長江三峽工程永久船閘消能蓋板施工技術(shù)

宋永軍,鐘 波

(中國水利水電第三工程局有限公司四川分局,成都,610225)

1 概述

長江三峽水利樞紐是世界上最大的水利工程,它包括擋水大壩、壩后電站廠房、臨時(shí)船閘、永久船閘等建筑物。永久船閘設(shè)計(jì)為雙線五級船閘,每條線設(shè)有五個(gè)閘室、六個(gè)閘首及其他建筑物。每個(gè)閘室底板中設(shè)有中、分支輸水廊道,每個(gè)閘室有96個(gè)出水孔布置在輸水廊道上方。船過閘時(shí),水通過輸水廊道的出水孔調(diào)節(jié)閘室的水位,以達(dá)到通航的目的。消能蓋板預(yù)制件安裝在出水孔正上方,并與閘室底板緊密連在一起,其作用是消能,以保證水位平穩(wěn)升降。

消能蓋板預(yù)制件是內(nèi)外都受高速水流沖刷的箱式大型構(gòu)件,設(shè)有四個(gè)方形柱腳,斷面為50cm×20cm,柱腳下部與閘室底板連接,柱腳上部與箱式構(gòu)件的裙邊連接,裙邊和頂板的厚度均為20cm。構(gòu)件外型長方,長為700cm,寬為140cm,高為102cm。單件混凝土方量3.5m3,鋼筋量約1000kg。其形式見圖1所示。

主要技術(shù)控制指標(biāo):設(shè)計(jì)標(biāo)號為C25二級配,塌落度7～9,抗凍D150,抗?jié)BS8;要求構(gòu)件成型整體誤差及平整度誤差不大于5mm,表面為一級過流面。

2 施工方法及工藝

2.1 施工方法

2.1.1 搭設(shè)承重平臺(tái)。首先將φ48mm鋼架管用管扣件連接,按80cm×100cm的間距搭設(shè)承重平臺(tái),平臺(tái)高度為60cm,在四條柱腳處留出空擋。然后在平臺(tái)上鋪設(shè)四根縱向方木,方木上擺放9榀活動(dòng)排架,間距70cm,排架上鋪頂模(內(nèi)模)。參見圖2所示。

圖1 消能蓋板預(yù)制件結(jié)構(gòu)示意

2.1.2 拼裝模板

2.1.2.1 模板的設(shè)計(jì)制做模板的設(shè)計(jì)必須考慮到有足夠的剛度,防止多次使用變形、損壞,且拆裝方便。模板設(shè)計(jì)制做分為:

圖2 模板加固示意

內(nèi)模具:采用23塊不同型式和規(guī)格的定型鋼模板,模板按編號用M12螺桿連接拼裝成整體。為了控制折角部位的體型(便于拆換),模具折角處采用整形鋼板壓制而成。內(nèi)側(cè)頂模兩側(cè)分縫肋板各向里縮小1cm,使模板成梯形,便于模板拆除。為保證模具的整體性,裙邊底部圓弧頭模具只在與直面模具連接處設(shè)縫,內(nèi)側(cè)兩端頭模板拼裝縫采用斜線(如圖3所示)。

外模具:采用16塊與折角相結(jié)合的平板模板。在四個(gè)柱腳處,柱腳模板設(shè)計(jì)為四片單獨(dú)連接模板,側(cè)模與兩柱腳間的圓弧模板平齊,拆除時(shí)先將四片柱腳模板脫掉,使圓弧底模有1cm的空隙,盡可能地消除兩柱腳間圓弧模板的約束力。

2.1.2.2 模板的拼裝加固

模板的拼裝按c→d→b→a(見圖3)的順序進(jìn)行操作。拼裝完成后,為了保證尺寸控制,模板周邊設(shè)有調(diào)節(jié)帶木和調(diào)節(jié)木塊(也便于拆模方便)。加固過程在承重架上口增加對拉桿。通過調(diào)節(jié)木塊和帶木把模板和承重架聯(lián)系成整體固定構(gòu)造,保證了混凝土澆筑過程中的尺寸控制。

2.1.2.3 鋼筋的制安。鋼筋在鋼筋加工廠加工制作,現(xiàn)場綁扎安裝就位。

2.1.2.4 混凝土澆筑。采用拌和樓拌制的商品混凝土,自卸汽車運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場。為防止骨料分離,采用汽車吊罐直接入倉。入倉后分上下兩層澆筑,第一層下料與圓弧底平齊,振搗充分后再進(jìn)行第二層鋪料,邊鋪邊振,直至收倉面。收倉后將倉面抹平壓光。

