安谷水電站主廠房下游墻獨(dú)立上升施工探析

隆友彬，孔云洲

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610023)

安谷水電站主廠房下游墻獨(dú)立上升施工探析

隆友彬，孔云洲

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610023)

安谷水電站主廠房在完成機(jī)組座環(huán)以下部位混凝土澆筑后，上、下游墻需獨(dú)立于主機(jī)段部位混凝土單獨(dú)上升，盡早具備橋機(jī)運(yùn)行條件。所以，其施工占據(jù)水電站發(fā)電關(guān)鍵線路。本文介紹了下游墻獨(dú)立上升施工的難點(diǎn)及解決方案，并闡述了混凝土施工要點(diǎn)。

主廠房下游墻 施工方案 安谷水電站

1 概述

大渡河安谷水電站主廠房內(nèi)部橋機(jī)是廠房機(jī)組機(jī)電設(shè)備安裝的重要吊裝設(shè)備，由于安谷水電站采用整體式座環(huán)，最大單件重量為50t，因而主廠房混凝土施工受座環(huán)安裝吊裝設(shè)備及施工通道的限制。根據(jù)施工進(jìn)度安排，主廠房在完成機(jī)組座環(huán)以下部位混凝土澆筑后，主廠房上、下游墻需獨(dú)立于主機(jī)段部位混凝土單獨(dú)上升，盡早具備橋機(jī)運(yùn)行條件，進(jìn)行大型機(jī)電設(shè)備的安裝。所以，主廠房上、下游墻施工占據(jù)水電站發(fā)電關(guān)鍵線路，需高度重視。

按照安谷水電站主廠房結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)及相應(yīng)的工期要求，單臺(tái)機(jī)組主機(jī)段在完成機(jī)組金屬坐環(huán)(高程346.78m)以下部位混凝土施工以后，按照設(shè)計(jì)圖紙及混凝土施工規(guī)范等相關(guān)要求，預(yù)留蝸殼二期混凝土空間，優(yōu)先施工主廠房下游墻下部供水設(shè)備室等廊道部位混凝土，澆筑至蝸殼頂板(高程364.836m)后，形成下游墻獨(dú)立施工工作面，獨(dú)立上升。

2 下游墻獨(dú)立上升施工難點(diǎn)及解決方案

2.1 施工難點(diǎn)分析

2.1.1 下游墻獨(dú)立施工中蝸殼部位懸挑結(jié)構(gòu)處理問題

廠房下游墻上游側(cè)結(jié)構(gòu)邊線樁號(hào)為壩橫0+052.5m(高程364.836m以上)，通常情況下，為保證上部結(jié)構(gòu)施工安全，其下部結(jié)構(gòu)(高程364.836m以下)施工中應(yīng)大于上部結(jié)構(gòu)，即下部結(jié)構(gòu)上游側(cè)樁號(hào)應(yīng)至少控制在壩橫0+052.5m以上，而下部結(jié)構(gòu)主要為蝸殼腔體，受機(jī)組設(shè)備型號(hào)影響，蝸殼腔體最大剖面樁號(hào)為壩橫0m+053.45m，若加上尾水管進(jìn)人門、錐管進(jìn)人門安裝后預(yù)留二期混凝土，其下部結(jié)構(gòu)上游側(cè)樁號(hào)預(yù)計(jì)在壩橫0+054.45m(詳見圖1)。因此，上、下兩個(gè)部位上游側(cè)樁號(hào)相差1.95m，形成懸挑結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定需重點(diǎn)考慮。

圖1 蝸殼部位下游橋平剖面示意

2.1.2 下游橋機(jī)墻頂部預(yù)制混凝土T梁吊裝及連接穩(wěn)定問題

下游墻采用梁柱結(jié)構(gòu)，橋機(jī)軌道梁采用“T型梁”結(jié)構(gòu)，翼板寬20cm，厚度為20cm，梁體底寬60cm，梁體總高約為1.4m，截面積約為0.92m2,梁凈跨為4m，柱體中心線寬度為5m，取C25混凝土容重為25kN/m3，單根梁體總重約為115kN，約合11.5t。因主廠房周邊混凝土垂直運(yùn)輸設(shè)備吊距內(nèi)的最大吊重為10t，在廠房進(jìn)口閘墩壩頂施工門機(jī)安裝形成之前，會(huì)出現(xiàn)吊裝能力不足的問題。若考慮壩頂施工門機(jī)吊裝，對(duì)進(jìn)口閘墩頂部施工門機(jī)安裝位置要提出要求。

