范围内,衬砌厚度为2 m;912.00～935.00 m高程范围内,衬砌厚度为1 m。下部过流断面为长方体结构,混凝土衬砌后的断面尺寸为32 m×11 m×11 m,高程为869.02～880.02 m。施工通道上部(高程935.00 m)有调压井交通洞与之相连,下部上游(高程869.02 m)有尾水管后延段与之相连,下部下游有尾水隧洞与之相连。
尾水调压井井筒结构断面直径为26 m,在国内属于最大级别的一类。其滑模体的结构断面很大,为保证施工中滑模在滑升过程中的整体平衡和均匀性,对滑升时间和影响滑升时间的混凝土入仓强度的控制均有很高的要求,是施工控制的重点和难点;而且,支撑杆(爬杆)在施工中保持精准的
铅垂度,也是保证混凝土施工质量的控制重点和难点。
1滑模设计
1.1滑模设计工艺简介
尾水调压井井筒滑模混凝土分4次浇筑,滑升高度为50.98 m。模体采用10榀主桁架梁作为模体骨架,和20榀次桁架梁1道作为辐射式刚性操作平台连成一体,一同滑升。
1.2操作平台的选择
操作平台系统由滑模操作平台和辅助平台组成。滑模操作平台:尾水调压井井筒直径26 m,采用辐射式刚性操作平台。每根主桁架梁上安装2根支承杆,次桁架梁上安装1根支承杆,共30根桁架梁,40根支承杆,桁架梁中心用圆形连接板环形连接一体,整体滑升。刚性操作平台刚度好,不易变形,水平、垂直度容易控制。辅助平台:在桁架梁下端吊挂一辅助平台,平台采用∠50×5角钢焊成,辅助平台80 cm宽,铺厚5 cm脚手板,利用!20 mm钢筋悬挂在桁梁上,其外侧应设防护栏杆挂设安全网,以确保施工人员的安全。
2浇筑分层及滑升时间的初步确定
根据现场的实际情况,在电交洞与尾水调压井交通洞岔口处布置1台泵机,作为混凝土入仓的垂直浇筑机械。根据拌和系统实际拌和能力和泵机的输送能力,确定30m3/h的入仓强度,而混凝土实际初凝时间为4.5 h左右。因此,在井筒混凝土衬砌厚度为3 m范围内,浇筑坯层厚度按20 cm/层制,浇筑体积为55 m3,2 h内浇完1层;在井筒混凝土衬砌厚度为2～1 m范围内,浇筑坯层层厚按30 cm控制,浇筑量分别为53 m3和26 m3,控制在2 h内浇完。依据混凝土的浇筑层厚和实际初凝时间分析,初步拟定混凝土的出模时间为4 h。即每1次在第1层混凝土浇筑后4 h开始进行第1次滑升,滑升高度为第1个浇筑层,从第2次滑升开始,每隔2 h滑升1个浇筑层。
3滑模施工
尾水调压井井筒混凝土一次浇筑强度较大,混凝土的方量较大,原材料备料困难,拟分4次分段滑升浇筑,3 m和2m厚井身混凝土各分1次滑升浇筑完,1 m厚井筒混凝土分2次滑升浇筑完。每1次滑升浇筑完成后,对拌和楼、供料系统和滑模系统进行全面检修和维护,停止浇筑面按施工缝面进行凿毛、冲洗等处理。
3.1初滑
滑模系统组装完毕及液压、电气调试后,清除模板内杂物,开始浇筑混凝土。混凝土开始浇筑在衬砌厚度为3 m的施工段,分层厚度按20 cm控制。浇筑厚度达到40 cm即第1层混凝土浇筑4 h后,开始滑升3～6 cm。根据经验,要观察出模的混凝土有无流淌和拉裂现象,且用手指挤压无硬的感觉,并能留下1 mm左右的指印,而且能用抹子抹平。如发现问题在下次滑升时要及时调整。滑模的初次滑升要缓慢进行,并在此过程中对液压装置、模体结构以及有关设施在负载情况下做全面检查,发现问题及时处理。
3.2正常滑升
施工转入正常滑升时,要根据拌和系统实际拌和能力和泵机的输送能力,确定合理的滑升速度。按混凝土出模时间4 h控制,在衬砌厚度为3 m段,日平均滑升高度控制在1.6～2.4 m之间;在衬砌厚度为2 m和1 m段,日平均滑升高度控制在2.6～3.3 m之间。