2.1.2.5 拆模、養(yǎng)護(hù)。模板拆除時(shí),需待混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上后,整體吊離承重架,就近用四只高60cm的鋼板凳支撐預(yù)制件的四個(gè)柱腳,使施工人員在基本能直立的狀態(tài)下進(jìn)行拆模。先脫拆外模,再拆除四個(gè)柱腳及底部圓弧模板,然后拉掉內(nèi)部頂板模具。拆模順序?yàn)閍→b→c→d(見圖3)。對拆模后的預(yù)制件,夏季采用覆蓋吸水材料及不間斷的灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù),冬季采用保溫材料包裹養(yǎng)護(hù),直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

圖3 模板拼裝示意

2.2 施工工序

搭設(shè)施工平臺(tái)→組裝模板→綁扎安裝鋼筋→加固校正驗(yàn)收倉號→混凝土澆筑→脫模、養(yǎng)護(hù)

3 需要解決的幾個(gè)工藝問題

3.1 模板工藝問題

消能蓋板體型復(fù)雜,模具數(shù)量多、拼裝難度大,拼裝過程必須嚴(yán)格模板工藝。

3.1.1 對拆除的模板拼裝前進(jìn)行檢查、維修,保證面板平整、邊沿平直,無脫焊變形,并且用拋光機(jī)對面板進(jìn)行拋光處理,保持面板光潔。

3.1.2 內(nèi)側(cè)頂模拼裝時(shí),活動(dòng)排架必須放置到位,并做臨時(shí)固定,待內(nèi)模c和d安裝完成后,通過調(diào)節(jié)木磚和木楔進(jìn)行加固、調(diào)整,使內(nèi)側(cè)頂模處于水平,并控制內(nèi)側(cè)尺寸,然后進(jìn)行b和a的模板安裝。否則,外模安裝后再進(jìn)行頂模調(diào)平,難度很大,且不易控制尺寸。

3.1.3 模板的拼縫內(nèi)夾5mm厚的軟泡沫材料,外側(cè)用一種高強(qiáng)原子灰刮平,并將凝固后突出殘余的灰用拋光機(jī)拋光,用棉紗擦凈或風(fēng)吹凈。模板表面用調(diào)和油或調(diào)配均勻的脫模液均勻涂擦。

3.2 鋼筋制安的工藝問題

根據(jù)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),鋼筋加工必須精確,以便安裝,提高安裝工藝水平。鋼筋安裝不是在模具內(nèi)進(jìn)行,而是在操作平臺(tái)安裝后整體吊裝到模具內(nèi),主要有以下優(yōu)點(diǎn):

3.2.1 搭設(shè)鋼筋綁扎簡易支架,便于施工人員操作。

3.2.2 可以提高鋼筋安裝工藝水平,加快施工進(jìn)度,保證施工質(zhì)量。

3.2.3 綁扎好的鋼筋網(wǎng)進(jìn)行驗(yàn)收后必須保護(hù)好, 以防止被銹蝕。

3.2.4 待模板拼裝驗(yàn)收后,將鋼筋網(wǎng)整體吊裝就位,調(diào)整好保護(hù)層,保護(hù)層采用預(yù)制好的混凝土墊塊,以防漏筋。

3.3 混凝土澆筑的工藝問題

3.3.1 澆筑下料和振搗順序。先澆筑柱腳、裙邊,然后逐漸澆至頂部。

3.3.2 由于鋼筋密集,采用φ25mm、φ35mm、φ50mm三種不同直徑的軟軸振動(dòng)棒施振,但在能插入的情況下應(yīng)優(yōu)先選用大直徑的振動(dòng)棒,以利于充分振搗。

3.3.3 收倉后先用木抹子將表面找平粗抹,然后用鐵抹子抹平。根據(jù)當(dāng)天的天氣溫度情況掌握適當(dāng)?shù)臅r(shí)間,等混凝土初凝,表面水分散失一部分后(接近終凝時(shí))再收一次面,用鐵抹子將表面壓光。

3.3.4 夏季采用低溫混凝土(一般拌和樓出機(jī)口溫度控制在7℃)。為了消減澆筑溫差,應(yīng)搭設(shè)遮陽棚,防止構(gòu)件暴曬和防雨,收倉后應(yīng)在18h內(nèi)盡早灑水養(yǎng)護(hù),以防產(chǎn)生干縮和溫度裂縫,養(yǎng)護(hù)時(shí)間使構(gòu)件強(qiáng)度達(dá)到100%為止。冬季要在收倉后盡早覆蓋保溫,以防凍融和構(gòu)件內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生裂縫。

