摘要:拉西瓦水电站左岸拌和系统骨料仓的混凝土施工中,骨料存储设计为料仓方式,骨料罐采用钢筋混凝土结构形式,料罐底部布置出料廊道。由于骨料罐设计为薄壁等直径圆筒结构,综合考虑施工情况,对粗、细骨料仓的混凝土施工采用了滑模施工工艺,其施工工序简便,施工结果证明采用滑模施工节约了施工成本和大量钢模板及支撑,同时也节省了立模和加固支撑时间,加快了施工进度,同时减少了水平施工缝,保证了混凝土的内在质量和表面质量。
关键词:滑模设计;滑模施工;骨料罐;拉西瓦水电站
1工程概述
拉西瓦水电站是黄河上游龙羊峡以下的第二个梯级电站。坝址距上游龙羊峡电站河道距离32.8km,距下游李家峡水电站河道距离75.8km。工程以发电为主,总装机容量4200MW,是“西电东送”北部通道的主要电源点,也是黄河上游装机规模最大的一座水电站。
拉西瓦水电站左岸混凝土拌和系统承担大坝的所有混凝土供应,混凝土总量262.2万m3,混凝土拌和系统生产能力按满足月混凝土最高浇筑强度12.0万m3设计。该系统布置在坝址下游约1km左右黄河左岸的夜宿沟,由左岸高线交通洞和左缆平台开挖的石渣在夜宿沟填出一个平台,占地约1.8万m2,平台高程为海拔2440m,由拌和楼、汽车受料仓、骨料仓、制冷车间、外加剂车间等系统组成。左岸混凝土拌和系统骨料存储设计为料仓方式,骨料罐采用钢筋混凝土结构形式,料罐底部布置出料廊道。其中,粗骨料罐4座,内径10m,高20m,壁厚35cm;细骨料罐3座,内径9m,高15m,壁厚35cm。由于骨料罐设计为薄壁等直径圆筒结构,施工时采用滑升模板比较简便,而且施工速度也比较快。
2滑升模板设计
根据左岸拌和系统骨料仓的结构特点,设计了两套滑升模板。模板设计有内外模,细骨料仓内模直径9m、外模直径9.7m,粗骨料仓内模直径10m、外模直径10.7m。模板通过螺栓与操作盘相连接,操作盘设计为桁架结构形式,其上可临时堆存施工材料。在内、外模板下部设计有悬挂的辅助工作平台,可供技术人员在施工过程中对骨料仓混凝土表面处理时使用。每套模板均装配有液压系统,共设置16个滑模液压千斤顶,通过滑模液压千斤顶使模板沿着爬杆爬升,进行骨料仓的施工。现以粗骨料仓混凝土滑模设计为例加以说明。
2.1操作盘
操作盘是滑模主要受力构件,也是施工的重要场所,所以滑模设计工作的重点在滑模工作盘的选择上。在保证其强度、刚度及稳定性的前提下,尽可能减轻其重量,操作盘框架采用在桁架梁结构上铺马道板,由于混凝土施工过程中侧向受力较大,经反复计算确定选用16榀轻型钢桁架辐射式布置组拼而成(由[18工字钢制作),每8榀桁架焊接为一组,形成半块操作盘,两个半块操作盘之间采用螺栓联结组成整体。模板和工作盘在后方经过试组装以后,将模板及操作盘分为2～3片,单件运至工地,然后利用50t吊车吊放在骨料仓相应的安装位置。在模板系统的运输吊运过程中,应注意选择合理的吊点,避免变形。模板和操作盘现场就位后,将模板调至设计位置,然后将操作盘组焊。
2.2辅助盘
辅助盘主要是检查混凝土的质量、处理局部混凝土缺陷、洒水养护等使用的工作平台,在内、外模板下部采用钢木结构悬吊方式布置。辅助盘用角钢制作,采用吊链悬挂,外辅助盘挂在爬升架之下,内辅助盘挂在工作盘之下。辅助盘两侧设置安全防护栏杆,上面铺设马道板形成操作平台。
2.3模板、提升架、液压系统和爬杆
