有轨液压滑模施工技术在竖井衬砌中的尝试与思考
李鑫平
(中国葛洲坝集团公司,湖北宜昌443002)
摘要:在常规的门槽施工中,普遍采用预留二期砼的方式,本项目通过优化结构设计,取消二期砼,尝试在竖井滑模施工中采用有轨液压滑模施工技术,该文主要对有轨滑模应用效果进行了论述。
关键词:有轨液压滑模;竖井衬砌;应用
中图分类号:TV732.5+1文献标识码:B文章编号:1008-0112(2008)04-0019-03
1工程概述
伊朗莫拉萨德拉水电站是由中国政府提供优惠贷款的一个EPC(F)性质的水电项目,由中国葛洲坝集团公司承建,该工程引水系统的控制竖井设置有一扇宽4.67m、高5.05m的叠梁门。竖井衬砌设计圆断面尺寸为φ5.2m,井身高度为66.64m(高程为2068.26~2134.90m),门楣以上设计结构断面有3种,断面1:设有闸门槽布置有闸门导轨和导向侧轨,断面2:设置有闸门导向侧轨,断面3为φ5.2m的全园断面。见图1~3。
井壁为钢筋砼衬砌,衬砌厚度为50cm,双层配筋,砼为C25一级配,水平钢筋间距为17.5~22.5cm,竖向钢筋间距为20~24 cm,设计砼浇筑方量为530m³。
若采用整体定型模板,按照3m一个升层,一期砼施工至少需要80d。然后安装导轨,浇筑二期砼,根本无法满足蓄水要求。为加快施工进度、保证施工质量,井壁砼浇筑决定采用液压滑模施工技术。
2适应滑模施工的设计优化
2.1取消导轨二期砼
该竖井结构由伊朗Lar咨询工程师公司设计,按照美国陆军工程兵团EM1110-2-2104和美国砼学会ACI318R规范要求,钢筋保护层外侧为10cm,内侧为7.5cm,所以二期砼截面尺寸受到限制,按照原设计仅为20cm×70cm,尺寸小,砼入仓及振捣困难,施工难度较大,而高度有57.24m,高空作业必须搭设排架,时间紧,施工强度很大。
为此,经过研究将断面2修改为图4,导向侧轨在一期砼浇筑前就一次性埋设到位,并且减少砼结构夹角数量,提高成型外观质量。同时,减少砼量50m³。
2.2滑升障碍物的改型
为便于滑模施工,将原设计的1个闸门锁定平台和9个休息平台由钢筋砼结构改为钢结构,后期安装。闸门槽二期砼预埋插筋修改为预埋铁板。
3 本项目液压滑模施工技术的特点
1)由于取消了二期砼,导向侧轨先于砼浇筑前一次性安装到位,滑模本体在滑升过程中一直与导向侧轨相接触,要求滑模滑升均衡上升,不能导致导向侧轨移位,技术含量高。
2)当滑升至▽2079.26时,对滑模进行改装,加装4块角模,将滑模结构改装成优化断面2;当滑升至▽2025.50时,再对滑模进行改装,延长4个千斤顶的位置,再次加装4块补园模板,将滑模结构改装成断面3。
3)在整个滑模浇筑过程中须埋设门槽预埋铁板、预埋灌浆管。
4滑模模体设计
滑模模体由平台系统、模板系统、液压系统、导轨系统与辅助系统组成。
平台系统分从上到下为分料平台、主平台、钢筋平台、抹面平台。主平台与钢筋平台是焊接为整体的钢结构桁架,抹面平台挂在滑模下层围圈上,每层平台用3～5 cm木板铺面,各平台间设有爬梯便于人员通行。为了运输和安装方便,主平台分两半制作,安装时用螺栓连接。另在模体上设有砼分料及动力照明等辅助系统。
1)模板系统
模板系统由模板、围圈和提升架组成。模板高度为120cm,按井周长和形状设计有直角(四个角)模板、平板模板、圆弧模板和2套补充圆弧模板。平板模板和圆弧模板宽度为500mm左右,直角(四个角)模板和补充圆弧模板根据实际结构特制,模板保持一定的脱模斜度,相邻模板之间用螺栓连接,围圈由12.6槽钢制作,围圈与提升架用支托(角钢)相连。提升架为12组“F”型提升架,沿井周布置,提升架与平台用支托及螺栓连接。
当砼浇筑到结构断面变化高程时,在砼面放置补充圆弧模板,待滑模本体模板与补充圆弧模板上口齐平时,通过螺栓将两者连接在一起。
