三峽升船機船廂室段混凝土澆筑設(shè)備布置研究

黃家權(quán)，馬少甫，余永俊

（中國葛洲壩集團股份有限公司三峽分公司，湖北宜昌，443002）

1 前言

三峽升船機船廂室段由4個塔柱筒體組成，塔柱筒體在船廂底部的高程為50.00m，在船廂頂部的高程為196.00m，高差達到146m，為對稱布置的薄壁鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)。單個塔柱的平面結(jié)構(gòu)總體上呈“凹形”，塔柱墻壁的厚度一般為1.0m。塔柱之間以及塔柱上下游側(cè)均設(shè)有剪力墻，并在剪力墻與筒體之間的不同高程設(shè)置了縱向聯(lián)系梁，通過剪力墻與縱向聯(lián)系梁將塔柱兩兩聯(lián)系在一起。左側(cè)、右側(cè)塔柱在頂部196.00m高程處由7根橫梁和兩個平臺連接，左側(cè)、右側(cè)塔柱之間的水平距離為25.8m，船廂室段寬度為57.8m[1，2]。三峽升船機船廂室段結(jié)構(gòu)布置見圖1。

升船機塔柱順流向設(shè)4條施工縫，將一側(cè)塔柱分成軸1墻和縱向聯(lián)系梁、上游筒體、軸7墻和縱向聯(lián)系梁、下游筒體、縱向聯(lián)系梁和軸13墻共5個澆筑塊，兩側(cè)塔柱共有10個澆筑塊。在上述分縫處，塔柱筒體外側(cè)預(yù)留寬為1.0m的后澆筑帶，將其安排在低溫季節(jié)澆筑（10月至次年4月），且應(yīng)滯后筒體相應(yīng)部位混凝土至少2～3個月澆筑。塔柱縱向聯(lián)系梁和橫向聯(lián)系梁在筒體側(cè)預(yù)留0.3～0.5m的后澆筑帶，也安排在低溫季節(jié)澆筑（11月至次年3月）[3]。

圖1 三峽升船機船廂室段結(jié)構(gòu)布置圖Fig.1 Structure layoutof boat cab segment in Three Gorges Project ship lift

升船機的主要施工道路布置為：通往船廂50.00m高程底板處的下航道施工道路，左側(cè)、右側(cè)84.50m高程的下航一路、下航二路上，由此可以聯(lián)通下航一路與下航二路的臨時圍堰以及由185.00m壩頂高程通往1#筒體、2#筒體的道路。

2 船廂室段混凝土施工特性分析

船廂室段混凝土施工特性為。a.工程左右兩側(cè)均為高邊坡，總體施工場地為狹長形，建筑物高度大，垂直運輸設(shè)備布置較為困難。b.塔柱垂直高度大，工作面多，混凝土澆筑與埋件安裝絕大部分處于高空作業(yè)環(huán)境中，減少干擾是確保高空作業(yè)安全的重點和難點。c.4個塔柱結(jié)構(gòu)左右向?qū)ΨQ布置，為薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具有施工高度大、施工部位集中、鋼筋、模板及一期埋件安裝工程工作量和相關(guān)輔助工作量大等特點。d.由于施工倉面大，筒體結(jié)構(gòu)狹窄，在對船廂室段混凝土施工時對混凝土澆筑工藝、精度控制要求高。e.施工過程中塔柱整體上升、塔柱澆筑與剪力墻澆筑相互間的關(guān)系、剪力梁的連接方式、頂部跨航槽橫梁和平臺模板架立與澆筑方式等，均為本工程施工的難點。

3 船廂室段混凝土澆筑設(shè)備選型及布置

3.1 投標階段的設(shè)備選型與布置

投標階段設(shè)備選型主要是對船廂室段混凝土澆筑是采用混凝土泵車、高壓拖泵還是塔機澆筑混凝土等幾種澆筑方案的比選?；炷帘密嚨拇怪睗仓叨仁鞘艿较拗频?，同時由于船廂室每月總體澆筑強度不高，因而采用混凝土泵車方案難以充分發(fā)揮混凝土泵車的效率。更重要的是，混凝土泵車在下航一路84.50m高程和中隔墩84.50m高程沒有占位位置（下航一路和中隔墩主要布置有4臺塔機、4臺垂直升降機和4座轉(zhuǎn)梯，基本沒有泵車占位位置）。因而采用混凝土泵車方案是不適用的。

通過上述設(shè)備方案比選，最后設(shè)備選型定為在上閘首布置兩臺F0/23B附壁式塔機，在船廂室段布置4臺型號為C7030的附臂式塔機，用于鋼筋、一期埋件、模板吊裝及倉面其他輔助作業(yè)，混凝土澆筑采用高壓拖泵與布料機接力進行澆筑。

