老撾南坎2水電站堆石壩面板混凝土機(jī)械一體化快速施工技術(shù)

陳 行, 李 超, 徐 應(yīng) 中

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司 工程管理部，四川 成都 610072)

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老撾南坎2水電站堆石壩面板混凝土機(jī)械一體化快速施工技術(shù)

陳 行, 李 超, 徐 應(yīng) 中

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司 工程管理部，四川 成都 610072)

老撾南坎2水電站堆石壩面板混凝土工程創(chuàng)新研制了適用于堆石壩面板混凝土機(jī)械一體化快速施工新技術(shù)，改變了堆石壩面板混凝土收面抹光的傳統(tǒng)工藝，從而大大提高了混凝土表面的施工質(zhì)量，節(jié)約了工期和人工成本。

堆石壩;面板;機(jī)械一體化;施工技術(shù)；南坎2水電站

1 工程概況

老撾南坎2水電站位于老撾瑯勃拉邦東南約30 km的Nam Khan河上，是Nam Khan河原規(guī)劃三個(gè)梯級(jí)電站中的第2級(jí)，壩址距省城瑯勃拉邦約56 km，距首都萬(wàn)象約396 km。水庫(kù)總庫(kù)容為7.508億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容為2.291億m3；正常蓄水位高程475 m，相應(yīng)庫(kù)容6.862億m3，具有年調(diào)節(jié)能力，為二等大(2)型工程。

該大壩工程為混凝土面板堆石壩，壩頂全長(zhǎng)365 m，最大壩高136 m，壩頂寬10 m。面板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，坡比為1∶1.4，共有28塊，最大坡長(zhǎng)225.5 m。面板厚度從下到上逐漸變薄，底部最大厚度為75 cm，頂部厚30 cm，面板配筋率為0.3%～0.4%，采用雙層雙向配筋。面板分塊施工布置情況見(jiàn)圖1。

圖1 堆石壩面板混凝土分塊施工布置圖

2 傳統(tǒng)工藝施工

該大壩混凝土面板工程計(jì)劃分為一、二期面板施工，一期面板施工已經(jīng)采用傳統(tǒng)的施工方法完成，二期面板共劃分為28塊，最大坡長(zhǎng)116 m，混凝土工程量約為20 000 m3，鋼筋安裝 量 約 為 2 100 t，按照該工程大壩蓄水要求，其二期面板混凝土工程必須在5～6個(gè)月時(shí)間內(nèi)完成。

傳統(tǒng)堆石壩面板混凝土抹光施工方法為：

(1)大壩坡面安裝側(cè)模，倉(cāng)號(hào)內(nèi)人工綁扎鋼筋，鋼筋由小型卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引的運(yùn)料小車(chē)從壩頂運(yùn)輸?shù)浇壴攸c(diǎn)，人工搬運(yùn)綁扎。

(2)安裝平板滑模進(jìn)行面板混凝土滑模施工，滑模由壩頂固定式卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引。

(3)滑模施工時(shí)，混凝土抹面由在滑模后部平臺(tái)上的工人進(jìn)行抹面收光。

目前國(guó)內(nèi)、外傳統(tǒng)的施工方法存在以下不足之處：

(1)施工進(jìn)度問(wèn)題：鋼筋運(yùn)輸安裝工序消耗掉了大量的勞動(dòng)力，其施工進(jìn)度受到鋼筋運(yùn)輸、布料和人員因素的影響；牽引滑模的卷?yè)P(yáng)機(jī)為固定式且移位安裝較繁瑣，滑模模體施工時(shí)跳倉(cāng)移位(跳塊)全靠人工操作，移位速度太慢，較大程度影響施工進(jìn)度。

