調(diào)壓井混凝土襯砌滑模施工
丁 偉,方志勇,張方安
(西北咨詢公司,湖北浠水 438218)
摘要:介紹了白蓮河抽水蓄能電站工程調(diào)壓井滑模結(jié)構(gòu)及液壓滑模工藝。實踐證明:這種滑模用在圓截面深調(diào)壓井混凝土砌襯施工中,具有工效高、質(zhì)量好和安全等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞:液壓滑模;滑模施工;調(diào)壓井;白蓮河抽水蓄能電站
中圖分類號:TV52 文獻標(biāo)志碼:A
白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省羅田縣境內(nèi)。樞紐工程主要包括上庫主壩、副壩、引水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)和尾水系統(tǒng),引水系統(tǒng)由上庫進(出)水口、引水隧洞、調(diào)壓井和高壓洞等組成。
本工程調(diào)壓井為2座,位于白蓮河大壩右岸山頂,相距約40 m。地面高程315. 00~325. 00 m,調(diào)壓井井身為圓筒形結(jié)構(gòu),由上至下為3種洞徑:D26 m段、D22 m段、D5 m段,井深97. 599 m。其中直徑為5 m的井身高程從232. 201~268. 000 m,混凝土襯砌高度為35. 799m,襯砌厚度為600mm;襯砌直徑為22m的井身高程從268~310 m,混凝土襯砌高度為42 m,襯砌厚度為1 000 mm。這2段采用液壓滑模系統(tǒng)施工。
1 滑模結(jié)構(gòu)部件[1]
根據(jù)調(diào)壓井結(jié)構(gòu)特征設(shè)計大小兩套滑模模體,小模體直徑為5 m,大模體直徑為22 m。整個滑模體采用整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計,滑模控制采用液壓自動調(diào)平控制臺,配套選用滑模專用千斤頂。從上至下共設(shè)有鋼筋制安兼模體防護平臺、澆筑平臺、抹面兼聯(lián)系梁襯砌和鋼爬梯制安3大平臺。整個滑模裝置主要由模板和圍圈、提升架、操作盤、支撐桿、液壓系統(tǒng)等幾大部分構(gòu)成。
(1)模板和圍圈。模板是混凝土井壁成形的模具,其質(zhì)量(主要包括剛度,表面平整度)的好壞直接影響著所澆筑混凝土的成形及外觀質(zhì)量。本工程采用P3015優(yōu)質(zhì)小鋼模拼接而成。模板圍圈主要用來支撐和加固模板,使其形成一個整體,圖1為D22 m滑模平面結(jié)構(gòu)。圍圈采用上、下兩道,根據(jù)其水平側(cè)壓力計算,選用[20槽鋼,上圍圈距模板上口平起,模板下圍圈與模板下口相距均為300 mm。上、下兩道圍圈間距1 200 mm,采用┖50×5短角鋼將圍圈與模板角鋼肋進行螺栓連接。
(2)提升架。提升架是滑升模板、圍圈及工作盤等的聯(lián)系構(gòu)件,并且通過安裝于其頂部的液壓千斤頂,帶動聯(lián)系構(gòu)件等模體上所有荷載沿支撐桿爬升。提升架選用“┓”形提升形式,選用2根I20工字鋼作立柱,δ=20 mm厚鋼板作頂板,δ=10 mm厚鋼板作肋。
(3)操作盤。操作盤是滑模的主要受力構(gòu)件之一,也是模板施工的主要工作場地。各構(gòu)件除滿足強度要求外,還應(yīng)有足夠的剛度和整體穩(wěn)定性。為避免施工作業(yè)面的混亂及不同施工間的相互干擾,在模體上部2. 5 m左右搭設(shè)鋼筋制安工作平臺兼做防護盤,這樣將混凝土澆筑與鋼筋制安工作面完全分開,不僅避免了相互干擾,同時也更為有效地保證了鋼筋制安的施工進度。在模板上、下口處分別設(shè)混凝土澆筑盤及抹面平臺,其中抹面平臺在本設(shè)計中還兼作聯(lián)系梁澆筑和爬梯制安的工作平臺。