混凝土拖泵布置根據(jù)不同施工時段，先后在底板50.00m高程，左側(cè)、右側(cè)84.50m高程的下航一路、中隔墩、上閘首航槽底板141.00m高程（通過布置，實現(xiàn)與上閘首141.00～185.00m高程的BOX管一起給泵機喂料）和上閘首185.00m高程布置。

布置在船廂室段兩側(cè)的泵機泵管，沿側(cè)墻轉(zhuǎn)梯上升，提前一層由疏散通道進入澆筑層的電梯井內(nèi)給布料機供料澆筑。每節(jié)泵管采用兩個管卡固定在側(cè)墻上。泵管隨布料機的提升逐段加高，隨泵機位置的改變逐段拆除。

BOX管布置在上閘首185.00m高程，在上閘首搭設(shè)型鋼操作平臺，BOX管采用反吊鋼絲繩反吊在型鋼平臺上進行固定，BOX管底部正對著位于上閘首航槽底板141.00 m高程的泵機，攪拌車開至185.00m高程平臺為BOX管供料，BOX管則為泵機供料。

布料機采用HGY32型內(nèi)爬式布料機，4臺布料桿分別布置在4個塔柱筒體的電梯井內(nèi)，每臺布料機的回轉(zhuǎn)半徑為32m，4臺布料機能覆蓋整個船廂室段。布料機自身配置有自動爬升機構(gòu)，可以利用自帶的液壓油缸，在電梯井內(nèi)自動上升。因而隨著塔柱筒體的不斷升高，布料桿與塔柱筒體的爬模一起上升。三峽升船機船廂室段施工總布置見圖2。

圖2 三峽升船機船廂室段施工總布置圖（單位：dm）Fig.2 Construction generalarrangementof ThreeGorges Project ship liftboat cab section（unit：dm）

3.2 施工階段澆筑設(shè)備的選型與布置優(yōu)化

在施工階段，上閘首布置有兩臺F0/23B附壁式塔機；船廂室段左右84.50m高程平臺布置有4臺附臂式塔機。其中左側(cè)為兩臺K40/26附壁式塔機，右側(cè)為兩臺C7030附壁式塔機，用于掛罐澆筑、鋼筋、一期埋件、模板的吊裝以及倉面其他輔助作業(yè)的施工。

在不同的施工時段，混凝土拖泵布置在不同位置。在塔柱筒體處于84.50m高程以下時，拖泵布置在船廂室50.00m高程底板處。泵機泵管沿側(cè)墻轉(zhuǎn)梯上升，提前一層由疏散通道進入澆筑層的電梯井內(nèi)給布料機供料澆筑。在塔柱筒體超過84.50m高程以后，拖泵布置在左側(cè)、右側(cè)84.50m高程平臺。泵機泵管布置在電梯井內(nèi)，隨布料機的提升逐段加高，隨泵機位置的改變逐段拆除。施工過程中采用的布料機為HGY32型內(nèi)爬式布料機。

在上閘首航槽底板141.00m高程處布置泵機，并用布置在上閘首185.00m高程處的BOX管為泵機供料的施工方案，在后期研究中發(fā)現(xiàn)其存在如下問題：砼料從185.00 m高程處由BOX管下至141.00m高程后，混凝土坍落度損失較大，和易性差，極易堵管。同時從141.00m高程航槽內(nèi)將泵管鋪設(shè)至船廂室段管路時搭設(shè)操作平臺十分不便，故該方案未予以施行。

下面介紹在施工過程中各部位、各階段詳細的澆筑手段布置。

內(nèi)部樓板、樓梯間在前期采取了預(yù)留凹槽的形式以便于滯后筒體施工，故塔柱筒體的混凝土分成了一期混凝土、二期混凝土來進行澆筑。其中塔柱筒體的墻體為一期混凝土，以3.5m為一個升層甩開樓板、樓梯間穩(wěn)步上升，縱向聯(lián)系梁與剪力墻同步上升，也屬于一期混凝土。內(nèi)部樓板、樓梯間為二期混凝土，待塔柱筒體墻體上升后，后續(xù)跟進施工。另外，筒體上升后，平衡重、齒條螺母柱、縱導(dǎo)向開始安裝，也需要進行混凝土的澆筑，也屬于二期混凝土。

