洪屏電站地下廠(chǎng)房巖壁梁混凝土施工技術(shù)

楊進(jìn)博,趙洪虎

(武警水電第二總隊(duì),江西 南昌 330096)

1 工程概況

洪屏水電站位于江西省靖安縣,電站裝機(jī)總?cè)萘繛?20萬(wàn)kW,屬于大 (1)型一等工程。地下廠(chǎng)房由主副廠(chǎng)房、主變洞等45個(gè)洞室組成,其中主副廠(chǎng)房開(kāi)挖長(zhǎng)度為157.500 m,最大跨度23.500 m,高度51.100 m,地質(zhì)條件以砂巖為主。巖壁梁位于廠(chǎng)房第II層,單側(cè)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為137.500m,傾角為27.5°,斜面長(zhǎng)為1.625 m,是整個(gè)地下廠(chǎng)房施工的關(guān)鍵項(xiàng)目。

2 巖壁梁混凝土施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)及相應(yīng)措施

巖壁梁施工作為地下廠(chǎng)房施工的關(guān)鍵項(xiàng)目,施工工序多,施工干擾大,且工期較緊?？茖W(xué)協(xié)調(diào)施工工序,認(rèn)真做好溫控措施及成品保護(hù),全面確保施工質(zhì)量,盡力加快施工進(jìn)度,對(duì)巖壁梁施工甚至整個(gè)地下廠(chǎng)房的施工都是非常重要的[1]。為此,本工程在巖壁梁混凝土施工過(guò)程中采取了下列措施:

(1)為加快施工進(jìn)度,減少側(cè)面鑿毛工序。施工時(shí),在鍵槽處及縫面采用免拆模板網(wǎng)作為堵頭縫面模板,并利用鋼筋進(jìn)行固定。因?yàn)槊獠鹉０寰W(wǎng)可直接澆筑在混凝土內(nèi),無(wú)需拆除,所以大幅提高了施工效率。

(2)為避免巖壁梁混凝土受第3層開(kāi)挖的爆破振動(dòng)影響,本方案中對(duì)施工順序作出以下調(diào)整:①在巖壁梁混凝土澆筑前必須進(jìn)行第3層的開(kāi)挖預(yù)裂,邊墻兩邊各留5.00 m保護(hù)層;②完成第3層中間部分抽槽爆破,暫不出渣,作為施工平臺(tái);③對(duì)周邊各洞室的爆破順序進(jìn)行嚴(yán)格控制。

(3)為避免混凝土凝固過(guò)程中水化熱溫升較大,溫度應(yīng)力超限而導(dǎo)致的混凝土開(kāi)裂,施工中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求,將入倉(cāng)溫度控制在18℃以下(且低于環(huán)境溫度3℃以?xún)?nèi),并保證內(nèi)外溫差不大于20℃)。為盡量減少澆筑溫度過(guò)高帶來(lái)的不利因素,本工程采用了以下溫控措施:①選用優(yōu)化的配合比,在滿(mǎn)足施工圖要求的混凝土強(qiáng)度、耐久性和和易性的前提下,改善混凝土骨料級(jí)配,適當(dāng)摻用粉煤灰和外加劑,減少單位水泥用量,以降低混凝土水化熱溫升[2];②盡量選用水化熱低的水泥,避免使用早強(qiáng)水泥;③采用攪拌車(chē)運(yùn)輸,并在混凝土運(yùn)輸前對(duì)攪拌車(chē)進(jìn)行沖洗預(yù)冷;盡量壓縮運(yùn)輸時(shí)間,確保混凝土能快速入倉(cāng),及時(shí)振搗密實(shí);④科學(xué)組織施工工序,合理安排施工進(jìn)度,確?；炷翝仓M量在夜間等溫度較低時(shí)段進(jìn)行;⑤混凝土采用跳倉(cāng)澆筑;⑥收倉(cāng)終凝后,隨即在平面上進(jìn)行流水養(yǎng)護(hù),且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d。

3 巖壁梁混凝土施工方法

混凝土施工流程見(jiàn)圖1:

圖1 巖壁梁混凝土施工流程圖

采用跳倉(cāng)法澆筑。先澆段為凹?jí)K鍵槽吊車(chē)梁,后澆段為凸塊鍵槽吊車(chē)梁,分為Ⅰ序Ⅱ序,一次澆筑3～4倉(cāng)。受澆筑長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)施工縫和附屬洞室的影響,按每倉(cāng)5.50～12.00m進(jìn)行分倉(cāng):上下游共25倉(cāng),其中上游12倉(cāng),下游13倉(cāng) (見(jiàn)圖2)。

