大型滑模技術(shù)在藏木水電站攔污柵墩施工中的應(yīng)用

宋四紅, 吳小峰, 梁　政, 郭志強(qiáng)

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南昆明 650000)

?

大型滑模技術(shù)在藏木水電站攔污柵墩施工中的應(yīng)用

宋四紅, 吳小峰, 梁政, 郭志強(qiáng)

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南昆明 650000)

【摘要】藏木水電站攔污柵墩混凝土采用定型滑模施工，每四個(gè)攔污柵墩模板為一組，由桁架結(jié)構(gòu)連接形成一套攔污柵墩滑模，滑模利用5 t液壓千斤頂作為爬升動(dòng)力，沿預(yù)埋的豎向鋼管豎直向上滑升，在滑升的過(guò)程中通過(guò)懸置于每個(gè)攔污柵墩尾部和腰部的垂線球控制和調(diào)整整個(gè)攔污柵墩的結(jié)構(gòu)體型。藏木水電站攔污柵墩滑模施工技術(shù)的應(yīng)用不僅滿(mǎn)足質(zhì)量精度和施工進(jìn)度的要求，而且在探索高海拔高寒地區(qū)大型滑模施工技術(shù)方面亦值得同類(lèi)工程借鑒。

【關(guān)鍵詞】藏木水電站；攔污柵；大型滑模；施工技術(shù)

1工程概況

藏木水電站為重力壩+壩后式廠房，由左、右岸擋水壩段、溢流壩段、廠房壩段、沖砂底孔壩段、壩后式地面廠房、消力池和海漫等組成。大壩共分19個(gè)壩段，其中1#～2#為左岸擋水壩段，3#～8#壩段為溢流壩段，9#、16#為左右沖砂底孔壩段，10#～15#壩段為廠房擋水壩段。17#～19#為右岸擋水壩段，大壩建基面高程3 198.00 m，最大壩高116 m，壩頂總長(zhǎng)度387.50 m。攔污柵布置于10#～15#廠房擋水壩段進(jìn)水口上游，采用4個(gè)墩體的大型滑模進(jìn)行施工，滑升高程從EL.3 285.00～EL.3 309.00 m，滑升高度約為24 m。

2攔污柵墩大型滑模施工

10#～15#壩段壩體前沿從EL.3 285～EL.3 314 m高程設(shè)攔污柵墩，攔污柵閘墩設(shè)計(jì)為單墩，其中10#壩段進(jìn)水口左側(cè)、15#壩段進(jìn)水口右側(cè)為邊墩，10#～15#壩段進(jìn)水口前沿設(shè)置有16個(gè)中墩。閘墩外型為長(zhǎng)條形，中墩墩頭為半圓形，邊墩墩頭為1/4圓形，中墩通過(guò)100 cm×100 cm的支撐梁與大體積混凝土相連，邊墩直接與大體積混凝土連接。邊墩、中墩的長(zhǎng)度、寬度尺寸完全相同。攔污柵墩長(zhǎng)5.2 m，中墩寬2.5 m，閘墩間空距5.3 m，單墩斷面9.7 m2。攔污柵墩采用大型滑模進(jìn)行施工，大型滑模采用整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，全套模體自重31.5 t，大型滑?？刂撇捎肸YXT-36型自動(dòng)調(diào)平液壓控制臺(tái)，配套選用32個(gè)“F”型提升架，設(shè)置32臺(tái)承載能力為5 t、爬升行程為30 mm的滑模專(zhuān)用千斤頂，作為爬升動(dòng)力系統(tǒng)。大型滑模平面布置如圖1。

2.1下料方式、下料時(shí)間以及每次澆筑胚層厚度

攔污柵墩的混凝土澆筑采用的下料方式為：人工控制液壓混凝土罐多次下料的方式，在液壓控制系統(tǒng)允許的操作次數(shù)內(nèi)(最大操作次數(shù)5次左右)完成對(duì)1.5～2個(gè)墩子的下料，下料時(shí)間一般在30～60 min之間，完成全部4個(gè)墩子本胚層的澆筑；對(duì)于每胚層混凝土澆筑厚度一般控制在30～40 cm之間為宜，所需混凝土約為12～15 m3；如果胚層厚度超過(guò)45 cm，在實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于相應(yīng)胚層的滑升時(shí)間遠(yuǎn)大于該胚層混凝土的初凝時(shí)間，會(huì)造成該胚層混凝土與模板之間的水泥漿干硬失去潤(rùn)滑作用，增大了兩者之間的摩擦力F。同時(shí)由于爬升鋼管的實(shí)際計(jì)算長(zhǎng)度L(L=L1+L2+L3，其中L1為千斤頂?shù)母叨?，L2為模板上口到千斤頂?shù)撞康木嚯x，L3為模板上口至混凝土表面的距離)增加，超過(guò)壓桿的臨界值，導(dǎo)致鋼管失穩(wěn)出現(xiàn)彎曲變形等屈曲破壞現(xiàn)象。