3.2.1 一期混凝土澆筑設(shè)備布置

一期混凝土包括：塔柱筒體、剪力墻及縱向聯(lián)系梁。

塔柱筒體采用分別布置在4個筒體電梯井部位的HGY32型內(nèi)爬式布料機澆筑，每臺布料機回轉(zhuǎn)半徑為32m，4臺布料機能覆蓋整個船廂室段，滿足筒體的澆筑要求。利用布置在船廂50.00m高程底板或左側(cè)、右側(cè)84.50m高程平臺的高壓拖泵為布料機供料。在塔柱筒體的高程超過189.00m后，由于泵管的揚程過大，容易出現(xiàn)堵泵的現(xiàn)象，在調(diào)整混凝土的骨料級配后，該問題得到了很好的解決。

縱向聯(lián)系梁與剪力墻是同步上升的，由于剪力墻滯后于筒體澆筑，因而其無法用布料機澆筑，最后采用建塔掛罐的方式進行剪力墻的澆筑。軸1剪力墻及剪力墻上的縱向聯(lián)系梁采用布置在上閘首的兩臺F0/23B附壁式塔機掛吊罐澆筑；軸7剪力墻及剪力墻上的縱向聯(lián)系梁采用布置在左側(cè)、右側(cè)84.50m高程平臺的1#、2#塔機掛吊罐澆筑；軸13剪力墻及剪力墻上的縱向聯(lián)系梁采用布置在左側(cè)、右側(cè)84.50m高程平臺的3#、4#塔機掛吊罐澆筑。

3.2.2 二期混凝土澆筑設(shè)備布置

二期混凝土包括：內(nèi)部樓板、樓梯間、平衡重、齒條、螺母柱及縱導(dǎo)向二期混凝土。內(nèi)部樓板采用建塔掛吊罐澆筑，185.00 m平臺及高程超過185.00m的內(nèi)部樓板采用泵機在上閘首打料澆筑。樓梯間采用泵機澆筑。平衡重及齒條、螺母柱二期混凝土采用建塔掛罐澆筑自密實混凝土，搭設(shè)滑槽入倉。

3.2.3 筒體封頂階段澆筑設(shè)備布置

根據(jù)升船機結(jié)構(gòu)圖設(shè)計要求以及筒體施工技術(shù)要求，升船機船廂室段筒體封頂倉192.65～196.00m高程之間的墻體、樓板、樓板梁及跨航槽橫梁牛腿部分、縱梁混凝土需一起澆筑，總體積達到876m3，遠遠超過筒體前期單倉最大混凝土澆筑體積550m3。筒體封頂倉混凝土體積大、高度高，為高層薄壁混凝土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有澆筑設(shè)備的澆筑強度及范圍難以滿足其澆筑要求。

常規(guī)泵機+泵管鋪設(shè)至澆筑部位的施工方法，由于泵管搭設(shè)的距離過遠、彎頭多極易造成堵管，且泵管在現(xiàn)場接拆的工作量巨大而難以實施。同時，由于封頂倉倉位面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、狹小，混凝土接頭覆蓋強度難以滿足要求。在封頂倉澆筑時，可采用C30、C35兩種標號的混凝土。在采用不同標號的混凝土進行澆筑時，需要對泵機進行來回轉(zhuǎn)換，現(xiàn)場實施困難。由于封頂倉內(nèi)鋼筋密集，且混凝土下料難度較大，混凝土振搗困難，混凝土的密實性難以保證。

為加快混凝土入倉速度，避免反復(fù)換料，同時確?；炷辆哂辛己玫牧鲃有?，將所有混凝土標號調(diào)整為R28 350＃F200W 8，為一級配混凝土。由于布料桿和建塔在同時使用時彼此相互干擾，因而考慮只采用一種設(shè)備單獨進行澆筑。鑒于單臺建塔（入倉強度約為5m3/h）和單臺布料桿（入倉強度22m3/h）均不滿足筒體澆筑強度需要，且建塔入倉強度較低，僅能作為應(yīng)急手段，采取如下布置方案。

1）1#～4#筒體澆筑時，采用現(xiàn)有布料桿加一臺半徑為12m的移動式手動布料桿進行澆筑。現(xiàn)有布料桿的泵管布置不變，移動式手動布料桿的泵管由各筒體電梯井前廳布置的垂直泵管接入，利用布置在84.50m高程外部連接平臺上的泵機為布料桿供料。

臂長為12m的移動式手動布料桿，其整機重量為1 000 kg，配重為1 200 kg，泵管管徑為125mm。根據(jù)倉內(nèi)澆筑面積的需要，該移動式手動布料桿可在12m半徑內(nèi)進行無盲區(qū)澆筑。該移動布料桿的支腿采用?25mm鋼筋支撐，在澆筑一期混凝土?xí)r，支撐鋼筋不拆除；當澆筑至樓板面層鋼筋時，支腿部位的移動式布料桿將被轉(zhuǎn)走，在將支撐鋼筋頂部的鋼板拆除后，采用固定式布料桿完成澆筑。

