液压滑模施工技术在高桥水电站中的应用
熊 煦,王林旭
(中国水利水电第十工程局云南施工分局,四川都江堰 611830)
摘 要:根据有关混凝土模板施工技术规范的要求,介绍了液压滑模施工技术在竖井施工中的特点,主要对其合理化应用和建议进行了论述。
关键词:液压滑模;高桥水电站:应用与思考
中图分类号: TU755.2+2 文献标识码: B 文章编号: 1006-3951(2004)03-0038-04
1 概述
高桥水电站调压井为带上室的圆筒式调压井。上室、闸室均为地下埋藏式,上室与交通洞均为城门洞型。调压井上游接引水隧洞,下游接压力钢管。
调压井和事故闸门井均为半圆形断面,净半径均为3.2 m,两者组成一圆形断面;事故闸门孔口尺寸为2.4 m×2.4 m。闸室为城门洞形断面,结构尺寸分别为:上室B=4 m,H=7.67 m,L=86.5 m;闸室B=5.6 m,H=5.66 m,L=7.8 m;交通洞B=2.6m,H=4 m,L=33.09 m;调压井开挖直径7.6 m,H=56.12 m,井壁为双层钢筋布置,混凝土标号为C20。为加快施工进度,确保质量,调压井井壁混凝土浇筑采用液压滑模施工技术。
为便于滑模施工,征得设计监理同意,将闸门槽二期混凝土预埋插筋和永久人行扶梯预埋插筋改为预埋钢板。滑模于1 774.00 m高程起滑,滑模滑升不变直径为6. 4 m,滑升高度为48. 62 m。
1 774.00 m高程以下混凝土采用常规模板立模浇筑。
本工程液压滑模施工技术的特点:①事故闸门井与调压井一起滑升,技术含量高;②当滑升至1 814.30 m高程时,对滑模进行改装,将原断面增加13.9 m²,与上室及检修间边墙一起滑升;将滑模空滑至1 823.00 m高程时,利用滑模的骨架结构对启闭机梁板进行倒挂浇筑;利用滑模骨架对启闭机室顶拱进行模板衬彻浇筑,这样大大增加了滑模的使用效率,但施工难度大;③在整个滑模浇筑过程中须埋设1 068件门槽预埋板、84 mΦ630的通气钢管,以及爬梯预埋板、休息平台预埋板和水位传感器预埋板,施工干扰大,安全威胁大。
2 施工布置
因调压井不通公路,滑模施工所需砂石骨料、钢筋、水泥等材料采用6 t索道吊运至1 821.0 m高程平台,由两台农用车转运;井口至模体的材料由安装在上室的3 t卷扬机吊运。为便于材料吊运及人员通行安全,在交通洞与上室之间架设一临时施工桥,井壁设置人行爬梯。
2.1 混凝土生产系统
滑模混凝土由一台0.75强制拌和机拌和,HB60混凝土泵机经泵管输送至井口集料斗,经井壁15 cm钢管→悬挂溜筒→分料斗→分支溜槽至模体仓面。随着模体滑升,通过对溜管数量的递减调节,每次将溜管卸掉3~5 m,保持混凝土从井口到模体仓面的通畅。
2.2 井口安全措施
井口周围设置安全防护栏并挂上安全网,避免材料、人员坠入井中。井口与模体上都设有对讲机和电话,并派有专人指挥,以保证混凝土下料和上下吊装材料运输等操作的安全。
2.3 风水电及通讯系统
模体动力及照明用电由交通洞接电缆至模体开关板上,电缆随使用长度变短而收卷,模体上装有电话与拌和站、井口、调度室联络,洞外联络使用对讲机。模体施工用水、用风由井口风水系统沿井壁管路供给。
3 液压滑模
滑模模体由操作平台系统、模板系统、液压系统及辅助系统组成。平台系统从上至下分为钢筋推放平台、上平台、中间平台、抹面平台共四层。上平台和中间平台为整体桁架结构,主要由桁架与上下圈梁焊接而成。每层平台用3~5 cm木板铺面,各层平台之间设有简易爬梯通道。模板系统设置上平台与中间平台之间,上平台顶部设置液压千斤顶系统,另在模体上设有混凝土分料、通讯及动力照明等辅助系统。
(1)钢筋推放平台:用架管搭设而成,高度约2m,主要用于堆放、绑扎焊接钢筋。
(2)上平台:布置有钢筋堆放平台及分料斗、溜槽系统,要求各系统的荷载均匀分布在上平台,以利于滑模滑升。分料斗安装在离平台约4 m高,均匀搭设6条溜槽至井壁及闸门井混凝土仓面。
(3)中间平台:设置液压系统操作室、用电系统的闸刀开关及电焊机,堆放预埋钢板,另外混凝土入仓振捣、内层钢筋绑扎焊接、预埋钢板安装等均在该平台上作业。