骨料罐滑模由内模和外模组成,模板面板及肋板采用δ=6mm钢板制作,模板厚度80mm,高度1260mm,面板用整块钢板制作。模板制作时严格控制焊接变形,保证模板表面的平整度。由于模板板块之间采用螺栓连接,模板边肋板上的开孔以及肋板安装的相应位置务必准确,确保模板组装时螺栓穿孔顺利,模板通过螺栓与操作盘相连接进行整体滑升。模板制作、组装精度要求较高,模板组装后,内模下口尺寸按照设计直径控制,内模上口直径较下口直径大3～5mm;外模下口尺寸按照设计直径控制,外模上口直径较下口直径小3～5mm,以减小滑升阻力,便于模板提升,保证混凝土施工质量。选用HQ-100型千斤顶,设计承受能力100kN,计算承载能力以50kN计,爬升行程30mm。爬杆选用φ48×3.5的无缝钢管,为了减少现场连接的工作量,节约时间,爬杆接头采用丝扣对接接头,丝高1mm,单侧套丝长度4～5cm,内部套杆长8～10cm。为了满足千斤顶的顺利爬升,钢管的直线度允许偏差≯1.5/1000,直径偏差±0.5mm,钢管接头中心度允许偏差≯±0.25mm,爬杆必须是无锈蚀或经过除锈的钢管,在施工过程中,应注意爬杆的清洁,尤其是避免油脂类污染,以免千斤顶爬升困难。
2.4滑模载荷分析计算
滑模载荷包括:滑模结构自重、施工载荷、滑升摩擦阻力和混凝土对模板的侧压力(包括混凝土浇筑时的动载荷产生的侧压力)。
(1)滑升摩擦阻力G1
根据经验公式G1=fs=kf0 s式中:k为附加影响系数,取1.5;f0为摩擦系数,一般对钢模板取2kN·m-2;s为两侧模板面积,73.99m2。则G1=221.97kN
(2)滑模结构自重G2
全套滑模自重G2=18t=176.4kN
(3)施工载荷G3
人员T1=20人×65kg/人=1300kg=12.74kN
设备T2=4t=39.2kN
取1.3倍的不均衡系数和2倍的动荷载系数。
则G3=(T1+T2)×1.3×2=135.04kN
2.5千斤顶数量确定
n=W/cp
式中:W为总荷载,W=G1+G2+G3=533.41kN;c为荷载不均匀系数,取0.8;p为千斤顶计算承载能力,50kN。
n=533.41/(0.8×50)=13.3(台)
考虑安全储备,设备选用16台10t千斤顶,完全满足结构的强度要求。
3滑模施工
3.1混凝土级配要求
为了与滑模的提升速度相适应,结合现场滑模施工特点,混凝土级配选用二级配、陷度11～13的泵送砼。为了改善混凝土的和易性和缩短混凝土的初凝时间,在混凝土中掺加了RT-1(0.8%)、RT-10及RT早强剂,实践证明加入适当的早强剂等外加剂,能显著提高滑模的滑升进度。
3.2滑模试滑升
操作盘桁架梁分别用150t吊车吊入工作面进行滑模组装工作,滑模组装检查合格后,安装千斤顶、液压系统、插入爬杆并进行固定。同时进行老混凝土面凿毛、清理、钢筋绑扎工序的施工。混凝土入仓时应分层铺料,不得堆积,铺料厚度控制在每层30cm左右。注意初升前的混凝土浇筑总厚度,其混凝土的自重应大于摩擦阻力,避免滑升时模板将混凝土提起。控制的关键是初始浇筑混凝土的速度要快,在3h左右将混凝土浇筑到60～70cm,已脱模的混凝土用手指按有轻微的指印,且表面砂浆不粘手或滑升时能听见“沙沙”的响声时,即在第一层浇筑的混凝土贯入阻力值达到5～35kg·cm-2时,表明即可开始初次滑升。初次滑升要试滑升3～5个行程,以便对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查,发现问题及时解决。
3.3滑模施工