2）軸1、軸13剪力墻封頂倉采用單臺布料桿澆筑，軸7剪力墻采用3#、4#布料桿澆筑。

升船機塔柱封頂階段設(shè)備布置見圖3。

圖3 升船機塔柱封頂階段設(shè)備布置圖Fig.3 Equipment layoutof ship lift tower at capped stage

3.2.4 橫梁澆筑設(shè)備布置

三峽升船機塔柱在頂部196.00m高程由11根跨航槽橫梁和兩個平臺將左側(cè)、右側(cè)筒體連接在一起。其中7根橫梁單獨布置，兩個平臺部位各有兩根橫梁和兩根縱梁。7根單獨布置的橫梁兩端布置基礎(chǔ)梁進行連接。筒體澆筑到192.65～196.00m高程時，將橫梁牛腿部分和縱梁與筒體混凝土一起澆筑。橫梁、基礎(chǔ)梁、中控室和觀光平臺在筒體混凝土澆筑至196.00m高程后單獨澆筑，均為現(xiàn)澆混凝土，澆筑總體積約為1 578m3，澆筑總面積約為500m2，筒體混凝土澆筑量大，結(jié)構(gòu)特殊，因而對澆筑質(zhì)量要求高。因而，橫梁的澆筑手段布置如下所述。

在船廂室段兩側(cè)各布置一個38m臂長的布料桿和一個32m臂長的布料桿，基本能全部覆蓋橫梁范圍。泵機布置在上閘首185.00m高程平臺上，泵管順流向從196m塔柱頂部接到布料桿上。

在上閘首兩側(cè)各布置兩臺F0/23B型移動式塔機，在船廂室段兩側(cè)各布置4臺C7030型附臂式塔機作為混凝土澆筑輔助手段。上閘首建塔取料點設(shè)在上閘首185.00m高程平臺上，船廂室段建塔取料點設(shè)在左側(cè)、右側(cè)84.50m高程平臺上。同時在上閘首布置有1臺備用泵機，泵管順流向布置在塔柱頂部196.00m高程。

根據(jù)現(xiàn)階段施工實際情況，單臺布料桿入倉強度為22m3/h，單臺建塔入倉強度約為5m3/h。

4 船廂室段混凝土澆筑設(shè)備實施效果

船廂室段塔柱一期混凝土采取布料機澆筑，布料機澆筑范圍能覆蓋到塔柱一期混凝土的所有部位。在塔柱筒體澆筑高程超過189.00m后，由于布料機揚程過高，開始出現(xiàn)堵泵現(xiàn)象，在調(diào)整混凝土骨料級配后，該問題得到了解決。剪力墻為建塔掛罐澆筑，1#、2#建塔覆蓋軸1剪力墻，3#、4#及5#、6#建塔覆蓋軸7剪力墻，5#、6#建塔覆蓋軸13剪力墻，即建塔能覆蓋到所有剪力墻。內(nèi)部樓板采取建塔掛罐澆筑，該澆筑設(shè)備基本滿足混凝土澆筑要求。單臺建塔入倉強度約為5m3/h、單臺布料機入倉強度為22m3/h，在澆筑過程中均能滿足入倉強度要求。

通過對三峽升船機船廂室段混凝土澆筑設(shè)備前期的合理規(guī)劃，以及后期的合理布置和及時調(diào)整，對混凝土澆筑標準和要求均極高的三峽升船機的澆筑質(zhì)量、外觀、進度起到了非常重要的作用。

5 結(jié)語

本文詳細介紹了三峽升船機船廂室段混凝土施工設(shè)備的選型過程。通過分析船廂室段混凝土施工特性，在投標階段通過方案比選對施工設(shè)備進行了初步選型，在施工階段中進一步根據(jù)施工過程中遇到的問題對施工設(shè)備選型做進一步的調(diào)整，最后確定了合理的選型布置。實施效果表明，三峽升船機船廂室段混凝土澆筑設(shè)備布置，在施工過程中能覆蓋所有澆筑面，并能滿足澆筑高峰期入倉強度的要求。三峽升船機船廂室段混凝土澆筑設(shè)備在前期的合理規(guī)劃，以及后期的合理布置與優(yōu)化，有效地確保了升船機工程施工的順利實施，對推進升船機的形象進度發(fā)揮了重要作用，具有較高的推廣價值。

[1] 孫精石，周興華，趙德志，等.關(guān)于升船機的調(diào)查研究[J].水道港口，2001，22（3）：141-145.

[2] 朱 虹，鄧潤興.三峽升船機總體布置設(shè)計[J].人民長江，2009，40（27）：48-50.

[3] 梁仁強，李 鋒.三峽升船機施工技術(shù)研究與實踐[J].人民長江，2011，42（16）：51-55.