吉林台一级水电站发电洞进水塔滑模施工
王国力1,赵小龙2
(1.中国水利水电第七工程局,四川郫县611730;2.国电新疆吉林台水电开发有限公司,新疆乌鲁木齐830002)
关键词:取水塔;液压滑动模板;施工技术;吉林台一级水电站
摘要:吉林台一级水电站发电洞进水塔拦污栅闸墩和事故门闸井部分高程混凝土浇筑采用液压滑模施工,滑升高度分别为56.000 m和53.475 m,可节省工期约150 d,相应的经济效益显著。该工程液压滑模的设计、组装、钢筋安装、混凝土浇筑及缺陷处理、滑模施工技术等经验,可供有关工程参考。
中图分类号:TV671;TU755.22(245)文献标识码:B
1工程概况
1.1枢纽工程
吉林台一级水电站由混凝土面板砂砾-堆石坝、深孔泄洪洞、表孔泄洪洞、发电引水建筑物、发电厂房等建筑物组成。泄洪系统、引水发电系统均布置在左岸。深孔泄洪洞、表孔泄洪洞、发电引水建筑物的进水口均布置在左岸1号冲沟内,形成一个联合进水口。地面厂房位于左岸,距坝轴线下游约540 m。
1.2发电洞进水塔工程
吉林台一级水电站泄洪引水发电系统工程中共有2座发电洞进水塔,每一座进水塔各有6个拦污栅闸墩及一个事故门闸井,均为对称结构。高程自1 346.000～1 427.000 m,其中1 346.000～1 350.000 m高程段为底板。拦污栅墩有拦污栅门槽及挡水工作门槽,事故门闸井内有事故门门槽,并有3个矩形截面通气孔,拦污栅闸墩与事故门闸井之间有两道“八”字形墙相连接,并且在竖直方向每隔8 m有一层联系板梁。发电洞进水塔1 364.025 m高程以上为多空腔薄壁结构。
发电洞进水塔滑模施工各部位的混凝土工程量见表1。
2发电洞进水塔滑模施工
2.1施工方案
考虑到滑模施工的特点,将两座发电洞进水塔共分成4块分别进行滑模施工(见图1)。第1块为Ⅱ号发电洞进水塔事故门闸井,桩号为0-000.665～0-015.665,高程为1 364.025～1 416.500 m,滑升高度为53.475 m,含两侧部分边墩、部分“八”字形墙、事故门闸井上下游胸墙及3个矩形通气孔;第2块为Ⅱ号发电洞进水塔拦污栅闸墩(含拦污栅闸井及工作门闸井),桩号为0-015.665～0-026.195,高程为1 366.000～1 422.000 m,滑升高度为56.000 m;第3块同第1块,为Ⅰ号发电洞进水塔事故门闸井;第4块同第2块,为Ⅰ号发电洞进水塔拦污栅闸墩。为了在施工过程中便于改装,节省材料,施工顺序为1→2→3→4。实际施工过程中,因Ⅰ号发电洞进水塔受深孔泄洪洞进口洞脸边坡塌方的影响,第2块与第3块有一定的重叠。
在Ⅱ号发电洞进水塔事故门闸井滑模施工的同时,在桩号0-008.665处,沿竖直方向,间隔100 cm,在Ⅱ号发电洞进水塔左侧边墩预埋钢板,供Ⅰ号发电洞进水塔事故门闸井滑模施工时安装轨道用。
在拦污栅闸墩滑模施工时,滑模的下游侧存在模体不封闭情况,为防止模体发生偏移,在边墙两侧预埋的钢板上安装滑模运行轨道,两侧桁架梁夹紧预留出的30 cm墙体,沿着轨道上升,保证模体在运行中不发生左右及前后(上下游方向)移动,轨道采用16号工字钢制成。
2.2滑模设计
(1)模板。滑模模板的高度一般为1.0～1.5 m,模板分为平面和曲面两种,对于事故门闸井及拦污栅闸墩滑模,模板采用P60150、P30150等定型钢模板,模板高度为1.5 m。
(2)围柃。事故门闸井滑模和拦污栅闸墩滑模采用1 000 cm×1 200 cm矩形桁架梁作为模板的围柃(见图2、3)。桁架梁主梁采用100×8角钢,腹杆采用70×7角钢。
(3)提升架。提升架是滑升模板与工作盘的联系构件,主要用于支撑模板、围柃、滑模工作盘,并通过安装于其顶部的千斤顶支撑在支撑杆(爬杆)上,整个滑模的荷载将通过提升架传递给支撑杆(爬杆)。提升架采用“开”形及“F”形提升架,“开”形提升架主梁为[12.6槽钢,制作成格状结构,高度为2.6m,“F”形提升架主梁采用[18槽钢,高度为1.8 m。
