闸墩滑模技术在古顶水电站施工中的应用
摘 要:主要介绍了在古顶水电站枢纽工程中泄水闸闸墩采用滑模施工的主要工序及相应的施工措施。
1 概述
1.1 工程概况
广西融江古顶水电站位于广西壮族自治区柳州地区融水县和睦镇古顶村民委上油榨村旁的融江干流上,是柳江规划九级开发方案中的第七个梯级。枢纽是以发电为主,结合航运等综合利用的水电工程。
枢纽工程等别为Ⅲ等工程,枢纽工程主要建筑物有:泄洪闸坝、组合式土坝、船闸闸首、发电厂房、变电站和上坝进厂公路等。
泄洪闸坝分别布置在船闸与厂房之间的左、右河槽上,右河槽布设7孔14m×10m(b×h)溢流闸孔,堰顶高程92.0m,;右河槽布设15孔14m×10m(b×h)溢流闸孔,堰顶高程92.0m。闸墩如果采用传统的人工安装组合钢模板、分层浇筑的施工方法,施工工期长,且需投入较多的人力和物力。根据本工程的工期要求结合我公司的施工经验,泄水闸闸墩采用液压滑模法施工。
1.2 结构特点及滑升范围的确定
溢流坝结构为孔中分缝,每一坝段设一独立闸墩,便于滑模施工,但在286.5~292.0为堰体部分,堰面为抛物线及椭圆组成的曲线形式,2107.65以上上游面牛腿外伸。根据闸墩的结构特点综合考虑工期、经济效益等方面,确定滑升范围为292.0~2113.6。
2 施工方法
2.1 滑模体制作
选取液压调平内爬式滑升模板体系,整个系统由模板、围圈及操作平台、提升架、辅助平台和千斤顶组成,结构见图1、图2。
2.1.1 模板
采用普通平面钢模板及定制弧形钢模板按结构拼装而成,模板高度均为1500mm,所有模板利用围圈形成一个封闭的整体。
2.1.2 围圈及操作平台
用∠80×8角钢焊接成一个截面为1000mm×1000mm的桁架梁作为围圈,围圈的强度和刚度必须保证模板能够承受砼浇筑时的侧压力,围圈顶铺设木板作为操作平台。
2.1.3 提升架
用I18和[12.6加工成“开”字架和“F”型架,横梁作为千斤顶的工作平台,立柱作为提升围圈及操作平台的构件。
2.1.4 辅助平台
距模板下口1.8m,用 20的钢筋焊接而成,上铺40mm厚木板,并用 20钢筋弯成S钩悬挂在桁架梁下面,随滑模体上升,作为进行砼修面处理和预留门槽二期砼凿毛等工作的工作平台。
2.1.4 千斤顶和爬杆
根据滑升摩阻力、滑模结构自重、施工荷载的大小确定千斤顶的大小、数量和爬杆,经过计算需14台6t液压穿心式千斤顶,考虑到截面有鱼嘴、圆弧、门槽等,千斤顶不能均匀布置,故决定选用16台;爬杆采用δ=3.5 48钢管(δ=3.5)。
2.2 滑模安装
根据测量放线在292.0面作好控制点,抄平后依次安装围圈、模板、提升架、千斤顶、爬杆和操作平台,安装时严格控制围圈的水平度,模板面的垂直度,不能超出规范要求,否则会导致不能平衡提升,然后安装好液压系统(千斤顶须预先调整,保证每个千斤顶的行程一致)。
2.3 砼浇筑
2.3.1 滑模体的提升
砼分层进行浇筑,每层砼控制在30cm左右,待最底层砼强度达到150~200kPa时,就可进行滑升。如果强度太高,可能出现粘模板现象而导致无法提升;如果太早提升,可能会因为强度不够高出现砼的坍塌现象。每次滑升高度一般不超过30cm,滑升速度根据砼的入仓速度和砼强度的增长情况确定。
2.3.1 垂直度的控制
垂直度采取两种方法控制:
设限位卡:每个爬杆上、千斤顶的上部设一限位卡,每个限位卡的下部在同一水平上,限位卡每移一次位须检查一次水平度;用铅锤检查垂直度:滑模体安装完成后在围圈上部设几个垂直度检查点,每提升1~2m检查一次各点的垂直度,发现垂直度有偏差时采取关闭一个或多个千斤顶的方法进行调整。
3 几个问题的处理
3.1 堰体部分施工
堰体在成台阶状浇到290.0以后,闸墩290.5~292.0部分采取人工拼装普通钢模板的方法进行混凝土浇筑,使闸墩在292.0处成为一平面,便于滑模体的安装。
3.2 牛腿部分的施工
闸墩上游面在2107.65处有牛腿外伸,如果滑模施工到牛腿底时停滑,2107.65以上部分采用安装普通组合钢模板的方法进行施工,那么2107.65~2113.65段施工难度较大,且会影响后续工序的施工,因此在征得设计单位的同意后,决定从检修门槽以上包括牛腿外伸部分留作二期砼浇筑,仍然采取滑模施工到2113.60。
滑模体顶面滑升到2107.65后,在牛腿二期砼处安装木模,利用结构钢筋固定木模板,边滑升边安装木模,即在2107.65以上滑模施工部分结构的截面变小,但此时由于没有另外安装封口滑模体,因此原有滑模体需继续整体提升,即牛腿部分空滑,此时由于空滑部分爬杆无混凝土的的包裹,均为独立的杆件,在滑升时容易出现压杆的失稳现象,导致滑模体不能平衡上升,因此须将空滑部分爬杆露出混凝土面以上的部分利用钢筋或角钢连成整体,保证滑模体平衡上升。
3.4 闸墩埋件的施工
每个闸墩设有工作门槽和检修门槽各两条,由于滑模施工时模板面和混凝土面始终处于一种相对滑动的状态,无法在模板上开孔埋设门槽拉接钢筋,那么门槽插筋如何留设;同时墩头保护件无法和模板面固定,在滑升过程角钢面是否能始终和模板面贴在一起,不会因角钢位置的偏移而影响混凝土的外观,都是影响滑模施工能否成功进行的关键。
由于采用滑模施工,门槽插筋不能使用传统方法在模板上开孔预留,故将门槽插筋加工成“L”形,在施工过程中,边滑升边埋设门槽插筋,“L”形钢筋的一边紧挨着模板面,同时把另一边与结构钢筋焊接牢固,使门槽插筋在滑模提升的过程中不会偏移,随着滑模体的上升,趁混凝土强度低的时候,即时对表面进行处理,将预埋钢筋凿出。
4 结语
古顶电站工程闸墩滑模施工自2004年12月3号开始准备,到05年2月28日,所有闸墩滑升到2113.60,施工速度快,最高日滑升纪录达到4.5m,而且混凝土浇筑质量好,表面平整。同人工安装普通组合钢模板相比,滑模施工具有以下优点:
(1)节省了大量钢模板、加固件、脚手架等周转性材料;
(2)不设水平分缝,使砼浇筑连续进行,施工速度快;
(3)工作面物料少,施工环境好;
(4)人员固定,方便管理;施工场地集中,安全可靠。
其主要缺点为,在混凝土浇筑过程中,由于滑模体基本处于运动中,因此结构物的垂直度较难控制;另外由于滑模体和浇筑好的砼面不停的摩擦,导致脱模后的砼面光滑度相对较差。
在施工过程中,我们针对牛腿预留、预埋件的埋设进行了行之有效的处理,探索和积累了一定的经验。
综上所述,滑模施工具有省料省工,优质高效的特点,值得在水利建设施工中推广。
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