大體積弧形倒坡混凝土快速施工工法

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

近年來，隨著中國抽水蓄能電站建設(shè)的快速增加，作為抽水蓄能電站的常規(guī)水工建筑結(jié)構(gòu)物——塔式進出水口，由于其結(jié)構(gòu)受地形限制小、安全性高等特點，在抽水蓄能電站中應(yīng)用較多。豎井式進出水口設(shè)有井座，井座部分通常為大體積倒坡混凝土結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)在施工時井座周邊需進行填筑等交叉作業(yè)施工，對混凝土支撐結(jié)構(gòu)施工速度要求高，常規(guī)扣件式腳手架難以滿足，加上結(jié)構(gòu)為倒坡大體積混凝土，對支撐結(jié)構(gòu)的支撐能力要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常規(guī)懸挑支撐結(jié)構(gòu)難以滿足。因此，本文以溧陽抽水蓄能電站建設(shè)為例，提出了一種新型大體積弧形倒坡現(xiàn)澆混凝土快速施工方法，以期為類似工程提供借鑒。

1 適用范圍

本工法不僅適用于抽水蓄能電站建設(shè)中的大體積弧形倒坡結(jié)構(gòu)混凝土施工，也適用于其他建筑工程的倒懸異形結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑，在施工速度和體形控制方面表現(xiàn)尤為出色。

2 工藝原理

本工法利用承插型盤扣式鋼管支架形成模板支撐體系，進出水口倒坡混凝土施工時，在井周根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)特點形成幾何不變體系的大型寬幅閉環(huán)式支撐系統(tǒng)，防傾覆能力強，穩(wěn)定性高，能有效控制混凝土體形的變形，同時利用盤扣架頂托和底托的可調(diào)節(jié)特性解決倒坡為弧形曲面的支撐點高程變化問題，最后利用盤扣式腳手架的標(biāo)準(zhǔn)化施工特點，提高施工速度。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

本工法的施工工藝流程見圖1。

圖1 高懸空重荷載整流錐及蓋板混凝土現(xiàn)澆施工工法施工工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1 支撐體系設(shè)計

承插型盤扣式鋼管支架(簡稱盤扣架)水平桿長度按0.3m模數(shù)設(shè)置，施工前先根據(jù)混凝土和模板等荷載計算，選擇合適的水平桿及斜桿以確定搭設(shè)的間排距為0.9m×0.9m，步距為1.5m。

另外，因為盤扣架為一次搭設(shè)成型，而弧形倒坡結(jié)構(gòu)每個立桿支撐點高度都不相同，所以由技術(shù)人員進行盤扣架立桿布點，并結(jié)合基礎(chǔ)面實際高程，計算出每個點位立桿的設(shè)計高度及所需立桿組合形式。

盤扣架構(gòu)配件如下。

a.立桿。采用速接架，材質(zhì)Q345，外徑48.3mm，壁厚3.2mm，表面熱鍍鋅處理，長度分別為0.3m、1.0m、1.5m和2.0m。

b.橫桿。采用速接架，材質(zhì)Q235，外徑48.0mm，壁厚2.5mm，表面熱鍍鋅處理，長度為0.9m。

c.斜桿。采用速接架，材質(zhì)Q235，外徑35.0mm，壁厚2.3mm，表面熱鍍鋅處理，長度為0.9m和1.5m。

d.可調(diào)底座。采用速接架，材質(zhì)Q235，外徑38.0mm，壁厚5.0mm，表面冷鍍鋅處理，長度為0.5m和0.6m。

e.可調(diào)托座。采用速接架，材質(zhì)Q235，外徑38.0mm，壁厚5.0mm，表面冷鍍鋅處理，長度為0.5m和0.6m。

f.鋼管。采用普通鋼管，材質(zhì)Q235，外徑48.0mm，壁厚3.0mm，桿件兩端表面黑色油漆處理。

g.主龍骨。采用I14工字鋼。

h.次龍骨。采用C32鋼筋。

3.2.2 測量放線

盤扣架搭設(shè)基礎(chǔ)面驗收合格后，由測量人員按照立桿布置圖采用全站儀對盤扣架立桿搭設(shè)位置進行放線確定，并做好標(biāo)記。

3.2.3 盤扣架搭設(shè)

盤扣架按倒坡肋墻分為8部分同時搭設(shè)，搭設(shè)完成后利用扣件腳手架將盤扣架連接成一環(huán)形整體。搭設(shè)時根據(jù)立桿及橫桿的設(shè)計組合，從底部向頂部依次安裝底托、立桿、橫桿、頂托；水平方向先采用四根立桿組合成一個穩(wěn)定體，安裝水平橫桿后再向周邊擴展，垂直方向搭完一層以后再搭設(shè)下一層，以此類推，直至頂層。

支架拼裝完畢后，用經(jīng)緯儀檢查橫桿的水平度和立桿的垂直度。并在無荷載情況下逐個檢查立桿底座是否有松動或空浮情況，及時調(diào)整墊實，可調(diào)托座插入立桿長度不得小于150mm，架體最頂層的水平桿步距應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)步距縮小一個盤扣間距。自檢合格后，業(yè)主、監(jiān)理等機構(gòu)對搭設(shè)的盤扣架進行聯(lián)合驗收。驗收合格后安裝工字鋼主龍骨及方木。倒坡段盤扣架搭設(shè)完成圖見圖2，倒坡支撐體系頂部龍骨結(jié)構(gòu)見圖3。