混凝土澆筑盤及抹面平臺之間即為滑模主體桁架結(jié)構(gòu),為了保證安全,節(jié)省材料,減輕結(jié)構(gòu)自重,采用輕型桁架輻射結(jié)構(gòu)。主體桁架結(jié)構(gòu)采用平行弦桁架梁結(jié)構(gòu),頂部混凝土澆筑操作盤與結(jié)構(gòu)主體進行整體焊接,以達到較好的整體工作性能。結(jié)構(gòu)主體再通過與圍圈焊接等方法直接或間接地附著于提升架的主體豎桿上,進而形成滑模整體,對模板起到橫向支撐的作用。平行弦桁架梁采用I20a工字鋼作為主輻射梁,[20槽鋼作為次輻射梁,上下主梁與主梁、主梁與次梁、次梁與次梁之間的交叉點處均采用219 mm鋼管作立柱,其余拉壓桿件均用┖75×7的角鋼連接。平臺板全部采用δ=4 mm花紋鋼板鋪面,盤面平整密封。
抹面平臺采用鋼結(jié)構(gòu)懸吊布置,用┖75×7角鋼和25圓鋼焊制,上鋪δ=3 mm網(wǎng)紋鋼板,用25圓鋼懸掛在桁架梁上,輔助盤距井壁距離為200 mm。所有聯(lián)系梁均預(yù)留梁窩,模板滑過梁窩后利用抹面平臺在梁窩上搭設(shè)2根20a工字鋼用于底模支撐。抹面平臺在所有聯(lián)系梁處完全斷開,并在斷開兩側(cè)增設(shè)80 cm寬的獨立懸吊聯(lián)系梁作業(yè)平臺。施工時,梁兩側(cè)的施工人員由兩側(cè)進人孔分別進入作業(yè)面,嚴(yán)禁跨梁走人。
(4)支撐桿。支撐桿的下端固定在調(diào)壓井水平段基巖面上,并與滿堂紅腳手架結(jié)構(gòu)連接牢固,上段穿過液壓千斤頂?shù)耐ㄐ目?承受整個滑模荷載,將其傳遞給井壁,并作為井壁豎筋的一部分存留在混凝土井壁內(nèi)。在選擇GYD60型液壓滑模千斤頂?shù)耐瑫r,選擇48×
3. 5無縫鋼管作支撐桿。
(5)液壓系統(tǒng)。采用從廠家訂購的配套液壓系統(tǒng)(模體重量分別約為5. 6 t和57. 1 t)。
(6)輔助系統(tǒng)。包括預(yù)埋處理和灑水養(yǎng)護、中心測量、水平控制測量等裝置。灑水養(yǎng)護是混凝土施工的一個重要環(huán)節(jié),灑水管用硬質(zhì)塑料管,在輔助盤周邊安裝,在管上鉆孔,對混凝土表面進行灑水養(yǎng)護。
中心測量采用全站儀進行控制,在上井口安裝2臺激光投影儀,用于控制模體滑升。
水平測量利用水準(zhǔn)管原理,在模體上布置透明膠管,充水固定在模體上進行水平度觀測,也可采用其他觀測方法。
2 襯砌滑模施工
調(diào)壓井襯砌滑模施工的主要工序有鋼筋綁扎、混凝土澆筑、滑模滑升平行作業(yè),各工序連續(xù)進行互相適應(yīng)(見圖2)。
(1)鋼筋綁扎、爬桿延長。模體就位后,即可按設(shè)計進行鋼筋綁扎、焊接,搭接及焊接。鋼筋綁扎要與混凝土的澆筑及模板的滑升速度相配合,按日滑升最大高度備料,并根據(jù)平面結(jié)構(gòu)合理安排綁扎人員和劃分操作區(qū)段,使倉面每個區(qū)段的綁扎工作能夠基本同時完成,以盡量縮短綁扎時間。
施工時每層混凝土澆筑完畢后必須保證在混凝土表面上至少應(yīng)有一道綁扎好的橫向鋼筋。豎向鋼筋綁扎時,在提升架上部設(shè)置鋼筋定位架,以保證鋼筋綁扎位置準(zhǔn)確。鋼筋綁扎間距符合要求,每層水平鋼筋基本上呈一水平面,上下層之間接頭要錯開,豎筋間距按設(shè)計布置均勻,相鄰鋼筋的接頭也要錯開,鋼筋接頭全部采用焊接。
