伊朗莫拉萨德拉项目控制竖井混凝土滑模施工技术
摘 要 介绍伊朗莫拉萨德拉项目控制竖井的混凝土衬砌方法:采用滑模一次性浇筑竖井混凝土,取消闸门侧轨二期混凝土的浇筑,从而减少了施工难度,缩短了施工工期,节约了施工成本,为其他类似工程的施工提供了很好的借鉴。
水工隧洞的控制竖井,由于设有控制闸门,在进行竖井的一期混凝土衬砌时,通常人们担心一期混凝土施工会对已安装好的闸门侧轨产生挤压和碰撞变形,导致闸门下不去,从而造成闸门安装功亏一篑,所以为保证闸门门轨的安装精度,一般预留二期混凝土浇筑。但由于门轨二期混凝土高差跨度大,混凝土浇筑难度大,施工工期一般较长,如果将门轨二期混凝土随竖井井身段混凝土同时浇筑,将大大节约施工成本、缩短施工工期,我们在伊朗莫拉萨德拉工程的控制井施工中取消二期混凝土浇筑,作了一次成功的尝试与实践。
1 工程概况
莫拉萨德拉工程是中国葛洲坝集团公司在伊朗承担的一项水利工程,工程由土石坝挡水建筑物、一条3286m长的引水隧洞和一座2台装机11万kW的电站组成。引水隧洞0+327. 3和3+073. 5处分别设有控制竖井和调压竖井。控制井深66. 7m,开挖断面为直径Φ6. 2m的圆形断面,混凝土衬砌后直径为Φ5. 2m,井壁衬砌厚度50cm,设双层钢筋。控制井设有控制闸门,井内从上至下设有锁定平台和9层楼梯平台,见图1。根据合同要求,为保证2006年8月按时发电,水库必须提前8个月在2005年12月份汛期前开始蓄水,这意味控制井上游所有的工程必须在蓄水前完工,而控制井混凝土衬砌与闸门安装调试工期仅80d,为保证工程质量和工期,经论证采用滑模一次性浇筑的办法衬砌控制井。
2 方案优化
为满足滑模一次性浇筑施工条件,必须从原设计和施工方案上进一步优化。
(1)由于取消原设计中闸门侧轨预留的二期混凝土,因此需先安装侧轨,并对侧轨进行特殊固定,以保证滑模施工时侧轨不发生变形和位移。
(2)为保证滑模一次性滑升不受影响,原设计中的锁定平台,楼梯平台等现浇混凝土必须进行修改,全部改为钢平台结构,一期混凝土浇筑时预留安装孔洞或预埋铁板。
(3)由于闸室门楣高程2075. 76m以下的结构较复杂,不便使用滑模,故采用散装模板常规浇筑,滑模从高程2075. 76m开始往上滑升浇筑。
(4)E断面与F断面断面型式不一致,在滑模设计考虑适应变化,D断面与E断面不一致,设计上修改为统一的E断面。
(5)控制井上部控制室现浇混凝土底板改为混凝土预制结构,可与竖井同步施工。
(6)滑模的安装采取洞外安装,整体一次性吊装就位。
3 滑模设计
滑模模体由平台系统,模板系统,液压系统,导轨系统和辅助系统组成,如图2。
3. 1 平台系统
平台系统从上到下分为移动平台、分料平台、主平台、钢筋平台和抹面平台。所有平台均为“井”字形钢绗架结构,除移动平台为独立一个由井口卷扬机起降外,其他平台相互焊接为一个整体。
3. 2 模板系统
模板系统由模板、围圈和提升架组成。模板高度为120cm,按井周长和形状设计有直角(四个角)模板,平面模板,圆弧模板和补充圆弧模板(F断面变为E断面用),模板上大下小,整体保持一定的脱模斜度。提升架为12组“F”形提升架,沿井周布置,提升架与平台用支托及螺栓连接。
3. 3 液压系统
模体共设置12个YCQ-7型滑模液压千斤顶(卡片式,起重量为7t),用1台YJH-WF100C型液压泵站供油。千斤顶沿井周布置,间隔约1. 3~1. 5m左右,支承杆选用外径48mm,壁厚4mm的钢管,杆接头选用壁厚8mm钢管采用公母紧扣连接方式,支承杆制作长度为3~6m,滑动时代替一根竖向钢筋埋入混凝土中,为保证支承杆的稳定性,要求施工时每根支承杆与水平钢筋点焊为整体并与岩壁锚杆焊接牢固,增加支承杆的抗弯强度和增加其承载力。
3. 4 导轨装置系统