(4)操作平台和吊架。操作平台是滑模的主要受力构件之一,也是滑模施工的主要工作场地,各构件除满足强度要求外,还应有足够的刚度,操作盘支撑于提升架的主体竖杆上,通过提升架与模板连接成一体,并对模板起横向支撑作用。根据以往较为成功的经验,由于施工中的侧压力较大,故采用矩形桁架结构,经过计算,选用75角钢加工而成。矩形桁架梁宽度和高度均为1 m,桁架梁上满铺3 cm厚木板和一层彩条布;在矩形桁架梁的外侧焊接安全防护围栏,栏杆内侧安装安全网。为便于混凝土脱模后的养护、缺陷修补及凿出各种预埋件,在桁架梁下端约1.5 m左右吊挂一辅助平台。
(5)爬杆。爬杆的下部埋在已浇混凝土内,上部穿过液压千斤顶的通心孔,承受整个滑模的荷载,并将其传递到已浇筑的混凝土上。在选择100 kN液压千斤顶的同时,选择#48无缝钢管(壁厚3.5 mm)作为爬杆(代替1根竖向钢筋)。
(6)液压系统。液压系统由YKT-36型液压控制台、HM-100型穿心式千斤顶、高低压油管及附件组成,组装前必须检查管路是否通畅,耐压是否符合要求,有无漏油等情况。事故门闸井滑模的提升动力采用78台100 kN穿心式千斤顶;拦污栅滑模的提升动力采用84台100 kN穿心式千斤顶。
(7)洒水管。为使脱模后的混凝土得到及时养护,在内外吊架上设一环形洒水管(#38硬塑料管),在此管壁朝向混凝土一侧打若干小孔,对已脱模的混凝土进行喷水养护。
2.3滑模组装
当事故门闸井1 364.025 m高程以下部位和拦污栅闸墩1 366 m高程以下采用常规散模板施工结束后,混凝土表面经过凿毛和测量放线便可进行滑模体的安装。在模体安装之前,在混凝土外侧同一水平面上,每隔3 m左右焊接1个1.0 m×1.0 m的矩形桁架梁支承平台,平台的上平面高程为1 364.025 m(1 366.000 m),即起滑高程,或略高于此高程3～5 cm。桁架梁在地面加工好之后,利用100 kN圆筒门机吊装在已安装好的支承平台上,准确对中、找平,依次安装模板、提升架、爬杆、千斤顶及内外吊架。
Ⅱ号发电洞进水塔滑模组装质量情况见表2。
2.4滑模施工
(1)钢筋安装。Ⅱ号发电洞进水塔的滑模施工中,钢筋绑扎采用边滑升边绑扎的平行作业方式,钢筋的绑扎始终超前混凝土30 cm左右;为加快钢筋安装进度,竖向钢筋采用螺纹套筒连接。临时施工缝处的分布筋在安装时部分预留在滑模外侧,并保证一定的搭接长度,搭接头错开布置。
(2)混凝土浇筑。滑模施工的混凝土采用C30二级配泵送混凝土(1 366 m高程以下)和C25二级配泵送混凝土(1 366 m高程以上),混凝土的水平运输采用3～4台6 m3罐车,混凝土的垂直运输采用2台HBT60A型高压混凝土泵及布置在操作平台上的各分支溜槽。在“八”字形墙体两侧各安装1路混凝土泵管,均匀对称入仓。为保证混凝土顺利入仓,要求混凝土和易性好,坍落度控制在15～17 cm左右;对于滑模施工用混凝土,要求固身初凝(固身初凝是达不到初凝但又不流淌)时间为8～10 h。
(3)模板滑升。混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下步骤进行:第1次浇筑10 cm厚半骨料的混凝土或砂浆,接着按分层30 cm浇筑第2层,厚度达到70 cm时,浇筑后约3～5 h,混凝土强度达到0.1～0.3 MPa时,开始滑升3~6cm,试提升的速度应尽量缓慢均匀,并对模板结构和液压系统进行一次全面检查,待一切正常后,继续浇筑;第4层浇筑后滑升6 cm,浇筑第5层后滑升12~15 cm,浇筑第6层后滑升20 cm,若无异常现象,便可进行正常钢筋安装、混凝土浇筑和模板提升。滑模施工转入正常滑升时,应尽量保持连续施工,并设专人观察和分析混凝土表面情况,确定合适的滑升时间。可参考以下几点确定滑升时间:滑升过程能听到“沙沙”的声音;出模的混凝土无流淌和拉裂现象,手按有硬的感觉,并能留出1 mm左右的指印,能用抹子抹平。
根据该部位混凝土的凝固时间、脱模强度、施工时气温及其昼夜变化、劳动力配备、混凝土的拌和、运输和浇筑入仓能力,确定日滑升高度控制在3 m左右。
2.5混凝土缺陷处理和养护
混凝土缺陷处理是关系到结构外表质量的重要工序,当混凝土脱模后须立即进行此项工作,一般用抹子在混凝土表面用原浆压平或修补,如表面平整亦可不作修补。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件,防止产生裂缝,对脱模后的闸井混凝土进行24 h喷水养护,养护时间不低于14 d。