(4)抹面平台:为脱模混凝土面修抹、养护的工作平台,悬挂安装在平台桥架上,备有水泥,砂子等材料。另外,在平台进行闸门井混凝土凿毛,撬除预埋钢板表面的混凝土。
(5)模板系统:由模板、围圈、“T”提升架组成。模板高120 cm,相邻模板之间用螺栓连接。模板应保持一定锥度,以便于模体的滑升。
(6)液压系统:由16支YCQ-7型滑模液压穿心千斤顶(卡片式,工作起重量达7 t,最大起重16 t,千斤顶行程为5 cm)与一台YJH-WF100型泵站组成,系统油压运行压力为5~10 MPa,千斤顶安置于上平台顶部位置,在井壁圆周方向为9支,其间距为2.22 m;闸门井为7支,间距为1.3 m。支承杆选用外径Φ48 mm、壁厚8 mm的钢管,采用公母丝扣连接方式。在施工时要求支承杆与内层水平钢筋焊接,以增加支承杆的稳定性。
4 滑模制造、安装
4.1 滑模制造
本电站的液压滑模采用现场加工方式,场地选在调压井钢筋制作场,制作完后作防腐处理两次,然后预组装成整体,在现场进行滑模空运行试验,经监理验收合格后,方开始滑模的解体、吊装。制作工艺均严格按照钢结构制作规范进行。
4.2 安装
根据调压井结构和地理条件,调压井材料的起吊点设在调压井闸室顶拱的锚秆上。在调压室内设一台3 t卷扬机,通过顶拱锚杆上的导向滑轮进行起吊。滑模安装前,先在1 774.00 m高程用架管搭设一安装平台以便滑模组装,然后将滑模按照骨架平台、提升柱、围圈、模板、泵站、液压千斤顶、支承杆的顺序依次吊装;抹面平台则要待滑模滑行2 m左右时再将其与滑模连成一体(详见图1)。吊装时应注意以下几点:
(1)骨架平台组装好后须找平、对中;
(2)模板组装时要控制好拔模斜度,一般为下口比上口单边尺寸小5~10 mm;
(3)由于液压系统没设排气孔,所以在油液系统安装完后不要急于将支承杆穿入千斤顶,而是将泵站打开使千斤顶空运行40 min,以便将空气排出油箱。
5 滑模施工
5.1 启滑
滑模启滑时应作充分的准备工作,外层钢筋超前绑扎,焊接5~10 m;内层钢筋绑扎,焊接至千斤顶底部;支承杆与水平钢筋焊接牢固,模板涂上脱模剂。当混凝土浇筑至0.6~0.7 m高,估计混凝土脱模强度达到要求时,即可启动滑模。
调压井一期混凝土中包含有门槽预埋板、爬梯预埋板、休息平台预埋板、水位传感器预埋板及通气钢管等五种规格的埋设件,其数量多,规格多,位置尺寸不一,特别是14根Φ630通气钢管,每根长6m,重800 kg,给整个埋设工作和滑模的正常滑升带来很大影响及安全威胁。为使滑模工作正常,将所有的埋设和滑模运行工作划分到一个独立班,再将其分成两个小组,每组6人,其工序内容如下:
(1)预埋件就位焊接;
(2)滑模支承杆对接加固;
(3)滑模滑升;
(4)千斤顶卡片检修;
(5)配合测量监控滑模变形;
(6)滑模校正纠偏;
(7)通气钢管吊装;
(8)其它材料吊运。
这八道工序相互穿插平行作业。
5.2 混凝土浇筑
浇筑混凝土时按分层、分段级行。分层厚度为200~300 mm,插入振动器振捣混凝土时应避免触及钢筋及模板,振动器插入深度不得超过下层混凝土50 mm。脱模时混凝土强度应在0.2~0.5 MPa之间,用手指按刚脱模的混凝土表面,基本按不动,但留有指痕,砂浆不沾手,用指甲画过有痕,滑升时能耳闻“沙沙”的摩擦声,这表明还可以再缓慢提升200 mm。
5.3 混凝土修抹及养护
刚脱模的混凝土面如有少量气泡和细孔均由铁抹子抹平压光,如有麻面用水泥砂浆抹面修补,如发现塌块、裂缝和较大孔洞时则先将缺陷处松散混凝土块清除掉,要清除到混凝土密实处,再用水泥砂浆抹面修平。脱模后的混凝土要及时喷水养护,养护位置设在距模板下缘2 m左右。
5.4 停滑措施
滑模施工中因故停滑时间较长将作停滑处理:先在同一标高将混凝土浇平,每隔30 min左右提升模板一次,以免模板与混凝土粘结,复工时将混凝土表面凿毛,并用水冲走残碴,湿润混凝土表面,模板清理干净,涂上脱模剂。
5.5 质量控制
滑模偏移的检测主要是通过测量模体的水平度和垂直度来判断。
水平度检测:用水准管在上平台测出水平线,量出水平线至各千斤顶的高度,通过所测数据来检测水平度;
