觀音巖水電站尾水渠貼坡混凝土澆筑方法探討

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(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 郫縣，611730)

1 工程概述

觀音巖水電站尾水渠貼坡混凝土澆筑面位于主廠房下游側(cè)反坡段，左側(cè)與左沖沙底孔相接，右側(cè)與22#壩段導(dǎo)流底孔相接，總寬度175m，上游起始樁號壩橫0+196.6m，下游尾部樁號壩橫0+265.0m，總長度68.4m，坡度1∶3；結(jié)構(gòu)混凝土板厚1.5m，覆蓋面積約13500m2，采用C2820W6F100二級配，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)混凝土總量為23250m3。本工程涉及到地質(zhì)缺陷處理，需進(jìn)行缺陷處理鋼筋及缺陷混凝土施工。

尾水渠底板共分為40塊，大部分單塊尺寸為18m×18m，分塊相鄰混凝土板側(cè)面全長設(shè)鍵槽，縫面不鑿毛，也不設(shè)鍵槽材料，連接鋼筋過縫。底板布設(shè)有砂漿錨桿和排水孔，砂漿錨桿為φ25mm@4m×4m，L=4.5m，深入基巖3.5m；排水孔為φ50mm@4m×4m，深入基巖1m。主要工程量有結(jié)構(gòu)混凝土C2820W6F100約7.1萬m3(包含地質(zhì)缺陷混凝土3萬m3)，鋼筋制安約2400t。

本工程施工具有以下特點(diǎn)及重難點(diǎn)：

(1)尾水渠建基面巖體局部破碎，存在軟弱夾層，基巖滲水量大，最低處建基面高程977m在汛期水位線下約30多m。因此，滲水對混凝土施工影響極大，需解決好混凝土澆筑期間基巖面滲水的問題，以確?；炷翝仓|(zhì)量；

(2)尾水渠底板坡比為1∶3，混凝土運(yùn)輸車由于坡度較大無法到達(dá)倉號，使用溜槽則由于坡度太小也不具備施工條件。因此，設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)用的混凝土入倉方式，并同時保證入倉強(qiáng)度，是確保尾水渠混凝土澆筑質(zhì)量和進(jìn)度的關(guān)鍵；

(3)尾水渠底板混凝土斜坡面長(約70m)，結(jié)構(gòu)鋼筋雙層布置，單塊四周均設(shè)有鍵槽，且建基面設(shè)計(jì)有錨桿和排水孔，使得尾水渠混凝土施工程序復(fù)雜。合理安排施工程序，有利于加快施工進(jìn)度；

(4)尾水渠底板混凝土分為40個單元，分塊多澆筑量大(含地質(zhì)缺陷處理量)，存在普通模板倒運(yùn)，定型模板加工量大(鍵槽鋼模板)等問題，應(yīng)控制施工成本；

(5)由于地質(zhì)缺陷處理較合同量大大增加，加之基巖面滲水嚴(yán)重，需采取引排措施，使得尾水渠結(jié)構(gòu)混凝土施工工期壓縮，導(dǎo)致工期緊張。

2 結(jié)構(gòu)混凝土入倉方案及排水措施

2.1 尾水渠貼坡結(jié)構(gòu)混凝土澆筑方案

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，廠房尾水渠底板混凝土施工將采用定型配重式滑模施工方案，布料線進(jìn)行混凝土入倉(在澆筑倉號內(nèi)提前進(jìn)行布料線支架埋設(shè))。以順?biāo)鞣较虻?個結(jié)構(gòu)單元分塊為一道澆筑序列，通過在布料線傳送混凝土料至倉內(nèi)后，從上游向下游澆筑。

2.2 基巖面滲水點(diǎn)排水方案

針對基巖面滲水點(diǎn)，采用φ219mm鋼管進(jìn)行水平封口，再進(jìn)行橫向和豎向布置，形成管網(wǎng)(鋼管與鋼管交叉處采用焊接方式進(jìn)行貫通，管網(wǎng)埋設(shè)在結(jié)構(gòu)混凝土底部高程以下，確保結(jié)構(gòu)混凝土澆筑厚度不變)，最后引排至泵坑內(nèi)排除，確保尾水渠貼坡混凝土工作面處在旱地條件下施工。

2.3 擬定尾水渠施工項(xiàng)目施工程序

建基面缺陷處理→錨桿施工→結(jié)構(gòu)混凝土施工→排水孔施工(在結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)預(yù)留套筒)。