2.6停滑措施及施工缝处理
滑模施工要求连续作业,因意外原因停滑时应采取“停滑措施”,混凝土停止浇筑后,每隔0.5～1 h滑升1～2个升程,直至模板与混凝土不再粘合(一般约4 h)。对于因停滑造成的施工缝应认真处理。
2.7测量控制
滑模在滑升过程中受各种不均匀力的影响模体会发生偏移,为了及时控制模体偏移,在闸门槽两端中心线位置上悬挂2根重垂线,同时在模体的上游侧下放4根重垂线(两边墙附近各放1根,两“八”字形墙附近各放1根),每滑升30 cm检查重垂线相对于初始混凝土的位移,发现偏差及时纠偏,保证混凝土体变形控制在±1 cm之内。测量人员采用全站仪每天进行两次塔体特征点测量,及时纠偏,以保证塔体的垂直度。
2.8联系板梁在滑模施工中的处理
在事故门闸井和拦污栅闸墩滑模施工中,对于两个滑模结构之间的联系板采用预留槽的形式,槽深20 cm,穿过“八”字形墙的联系板的钢筋采用弯折形式埋在预留槽及混凝土中;对于两个滑模结构之间的联系梁采用预留梁窝的形式进行施工。
2.9滑模施工中常出现的问题及处理措施
滑模施工中常出现的问题有:滑模操作盘倾斜、爬杆弯曲、模板变形、粘模等,前3个问题产生的根本原因在于千斤顶工作不同步,荷载不均匀,浇筑不对称,纠偏过急等。因为滑模施工工序衔接相当紧密,所以要求施工过程中出现问题必须马上处理,否则将有可能导致滑模无法滑升。
(1)纠偏。滑模操作盘倾斜是施工中常见的问题,我们在施工中主要采取以下方法避免:①在试滑阶段一定要将行程相近的千斤顶分在一组。②施工中多备用几台千斤顶,遇到正在使用的千斤顶出现漏油等问题时,必须马上更换,然后利用千斤顶进行自身纠偏处理,即关闭未出问题的千斤顶主油管,给新换千斤顶的主油管加压,试滑几个行程,反复数次逐步调整到设计高程。
(2)爬杆弯曲处理。爬杆弯曲时,采用加焊钢筋或斜支撑,弯曲严重时最好做切断处理,重新接入的爬杆与下部爬杆焊接,将焊缝打磨平顺、光滑,并加焊斜支撑。
(3)模板变形处理。对于部分变形较小的模板采用撑杆加压复原,变形严重时,将模板拆除修复或更换。
(4)粘模处理。此问题产生的根本原因在于混凝土的固身初凝时间达不到8 h,模板表面的混凝土部分粘在模板上,并随模板一同滑升,从而降低了塔体混凝土的表面质量。粘模问题出现时,在不降低混凝土设计强度的前提下,优化混凝土配合比,如在混凝土里增加缓凝剂或减水剂、适当提高混凝土的塌落度等,从而延长混凝土的固身初凝时间。
3 滑模施工与散模板施工的技术经济比较
3.1采用滑模施工可缩短工期
Ⅱ号发电洞进水塔事故门闸井1 364～1 416.50 m高程若采用常规方法施工,需分成14层,每层施工工期12～15 d,共需170～210 d。改用滑模施工后,实际施工时间共42 d,与常规的施工方法相比,可节约工期近150 d。
Ⅱ号发电洞进水塔拦污栅闸墩1 366～1 422 m高程若采用常规的方法施工,须分为16层,每层施工工期12～15 d,共需192～240 d。改用滑模施工后,实际施工时间为36 d,与常规的施工方法相比,可节约工期近156～204 d。
3.2采用滑模施工虽增加短期投资但社会经济效益显著Ⅰ、Ⅱ号发电洞进水塔事故门闸井及拦污栅闸墩采用滑模施工后,虽共增加了短期投资1 000万元,但采用滑模施工缩短工期约150 d,对保证按期或提前发电起到重要作用,由此而产生的社会经济效益显著。
3.3施工质量比较
Ⅱ号发电洞进水塔事故门闸井1 364～1 416.50 m高程采用滑模施工后,水平施工缝减少11层,拦污栅闸墩1 366～1 422 m高程采用滑模施工后,水平施工缝减少15层,混凝土浇筑施工连续,表面光滑,与常规的施工方法相比,采用滑模施工能够保证并在一定程度上提高混凝土的质量。
3.4施工安全比较
Ⅱ号发电洞进水塔事故门闸井和拦污栅闸墩采用滑模施工的过程中,单个施工工作面较常规的施工方法安全,但相邻工作面的施工安全问题较为突出,即滑模施工脱模后混凝土表面缺陷处理及施工缝凿毛的施工垃圾下落,给相邻工作面造成一定的安全隐患,这在以后的工程中应引起重视。
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