攔污柵墩的鋼筋綁扎與混凝土的澆筑是先后進(jìn)行的，只有鋼筋綁扎以及插筋預(yù)埋完畢后才能準(zhǔn)備后續(xù)混凝土的澆筑。對(duì)于鋼筋間排距的控制，一般采用距模板頂口2 m處設(shè)置引鐵的方式進(jìn)行控制，其中對(duì)于超出模板6 m以上的鋼筋一般要設(shè)置至少兩道引鐵來(lái)控制鋼筋的間排距。對(duì)于不符合設(shè)計(jì)要求的混凝土保護(hù)層需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。一般對(duì)于直徑較粗的鋼筋(如：φ32、φ28等)采用1 t的手拉葫蘆來(lái)逐步調(diào)整保護(hù)層，使其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；對(duì)于偏差較大，不能一次性調(diào)整到位的鋼筋保護(hù)層，要分階段進(jìn)行調(diào)整，邊修正、邊加固、邊澆筑，逐步使其達(dá)到設(shè)計(jì)位置。

2.2混凝土初凝時(shí)間和塌落度，即每次滑升時(shí)間及高度

在攔污柵墩施工中混凝土初凝時(shí)間為7～8 h，但是在實(shí)際施工過(guò)程中某胚層混凝土下料時(shí)間與對(duì)應(yīng)的該胚層初始滑升時(shí)間的間隔大部分超過(guò)8 h，一般在9～10 h之間，極易出現(xiàn)“強(qiáng)制滑升”現(xiàn)象，從而造成出模后混凝土的拉裂以及爬升鋼管的彎曲，因此建議攔污柵墩混凝土的初凝時(shí)間控制在8～9 h，確保安全滑升。本次攔污柵墩開(kāi)始澆筑時(shí)采用的是塌落度10～12 cm的混凝土，在實(shí)際下料過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該混凝土的和易性較差，混凝土在進(jìn)入墩槽內(nèi)時(shí)流動(dòng)性較差，需多次移動(dòng)纜機(jī)才能將其澆滿(mǎn)且振搗時(shí)間較長(zhǎng)，影響施工進(jìn)度。經(jīng)多次調(diào)整混凝土塌落度發(fā)現(xiàn)：將混凝土塌落度控制在14～16 cm之間時(shí)，混凝土的和易性和流動(dòng)性能夠滿(mǎn)足施工要求。

(a)平面圖

(b)1-1斷面圖圖1　大型滑模提升架

相鄰兩次滑升的時(shí)間間隔一般為2～2.5 h(其中等料時(shí)間以及鋼筋安裝及預(yù)埋插筋時(shí)間0.5 h、下料時(shí)間0.5～1 h、混凝土振搗時(shí)間0.5 h、澆筑工休息時(shí)間0.5 h)，確保時(shí)間間隔不超過(guò)3 h。對(duì)于每一胚層混凝土在下料振搗結(jié)束后8～9 h范圍內(nèi)即是該胚層混凝土滑升的最佳時(shí)間。每次模板滑升高度控制在12～15個(gè)行程，每個(gè)行程按2.5～3 cm計(jì)算，滑升高度約30～40 cm，能夠保證出模后的混凝不會(huì)出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。

2.3滑模施工過(guò)程中的資源控制

攔污柵墩每班澆筑3個(gè)胚層，每天白班和夜班共向上滑升6個(gè)胚層，滑升高度約在2～2.2 m之間。從滑模施工現(xiàn)場(chǎng)的資源配置以及人員安排來(lái)看，夜班人員安排為澆筑工5人、鋼筋工6人、抹面工2人。資源配置情況為φ100的振搗棒2個(gè)、變頻機(jī)1臺(tái)、電焊機(jī)2臺(tái)，打磨機(jī)2臺(tái)。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在遇到攔污柵墩預(yù)留陰牛腿(即“梁窩”)施工時(shí)，由于梁窩制作工序繁瑣，夜班鋼筋工不足，致使該胚層混凝土澆筑時(shí)間延長(zhǎng)。同時(shí)攔污柵墩兩側(cè)二期門(mén)槽外露面由于人員不足，無(wú)法在模板滑升的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行鑿毛處理，從而增加后期鑿毛處理的成本；因此后續(xù)滑模施工時(shí)適當(dāng)增加了夜班施工人員，將鋼筋工增至8人，與此同時(shí)新增了4人負(fù)責(zé)二期門(mén)槽外露面混凝土的鑿毛。