3 地質(zhì)缺陷混凝土施工方法

3.1 找平墊層混凝土

先進(jìn)行大面積的初步清理，將大部分的石碴和淤泥清除；然后進(jìn)行仔細(xì)徹底的清理，并沖洗干凈，進(jìn)行地質(zhì)驗(yàn)收(主要指初驗(yàn)、地質(zhì)素描等)；地質(zhì)驗(yàn)收過程中及驗(yàn)收后，再次或多次對倉面進(jìn)行清理和沖洗，達(dá)到具備澆筑墊層混凝土的要求?；A(chǔ)面清理流程見圖1。

圖1 基礎(chǔ)面清理流程

3.2 地質(zhì)缺陷處混凝土施工

3.2.1 地質(zhì)缺陷處采用人工刻槽后回填混凝土(部分區(qū)域設(shè)缺陷鋼筋)

對溶蝕、砂化或泥巖軟弱帶，人工利用風(fēng)鎬、鋼釬、氈子等土工具進(jìn)行刻槽、鑿除處理；然后用普通器具(鐵鏟、勾耙、鋼釬等)分片集碴(淤)，裝筐(桶)挑抬成堆，將大部分的石碴和淤泥清理出工作面；再由反鏟裝碴(淤)，自卸汽車運(yùn)輸至碴場。

圖2 混凝土塞典型配筋圖

3.2.2 基礎(chǔ)驗(yàn)收

對處理完成的基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)收，檢驗(yàn)地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。如不能滿足，需繼續(xù)處理或者采用其他方式處理，直至滿足要求方能進(jìn)行下一步施工。

4 滑模設(shè)計(jì)

4.1 滑模主體結(jié)構(gòu)組成

4.1.1 模體

根據(jù)尾水渠單元尺寸寬度為18m，錯縫2.5m，則總寬度為20.5m，兩端頭各預(yù)留25cm的調(diào)節(jié)長度。因此，每套定型模板設(shè)計(jì)長度為21m，分三段(單塊長7m)在綜合工廠內(nèi)加工，運(yùn)輸至現(xiàn)場后拼裝焊接成整體。模板面板采用φ20mm鋼板，高度1.5m，采用28#槽鋼、工字鋼作圍懔，16#槽鋼角鋼作肋板。

4.1.2 提升系統(tǒng)

滑模動力系統(tǒng)采用千斤頂進(jìn)行拉拔滑模的方式進(jìn)行，采用25t鋼絞線，下端固定在模體桁架梁上；在尾水渠下游設(shè)置提升平臺，布置千斤頂和液壓系統(tǒng)，牽引鋼絞線并帶動模體向上滑升。鋼絞線一次性接全部長度，模體提升后，人工對其出露的鋼絞線進(jìn)行打圈盤繞。

4.1.3 液壓系統(tǒng)

選用QYC250前卡式液壓千斤頂，設(shè)計(jì)承載能力為250kN，計(jì)算承載能力為150kN，單次張拉最大行程為200mm，穿心鋼絞錢直徑20mm，公稱油壓50MPa。液壓控制臺為小型液壓站，并通過高壓油管同千斤頂相連，形成液壓系統(tǒng)。同時選用2臺QYC250前卡式千斤頂左右兩側(cè)布置。

4.1.4 輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)包括抹面平臺、灑水養(yǎng)護(hù)管路等裝置。

利用型鋼在滑模尾部焊制抹面操作平臺，供施工人員進(jìn)行滑?；蟮娜毕菪迯?fù)和抹面工作。灑水管用φ25mm鋼管制成，鉆1排φ5mm小孔，固定在滑模抹面平臺下部，橫向貫通布置，自動進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

4.2 滑模結(jié)構(gòu)受力分析

模體內(nèi)部結(jié)構(gòu)參照尾水閘墩滑模結(jié)構(gòu)計(jì)算，達(dá)到相關(guān)受力要求，在此不在贅述。現(xiàn)主要以模體整體結(jié)構(gòu)為研究對像，計(jì)算其模板受混凝土上浮力的影響是否處于穩(wěn)定，及對千斤頂、鋼絞線的安全性進(jìn)行復(fù)核?；５氖芰η闆r如圖3所示。

圖3 尾水渠滑模受力簡圖

滑模經(jīng)受力分析驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果滿足施工要求。

該滑模采用28工字鋼、槽鋼與76型角鋼形成骨架，滑動面為10mm鋼板。其樣式如圖4所示。

圖4 滑模斷面圖

4.3 滑模施工工藝

4.3.1 混凝土澆筑

滑模施工按以下順序進(jìn)行：下料→平倉振搗→混凝土待強(qiáng)→滑升→下料。滑?；蟀幢?6cm～8cm)連續(xù)施工的方式，根據(jù)混凝土初凝時間為4h計(jì)算，千斤頂每次張拉鋼絞線20cm，每次張拉間隔應(yīng)為0.6h～0.8h，模板日滑升距離為7.0m左右，每倉混凝土面總長度約為51m，需7d完成一個倉號。

