巨型半圓筒型調(diào)壓室豎井群混凝土施工技術(shù)研究

(中國水利水電第六工程局有限公司，丹東，118000)

巨型半圓筒型調(diào)壓室豎井群混凝土施工技術(shù)研究

周鐵軍

(中國水利水電第六工程局有限公司，丹東，118000)

烏東德水電站尾水調(diào)壓井為三個(gè)獨(dú)立的半圓桶型豎井結(jié)構(gòu)，自阻抗板向上，混凝土澆筑高度為51.3m，調(diào)壓室井身混凝土51666.45m3，鋼筋制安3300t。具有場地狹小、高差較大、混凝土及鋼筋量巨大的特點(diǎn)，如何在上述苛刻復(fù)雜的環(huán)境下尋求經(jīng)濟(jì)、安全、便捷的施工方案，是本文研究的重點(diǎn)。

巨型半圓筒型 調(diào)壓室豎井群 混凝土施工 先進(jìn)技術(shù) 烏東德水電站

1 工程概況

烏東德水電站尾水調(diào)壓井位于調(diào)壓室結(jié)構(gòu)的中部，下部為岔管段，上部為球冠穹頂。尾調(diào)室井身為三個(gè)獨(dú)立的半圓桶型豎井結(jié)構(gòu)，自阻抗板向上，混凝土澆筑高度為51.3m。井身斷面型式為：下游環(huán)形墻段為半圓形結(jié)構(gòu)，半徑為26.5m，混凝土厚度為1.5m；上游結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的直墻段，包含門庫、閘門槽等結(jié)構(gòu)。井身混凝土施工期間，有11條在開挖期間形成的通往尾調(diào)室的施工通道，在混凝土施工期間，這些施工通道亦可作為施工通道。

圖1 尾調(diào)室施工支洞平面示意

2 開挖方案選定

2.1 投標(biāo)方案

(1)尾水調(diào)壓室井壁采用自升式大型組合鋼模板工藝，進(jìn)行混凝土澆筑；

(2)利用在開挖期間形成的尾水調(diào)壓室交通洞頂拱增設(shè)的臨時(shí)20t電動(dòng)葫蘆，作為尾調(diào)室閘門井施工材料吊運(yùn)的垂直吊運(yùn)設(shè)備；

(3)在尾水調(diào)壓室穹頂井壁自爬升模板上部架設(shè)滑輪，在阻抗板802m高程設(shè)置5t卷揚(yáng)機(jī)，作為穹頂井壁施工材料的提升設(shè)備；

(4)閘門井混凝土采用右廠8#、8-1#、8-2#施工支洞掛溜管、溜槽入倉為主，泵送與電動(dòng)葫蘆吊3m3罐輔助入倉為輔；穹頂井壁混凝土采用泵送為主，倉內(nèi)掛溜筒至澆筑面。

2.2 實(shí)施方案

(1)尾水調(diào)壓室井壁采用多卡模板(即懸臂模板)，上游墻采用組合鋼模板，進(jìn)行混凝土澆筑；

(2)安裝塔機(jī)作為模板及材料垂直運(yùn)輸設(shè)備；

(3)尾調(diào)室混凝土主要通過在岔管段底板和阻抗板布置泵機(jī)，進(jìn)行泵送接力的方式作為主要入倉手段，上游墻842m以上及環(huán)形墻靠近施工支洞部分優(yōu)先考慮溜槽入倉手段。

2.3 方案對(duì)比及選擇

2.3.1 投標(biāo)方案特點(diǎn)

(1)自爬升模板價(jià)格昂貴，采用自爬升模板比懸臂模板一次性投入高一倍，但自爬升模板起升無需借助其它設(shè)備完成起升；

(2)在尾水調(diào)壓室穹頂井壁自爬升模板上部架設(shè)滑輪，在阻抗板802m高程設(shè)置5t卷揚(yáng)機(jī)，作為穹頂井壁施工材料提升設(shè)備的方案，對(duì)模板錨固強(qiáng)度要求較高，且卷揚(yáng)機(jī)操作風(fēng)險(xiǎn)高。布置卷揚(yáng)機(jī)較多則卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)行投入較大，且施工風(fēng)險(xiǎn)成倍上升，布置卷揚(yáng)機(jī)較少，鋼筋人工搬運(yùn)，人工成本高；