2.1.3 下游墻施工安全問題

施工安全問題一方面是在墻柱混凝土施工過程中，最大高差達(dá)到54m，建筑高度大；搭設(shè)腳手架時(shí)，上游面腳手架不能影響主機(jī)段肘管安裝及混凝土二期回填、蝸殼混凝土施工，需在364.836m高程搭設(shè)懸挑式腳手架；下游墻體單薄，墻體上下游均無可依附建筑物，施工中材料及設(shè)備堆放空間不足，大大提高了腳手架搭設(shè)安全要求。

另一方面在頂部橋機(jī)軌道梁吊裝、梁上軌道鋪設(shè)及門窗安裝安全問題。軌道梁頂高程為392.836m，發(fā)電層高程為372.836m，垂直高度為20m，梁寬僅為1m；在梁體吊裝量，牛腿平面截面為1m×1.67m，在如此狹小的空間里進(jìn)行吊裝就位、焊接作業(yè)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)極大。

2.2 主要解決方案

針對(duì)下游墻獨(dú)立上升中的結(jié)構(gòu)錯(cuò)位問題，由設(shè)計(jì)院委托西安理工大學(xué)水工結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室通過三維有限元建模，進(jìn)行了主廠房下游墻的動(dòng)、靜力分析，針對(duì)不同工況條件下的位移進(jìn)行了模擬計(jì)算分析，并提出相關(guān)建議措施，由設(shè)計(jì)院進(jìn)行配筋計(jì)算并提出施工要求，較好地解決了安全穩(wěn)定問題。同時(shí)，對(duì)尾水進(jìn)人門預(yù)留的二期混凝土進(jìn)行了優(yōu)化，采用自密實(shí)混凝土，縮小了預(yù)留空間，減小了懸挑寬度。二期混凝土施工完成后進(jìn)行了分縫灌漿處理，并對(duì)蝸殼流道面進(jìn)行打磨處理，保證混凝土蝸殼的密封性及流暢度。

針對(duì)難點(diǎn)二，利用進(jìn)口閘墩壩頂有限的空間重新調(diào)整壩頂施工門機(jī)位置，并通過調(diào)整工期計(jì)劃，優(yōu)先形成5#機(jī)尾水渠平臺(tái)，借用儲(chǔ)門槽壩施工門機(jī)，完成了5#機(jī)最大跨T梁的吊裝。預(yù)制T梁的連接方面主要通過在牛腿、柱體及梁體上預(yù)埋鋼板，采用焊接的方式連接，梁體接頭部位加密軌道墊板數(shù)量。

針對(duì)難點(diǎn)三，搭設(shè)雙排承重式腳手架，上游設(shè)計(jì)為懸挑式腳手架；墻柱模板由計(jì)劃的定型鋼模板調(diào)整為18mm厚WISA板，保證外觀質(zhì)量的同時(shí)，降低模板重量，減小施工荷載，保證施工安全。

3 下游墻獨(dú)立上升施工要點(diǎn)

3.1 施工分層及分塊

下游墻混凝土澆筑時(shí)，澆筑倉面相對(duì)尺寸較小，入倉難度大，為了保證澆筑的連續(xù)性，保證入倉強(qiáng)度，需對(duì)混凝土進(jìn)行分層分塊施工；在分層中還應(yīng)充分考慮下游橋機(jī)墻結(jié)構(gòu)形狀，避免產(chǎn)生小銳角混凝土體，并方便混凝土澆筑施工，故對(duì)混凝土施工分層在設(shè)計(jì)藍(lán)圖基礎(chǔ)上做適當(dāng)調(diào)整。下游橋機(jī)墻混凝土經(jīng)優(yōu)化共分7層，分層厚度3.5m～5.1m。臨時(shí)施工縫需設(shè)置插筋、鍵槽及止水，鍵槽采用梯形，面積為縫面積的1/3；插筋采用直徑20mm的螺紋鋼，長度2m，縫兩側(cè)各1m，1根/m成梅花形布置。

3.2 鋼筋安裝

由于下游橋機(jī)墻柱及剪力墻鋼筋密集，施工過程中應(yīng)先安裝鋼筋，安裝完成并自檢、初檢合格后，并通知監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行模板施工。