由于滑模施工要求闸门侧轨在滑升中一次形成,所以滑模设计增加导轨装置。轨轮共6组对边布置,每边3组,上面1组设在主平台,下面2组设在抹面平台。中部模板处设护轨装置。
3. 5 辅助系统
滑模辅助系统由供电、供水系统,照明、通讯、和测量控制系统组成。
4 滑模的施工
4. 1 锚杆施工
为固定侧轨和支撑钢筋,同时作为滑模纠偏时牵引支撑点,在井壁上设有砂浆锚杆,侧轨固定锚杆为@ 50cm×50cm,Φ25, L=150cm;钢筋支撑锚杆为@ 200cm×200cm,Φ25, L=150cm;锚杆钻孔施工利用移动平台作施工平台,采用手风钻钻孔,注浆机注浆,为防备外露锚杆与移动平台后期上下升降发生碰撞,所有锚杆外露不宜过长,为保证侧轨固定牢固,受约束力大,锚杆受力条件好,侧轨固定锚杆应以侧轨为轴线,向外呈45°角两侧对称分布,同时侧轨对接头两段另加强支护。
4. 2 外层钢筋、侧轨及其它监测埋件的安装锚杆施工完后,即可利用移动平台进行外层钢筋、侧轨和其它监测埋件安装。侧轨安装精度误差在±5mm以内,并与井壁侧轨固定锚杆焊接牢固。
4. 3 滑模的安装
在外层钢筋和侧轨、其他监测埋件安装完后,利用闸室门楣已形成混凝土平台进行滑模的安装就位,由于井内安装空间小,起吊设备有限,滑模拟整体吊装就位,但安装时必须避免滑模和侧轨发生大的碰撞,滑模安装就位后一定要进行轻载试运行。
4. 4 内层钢筋安装
外层钢筋在滑模安装前完成,内层钢筋随滑模滑升施工同时进行安装。所需钢筋用吊篮从进口吊入,暂存放在分料平台上,竖向钢筋要超前混凝土浇筑4~6m绑扎,水平钢筋绑扎到千斤顶下卡头部位,支承杆与岩壁锚杆要点焊牢固。
4. 5 滑升混凝土浇筑
滑模安装、调试完成后,进行测量放样,做好浇筑控制点,即开始进行混凝土浇筑。
混凝土经过搅拌车直接送入井口的卸料斗,经Φ20cm的混凝土输料管送入分料平台,再经四个下料溜槽到井壁四周,利用Φ50mm的手持式振捣器振捣,新浇混凝土层厚控制在50cm左右,待先浇混凝土初凝后开始滑升,一般液压千斤顶连续上升10个行程即模板滑升50cm为一个浇筑升层,同一升层尽可能做到混凝土同时入仓浇筑,避免因初凝时间不一致而影响滑模提升,造成窝工现象。滑升过程中要不断地观察模板的滑升偏移误差,当水平误差超过3~4cm时必须进行水平调整;当垂直度发生扭转位移2~3cm必须进行垂直度的调整,同时要注意浇筑过程中预留的锁定平台安装孔位和预埋一些金结埋件等。
4. 6 混凝土养护与抹面
脱模后的混凝土要及时在抹面平台上喷水养护,刚脱模的混凝土表面如有气泡要用抹子抹平,如有麻面要用水泥砂浆抹面修补,如发生塌块、裂缝和较大空洞时则先将缺陷松动散块混凝土清除,然后用高一标号的预缩砂浆填平、压实、抹平。
5 结论
(1)控制井闸门侧轨的二期混凝土由于垂直高度大,二期混凝土浇筑困难,通过实践,侧轨二期混凝土完全可以取消,随井身一期混凝土一次性利用滑模浇筑,滑模施工对侧轨安装的精度影响采取有效的办法完全可以控制在规范(±5mm)以内,从而减少了施工难度,缩短了施工工期,节约了施工成本,但闸室段的门楣、底槛等局部小部位仍需要浇筑二期混凝土。
(2)滑模浇筑速度在本次实践中为6m/d左右,混凝土浇筑与侧轨安装整个工期为32d,施工工期较其他类似工程短。
(3)为便于滑模浇筑,其竖井设计断面变化要小,中间如要设立一些妨碍滑模一次性滑升的梁、板、柱等特殊结构,最好采用预制混凝土或钢结构后期安装,因此,竖井的设计应与其施工方法相配套,否则要作适当的设计修改,对于国外的一些EPC项目较容易作到这一点,相比之下,对于国内的施工与设计承包商分开的项目而言,为施工方案的实施进行设计修改相对较为烦琐和困难,因此,施工方案的优化要尽早准备。
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