(2)施工安全問(wèn)題：小型卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引的運(yùn)料小車(chē)為單機(jī)、單點(diǎn)牽引方式，壩面鋼筋運(yùn)輸量需求大、但小車(chē)運(yùn)量小且次數(shù)多，須反復(fù)操作，非常不安全，曾多次出現(xiàn)因鋼絲繩鉸斷等原因而導(dǎo)致小車(chē)下溜的危險(xiǎn)事故。對(duì)于滑模模體跳倉(cāng)移位和下放到塊號(hào)啟滑點(diǎn)傳統(tǒng)的做法主要是由人工撬動(dòng)，極不安全，而且傳統(tǒng)的施工方法各工序投入的人員較多，大量的人員在斜坡上操作存在較大的安全隱患。

(3)混凝土面板施工質(zhì)量缺陷問(wèn)題：在斜坡上由人工綁扎的鋼筋精度不易得到保證，抹面需要投入多個(gè)人工收面。但人工修抹質(zhì)量受人為因素影響大，施工后混凝土表面粗糙，經(jīng)常出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，修抹質(zhì)量不能持續(xù)得到保證。

3 混凝土面板機(jī)械一體化快速施工技術(shù)

按照傳統(tǒng)的施工方法進(jìn)行施工已不能滿足大壩二期面板施工工期要求，且施工過(guò)程質(zhì)量和施工安全不易得到保障。因此，我公司老撾南坎2水電站施工項(xiàng)目部決定在該大壩二期面板施工中將目前實(shí)施的面板澆筑施工方法進(jìn)行優(yōu)化，創(chuàng)新使用新技術(shù)，研制了適用于該堆石壩面板混凝土機(jī)械化快速施工新技術(shù)以滿足施工進(jìn)度要求。

(1)斜坡倉(cāng)號(hào)鋼筋網(wǎng)塊安全、快速運(yùn)輸、安裝施工方法：

將原由人工在面板斜坡上綁扎鋼筋的施工方法改為平地工廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)制作鋼筋網(wǎng)塊。網(wǎng)塊按施工圖紙?jiān)谏a(chǎn)車(chē)間內(nèi)預(yù)制綁扎完成后，經(jīng)汽車(chē)、吊車(chē)、鋼筋輸送安裝車(chē)輸送到斜坡安裝點(diǎn)，再由少量人工進(jìn)行網(wǎng)塊間的鋼筋搭接安裝。該施工方法研究了鋼筋網(wǎng)塊工廠制作、運(yùn)輸轉(zhuǎn)送(特別是斜坡轉(zhuǎn)送)和快速搭接鋼筋網(wǎng)塊關(guān)鍵點(diǎn)，確保了鋼筋預(yù)制安裝速度和鋼筋網(wǎng)塊安裝精度要求。

(2)滑模脫?；炷撩姘鍣C(jī)械修抹施工工藝：

創(chuàng)新研制了面板堆石壩每倉(cāng)號(hào)面板自動(dòng)修抹機(jī)，用于面板脫模混凝土的修整抹面。該機(jī)械修抹工作時(shí)靠電機(jī)、減速機(jī)帶動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的修抹刀轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引能夠全線段機(jī)械化修抹，具有速度快、效果好、修抹精度高及工作線段長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)了過(guò)去由人力施工造成的混凝土表面粗糙且經(jīng)常出現(xiàn)凹凸不平的質(zhì)量缺陷問(wèn)題，大大節(jié)約了人工成本和施工工期。

(3)實(shí)現(xiàn)斜坡面板施工機(jī)械設(shè)備牽引和快速跳倉(cāng)轉(zhuǎn)運(yùn)一體機(jī)械化施工方法：

對(duì)于如何將牽引鋼筋輸送安裝車(chē)、原面板滑模、自動(dòng)修抹機(jī)等三種壩面施工機(jī)械合理、快速地使用和轉(zhuǎn)運(yùn)，為壩面混凝土跳倉(cāng)轉(zhuǎn)運(yùn)和施工提供平臺(tái)。經(jīng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研發(fā)了壩頂縱向移動(dòng)橫向牽引車(chē)。