第1層插入千斤頂?shù)闹С袟U,其長短不得少于4種,并按長度變化順序排列,使爬桿在同一標(biāo)高處的接頭數(shù)量不超過25%。正常滑升時,每根爬桿長3. 0 m,要求平整無銹皮。當(dāng)千斤頂滑升距爬桿頂端小于350 mm時,應(yīng)接長爬桿,接頭對齊,不平處用角磨機找平,爬桿同環(huán)筋相連加固,并利用井壁錨桿對爬桿進行加固。
(2)混凝土澆筑[2]。滑模施工用混凝土由上庫進出水口HZ75-2F1500型混凝土拌和站生產(chǎn),使用3~6 m3攪拌運輸車運至調(diào)壓井混凝土襯砌下料口,入混凝土輸料管下料。由于倉面較大,整個倉面上布設(shè)兩個施料口,施工時兩個操作區(qū)的操作人員配備要均衡,施工過程中兩個區(qū)相互協(xié)調(diào),使兩區(qū)在澆筑數(shù)量和時間上大致相等。
混凝土澆筑要求分層對稱均勻下料,層澆筑厚度在30 cm左右,施工時必須分層均勻交圈澆筑,每一澆筑層的混凝土表面在一個水平面上,并有計劃勻稱地變換澆筑方向。層與層之間澆筑的間隔時間不大于混凝土的凝結(jié)時間(由試驗室確定),當(dāng)間隔時間超過時按施工縫的要求進行處理。第1次向模板內(nèi)澆筑混凝土?xí)r,分2~3層將混凝土澆筑至600~700 mm,等強后進行模板的試滑升工作。滑升進行正常滑升階段后,每次滑升前,宜將混凝土澆筑到距模板上口以下50~100 mm處,并將最上道橫向鋼筋留置在混凝土外,作為綁扎上一道橫向鋼筋的標(biāo)志。
振搗采用插入式振搗器,操作時經(jīng)常變換振搗方向,并避免直接振動爬桿及模板,振搗器插入深度不得超過下層混凝土內(nèi)5 cm,模板滑升時停止振搗。
(3)模板滑升[3]。模板的滑升分為初試滑升、正常滑升和完成滑升3個階段。①初滑。模板初試滑升前,必須在對滑模裝置和混凝土凝結(jié)狀態(tài)進行檢查后進行。混凝土初次澆筑時先在底部澆筑5 cm砂漿,接著按分層30 cm澆筑兩層,厚度達到65 cm時,開始試滑。試滑時將全部千斤頂同時緩慢平穩(wěn)升起3 ~5 cm,然后檢查脫模的混凝土凝固狀態(tài),脫出模的混凝土用手指按壓有輕微的指印和不粘手,及滑升過程中有耳聞“沙沙”聲,說明即已具備滑升條件。第4層澆筑后滑升15 cm,繼續(xù)澆筑第5層,滑升15~20 cm,第6層澆筑后滑20 cm,稍事停歇,對所有提升設(shè)備和模板系統(tǒng)進行全面檢查、修整后,即可轉(zhuǎn)入正常滑升。②正常滑升。正常滑升,其分層滑升的高度要與混凝土分層澆筑的厚度相配合,控制在200~300 mm。2次提升的時間間隔不超過1. 5 h。氣溫較高時,增加1~2次中間提升,中間提升的高度為30~60 mm,以減少混凝土與模板的摩阻力。滑模正常滑升速度根據(jù)施工現(xiàn)場混凝土的初凝時間、混凝土供料、施工配合等具體情況合理確定,分層澆筑的時間間隔不超過允許時間間隔。正常滑升每次間隔按0. 5~2 h,控制滑升高度30 cm,日滑升高度控制在2 m左右。模板滑升時,要使所有的千斤頂充分地進、排油。提升過程中如出現(xiàn)油壓增至正常滑升油壓值的1. 2倍,尚不能使全部液壓千斤頂升起時,停止提升操作,立即檢查原因,及時進行處理。滑升過程中,操作平臺應(yīng)保持水平。各千斤頂?shù)南鄬?biāo)高差不得大于40 mm。相鄰兩個提升架上千斤頂?shù)纳畈坏么笥?0 mm。③完成滑升。當(dāng)模板滑至距頂部1 m左右時,即進入完成滑升階段。此時要放慢滑升速度,并進行準(zhǔn)確的抄平和找正工作,以使最后一層混凝土能夠均勻地交圈,保證頂部標(biāo)高及位置的正確。