2)液压系统
模体共设置12支YCQ-7型滑模液压千斤顶。该千斤顶为卡片式,工作起重量达7t,最大起重16t,千斤顶行程为5cm。
3)导轨装置系统
由于滑模施工要求闸门侧向导轨在滑升中一次形成,以后不再作二期砼施工,故滑模设计增加导轨装置,轨轮共6组对边布置,每边3组,上边一组设在主平台,下边两组设在抹面平台,中部模板处设护轨装置,施工时超前一次性安装轨道,轨道基础件由岩壁锚杆固定,浇筑砼后轨道基础件埋入砼中,当滑模护轨装置滑过轨道后操作人员即可在抹面平台上清出轨面达到规定要求。滑模导轨装置见图5。
5 滑模滑升施工
5.1钢筋安装顺序及特点
由于该井砼为双层配筋,在安装滑模之前,使用移动平台一次性将井壁钢筋安装到井顶。滑模滑升时只需要安装内层钢筋,以保证滑升速度。内层钢筋制作时考虑到安装的便利性,按照单长约4m控制,竖向钢筋在主平台上绑扎,支承杆已替代1根竖向钢筋永久埋入砼中,对应位置不需再绑扎竖向钢筋。水平钢筋随模体滑升在钢筋平台上进行,每次绑扎到千斤顶底部。
5.2启滑
滑模启滑时应做好准备工作,即竖向钢筋要超前绑扎焊接一定距离,水平钢筋绑扎到千斤顶下卡头部位,支承杆与岩壁锚杆和水平钢筋要点焊牢固,模板涂上脱模剂。当砼浇筑至0.6~0.7 m高,估计砼脱模强度达到要求时,即可启动滑模。
当滑模模体底部空间超过2m时,可安装抹面平台(养护用水管也同时装上)和完善导轨装置,滑模施工即可进入正常滑升阶段。
5.3砼施工
1)滑升砼的特点
滑模砼在不影响强度的情况下,要求有良好的和易性和较大的坍落度。本次使用的砼是未加任何外加剂常态一级配砼,塌落度为10~12cm。
2)滑升砼浇筑
砼入仓浇筑必须保证分层、平起、对称均匀,砼摊铺时段及方向要交替进行,入仓砼每层厚度保持在60cm左右,同层砼尽量在规定时间内浇完,砼振捣机具数量要保证并状况完好。
6实施效果与思考
6.1浇筑速度
从2007年10月9日上午11时开仓到10月19日23时井壁砼浇筑完毕,历时10.5 d,滑升高度58.84 m;除去1d滑模改装,实际正常滑升9.5d,日均滑升6.19m,单班最高滑升记录为3.65m、单日最高滑升记录为7.05m。砼实际浇筑量为821.8m³,钢筋绑扎44t。
6.2有轨滑模的效果
6.2.1滑模施工对闸门导轨的影响
竖井砼衬砌前后,我们对闸门导轨的位置进行了检测(见表1)。
由表1可见能满足《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》中的规定:对门槽中心线允许偏差±5mm,对孔口中心线±5mm的要求。
竖井衬砌完成后,我们对闸门导轨又进行了最终复测,经检查导轨未发生任何移位。由此看来只要在导轨安装时确保加固质量,一次性浇筑砼完全能满足金属结构安装规范的要求。
6.2.2导轨对于砼浇筑控制
对于成型的竖井砼,我们也进行了测量,结果见表2:
从表2可以看出,本次竖井滑模施工由于有导轨的导向与约束,门槽中心线最大偏差为0.5cm,偏差率几乎为0;孔口中心线最大偏差为2.0cm,偏差率为0.03%。通常在竖井滑模施工中采用无轨滑模,同时采用昂贵的红外线方向监测仪,红外线经常被钢筋等材料遮挡,或每班都要安排测量复测,既影响了滑模施工的连续性,人工和成本投入又较高,而且控制效果不是很好,同类型采用无轨滑模施工的1个50m竖井衬砌砼顶部最大偏差达到了75mm,就是一个例子。建议以后竖井滑模尽量改成有轨滑模,有利于保证砼浇筑质量。
本次滑模设计、施工是相当成功的,并且在整个滑模施工过程中未发生一起安全和质量事故,让伊朗的业主、监理工程师大开眼界,为莫拉萨德拉工程按期蓄水、发电打下了坚实的基础,也为中国公司的品牌在伊朗增加了影响力。
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