4 施工過程質(zhì)量控制

4.1 模板的質(zhì)量控制

4.1.1 模板的拼縫要平整無錯(cuò)臺(tái),刮灰時(shí)要刮平,縫隙飽滿,勿漏掛,以防澆筑過程中漏漿,構(gòu)件表面產(chǎn)生沙線和蜂窩麻面等質(zhì)量缺陷。

4.1.2 刮縫選用的材料為快硬高強(qiáng)原子灰(可在10min內(nèi)快速固化,而且強(qiáng)度很高),沒有采用一般的油灰膩?zhàn)?主要是為了防止混凝土澆筑時(shí)油灰混入混凝土中,造成構(gòu)件表面局部強(qiáng)度降低和脫皮等缺陷。

4.1.3 模板涂油要薄、均勻,以免澆筑中油層粘連的小水珠在凝結(jié)過程中蒸發(fā),造成構(gòu)件表面的氣孔增多。另外,最好不用污濁變質(zhì)的油,以免構(gòu)件表面形成花斑,影響外觀質(zhì)量。

4.2 鋼筋的質(zhì)量控制

4.2.1 鋼筋在加工過程中要減少誤差,提高精度,以便于減少安裝時(shí)的偏差。

4.2.2 鋼筋綁扎要嚴(yán)格按照圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行,搭接長度和焊接質(zhì)量必須滿足規(guī)范要求。

4.2.3 鋼筋吊裝就位后,保護(hù)層要用水泥塊控制,杜絕漏筋和安裝分布不均。

4.3 混凝土的質(zhì)量控制

4.3.1 夏季外界溫度高,鋼模表面溫度可達(dá)60多度。必須從模具外部沖水降溫后再開澆,以免低溫塑性混凝土與模板的高溫結(jié)合后急劇收縮,造成混凝土強(qiáng)度減弱和裂縫。

4.3.2 混凝土入倉過程中的自由落差的控制越低越好,以免混凝土在密集的鋼筋網(wǎng)上碰撞后,骨料分離、集中,澆筑中難以振搗,易造成架空或麻面。

4.3.3 下料時(shí)分層對稱下料、對稱施振,保持構(gòu)件周邊均勻上升,以防側(cè)向受力造成構(gòu)件在澆筑過程中變形。

4.3.4 混凝土澆筑振搗時(shí),特別是澆柱腳和裙邊時(shí),要將插入混凝土中的軟軸棒上下慢慢地抽動(dòng)幾次,以利于混凝土中的氣泡隨振動(dòng)棒的抽動(dòng)排出。

4.3.5 開澆前用壓力風(fēng)將模具內(nèi)的雜物吹凈,不得用水沖洗模具內(nèi)的雜物。

4.3.5.1 水沖易將表面的油沖掉,附著在鋼筋上造成鋼筋污染,影響混凝土和結(jié)構(gòu)筋的握裹力。

4.3.5.2 沖水后有大量的水珠沾附在模板表面的油層上,澆筑后混凝土表面易產(chǎn)生氣泡。

4.3.6 收倉后以及在廠內(nèi)存放時(shí)要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),同時(shí)對表面進(jìn)行覆蓋。因?yàn)榛炷翝仓瓿?～3d內(nèi),混凝土內(nèi)部溫度急劇升高,容易產(chǎn)生溫度裂縫。而且混凝土的早期強(qiáng)度也會(huì)在不同溫度養(yǎng)護(hù)下上升很快。

4.3.7 消能蓋板自重達(dá)8t多,出廠運(yùn)輸及倒運(yùn)吊裝過程中要注意輕落輕放,防拉裂和碰撞造成表面掉損。而且由于構(gòu)件是吊離承重架脫模,要嚴(yán)格控制吊離脫模時(shí)間,以防在吊運(yùn)過程中產(chǎn)生震動(dòng),將構(gòu)件拉裂和受外力破壞。

5 控制預(yù)制件待強(qiáng)時(shí)混凝土變形

預(yù)制構(gòu)件的變形不僅在混凝土的澆筑過程中存在,在預(yù)制件的待強(qiáng)過程中同樣存在。

為更好地控制消能蓋板在待強(qiáng)時(shí)的混凝土變形,專門設(shè)計(jì)制作了一套鋼梁座墊放置預(yù)制成品,通過調(diào)節(jié)木塊,使四個(gè)柱腳保持在同一平面,防止待強(qiáng)預(yù)制件產(chǎn)生扭曲變形或撓度變形。

消能蓋板預(yù)制件的施工,通過了對永久船閘試運(yùn)行后的兩次排干檢查,效果良好,滿足了施工要求。