模板初次滑升要緩慢進(jìn)行，并在此過程中全面檢查提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)等變形情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，待一切正常后方可進(jìn)行澆筑和滑升。

圖5 滑模施工示意

4.3.2 混凝土入倉強(qiáng)度計(jì)算

滑模面板長度為1.5m,需保證混凝土脫模后達(dá)到初凝要求，則底部混凝土須達(dá)到4h，按照千斤頂每次張拉鋼絞線20cm，可張拉7次，即頂部入倉的一層混凝土經(jīng)7次間隔后脫模，每次間隔0.6h?；炷寥雮}強(qiáng)度為：18m×0.063m×4.7m/0.6=9m3/h，采用布料機(jī)入倉強(qiáng)度為40m3/h以上，達(dá)到要求。

通過以上分析可知，在現(xiàn)有混凝土初凝時間的情況下，滑模施工效率較低，不得不通過降低入倉強(qiáng)度的方式以保證混凝土脫模時達(dá)到強(qiáng)度要求。因此，建議將混凝土初凝時間調(diào)整為3h為宜。

4.3.3 模板滑升

施工進(jìn)入正常澆筑和滑升時，盡量保持連續(xù)施工，并設(shè)專人觀察和分析混凝土表面情況，根據(jù)現(xiàn)場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑厚度。依據(jù)下列情況進(jìn)行鑒別：滑升過程中能聽到“沙沙”的聲音；出模的混凝土無流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺，并留有1mm左右的指??；能用抹子抹平。

滑升過程中設(shè)專人檢查千斤頂，觀察鋼絞線受力狀態(tài)是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度。

4.3.4 停滑措施及施工縫處理

滑模施工要連續(xù)進(jìn)行，意外停滑時采取“?；胧保炷镣Ｖ?jié)仓?，每?.5h～1h滑升1～2個行程，直到混凝土與模板不再粘結(jié)(一般4h左右)，形成水平層間縫，對混凝土面進(jìn)行沖毛處理。

4.3.5 滑模安拆

滑?；林付ㄎ恢脮r，將滑模頂部布料系統(tǒng)、提升系統(tǒng)分解拆除，采用門機(jī)(或汽車吊)將模體吊運(yùn)至下一工作面。這一工作必須在跟班隊(duì)長統(tǒng)一指揮下進(jìn)行，并預(yù)先進(jìn)行技術(shù)交底，且拆卸的滑模部件要嚴(yán)格檢查，捆綁牢固。

圖6 滑模及布料機(jī)澆筑平面布置

5 混凝土澆筑質(zhì)量及施工工期分析

通過對底板結(jié)構(gòu)混凝土試塊

進(jìn)行檢測，結(jié)果均滿足質(zhì)量要求(如表1所示)。

表1 混凝土澆筑質(zhì)量檢測

高程部位設(shè)計(jì)指標(biāo)級配試驗(yàn)項(xiàng)目齡期(d)組數(shù)最大值(MPa)最小值(MPa)平均值(MPa)蝸殼混凝土C28 20W6F100二抗壓281229 426 728 3抗凍試塊一組，試驗(yàn)結(jié)果合格抗?jié)B試塊一組，試驗(yàn)結(jié)果合格

根據(jù)尾水渠底板結(jié)構(gòu)體型圖結(jié)構(gòu)樣式及工程量(配備兩套滑模，單套模板控制段為20塊，澆筑時間為150d)，計(jì)劃擬定的施工進(jìn)度時段為2013年10月10日～2014年3月10日，由于混凝土澆筑方案科學(xué)可靠，通過現(xiàn)場科學(xué)管理，尾水渠貼坡2014年2月24日全部封閉完成，較計(jì)劃工期提前了16d，確保了首臺機(jī)組按期發(fā)電目標(biāo)。

6 結(jié)語

觀音巖水電站發(fā)電廠房尾水渠貼坡混凝土施工措施，是對以往類似施工項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工情況，是以解決尾水渠貼坡結(jié)構(gòu)混凝土在建基面地質(zhì)條件差、巖層滲水性強(qiáng)、混凝土澆筑量大、施工工期緊張且澆筑質(zhì)量要求高的一個集成。通過實(shí)踐表明，觀音巖水電站發(fā)電廠房尾水渠貼坡結(jié)構(gòu)混凝土施工，不但澆筑質(zhì)量達(dá)到要求，還取得了施工進(jìn)度快、施工成本較低的雙贏目標(biāo)，為類似工程項(xiàng)目施工積累了經(jīng)驗(yàn)。