(3)自爬升模板只適用于本工程，適用范圍窄。

2.3.2 實(shí)施方案特點(diǎn)

(1)懸臂模板價(jià)格便宜；

(2)塔機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)塔機(jī)，適用性廣，本工程結(jié)束后也可應(yīng)用到其它項(xiàng)目，且塔機(jī)可解決懸臂模板提升、材料垂直運(yùn)輸?shù)膯栴}；

(3)本方案一次投入與投標(biāo)方案相當(dāng)，但塔機(jī)作為主要施工投入，可作為單位資產(chǎn)長期使用；

(4)安全風(fēng)險(xiǎn)降低，與卷揚(yáng)機(jī)相比，塔機(jī)可靠性更高。

3 施工方案

3.1 設(shè)備選型

3.1.1 塔機(jī)選型

右岸尾調(diào)室上下游跨度小于左岸，根據(jù)右岸尾調(diào)室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，塔機(jī)安放點(diǎn)距上游邊墻的距離為13.35m，參考當(dāng)前市售的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)塔機(jī)，有TCT5513-6、TCT5010-4型兩種塔機(jī)方案符合要求，這兩種塔機(jī)平衡臂尾部半徑均小于13.35m。本方案塔機(jī)主要用于提升模板、吊運(yùn)鋼筋，塔機(jī)實(shí)際提升重量應(yīng)不低于2.2t，可選塔機(jī)型號(hào)見表1。

表1 可選塔機(jī)型號(hào)

以上塔機(jī)型號(hào)均滿足尾調(diào)室結(jié)構(gòu)要求，通過性能對(duì)比，選用TCT5513-6型塔機(jī)。

3.1.2 懸臂模板選型

懸臂模板采用3m寬大模板，模板尺寸為3m×3.3m(寬×高)?？紤]尾調(diào)室工期計(jì)劃，配置半個(gè)環(huán)形墻的模板(即13塊懸臂模板)即可滿足施工要求。上游墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且有閘門槽、門洞等結(jié)構(gòu)，閘門槽含有大量預(yù)埋插筋，不適合采用懸臂模板。上游墻選用普通鋼模板、木模板進(jìn)行混凝土澆筑。

圖2 井身段模板配置示意

3.2 施工布置

3.2.1 塔機(jī)布置

塔機(jī)布置在環(huán)形墻結(jié)構(gòu)的圓心點(diǎn)，圓心點(diǎn)距混凝土結(jié)構(gòu)面1.9m，距上游墻最近距離為13.35m，塔機(jī)作業(yè)半徑為25m，可覆蓋尾調(diào)室。塔機(jī)布置如圖3、圖4所示。

圖3 塔機(jī)布置平面示意

圖4 塔機(jī)布置立面示意

3.2.2 吊物孔布置

采用塔機(jī)后，材料垂直運(yùn)輸需從岔管段向各倉面進(jìn)行垂直吊運(yùn)，為便于材料垂直運(yùn)輸，阻抗板需預(yù)留吊物孔。根據(jù)尾調(diào)室阻抗板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，阻抗板③或⑤區(qū)預(yù)留一區(qū)暫不澆筑，此方案已得到設(shè)計(jì)單位同意。吊物孔布置如圖5所示。

圖5 吊物孔布置示意

3.2.3 混凝土入倉設(shè)備布置

尾調(diào)室842m高程以下混凝土以泵送入倉為主，部分距離施工支洞較近的倉位可采用溜槽方式入倉。在阻抗板上布置兩臺(tái)混凝土泵(其中一臺(tái)為備用)，在WT2-2#、WT2-4#、WT2-6#施工支洞內(nèi)各布置一套溜管與阻抗板上混凝土泵進(jìn)行接力。在岔管段布置一臺(tái)混凝土泵與阻抗板布置的混凝土泵進(jìn)行接力的方式作為備用手段。WT2-2#、WT2-4#、WT2-6#施工支洞均為下坡洞段，為防止車輛失控墜落，在這三條施工支洞靠尾調(diào)室側(cè)分別設(shè)置一道擋墻。尾調(diào)室842m高程以上環(huán)形墻利用WT1-2#、WT1-3#、WT1-5#施工支洞向倉號(hào)架設(shè)管泵送入倉；842m高程以上上游直墻段在邊墻布置三個(gè)溜管點(diǎn)作為混凝土入倉手段。