3.2.1供料系统布置
根据尾水调压井结构特点及现场实际条件,在调压井交通洞(935 m高程)一侧布置1台泵机,泵管沿围岩壁面竖向布置至一定的高度,中间接!300 mm的斜向溜管,在斜向溜管的出料口,安装一段长的活动溜筒。在滑模操作平台上,安装1台500型旋转式胶带机,在胶带机的中心上部安装集料斗,混凝土通过集料斗下到旋转胶带机,最后传送到浇筑部位上。
为方便斜向溜管的提升或降低,溜管上口用活动接头与
泵管相接,中部用调压井中心吊点吊起。随着滑模连续施工滑升,需不断地降低下料高度,然后逐步拆除活动溜筒,再拆除竖向泵管。
3.2.2混凝土入仓
混凝土采用搅拌车运输,通过泵机输送到泵管,再下到!300的斜向溜管至滑模中心的集料斗内,后从集料斗下料到单向旋转500型胶带机上,最后通过单向旋转胶带机将混凝土运送至井筒圆周内、外层钢筋之间下料。
3.2.3平仓振捣
混凝土浇筑先平仓后振捣,严禁以振捣代替平仓,控制振捣时间,不得欠振或过振。振捣以混凝土粗骨料不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆为准。施工中应注意:溜槽不能和模板、钢筋接触,内外层钢筋之间混凝土用!80硬轴器振捣,靠近内层钢筋(滑模一侧)用!50软轴振捣器进行振捣;振捣过程中,振捣器不得触及支承杆、钢筋或模板,移动距离不超过其有效半径的0.75倍,保持振捣器垂直插入下层混凝土内,深度不超过5 cm,顺序、次序、方向一致,以保证上下层混凝土充分结合,避免漏振;振捣完成后缓缓拨出;振捣器距模板的垂直距离不应小于振捣器有效半径的1/2。
根据混凝土的出模时间,确定混凝土浇筑坯层的厚度,进而依据混凝土浇筑坯层的厚度,确定混凝土的入仓强度。
3.2.4钢筋安装
滑模在滑升过程中,钢筋吊运、安装工作量较大,且与混凝土施工存在一定的干挠。外层钢筋利用人工排架提前进行施工,内层钢筋安装与混凝土浇筑同步进行。由于混凝土浇筑每个升程约需2 h,2 h内的最大绑扎钢筋量为竖筋的1/8和2层环向钢筋。通过方案和经济比较,!32、!28、!36钢筋采用直螺纹套筒连接,!18钢筋采用焊接连接或搭接。外层钢筋施工布置时,同一截面接头不超过钢筋数量的25%。这样可减少混凝土浇筑过程中同步加工钢筋的数量,避免钢筋加工影响滑模滑升时间,并减少工作盘上的钢筋荷载。
3.2.5抹面和养护
抹面是滑模混凝土的一道重要工序,在混凝土出模后,及时用抹子在混凝土表面用原浆整平、收光,直至平整度满足规范要求。
养护是在辅助盘上设环向水管对混凝土壁面进行流水养护。养护水管设在辅助盘外圈,采用直径30 mm的塑胶管,在塑胶管的同一侧,每隔300 mm钻直径为3 mm的小孔,高压水管与塑胶管连接,由高压管供水,水从小孔喷出,对已出模的混凝土进行流水养护。
3.2.6测量控制
滑模在滑升过程中,受各种不均匀动力影响,模体会发生偏移情况,为便于及时观察模体偏移,在工作盘上任选两个垂直方向上距中心等距离处设4个参照点,用细钢丝悬吊重锤至阻抗板表面,阻抗板上相应投影点设4个阻抗器,阻抗器可用50 cm高废油桶装30 cm高废机油制成,每滑升1个升程(20 cm)时检查重垂线相对于初始参照点的位移,计算平台上对应点的水平偏差或垂直偏差。发现偏差及时纠偏,控制混凝土体形变形在3 cm之内。滑模竖直方向的偏差采用两个方向上的水平管控制。外力纠偏:利用井壁锚筋挂导链牵拉模体,施加外力强迫模体旋转,达到纠偏目的。