該牽引車(chē)重20 t，側(cè)向?yàn)樾逼率借旒芙Y(jié)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)帶動(dòng)臺(tái)車(chē)移動(dòng)。牽引車(chē)通過(guò)沿壩軸線方向布置軌輪，可沿壩軸線方向移動(dòng)；牽引車(chē)底部平臺(tái)沿分塊面板軸線方向安裝2臺(tái)5～8 t卷?yè)P(yáng)機(jī)；在牽引車(chē)斜坡桁架上設(shè)置了與大壩運(yùn)行設(shè)備(面板施工鋼筋輸送安裝車(chē)、多功能面板滑模、全線段自動(dòng)俢抹機(jī))同型輕軌進(jìn)行對(duì)接，通過(guò)由牽引車(chē)上的卷?yè)P(yáng)機(jī)與壩面運(yùn)行設(shè)備配套組合工作，可以實(shí)現(xiàn)壩面分塊混凝土快速跳倉(cāng)施工，解決了固定式牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)移位安裝繁瑣、壩面分塊混凝土靠吊車(chē)和人工進(jìn)行跳倉(cāng)移位(跳塊)的施工難題，實(shí)現(xiàn)了將壩面施工設(shè)備的牽引和快速跳倉(cāng)轉(zhuǎn)運(yùn)合成為機(jī)械一體化。堆石壩面板混凝土滑模及修抹機(jī)施工、轉(zhuǎn)移情況見(jiàn)圖2。

圖2 堆石壩面板混凝土滑模及修抹 機(jī)施工、轉(zhuǎn)移布置圖

4 新技術(shù)及成套設(shè)備技術(shù)性能指標(biāo)

(1)實(shí)現(xiàn)鋼筋平地網(wǎng)塊制作、斜坡倉(cāng)號(hào)快速運(yùn)輸及對(duì)接安裝施工技術(shù)。所實(shí)現(xiàn)的鋼筋平地網(wǎng)塊制作精度誤差小于1 cm，對(duì)接安裝精度誤差小于1～2 cm，制作安裝鋼筋的人工用量比傳統(tǒng)方法減少30%。所研制的液壓升降、液壓操作及運(yùn)輸和對(duì)接網(wǎng)塊的鋼筋輸送安裝車(chē)行走速度為5～8 m/min，并且具備設(shè)計(jì)要求的運(yùn)行平穩(wěn)、操作便捷、故障率低、安全可靠的性能。

(2)實(shí)現(xiàn)多功能面板滑模技術(shù)。滑模施工時(shí)下行為有軌快速到位，上行為無(wú)軌滑模施工，還具備與自動(dòng)修抹機(jī)進(jìn)行位置交換功能，使得自動(dòng)修抹工藝不影響面板三角體滑模施工的順利進(jìn)行。所研制的多功能面板滑模應(yīng)具備設(shè)計(jì)要求的下行行走速度為3～4 m/min，具備運(yùn)行平穩(wěn)、故障率低、安全可靠的性能。

(3)實(shí)現(xiàn)堆石壩面板全線段自動(dòng)修抹機(jī)械化施工技術(shù)，將傳統(tǒng)滑模施工人工抹面工藝改為機(jī)械化修抹工藝，比傳統(tǒng)人工抹面工作量減少了30%～40%。所研制的全線段自動(dòng)修抹機(jī)具備設(shè)計(jì)要求的所有動(dòng)作功能，下行行走速度為3～4 m/min，修抹行走速度為1 m/min，具備運(yùn)行平穩(wěn)、故障率低、安全可靠的性能指標(biāo)，修抹機(jī)抹刀為無(wú)極調(diào)速，能夠?qū)⒒Ｃ撃：蟮幕炷涟纪共黄降娜毕莼拘弈ㄆ秸?/p>