垂直度的检测:在1 772.00 m高程设两个控制点,每次测量时从模体上吊下锤球分别测出与两个控制点的误差,从而判断模体的偏移和扭曲。每滑行500~1000 mm检测一次,在测量模体偏移时必须先将滑模用透明水管找水平,这样测出的数据才准确。
在滑模发生偏移时,其校正方法通常有两种:
(1)用千斤顶自身校正,即将半边千斤顶截流阀打开,半边关闭,打开泵站让滑模有意作斜向滑升2~4个行程,然后打开所有截流阀正常滑升1 m后再将滑模调平,如此反复循环直到调正;
(2)在滑升过程中用螺旋式千斤顶或葫芦加外力校正。
第一种校正法简单易操作,但校正数据的随机性较大,有可能几个循环下来一点变化也没有,也有可能一个循环下来又向反向偏移太大。第二种校正法需要模体中的混凝土高度小于20 cm,而且要求井壁的锚杆牢固,分布均匀。本次滑模施工主要采用第一种方法校正,总体来讲滑升质量控制良好。
5.6 滑模改装
高桥滑模改装是我们在整个施工中的一次创新(详见图2),大大提高了滑模使用率,主要技术问题是:
(1)整个断面增加13.9 m²后,原16个千斤顶能否满足受力需要;
(2)将骨架平台延伸后其强度须满足滑升要求;
(3)常规模板与专用模板的接缝处理;
(4)滑模滑升时与调压室已浇好边墙的过度问题;
(5)由于调压室的空腔使得滑模结构很大一部份没有千斤顶支撑,滑模滑升时须防止滑模向调压室方向偏移,为此在混凝土浇筑中我们采取调压室两侧边墙先放料的方法,且两侧边墙的混凝土要高于其它地方30 cm。总体来讲经改装后的滑模在运行中无结构变形,运行平稳,混凝土成型美观,轴线控制在规定范围内,虽个别支承杆有弯曲现象,但经加固后一切正常。
6 利用滑模桁架浇筑闸室梁板及顶拱混凝土
井壁混凝土浇筑完成后,将滑模空滑至高程1 823.00 m处,利用滑模的骨架结构对启闭机梁板进行倒挂浇筑,以抹面平台作为工作平台,采用常规模立模,浇筑时注意加固支承杆并用钢筋将模体桁架与井壁锚杆连接,以保证梁板浇筑的安全、稳定;梁板混凝土达到龄期后,利用滑模骨架作为模板支承架对启闭机室顶拱进行浇筑。
7 存在的一些问题
(1)由于混凝土不是自动拌合系统生产,混凝土坍落度控制不好;混凝土又是泵机泵入仓,使混凝土塌落度较大且不稳定,增加了混凝土凝固时间,从而影响滑模滑速度。
(2)依据滑升要求,运行过程中,滑模滑升500~1 000 mm时测量一次,并及时将测量数据上报值班技术员和运行人员。但在滑模运行的前5 d测量总是不能及时到位,致使滑模发生偏移后没能及时发现问题,造成最大偏移达100 mm。
(3)由于液压千斤顶工作不同步,以及千斤顶的有效工作行程不一,造成滑模偏心和扭曲。
(4)由于整个滑模运行须兼顾所有预埋工作,各工序穿插,合理利用时间的要求又高,以致滑模运行时对千斤顶卡片检修不及时,造成滑模有时滑升缓慢。
8 关于液压滑模施工中的几点建议
(1)目前我局所用的滑模从结构上讲主要分为两大类:第一类是斜井滑模也称有轨滑模,第二类是竖井滑模也称无轨滑模。由于无轨滑模的控制精度不高且不好掌握,建议以后的竖井滑模改成有轨滑模,以有利于混凝土浇筑质量。
(2)浇筑混凝土时应尽量用自动拌合系统拌合,提高混凝土拌和质量及稳定性,尽量用低流动度或半干硬性混凝土,尽量不用泵机入仓。
(3)我局虽对液压滑模施工从事多年,却没有一支属于自己的专业对伍,这样不利于提高功效和创新,更不利于自身发展,所以应加强对自身队伍的建设。
(4)液压滑模从成本来说主要是液压系统成本高,一个滑模结构其液压系统多则十几二十万元,少则也是七万元左右,从使用寿命来讲一套液压系统至少能用10年,而我局在过去5年内没有一个电站使用的液压系统是上一个电站保存下来的,从而造成不必要的重复购置,建议对滑模的液压系统归入设备管理进行合理保存。
9 结语
此次滑模施工历时27天,滑升高度48.62 m,除去7天滑模改装、3天检修间梁浇筑及中途调整2天,实际正常滑升15天时间;日均滑升3.13 m,单班最高滑升记录2.7 m、单日最高滑升记录5 m。混凝土浇筑1 095 m³,钢筋绑扎88 t。滑模设计、施工是成功的,并且在整个滑模施工过程中未发生一起安全事故,得到业主、监理好评,为高桥电站按期过水、发电奠定了基础。
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