自身纠偏:通过调整千斤顶高差,使工作盘面有相应目的地发生高差,在滑升过程中逐渐自身纠偏。自身和外力纠偏:在偏差(或旋转)较大时,两方法并用。
3.2.7预埋件及爬梯施工
尾水调压井井筒部位设有与钢筋绑扎时同步施工的爬梯预埋件。滑模滑过后将该预埋件的锚垫板250 mm×150mm×10 mm拔开,使其露出混凝土壁面,便于后期爬梯的安装,爬梯施工可与滑模下滑灌浆同步进行。
4质量控制
施工过程中进行跟班质量检查和隐蔽工程验收。严格每道工序,进行过程控制。即按照施工规范要求,对钢筋的绑扎和连接、混凝土的平仓振捣、滑模的提升面的修整及养护进行检查验收,确保施工质量。
4.1混凝土浇筑控制
(1)根据砂石含水量的变化,适时合理地调整混凝土的加水量,使混凝土坍落度及各项指标相对稳定。
(2)全程跟踪施工过程,检查并控制支撑杆(爬杆)的垂直度,及时纠偏。
(3)控制混凝土的浇筑厚度、浇筑的坯层厚度误差不大于5 cm。
(4)根据现场实际情况,控制和调整滑升(出模)时间,以防止混凝土由于出模时间过早或过晚而坍塌或出现表面裂纹。
(5)滑升前对钢筋安装进行验收,滑升过程中对钢筋的连接、绑扎、保护层进行严格控制,及时纠偏。
(6)滑升过程中,预埋件的安装应位置准确,固定牢固。出模后应及时清理,使预埋件外露,位置偏差不应大于20 mm。
(7)根据混凝土的初凝时间,控制混凝土的入仓强度,每1浇筑坯层保证在2 h内浇振捣完成,确保混凝土初凝前滑升。
4.2滑升控制
根据混凝土初凝的实际时间,确定合理的滑升速度和分次滑升的时间间隔(20 cm内);首先,初滑阶段,必须对滑模装置和混凝土凝固状态进行检查。正常滑升过程中,根据气温变化控制分次提升时间,千斤顶1个行程为30 mm,中间提升的高度控制为1～2个行程。在滑升过程中,操作平台应保持水平。各千斤顶的相对高差不得大于40 mm,相邻两个提升架上千斤顶的相对高差不得大于20 mm。
4.3模体体形控制
(1)滑模中心线控制。为保证结构物中心不发生偏移,在关键部位悬挂垂线进行中心测量控制,同时也保证其他部位的测量要求。
(2)滑模水平控制。一是利用千斤顶的限位进行水平控制,二是利用水准管测量,进行水平检查。
(3)测量队每天对滑模进行两次垂直度和变形的观测,以确保垂直度和变形符合设计要求。
4.4滑模施工中出现问题及处理
滑模施工中可能出现的问题有:滑模体倾斜、滑模体平移、扭转、模体变形、混凝土表观缺陷、爬杆弯曲等。其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步,模体受力不均匀,混凝土浇筑不对称,纠编过急等。因此,在施工过程中要加强观测检查工作,确保良好运行状态,发现问题及时处理。
(1)纠偏。纠偏不能操之过急,以免造成混凝土表面拉裂,死弯,模体变形,爬杆弯曲等事故发生。
(2)模板变形处理。对部分变形较小的模板,采用撑杆加压复原,变形严重时,将模板拆除修复。
(3)混凝土表观缺陷处理。采用局部立模,补上比原标号高一级的细骨料混凝土并用抹子抹平收光。
(4)停滑措施及施工缝处理。滑模施工需连续进行,因结构需要或意外原因停滑时,应采取停滑措施,混凝土停止浇筑后,每隔15 min,滑升1～2个行程,直至混凝土与模板不再粘结。对停滑造成的施工缝,根据水工施工规范要求处理;然后在复工前混凝土表面残渣除掉,用水冲净,混凝土施工缝先铺1层厚2～3 cm的水泥沙浆,然后再浇筑原配比混凝土。
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