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收口网在百米高栅墩滑模施工难点研究与技术应

  • 时间:2015-08-30 18:29:41        浏览量:        作者:...
摘 要:拉西瓦水电站进水塔基础的开挖与上部青石梁边坡支护及混凝土衬砌施工相互干扰较大,严重影响了进水塔基础开挖的施工进度。而拦污栅墩因其结构断面尺寸小,体形复杂,曲线面多,模板制作和安装都需要较长的时间,如拦污栅栅轨进行二期埋设,工期上将无法满足机组发电的目标。本文对收口网在百米高栅墩滑模施工技术进行了重点研究和突破性的应用,解决了工程的技术、工期等难题,可为对其他类似工程提供借鉴。
收口网在百米高栅墩滑模施工难点研究与技术应用
前言:拉西瓦水电站进水塔基础开挖受地质条件影响,工期严重滞后。如果用常规手段进行进水塔拦污栅栅墩的施工,整个工程将会延期半年,造成很大的经济损失。如果采用整体滑模施工则避免了支模、拆模、搭拆脚手架等重复性工作,不仅施工进度更快、工效更高、材料消耗更少,而且最大限度地减少甚至避免了施工缝 , 使混凝土的整体性更好。本工程经多方论证,如果在 115m 高的进水塔施工中采用滑模施工,至少可节约工期7个月,保证了工程的整体进度。

1、工程概况:
   拉西瓦水电站位于青海省贵德县与贵南县交界的黄河干流上,是黄河流域装机容量最大、大坝最高、单机容量最大的水电站。电站装机容量 4200MW,大坝建成后水库库容 10.79 亿 m3,安装 6 台 70 千瓦混流式水轮发电机组,年均发电量 102 亿千瓦时。工程属大(1)型一等工程,永久性主要水工建筑物为一级建筑物,主要任务是发电。水库具有日调节能力。该工程由 250m 高的混凝土双曲拱坝、坝后水垫塘及二道坝、坝身泄洪孔及右岸地下厂房主变开关室组成。

   电站进水塔紧靠右坝肩布置,进水塔形式为岸塔式,其基础坐落在微风化的花岗岩上,岩体坚硬完整。6 个进水塔基础呈台阶式布置,塔顶高程 EL2460.0m,进水塔前缘总长138.0m。 每个进水塔宽23m,长29m,前面为拦污栅,每个拦污栅有 2 个边墩和3个中墩,墩间净空3.5m,墩宽1.8m,墩厚 5m,栅墩之间布置有横向联系梁,距底板 27m 设有封顶板,封顶板以下通过曲线导墙与进水塔相连,封顶板以上通过纵向联系梁与进水塔相连接。进水塔布设有拦污栅、检修闸门、事故闸门和门式启闭机一台,快速液压起闭机 6 套。各进水塔高程、高度如表1所示。
表1  进水塔高程、高度表
表1  进水塔高程、高度表

2、进水塔拦污栅墩滑模施工技术难点分析:
2.1、体型修改:
   滑模施工技术对于高墩混凝土结构,不但施工效率高,工期短,还因其避免了施工缝使结构整体性更好的优点,越来越多的受到重视。但因滑模施工自身特点也对工程提出了新的要求。拉西瓦水电站进水塔滑模采用施工在结构体形遇到的主要问题是:①拦污栅墩之间及它与塔体之间每隔7m ~ 7.5m 有一道联系梁,如果滑模每上升7m~7.5m停止,过梁后再使用滑模施工,无法发挥滑模施工作用;②进水塔上游胸墙上游面为变断面结构,同样也不利于滑模施工;③检修门槽和事故门槽二期预埋件均为过缝插筋,且门槽内部布置了四道全断面的牛腿结构,这也给滑模施工造成了困难;④进水塔与拦污栅墩原设计为整体结构,现分开施工需增设一道竖向施工缝。

   针对以上问题,经多方沟通和反复认证,采取主要对策是:①将拦污栅墩之间的横向联系梁改为薄墙结构,拦污栅墩与进水塔之间的联系梁在先期施工时预留梁窝及插筋,待塔体与拦污栅墩施工后再进行联系梁的后期现浇施工;②将进水塔上游胸墙上游面修改为等断面结构;③检修门槽和事故门槽二期埋件改为预埋钢板,牛腿部位预埋钢筋和二期混凝土槽,牛腿后期施工;④进水塔与拦污栅墩间设一道纵向施工缝,采用筋过缝,使拦污栅墩和进水塔可进行独立施工。经过上述体型修改,拦污栅墩具备了滑模施工形体条件。