圖6 混凝土入倉設(shè)備布置示意

3.2.4 施工腳手架布置

調(diào)壓室上游墻采用標(biāo)準(zhǔn)模板的部位須搭設(shè)排架作為施工平臺(tái)。排架為3排腳手架，門槽及上游墻局部為4排，排架搭設(shè)高度為54m。排架間排距及步距為1.2m×1.2m×1.2m。尾調(diào)室環(huán)形墻混凝土采用半幅澆筑，澆筑速度快于上游直墻，先澆筑的半幅環(huán)形墻需搭設(shè)排架作為人員通道，排架間排距及步距為1.2m×1.2m×1.2m，靠近施工支洞側(cè)布置，可由施工支洞通過排架進(jìn)入作業(yè)面。后澆筑的半幅環(huán)形墻混凝土利用上游墻施工排架作為施工通道。

尾調(diào)室閘門槽部位采用I20a工字鋼按間距1.2m預(yù)埋入閘門槽混凝土形成工字鋼平臺(tái)，在工字鋼平臺(tái)上搭設(shè)閘門槽周圍混凝土施工排架，排架間排距及步距為1.2m×1.2m×1.2m。

圖7 混凝土入倉設(shè)備布置示意

3.3 施工方案簡述

根據(jù)總體進(jìn)度計(jì)劃，尾調(diào)室混凝土施工總程序?yàn)?#尾調(diào)室→5#尾調(diào)室→6#尾調(diào)室錯(cuò)距平行作業(yè)，802m高程以上共分17層進(jìn)行混凝土澆筑，除頂部一層層高為2.9m外，其它均為3m。環(huán)形墻采用懸臂模板并分左右半幅進(jìn)行澆筑，上游墻采用標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板搭設(shè)施工排架進(jìn)行整體澆筑。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，左右半幅中間的豎向施工縫需錯(cuò)距上升，錯(cuò)距距離為89cm。在每個(gè)尾調(diào)室?guī)r墩部位阻抗板上各布置一臺(tái)TCT5513-6型塔機(jī)用于鋼筋入倉及懸臂模板提升。混凝土入倉以泵送為主，部分距離施工支洞較近的倉號(hào)采用溜槽方式?；炷寥雮}方式主要為泵送為主、溜槽為輔。

4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及控制過程

4.1 質(zhì)量控制措施

(1)混凝土施工前，對(duì)現(xiàn)場施工人員及作業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行質(zhì)量培訓(xùn)并做好相應(yīng)培訓(xùn)記錄、影像資料等；

(2)木模、定型模板加工嚴(yán)格按照《水電水利工程模板施工規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行控制，散裝鋼模的平整度等符合規(guī)范要求；

(3)模板安裝前，必須由測(cè)量人員按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行現(xiàn)場測(cè)量放樣，并在結(jié)構(gòu)的明顯位置標(biāo)出高程，以利于現(xiàn)場檢查校正，放樣數(shù)據(jù)由測(cè)量部以書面形式向工點(diǎn)、質(zhì)檢進(jìn)行交底；

(4)模板支撐體系應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的間排距及步距進(jìn)行搭設(shè)；剪刀撐以及斜撐的布置應(yīng)滿足施工圖紙要求，鋼管搭接長度等滿足規(guī)范要求；

(5)模板安裝前，要對(duì)先澆混凝土面進(jìn)行打磨、取直并粘貼雙面膠，模板與基巖以及模板與模板之間的接縫位置必須平整、密合，嚴(yán)禁超標(biāo)；

(6)模板表面涂刷清質(zhì)色拉油進(jìn)行保護(hù)，脫模劑涂刷應(yīng)控制有效時(shí)間，保證脫模劑實(shí)效，一般超過2天應(yīng)重刷；