鋼筋施工中如與孔洞、預(yù)埋件等障礙物發(fā)生沖突，按以下原則處理：(1)障礙物尺寸小于20cm，局部調(diào)整鋼筋間距進(jìn)行避讓；(2)障礙物尺寸大于20cm，割斷鋼筋避讓，在割斷鋼筋的部位進(jìn)行局部加強(qiáng)。

鋼筋接頭根據(jù)鋼筋直徑大小采用不同的連接方式，采用電渣壓力焊、搭接焊或綁扎連接的鋼筋接頭錯(cuò)開50d以上。

3.3 模板工程

依據(jù)廠房下游墻混凝土分層圖，高程364.836m以下施工縫采用普通P3015、P1015組合鋼模板，人工現(xiàn)場拼裝，扣件連接；模板采用φ12mm鋼筋拉桿固定，5cm×10cm空心方鋼或架管橫向背牢，縱向采用φ48mm腳手架管加固。高程364.836m以上部位永久外露面采用清水模板施工。清水模板依據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸加工，面板為1.8cm厚WISA板，10cm×10cm方木為骨架，縱向采用φ48mm腳手架管加固，φ12mm對(duì)拉桿固定。為保證下游橋機(jī)墻永久外露面平整光滑、線條規(guī)則、顏色一致，采用φ14mmPVC管做套管，10#槽鋼內(nèi)撐。

圖2 下游墻柱模板加固示意

3.4 混凝土施工

下游橋機(jī)墻高程372.836m以上結(jié)構(gòu)尺寸較小，采用HB50泵機(jī)澆筑一級(jí)配混凝土。以角部為起點(diǎn)，先在根部澆筑10mm～20mm厚與混凝土配合比相同的水泥砂漿，用鐵鍬均勻入模，不能用泵管直接傾入模板內(nèi)，以免砂漿濺到模板上凝固，并用振動(dòng)棒輕輕振動(dòng)掛在鋼筋上的砂漿使其碰落；同時(shí)砂漿不得鋪得太早或太開，以免在砂漿和混凝土之間形成冷縫，影響觀感，采取隨鋪砂漿隨下混凝土，砂漿投放點(diǎn)與混凝土澆筑點(diǎn)距離控制在3m左右。

為保證下游橋機(jī)墻施工質(zhì)量，確保結(jié)構(gòu)體形準(zhǔn)確，在剪力墻及柱模板內(nèi)設(shè)置支撐槽鋼。混凝土澆筑時(shí)采用標(biāo)尺桿控制分層厚度(夜間施工時(shí)用燈照亮模板內(nèi)壁)，分層下料，分層振搗，每層混凝土澆筑厚度嚴(yán)格控制在500mm以內(nèi)。罐車下料前要求高速旋轉(zhuǎn)1min，以保證混凝土不離析。

圖3 剪力墻混凝土澆筑示意

柱澆筑前在底部先鋪墊與混凝土配合比相同水泥砂漿，砂漿厚度為50mm。柱高在2m之內(nèi)，可在柱頂直接下料澆筑，超過2m時(shí)應(yīng)在布料管上接一軟管，伸到柱內(nèi)，保證混凝土自由落體高度不得超過2m。下料時(shí)使軟管在柱上口來回挪動(dòng)，使之均勻下料，防止骨漿分離。

4 總結(jié)與思考

安谷水電站主廠房下游橋施工階段，通過參建四方的協(xié)同努力，順利完成相關(guān)施工任務(wù)要求，保證了施工進(jìn)度及施工安全。雖然主廠房下游墻在科學(xué)的技術(shù)手段下實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少了混凝土及鋼筋工程量，節(jié)約了直接工程費(fèi)用，但是從工程實(shí)施效果來看，為保證施工進(jìn)度及施工安全，在措施性投入，比如腳手架搭拆、混凝土級(jí)配調(diào)整、軌道梁預(yù)制吊裝及安全投入方面，較沙灣水電站墻式結(jié)構(gòu)大大增加，并增加了施工期間的安全風(fēng)險(xiǎn)及后期軌道梁運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整時(shí)，需綜合設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等多方面因素，以尋求最優(yōu)解決方案。

〔1〕張鑫華.河床式水電站主廠房下游墻體結(jié)構(gòu)型式分析[J].中國學(xué)位論文數(shù)據(jù)庫，2013，(10).

隆友彬(1975.4-)，男，四川富順人，中專，助理工程師；

孔云洲(1987.5-)，男，湖北宜都人，本科，助理工程師.

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