圖2 巖壁梁分倉(cāng)圖

3.1 測(cè)量放樣

由專(zhuān)業(yè)測(cè)量人員使用全站儀對(duì)排架、模板、鋼筋位置控制點(diǎn)進(jìn)行精確放樣,并在各施工過(guò)程中進(jìn)行復(fù)核,及時(shí)調(diào)整施工精度,確保施工質(zhì)量[3]。

3.2 模板及支撐體系

3.2.1 模 板

側(cè)模采用2.44 m×1.22 m×18 mm酚醛膠合模板,為方便二期混凝土澆筑,側(cè)模比巖臺(tái)混凝土面高出30 cm;底模采用2.44 m×1.22 m×18mm酚醛膠合模板。為保證混凝土質(zhì)量,模板均一次性使用。

模板安裝前首先用高壓水槍沖洗巖面,然后涂刷脫模劑,其中底模標(biāo)準(zhǔn)斷面外的模板,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,用小模板拼裝,最后用泡沫劑封堵接縫。為確保模板拼縫的平順以及避免混凝土產(chǎn)生縫痕,折點(diǎn)部位采用倒角法,垂直拼縫及底模和側(cè)模結(jié)合處采用透明膠帶粘貼。

3.2.2 支撐體系

直立面:采用50 mm×80 mm@350 mm方木作為背枋,背枋后采用φ 48 mm鋼管和φ 14 mm拉筋進(jìn)行加固。

斜面:采用100 mm×120 mm@250 mm方木作為背枋,背枋后分別采用φ 48 mm鋼管和φ 14 mm拉筋進(jìn)行加固,然后用100 mm×100 mm方木制作三角支架作為支撐,2支架之間用連接桿固定。

承重排架的高度為6.30 m,橫向間距為75 cm,縱向間距為55 cm,步高75 cm,采用φ 48 mm鋼管搭設(shè);排架上用竹板鋪設(shè)施工平臺(tái),并在排架頂部的外圍設(shè)置高約1.2 m的防護(hù)欄,臨空側(cè)掛設(shè)安全網(wǎng)。排架搭設(shè)前在基礎(chǔ)上澆注5 cm厚素混凝土墊層,保證基礎(chǔ)平整。排架搭設(shè)時(shí),嚴(yán)格按照測(cè)量控制點(diǎn)控制搭設(shè)精度,扣件采用雙扣件連接。

為了保證澆筑過(guò)程中模板及支撐體系的整體穩(wěn)定性,特意增設(shè)了大量的拉筋對(duì)其加固。同時(shí)因受巖臺(tái)高強(qiáng)錨桿的施工限制(不允許高強(qiáng)錨桿上焊接拉筋),在高程118.40 m設(shè)置1排錨桿φ 25@1 500(L=2.00m,入巖1.50 m),并利用高程117.60 m的1排系統(tǒng)錨桿對(duì)側(cè)模和底模加固。巖壁梁混凝土澆筑排架及模板方案見(jiàn)圖3。

圖3 巖壁梁混凝土澆筑排架及模板方案圖

3.3 鋼筋安裝

鋼筋在鋼筋加工廠(chǎng)加工,按施工圖紙下料制作,并將加工好的鋼筋分類(lèi)編號(hào),運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng),然后利用人工搬運(yùn)至預(yù)定倉(cāng)位內(nèi)進(jìn)行安裝。

當(dāng)?shù)啄０惭b完成后,首先清除模板上的雜物,然后按照混凝土高程線(xiàn)及設(shè)計(jì)輪廓線(xiàn)進(jìn)行鋼筋綁扎作業(yè)。作業(yè)時(shí),先在每段兩端和中間設(shè)定若干標(biāo)準(zhǔn)的橫向箍筋,然后從巖壁向外逐步綁扎焊接,調(diào)整鋼筋就位。落在底部的焊渣、灰塵等必須在中下層鋼筋安裝前清除,盡量避免雜物落入倉(cāng)內(nèi)。