2.2、优化施工机械布置:
2.2.1、难点:
   受现场地貌条件的限制,为了尽量减少开挖量,保证坝肩基础开挖进度,使得进水塔施工场地狭小,并分成三个台阶体形,给混凝土浇筑施工机械布置带来了极大的困难,也给现场门塔机的运行造成了非常的干扰。再加上进水塔混凝土施工在工期上始终存在赶工问题,进水塔按常规浇筑混凝土的垂直入仓手段明显不足,而滑模施工混凝土入仓强度更高,且入仓要求均匀,还需平行进行金属结构埋件的安装,起吊就更无法满足要求。

2.2.2、对策:
   对现场地形的变化情况进行深入细致的勘测研究,结合各种大型施工机械的性能参数,确定采用 2 台塔机、2 台圆筒高架门机相结合,并辅以混凝土泵、皮带输送机和BOX管的综合布置方案。①在1#、2#进水塔背后回填混凝土布置一台 DMQ900 门机,主要用于 1 #、2 #进水塔施工材料的垂直运输;②在 3 #、4 #进水塔前沿引渠底板上布置一台 K80/115 塔机,用于 3#~ 5 #进水塔施工材料的垂直运输;③在 6 #进水塔上游石门沟挡渣墙顶部布置一台 C7050-YA851 型塔机,作为 6 #进水塔混凝土浇筑的垂直运输手段。④增加一台MQ600B 门机作为机动设备,前期布置在 5#、6 #进水塔前沿 EL2349m 高程的引渠底板上,用于 4 #~ 6 #进水塔施工前期的补充垂直运输手段。后期待 1 #、2 #进水塔施工到顶后,将 DMQ600B 安装到进水塔顶部,用于后期进水塔剩余工程施工和其它施工机械拆装。

2.3、泵送及皮带机配合 BOX 溜管解决高入仓强度问题:
2.3.1、难点:
   滑模施工时,每台机组有 16 根拦污栅栅轨和 4 根水位计管需要随着滑模施工进行一期埋设连续安装作业,要长时间连续占用起吊设备,加之栅墩和塔体的钢筋及模板的吊运,现场的门、塔机几乎没有进行混凝土垂直运输的时间。而滑模是连续作业,入仓强度较高且要求均匀。受现场地形和空间条件限制,无法再增加其他大型起吊设备。现有的起吊设备根本无法满足滑模施工混凝土入仓强度的要求。

2.3.2、对策:
   针对这一难题,通过多种方案反复比较、计算,确定拦污栅墩滑模施工的混凝土采用泵送入仓。对于进水塔塔体的混凝土入仓选用了钢栈桥、高排架、皮带机配合 BOX 溜管输送三级料进行垂直入仓的方案来解决。具体方案为:3#、4# 进水塔拦污栅墩墩体滑模施工和 5#、6# 进水塔拦污栅墩墩体滑模施工各布置一台泵机进行混凝土入仓,泵机布置在进水塔前沿的引渠底板上。每两座进水塔塔体共用一条皮带机配合 BOX 管输送三级配混凝土入仓。即在进水塔背后 EL2460.00m 高程布置一道钢栈桥,在钢栈桥与进水塔之间两座进水塔分缝处搭设钢管排架,然后在钢栈桥与钢管排架上布设皮带机输料系统输送混凝土,通过布置在钢排架前端的垂直 box 管卸入仓面的滑槽导料平台。在此过程中,成功利用改制的box管解决了115m高度垂直输送三级配混凝土入仓的问题,使进水塔混凝土入仓强度班产量达到 450m3左右,保证了滑模施工的混凝土入仓强度要求。
收口网图
2.4、滑模施工的混凝土配合比:
   存在问题:因混凝土浇筑滑模施工是连续的,要求混凝土具有良好的和易性,且初凝时间不宜太长。如果采用门机加吊罐的方式入仓,难度不大。但由于地形地貌引起的设备布置原因,3# ~ 6# 进水塔拦污栅墩混凝土不具备吊罐入仓的条件,只能采用泵送入仓,且高达到 90m 以上。为了增加混凝土的可泵性且保证不出现堵泵事件,需在混凝土中掺加泵送剂,这样会延长混凝土初凝时间,与滑模施工对混凝土特性的要求相矛盾。
   解决对策:通过进行 12 组不同配合比的混凝土试验,经过各种特性指标的进行反复的比选,最终确定了两种特性指标既满足高泵送要求、又符合滑模连续施工要求的混凝土配合比。混凝土参数见表2。