(4)實(shí)現(xiàn)壩頂縱向移動(dòng)橫向牽引臺(tái)車(chē)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)能加快壩面設(shè)備和牽引機(jī)械(卷?yè)P(yáng)機(jī))在各塊號(hào)之間的跳倉(cāng)轉(zhuǎn)運(yùn)速度，行走速度為2～3 m/min，實(shí)現(xiàn)了壩面施工設(shè)備牽引移動(dòng)和轉(zhuǎn)運(yùn)一體機(jī)械化。研制的縱向移動(dòng)橫向牽引臺(tái)車(chē)具備設(shè)計(jì)要求的所有動(dòng)作功能，具備運(yùn)行平穩(wěn)、故障率低、安全可靠的性能。

5 新型成套設(shè)備的施工質(zhì)量和安全保證

針對(duì)傳統(tǒng)面板堆石壩面板混凝土施工缺點(diǎn)和單套設(shè)備移動(dòng)轉(zhuǎn)移不方便、設(shè)備利用率不高等不足之處，研究開(kāi)發(fā)了面板混凝土施工新技術(shù)及新型成套設(shè)備，有利于提高我國(guó)面板堆石壩面板混凝土工程施工技術(shù)水平。

堆石壩混凝土面板施工鋼筋輸送安裝車(chē)的創(chuàng)新研制，將傳統(tǒng)的壩面人工斜坡鋼筋安裝綁扎方法改變?yōu)楣S平面鋼筋網(wǎng)塊標(biāo)準(zhǔn)化制作、壩面機(jī)械安裝的方法，大大提高了鋼筋制作安裝的質(zhì)量。

創(chuàng)新研制的面板堆石壩全線段面板自動(dòng)修抹機(jī)用于面板脫?；炷列拚?，實(shí)現(xiàn)了斜坡平板滑模修抹機(jī)械化施工，不僅改進(jìn)了投入較多人力施工的問(wèn)題，而且解決了混凝土表面粗糙、凹凸不平的質(zhì)量問(wèn)題，混凝土的表面施工質(zhì)量得到了極大程度地提高。

壩頂縱向移動(dòng)橫向牽引臺(tái)車(chē)的研制，使得壩面設(shè)備可以縱橫向全方位行走，改變了傳統(tǒng)平板滑模需用人工撬動(dòng)的土辦法，跳倉(cāng)轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，加快了壩面設(shè)備移動(dòng)以及其在各塊號(hào)之間的轉(zhuǎn)運(yùn)速度，從而大大提高了坡面運(yùn)輸?shù)陌踩?，?jié)省了大量的人工操作，安全隱患大大減少。

6 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)測(cè)算，面板堆石壩面板混凝土施工新技術(shù)及新型成套設(shè)備施工技術(shù)的應(yīng)用，使老撾南坎2水電站堆石壩二期面板工程節(jié)約了2個(gè)月工期，使電站溢洪道泄槽溢流面工程工期節(jié)約了30 d。測(cè)算節(jié)約工程施工投資約80萬(wàn)美元。

堆石壩面板混凝土機(jī)械一體化快速施工技術(shù)在國(guó)內(nèi)均無(wú)成熟和成功的施工經(jīng)驗(yàn)可循，公司以老撾南坎2水電站堆石壩面板混凝土工程為依托，研制并成功指導(dǎo)了該施工技術(shù)的運(yùn)行實(shí)施，既確保了該工程在確定工期的完美履約，又改進(jìn)了國(guó)內(nèi)同類水電站堆石壩面板施工工藝，為面板混凝土施工在類似的建筑工程中的推廣應(yīng)用具有重要的意義。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-08-15

TV7;TV52;TV641.4

B

1001-2184(2016)05-0021-03

陳 行(1985-)，男，四川成都人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

李 超(1986-)，男，河南鶴壁人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

徐應(yīng)中(1973-)，男，四川巴中人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事建設(shè)工程施工技術(shù)與管理工作.