依照 “先內(nèi)后外,先彎后直,層次清晰,相互配合”的原則進(jìn)行鋼筋綁扎,具體的施工順序?yàn)?先綁扎近巖壁梁側(cè),再綁扎外側(cè),同時(shí)主筋與箍筋交替進(jìn)行,內(nèi)層分布筋優(yōu)先綁扎,最后綁扎縱向分布筋。施工前,首先要對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹,施工過(guò)程中嚴(yán)格控制綁扎及焊接質(zhì)量,并注意保護(hù)模板,以免損壞模板而影響鏡面混凝土質(zhì)量。

3.4 預(yù)埋件安裝

預(yù)埋件包括:PVC排水管、不同用途的電纜埋管、預(yù)埋鋼板。

鋼配件及管件嚴(yán)格按設(shè)計(jì)材質(zhì)、尺寸及工藝要求加工,檢驗(yàn)合格后,方予以進(jìn)行焊接與安裝。安裝前先進(jìn)行測(cè)量定位,以便控制好每一個(gè)預(yù)埋件的位置;施工時(shí)嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量和綁扎質(zhì)量,保證預(yù)埋件的穩(wěn)定;安裝完成后進(jìn)行成品保護(hù)。

3.5 倉(cāng)位清理、驗(yàn)收

混凝土澆筑前利用特制的鑷子對(duì)倉(cāng)位進(jìn)行最后一次清理,將倉(cāng)位內(nèi)的雜物夾出。清理完畢后,向監(jiān)理報(bào)送相關(guān)驗(yàn)收資料,申請(qǐng)驗(yàn)收,并對(duì)監(jiān)理驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)整改,驗(yàn)收通過(guò)后進(jìn)行澆筑。

3.6 混凝土澆筑

3.6.1 混凝土施工配合比

本工程巖壁吊車(chē)梁混凝土采用二級(jí)配常態(tài)混凝土,強(qiáng)度等級(jí)為C30F100。結(jié)合工程實(shí)際,經(jīng)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室確定后, 施工配合比見(jiàn)表1。

表1 混凝土施工配合比表

3.6.2 混凝土運(yùn)輸、入倉(cāng)

本工程混凝土由位于砂石骨料場(chǎng)旁的拌合站拌制,利用8 m3混凝土罐車(chē)運(yùn)輸經(jīng)永久進(jìn)廠(chǎng)公路和通風(fēng)洞 (兼安全洞)運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)。

根據(jù)不同部位采用吊車(chē)、吊罐或者混凝土入倉(cāng)。入倉(cāng)溫度控制在18℃以下且低于環(huán)境溫度3℃以下,并保證內(nèi)外溫差不大于20℃。

吊罐采用25.0 t中聯(lián)汽車(chē)吊吊運(yùn),最大理論起重量25 000 kN,主臂最大起升高度33.8 m。吊罐自身重量約1.5 t,每次起吊混凝土1 m3,總重量約為4.0 t?；炷帘貌捎弥新?lián)重科HBT80.13.110SU混凝土拖泵,額定功率110 kW,最大理論輸送量89 m3/h。

混凝土入倉(cāng)時(shí),下料位置盡量靠邊墻側(cè),防止?jié)仓聦踊炷習(xí)r因混凝土飛濺到側(cè)模上部凝結(jié)而影響表面質(zhì)量,同時(shí)均勻下料,及時(shí)平倉(cāng),分層振搗,澆筑層厚不超過(guò)30 cm。澆筑過(guò)程中安排專(zhuān)人掛線(xiàn)對(duì)模板、埋件變形情況進(jìn)行檢查,并隨著混凝土澆筑層面的上升,適時(shí)收緊拉筋螺栓,以消除拉筋因受力變形而引起的模板變形。

混凝土振搗必須選派有經(jīng)驗(yàn)的施工人員,采用加長(zhǎng)的φ 50軟抽振搗器進(jìn)行振搗。振搗時(shí),2臺(tái)振搗器一前一后交叉2次梅花形插入,間距始終控制在30～40 cm,保持插入方向一致,快插慢拔,振搗至混凝土面不再顯著下沉、無(wú)氣泡并開(kāi)始泛漿。同時(shí),振搗器需插入下層混凝土5 cm左右,以加強(qiáng)上下層混凝土的結(jié)合。當(dāng)混凝土澆筑過(guò)程中發(fā)現(xiàn)混凝土和易性較差時(shí),應(yīng)加強(qiáng)振搗,以保證混凝土澆筑質(zhì)量。施工時(shí),確保振動(dòng)棒距模板10 cm左右,不直接接觸鋼筋、模板及埋件。