圖2 倒坡段盤扣架搭設(shè)完成

圖3 倒坡支撐體系頂部龍骨結(jié)構(gòu)

3.2.4 模板、鋼筋及預(yù)埋件施工

盤扣架驗收合格后，首先在頂托凹槽內(nèi)布置外模板主龍骨，主龍骨與盤扣架立桿間的夾角采用三角木楔填充，并用鉛絲將木楔與工字鋼綁扎在一起。工字鋼主龍骨安裝完成后，在其表面等間距布置環(huán)向鋼筋次龍骨，并用鉛絲將鋼筋固定牢靠，次龍骨鋼筋根據(jù)倒坡不同半徑采用彎曲機提前分批制作完成。最后在主次龍骨形成的網(wǎng)格面上進行模板安裝，模板采用18mm厚木模板，模板圍檁采用50mm×100mm方木，間距20cm布置。模板安裝完成后，安排測量人員對模板面高程進行校核調(diào)整，確保模板面高程與混凝土結(jié)構(gòu)面高程一致，然后開始進行鋼筋等施工。

鋼筋在鋼筋加工場集中加工后由汽車運輸?shù)浆F(xiàn)場，并采用塔機吊運至倉內(nèi)，然后人工進行螺紋套筒連接、焊接、綁扎等，鋼筋的驗收實行“三檢制”，自檢合格后，隨倉位驗收一道報監(jiān)理工程師終驗。倒坡段結(jié)構(gòu)模板安裝見圖4，倒坡段結(jié)構(gòu)鋼筋制安裝見圖5。

圖4 倒坡段結(jié)構(gòu)模板安裝

圖5 倒坡段結(jié)構(gòu)鋼筋制安裝

3.2.5 混凝土施工

混凝土采用10m3混凝土罐車進行水平運輸，至現(xiàn)場后采用兩臺47m型汽車泵垂直泵送入倉。混凝土入倉后及時采用φ50和φ70振搗棒進行振搗，澆筑上層混凝土?xí)r，振搗棒插入下層深度5cm，振搗器移動距離不得超過其有效半徑的1.5倍，振搗時間以混凝土不再顯著下沉，不出現(xiàn)氣泡，開始泛漿時為準(zhǔn)，確保混凝土振搗密實。模板附近振搗時，振搗棒與模板保持20cm左右的間距，防止碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件。倒坡結(jié)構(gòu)混凝土澆筑見圖6，倒坡結(jié)構(gòu)澆筑完成形象見圖7。

圖6 倒坡結(jié)構(gòu)混凝土澆筑

圖7 倒坡結(jié)構(gòu)澆筑完成形象

3.2.6 盤扣架拆除

混凝土達到設(shè)計要求強度后開始進行結(jié)構(gòu)模板及支撐體系拆除，拆除架體前，先松動頂托，再人工配合塔機將模板、圍檁及龍骨等拆除，最后按照后裝先拆、先裝后拆的原則進行盤扣架體的拆除。架體拆除時，應(yīng)從一端向另一端、自上而下逐層進行，架體的自由懸臂高度不得超過兩步，當(dāng)必須超過兩步時，應(yīng)加臨時拉結(jié)。拆除的立桿、水平桿、斜拉桿及其他配件等整齊堆放并打包待運。倒坡結(jié)構(gòu)盤扣架拆除見圖8。

圖8 倒坡結(jié)構(gòu)盤扣架拆除

4 工法特點

本工法的特點在于研制的大型寬幅閉環(huán)式模板支撐體系，穩(wěn)定性高、支撐能力強，解決了超大直徑井座段倒懸混凝土澆筑的形體變形難題，并且該體系搭設(shè)與拆除速度快，操作簡單，對周邊交叉施工作業(yè)影響小，相比常規(guī)扣件式腳手架而言，該體系施工成本低。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟效益

針對進出水口底座“弧形倒坡+肋墻”的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，項目部采用承插型盤扣式鋼管支架作為弧形倒坡結(jié)構(gòu)支撐體系,高質(zhì)量完成了進出水口底座段弧形倒坡結(jié)構(gòu)混凝土施工，相比常規(guī)腳手架大大加快了施工進度，帶來直接經(jīng)濟效益54萬元。

5.2 社會效益

該研究成果應(yīng)用于同工地2號進出水口的底座弧形倒坡施工，大大減少了對周邊工作面填筑面的影響，提高了上水庫的整體施工速度，為上水庫蓄水節(jié)點目標(biāo)爭取了寶貴時間，獲得了業(yè)主、設(shè)計和監(jiān)理單位的一致好評。

溧陽抽水蓄能電站屬江蘇省重點工程，該工程的早日投產(chǎn)，可解決當(dāng)?shù)馗叻迤谟秒姴蛔愕膯栴}，社會效益顯著，也為以后同類工程實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、快速、安全施工奠定了基礎(chǔ)。

6 結(jié) 語

大體積弧形倒坡混凝土快速施工技術(shù)解決了超大直徑井座段弧形倒坡混凝土澆筑過程中的形體變形難題，采用的支撐體系操作簡單，搭設(shè)快速方便，對周邊交叉施工作業(yè)影響小。溧陽抽水蓄能電站上水庫1號進出水塔工程及2號進出水塔工程均采用該施工工法，實現(xiàn)了安全、質(zhì)量、進度及投資的有效控制。