在进行试滑升无问题后,转入正常滑升。正常滑升时,要将混凝土浇筑范围分为4～5个下料区,每区一个下料点。混凝土布料采用平铺法,每层铺料厚度为30～40cm,在浇筑过程中,应确保仓内下料均匀,减少浇筑高差。模板滑升时,仓内混凝土面必须保持在同一高程,以保证摩擦阻力均匀。混凝土的振捣选用φ80mm的振捣棒,振捣方法与常规混凝土相同.正常滑升每次间隔2h,控制滑升高度30cm,日滑升高度控制在3.8m左右。现场脱模混凝土强度:正常滑升时,脱模混凝土强度在0.1～0.3MPa左右为宜,即用手按新浇筑混凝土面能留有1mm左右的痕迹;若脱模混凝土有流淌、坍塌或表面呈波纹状,说明混凝土的脱模强度低,应放慢滑升速度;若混凝土表面不湿润,手按有硬感或伴有混凝土表面被拉裂现象,则说明脱模强度高,宜加快滑升速度。混凝土的脱模强度一般控制在1～3kg·cm-2(立方体强度)。当滑升至料仓顶部时,用150t吊车吊入下一工作面。
3.4滑模纠偏
滑模滑升中,千斤顶不同位、爬杆强度不足或受载不均衡,会使滑模倾斜。因此,滑升中应随时对滑模进行检查,针对千斤顶只能上升不能下降的特点,调整时只能采用“就高找平”的方法,即:先使偏高的千斤顶停止不动,然后将偏低的千斤顶升高,使之赶上偏高的千斤顶,这可以使用限位调平器来实现。若偏转较大,可通过多次纠偏来校正。
3.5滑模停滑
当滑模滑升到距顶部1m左右时,应放慢滑升速度,并准确进行抄平和找正工作。整个模板的抄平和找正应在滑模达到终点高程20cm以前完成,以确保顶部标高和位置的正确。
停止浇筑混凝土后,仍应每隔0.5～1h启动千斤顶一次,每次将模板提升3～5cm左右,如此连续进行4h以上,直至最上层的混凝土已经凝固,而且与
模板不再黏结为止。滑模系统的拆除是滑模施工的最后一道工序,待骨料仓滑模施工完毕后,利用150t吊车将模板系统整体吊离骨料仓,放在平地上进行解体拆除。
3.6混凝土表面装修及养护
混凝土脱模后进行抹面处理是关系到建筑物表面美观及结构质量的关键工序,在混凝土脱模后应立即进行此项工作。首先检查脱模后的新混凝土面有无表面缺陷,若有应立即用抹子修面,补平凹坑和表面细小裂纹。若表面光洁无缺陷则可不作处理。在抹面过程中,应使用混凝土原浆抹面,以保证混凝土外观颜色统一。混凝土浇筑脱模后,须对混凝土进行养护。随着模板的滑升,可在内、外辅助盘上使用手动喷雾器给混凝土表面轻喷水雾,保持混凝土表面湿润状态。当骨料仓浇筑完毕,可在仓顶设置塑料花管通水对混凝土进行后期养护。混凝土浇筑气温与浇筑时间统计见表1。
4结束语
2005年拌和系统骨料仓混凝土滑模施工取得了成功。实践证明,对等截面薄壁混凝土结构采用滑模施工与按常规施工相比有以下优点:
(1)滑模施工速度快,日平均滑升高度3.8m左右,在气温适宜情况下,若混凝土的初凝时间控制得当,滑升速度会更快。
(2)节约了大量钢模板及支撑,同时也节省了立模研究与开发和加固支撑时间,加快了施工进度。
(3)混凝土内在质量和表面质量得到了保证,取消了常规支立模板用的拉条,不仅节约了材料,重要的是避免了因混凝土外露表面拉条处理不好影响混凝土外观质量。
(4)采用滑模施工,可一次滑升到设计顶面,减少了水平施工缝。
(5)滑模施工在封闭平台上进行,工作面平整,对高空作业人员安全保障性好,施工作业安全,有效防范了坠物、施工人员坠落等安全事故。
(6)滑模施工应用表明,在具有一定高度等截面薄壁混凝土结构的施工中,当须要分层分块施工时,优先采用滑模施工是优良可行的。
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