(4)抹面和養(yǎng)護[2]。混凝土表面修整是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表和保護層質(zhì)量的工序,當(dāng)混凝土脫模后,須立即進行此項工作。用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補,如表面平整亦可不作修整。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件,減少裂縫,在輔助盤上設(shè)灑水管對混凝土進行養(yǎng)護。
(5)預(yù)埋件施工。根據(jù)設(shè)計要求和測量放線,準(zhǔn)確進行預(yù)埋件安裝工作,在輔助盤上及時將預(yù)埋件找出,并對預(yù)埋件周圍混凝土進行修補。預(yù)埋件施工嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范規(guī)定及技術(shù)要求進行施工。
3 質(zhì)量控制
施工過程中進行跟班質(zhì)量檢查和隱蔽工程驗收。嚴(yán)格每道工序,進行過程控制。按照施工規(guī)范要求,對鋼筋的綁扎和連接、混凝土的平倉振搗、滑模的提升面的修整及養(yǎng)護進行檢查驗收,確保施工質(zhì)量。
3. 1 混凝土澆筑控制[2]
(1)根據(jù)砂石含水量的變化,適時合理地調(diào)整混凝土的加水量,使混凝土坍落度及各項指標(biāo)相對穩(wěn)定。
(2)全程跟蹤施工過程,檢查并控制支撐桿(爬桿)的垂直度,及時糾偏。
(3)控制混凝土的澆筑厚度、澆筑的坯層厚度誤差不大于5 cm。
(4)根據(jù)現(xiàn)場實際情況,控制和調(diào)整滑升(出模)時間,以防止混凝土由于出模時間過早或過晚而坍塌或出現(xiàn)表面裂紋。
(5)滑升前對鋼筋安裝進行驗收,滑升過程中對鋼筋的連接、綁扎、保護層進行嚴(yán)格控制,及時糾偏。
(6)滑升過程中,預(yù)埋件的安裝應(yīng)位置準(zhǔn)確,固定牢固。出模后應(yīng)及時清理,使預(yù)埋件外露,位置偏差不應(yīng)大于20 mm。
(7)根據(jù)混凝土的初凝時間,控制混凝土的入倉強度,每一澆筑坯層保證在2 h內(nèi)澆振搗完成,確保混凝土初凝前滑升。
3. 2 滑升控制[3]
根據(jù)混凝土初凝的實際時間,確定合理的滑升速度和分次滑升的時間間隔(20 cm內(nèi))。首先,初滑階段,必須對滑模裝置和混凝土凝固狀態(tài)進行檢查。正常滑升過程中,根據(jù)氣溫變化控制分次提升時間,千斤頂1個行程為30 mm,中間提升的高度控制為l~2個行程。在滑升過程中,操作平臺應(yīng)保持水平。各千斤頂?shù)南鄬Ω卟畈坏么笥?0 mm,相鄰兩個提升架上千斤頂?shù)南鄬Ω卟畈坏么笥?0 mm。
3. 3 模體體形控制
滑模中線控制。為保證結(jié)構(gòu)中心不發(fā)生偏移,預(yù)埋件位置準(zhǔn)確,利用井壁2個激光指向儀進行中心測量控制,同時也保證其他部位的測量要求。
滑模水平控制。一是利用千斤頂?shù)耐狡鬟M行水平控制;二是利用測量儀器測量,進行水平檢查。測量隊每天對滑模進行2次垂直度和變形的觀測,以確保垂直度和變形符合設(shè)計要求。
3. 4 滑模施工中出現(xiàn)的問題及處理
滑模施工中常出現(xiàn)的問題有:滑模操作盤傾斜、滑模盤平移、扭轉(zhuǎn)、模板變形、混凝土表面缺陷、爬桿彎曲等,其產(chǎn)生的根本原因是千斤頂工作不同步,荷載不均勻,澆筑不對稱,糾偏過急等。因此,在施工中首先把好質(zhì)量關(guān),加強觀測檢查工作,確保良好運行狀態(tài),發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