3.6.3 施工縫處置

施工縫跨預(yù)埋件時(shí)可適當(dāng)調(diào)整,接觸面須鑿毛并清洗干凈,施工縫鋼筋不斷開(kāi)。2倉(cāng)混凝土之間的施工縫處設(shè)鍵槽,鍵槽為梯形型式,底面尺寸為700 mm×700 mm,頂面尺寸為1 100 mm×1 100 mm,深20 cm。后澆塊澆筑時(shí),采用木模板作為分塊端模的堵頭,并利用預(yù)制木盒將施工縫處鍵槽固定在端頭模板上,同時(shí)在下一倉(cāng)澆筑前對(duì)端頭表面進(jìn)行鑿毛處理。

工程施工中為加快進(jìn)度,在鍵槽與縫面處采用了快易收口網(wǎng),其特點(diǎn)如下:

(1)承受的側(cè)壓力小。相比較與一般模板,其承受壓力的減少了40%,故模板支撐龍骨用量為一般支撐的60%。

(2)澆注施工過(guò)程的觀(guān)察方便。通過(guò)網(wǎng)孔,可用肉眼直接監(jiān)察澆注過(guò)程,大大降低了孔隙和蜂巢出現(xiàn)的幾率。

(3)自重輕,裝運(yùn)方便。與普通鋼模板相比,其重量減至1/10,裝運(yùn)快捷。

(4)增加抗剪界面,工藝優(yōu)化。澆注時(shí)砂漿通過(guò)網(wǎng)眼孔滲到界面,從而形成了1個(gè)抗剪性能非常理想的粗粒界面。

(5)鋼筋安裝方便。12mm以下鋼筋可直接穿過(guò)模板網(wǎng)孔;對(duì)于直徑稍大的鋼筋,可以先剪開(kāi)網(wǎng)格,待鋼筋穿過(guò)后恢復(fù)即可。另外,快易收口網(wǎng)也可以在綁扎鋼筋之前安裝,待鋼筋安裝時(shí),透過(guò)網(wǎng)孔刺入即可。

(6)適應(yīng)性強(qiáng),且利于文明施工。分段澆注時(shí),無(wú)須拆?；蛟旖涌p便可粘結(jié)以進(jìn)行下一次澆注,大幅簡(jiǎn)化了接口準(zhǔn)備工作。

(7)型式易變,可操作性強(qiáng)?？煲资湛诰W(wǎng)易切割,可滿(mǎn)足不同模板形狀要求。

3.7 養(yǎng)護(hù)、拆模

拆模標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上,可拆除側(cè)模;當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后,方可拆除底模。

混凝土澆筑后12～18 h內(nèi)對(duì)混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)并拆除堵頭模板。脫膜后對(duì)巖錨梁頂面采用自流水、塑料薄膜和棉被養(yǎng)護(hù),從而保證了吊車(chē)梁混凝土連續(xù)濕潤(rùn)狀態(tài)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于28 d。模板拆除后,為防止廠(chǎng)房下挖施工時(shí),飛石砸傷吊車(chē)梁混凝土面,采用腳手板對(duì)吊車(chē)梁混凝土底面、側(cè)面模板進(jìn)行防護(hù)。腳手板利用模板拉條進(jìn)行反吊,從而保護(hù)巖臺(tái)梁側(cè)面及底面外觀(guān)質(zhì)量。

4 結(jié) 語(yǔ)

洪屏電站地下廠(chǎng)房巖壁梁工期緊,質(zhì)量要求較高,施工工序較為復(fù)雜。本文首先對(duì)其施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行了分析,提出和總結(jié)了相應(yīng)的措施,并制定了具體的施工方案。目前地下廠(chǎng)房巖壁梁混凝土施工已結(jié)束,事實(shí)證明,施工中采取的各種施工措施科學(xué)合理,不僅實(shí)現(xiàn)了縮短了施工工期,而且確保了施工質(zhì)量,有著較高的推廣和借鑒價(jià)值。

[1]水利電力部水利水電建設(shè)總局.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京:中國(guó)水利電力出版社,1990.

[2]張建均,王中祥.錦屏二級(jí)水電站地下廠(chǎng)房巖壁梁混凝土施工技術(shù) [J].水力發(fā)電,2010(02):57-59.

[3]劉文,范開(kāi)平.地下廠(chǎng)房無(wú)裂縫預(yù)應(yīng)力巖壁吊車(chē)梁施工技術(shù)[J].人民長(zhǎng)江.2010(06)19-24.