2.5、拦污栅栅轨一期埋设加固和精度控制:
2.5.1、难点:
   拦污栅栅轨除底节外,其余均为 5m 的标准段,每个栅墩内共有四根栅轨。常规的安装方法是在一期混凝土中预埋插筋,调整后将栅轨加固在插筋上进行二期混凝土的回填,这样保证了栅轨调整、固定的支点,便于精度控制。滑模施工不留二期混凝土,一次成型,要求栅轨安装与栅墩混凝土浇筑同步上升,栅轨安装在一期混凝土浇筑前进行。要求在没有侧向支点加固、且与混凝土同步上升的情况下,保证安装精度。

2.5.2、措施:
   ①在加工厂内将同一个栅墩内的 4 根栅轨提前用型钢组焊为一个立方体并保证刚度,从而保证各栅轨之间的相对几何尺寸符合要求;②栅墩混凝土浇筑时,预埋型钢,且顶部高于已安装的栅轨顶部 200mm;③当滑模升至已装栅轨顶部 500mm 时(底节在滑模开始前安装),采用门机吊装、高精度全站仪配合调整,保证栅轨安装的空间位置尺寸;④采用挂线坠的方法调整栅轨垂直度符合要求;⑤为保证混凝土浇筑时,栅轨不产生位移,须采取以下措施:首先,将安装段与回填段进行焊接连接。其次,将安装段与预埋的型钢进行斜撑加固。第三,更重要的是,须保证滑模爬升的爬杆与栅轨分离;⑥在滑模爬升施工时,派专人对正进行混凝土浇筑的栅轨进行监测,随时掌握位置及变形情况。采取上述措施后,保证了滑模施工中拦污栅栅轨的安装质量。

3、拦污栅栅墩滑模施工技术的应用:
3.1、钢筋采用直螺纹连接技术:
   滑模施工要求为连续、快速上升,各工序环环紧扣,在保证质量的同时还必须快速才能保证滑模施工的正常进行。进水塔拦污栅栅墩结构中,每座进水塔拦污栅栅墩有 506 根直径 32mm 的站筋,间距仅为70mm ~ 150mm,且需随滑模上升的平筋安装,同时还存在栅槽、测压管等埋件安装的干扰,如果采用常规焊接接头满足不了滑模上升速度的要求。所以仓内钢筋连接大面积采用了直螺纹连接技术,加快了施工进度,降低了施工成本,取得了良好的效果。
表2  进水口滑模施工混凝土标号技术指标
表2  进水口滑模施工混凝土标号技术指标

3.2、施工缝模板采用快易收口网:
   因采用滑模施工而将拦污栅墩与进水塔之间的联系梁改为预留梁窝后浇联系梁的办法,同时在拦污栅墩与塔体之间增设的施工缝为钢筋过缝,这些地方需随仓号上升立模。针对这一问题,引进、消化、吸收并推广了免拆除快易收口网作为施工缝模板的技术。该模板具有方便、快捷,成型速度快,不用拆除即可续浇的优点,恰好的解决了滑模施工的施工缝模板需快速安装的问题。

3.3、静电脱模技术的应用:
   静电脱模技术是通过两相电极使混凝土胶原离子电解后在新浇混凝土和模板之间形成一层薄雾,避免模板与混凝土的粘连。具体为每 200m2模板利用两个电极控制,一相接在模体上,另一相通过多个电极棒与混凝土相连,电极棒距模板 200mm 间隔布置,棒间距 2m。采用静电脱模技术,大大改善了混凝土的脱模质量,提高了混凝土表面光洁度,同时也避免了常规涂刷脱模剂需要的压仓和仓面污染问题,从根本上保证了滑模施工混凝土的外观质量,解决了较长时间占用仓面而影响滑模连续上升的问题。

4、结论:
   拉西瓦水电站 1# ~ 6# 拦污栅的栅墩滑模施工,国内首次将拦污栅栅轨埋件与栅墩一期混凝土同时滑升,虽在进水塔与拦污栅墩之间增加了一道竖向施工缝,但减少了几十道横向施工缝,结构的整体性更好。施工中针对栅墩体型、施工布置、混凝土配合比和入仓手段、栅槽的精度与加固等难题,采取了一系列的有针对性的措施,同时采用了直螺纹连接、快易收口网模板、静电脱模等技术,使高墩滑模施工技术达到了国内同行业的领先水平,也将栅墩施工工期由 19个月缩短至7个月,满足了整个工程的工期要求。对我国目前大型高水头电站工期紧、质量要求高、地形复杂、机械布置困难的实际情况,用快速、优质、高效的滑模技术为手段进行施工,具有借鉴和推广意义。