(7)在模板及支撐排架上，嚴(yán)禁堆放超過設(shè)計(jì)荷載的材料及設(shè)備，保證排架牢固、穩(wěn)定；

(8)混凝土澆筑期間，安排專人負(fù)責(zé)檢查模板的位移變形情況，及時(shí)采取有效的加固處理措施，以保證混凝土澆筑質(zhì)量和施工安全；

(9)拉條焊在普通砂漿錨桿、插筋上，拉條的搭接焊縫長度滿足規(guī)范要求，焊縫必須飽滿連續(xù)，焊接時(shí)，焊縫不允許從上焊到下，必須從下往上焊；

(10)焊接后的拉條必須平直，不允許有起彎和松脫現(xiàn)象，拉條焊完后，應(yīng)及時(shí)將瓦斯上緊繃直，對(duì)于緊封頭模板的拉條，以手感到受力為準(zhǔn)，且不能使堵頭模偏轉(zhuǎn)移位；

(11)在混凝土澆筑前，冷卻水管中通不低于0.2MPa壓力的循環(huán)水檢查。澆筑過程中注意保護(hù)水管，以防止冷卻水管移位或破環(huán)；

(12)土建施工注意與其它專業(yè)施工相互配合、協(xié)調(diào)，確保埋設(shè)準(zhǔn)確，不漏項(xiàng)、不錯(cuò)項(xiàng)；

(13)混凝土拌合應(yīng)嚴(yán)格按批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行。澆筑過程中，因含砂率和含水率等原因?qū)е禄炷寥雮}性能較差不利于施工時(shí)，必須由試驗(yàn)人員進(jìn)行調(diào)整；

(14)帶料人員需注意觀察拌合樓出樓料子質(zhì)量等情況，對(duì)不符合要求的料子嚴(yán)禁送入施工部位；

(15)對(duì)施工倉位坯層線進(jìn)行畫線控制，混凝土澆筑時(shí)，嚴(yán)格控制混凝土的坯層厚度，其澆筑坯層厚度最大不超過50cm，其澆筑方向和下料順序應(yīng)嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的倉面設(shè)計(jì)執(zhí)行；

(16)嚴(yán)格控制收倉線，現(xiàn)場質(zhì)檢人員在混凝土快收倉時(shí)，嚴(yán)格控制料子用量，確?；炷潦諅}線與設(shè)計(jì)圖紙相同；

(17)施工縫面沖毛需在混凝土收倉后進(jìn)行試沖毛，確定最佳沖毛時(shí)間，沖毛以粗砂微露即可；

(18)澆筑現(xiàn)場應(yīng)按要求配備兩臺(tái)拖式泵和足夠長度的泵管作為備用入倉手段，以保證澆筑的連續(xù)性；

(19)做好混凝土防爆工作，防止成型的混凝土被破壞；

(20)模板要求接縫平順，錯(cuò)臺(tái)和板面縫隙控制在2mm內(nèi)，局部不平(2m靠尺檢查)控制在5mm內(nèi)，結(jié)構(gòu)邊線誤差在10mm內(nèi)；

(21)鋼筋、銅止水、橡膠止水帶等施工過程嚴(yán)格按照?qǐng)D紙及規(guī)范要求進(jìn)行。

4.2 工程質(zhì)量管理制度

(1)工程質(zhì)量的“三檢制”。即班組自檢、施工隊(duì)復(fù)檢，項(xiàng)目部質(zhì)檢員終檢后報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收簽證；

(2)崗位責(zé)任制。實(shí)行“誰施工、誰負(fù)責(zé)質(zhì)量”，以優(yōu)良的工作質(zhì)量來保證優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量；

(3)質(zhì)量獎(jiǎng)懲責(zé)任制。實(shí)行施工質(zhì)量與工資獎(jiǎng)金分配掛鉤，并建立質(zhì)量獎(jiǎng)懲基金，重獎(jiǎng)重罰，逐月兌現(xiàn)。

5 結(jié)語

大型豎井混凝土施工作業(yè)具有空間跨度大、垂直高差大、混凝土及鋼筋工程量大的特點(diǎn)，施工組織難度大，施工安全風(fēng)險(xiǎn)高。在開挖施工階段就為后期混凝土施工通道、布料方式等重要方案進(jìn)行提前謀劃，為該類巨型半圓筒型調(diào)壓室豎井群混凝土在施工中的質(zhì)量、安全、進(jìn)度等各方面提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

TV554∶TV544

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2095-1809(2017)06-0088-04

周鐵軍(1973.03-)，男，河北玉田人，中國水利水電第六工程局有限公司西南分局、新疆分局局長，工程師，主要從事水利水電工程建設(shè)。