(1)糾偏。利用千斤頂自身糾偏,即關(guān)閉4/5的千斤頂,然后滑升2~3行程,再打開全部千斤頂滑升2~3行程,反復(fù)數(shù)次逐步調(diào)整到設(shè)計要求。并針對各種不同情況,施加一定外力給予糾偏。所有糾偏工作不能操之過急,以免造成混凝土表面拉裂、死彎、滑模變形、爬桿彎曲等事故發(fā)生。
(2)爬桿彎曲處理。爬桿彎曲時,采用加焊鋼筋或斜支撐,彎曲嚴(yán)重時切斷,接入爬桿重新與下部爬桿焊接,并加焊“人”字形斜支撐。
(3)模板變形處理。對部分變形較小的模板采用撐桿加壓復(fù)原,變形嚴(yán)重時,將模板拆除修復(fù)。
(4)混凝土表面缺陷處理。采用局部立模,補上比原標(biāo)號高一級的膨脹細骨料混凝土并用抹子抹平。
(5)停滑措施及施工縫處理。滑模施工要連續(xù)進行,意外停滑時應(yīng)采取“停滑措施”,混凝土停止?jié)仓?每隔0. 5~1 h,滑升1~2個行程,直到混凝土與模板不粘結(jié)(一般4 h左右)。由于施工造成施工縫,根據(jù)水電施工規(guī)范,預(yù)先作施工縫處理,然后在復(fù)工前將混凝土表面殘碴除掉,用水沖凈,先澆一層減半的骨料混凝土或水泥砂漿,然后再澆筑原配混凝土。
4 安全措施[4]
滑模施工必須遵守《液壓滑動模板施工安全技術(shù)規(guī)程》(JGJ65-89)和其他有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程。①嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)安全技術(shù)生產(chǎn)制度和安全技術(shù)操作規(guī)程。認(rèn)真進行安全技術(shù)教育和安全技術(shù)交底,對安全關(guān)鍵部位進行經(jīng)常性的檢查,及時排除不安全因素,確保安全順利施工。②井口做好安全防護欄,底腳設(shè)安全擋板,防止井邊墜人及井上墜物傷人事件。井上、下必須使用統(tǒng)一的安全可靠的聲、光控制信號,確保指揮安全。③滑模各操作盤的盤面要保持清潔,防止人員墜落和墜物傷人。④起重設(shè)備由專人操作和專人指揮,統(tǒng)一信號,預(yù)防發(fā)生碰撞。⑤加強機械設(shè)備維護、檢查、保養(yǎng),機電設(shè)備由專人操作。認(rèn)真遵守用電安全操作規(guī)程,防止超負荷作業(yè)。⑥做好防雨、防雷措施,機電、起重設(shè)備及鋼管腳手架做好接地。
5 結(jié) 語
調(diào)壓井砌襯采用滑模工藝取得了較好的經(jīng)濟效果。實踐證明,在等截面、大高度等截面調(diào)壓井混凝土施工中,液壓滑模工藝較常規(guī)混凝土襯砌施工具有工效高、進度快、施工質(zhì)量和施工安全均有保障等優(yōu)點。但其技術(shù)要求較高,要保證施工質(zhì)量,就要控制好滑模在滑升過程中的整體平衡和均勻性,故對滑升時間和影響滑升時間的混凝土入倉強度的控制和支撐桿(爬桿)在施工中保持精準(zhǔn)的鉛垂度均有很高的要求,是施工控制的重點和難點。
參考文獻:
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[2]DL/T5144-2001,水工混凝土施工規(guī)范[S].
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[4]JGJ65-89,液壓滑動模板施工安全技術(shù)規(guī)程[S]. |