2.4攔污柵墩滑模施工過(guò)程中的糾偏措施

攔污柵墩采用滑模施工必然存在糾偏問(wèn)題，模板在滑升過(guò)程中由于液壓千斤頂給油不均勻，造成千斤頂不能同步工作，致使滑模操作盤(pán)整體受力不均勻，從而導(dǎo)致滑模操作平臺(tái)出現(xiàn)傾斜、扭轉(zhuǎn)、整體偏移等現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)攔污柵墩的垂直度造成很大影響，因此在施工過(guò)程中要對(duì)滑模操作盤(pán)進(jìn)行不斷的修正。在1#～4#攔污柵墩施工過(guò)程中分別在墩尾、墩中心模板上口布置2根鋼絲繩做垂線錐進(jìn)行偏差測(cè)量控制，垂線錐落入油桶中，避免搖擺。同時(shí)測(cè)量千斤頂頂面距限位卡環(huán)底口的距離S的數(shù)值，S值能宏觀地反應(yīng)滑模操作盤(pán)的修正過(guò)程及其水平度。在滑升前首先施工員在爬升鋼管上利用水平管標(biāo)定標(biāo)尺，限位卡環(huán)確定標(biāo)尺位置，標(biāo)尺一般按照60 cm控制(60 cm指千斤頂頂面距限位卡環(huán)底口的距離)。其次利用墩尾以及墩中心模板上口懸掛的垂線錐對(duì)攔污柵墩的垂直度進(jìn)行測(cè)量，以確定是否存在偏差，為下一步的滑升過(guò)程中攔污柵墩的垂度修正做準(zhǔn)備。同時(shí)要求每隔2天對(duì)攔污柵墩的體形進(jìn)行一次測(cè)量，以保證對(duì)攔污柵墩的精度控制。在攔污柵墩糾偏過(guò)程中，主要以垂線錐的測(cè)量值為準(zhǔn)，以千斤頂頂面距限位卡環(huán)底口的距離S的數(shù)值為輔。對(duì)于攔污柵墩垂度的修正是邊滑升邊修正的，其修正操作過(guò)程是先通過(guò)垂線錐測(cè)量攔污柵墩的垂度偏差值，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)值調(diào)節(jié)千斤頂?shù)拈y門(mén)，使部分千斤頂處于關(guān)閉或半開(kāi)狀態(tài)。一般率先滑升6個(gè)行程，之后用鋼板尺進(jìn)行測(cè)量并記錄S值數(shù)值，通過(guò)S值的數(shù)值變化觀察攔污柵墩是否在按預(yù)期的方向進(jìn)行修正。同時(shí)S值的數(shù)值反應(yīng)滑模操作盤(pán)在滑升的過(guò)程中是否保持水平，繼續(xù)滑行3個(gè)行程，施工員對(duì)攔污柵墩的垂度再次進(jìn)行測(cè)量并記錄S值的數(shù)值，觀察攔污柵墩是否已經(jīng)修正或是正在修正，再通過(guò)3～6個(gè)行程將滑模操作盤(pán)調(diào)至水平和將正在修正的攔污柵墩修正到偏差允許范圍。當(dāng)滑模操作盤(pán)向左右岸發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，需關(guān)閉其中一個(gè)或幾個(gè)攔污柵墩的千斤頂，對(duì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)的攔污柵墩單獨(dú)滑升1～3個(gè)行程進(jìn)行修正；當(dāng)滑模操作盤(pán)向上下游發(fā)生傾斜時(shí)，需關(guān)閉或半開(kāi)墩頭(或墩尾)的3個(gè)千斤頂，對(duì)攔污柵墩滑升3～6個(gè)行程進(jìn)行修正。在多次滑升后，支持模板向上滑升的爬桿會(huì)出現(xiàn)部分彎曲變形。當(dāng)爬桿發(fā)生彎曲時(shí)，一般在爬桿彎曲處加焊八字撐。同時(shí)考慮到爬桿的剛度要求，在其彎曲處幫焊約20cm左右的不小于φ20的鋼筋。對(duì)于變形嚴(yán)重的爬桿，在變形處將其割斷，對(duì)爬桿進(jìn)行垂直修正，之后對(duì)其進(jìn)行重新加固。重新加固的爬桿在再次滑升的時(shí)候，先不受力，即對(duì)應(yīng)千斤頂處于關(guān)閉狀態(tài)，待覆蓋一胚層混凝土后，再將千斤頂?shù)拈y門(mén)由小到大逐步開(kāi)啟，直到混凝土覆蓋層達(dá)到2個(gè)胚層時(shí)，將閥門(mén)開(kāi)到最大開(kāi)始正?；?。

每4個(gè)攔污柵墩滑升結(jié)束后，需對(duì)定型模板、桁架、提升系統(tǒng)進(jìn)行檢查。對(duì)于已變形的模板需要專(zhuān)人進(jìn)行修復(fù)。同時(shí)著重檢查聯(lián)系4個(gè)墩子的桁架結(jié)構(gòu)的焊縫和螺栓連接處是否存在脫焊、螺栓松動(dòng)以及脫落等現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，并由此引發(fā)的滑模操作盤(pán)的扭轉(zhuǎn)、傾斜和相對(duì)位移的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行糾偏處理，以保證下次滑升的順利進(jìn)行。

3結(jié)束語(yǔ)

藏木水電站廠房擋水壩段攔污柵墩滑模施工以4個(gè)墩子為1組進(jìn)行滑升，較之常規(guī)的2個(gè)或3個(gè)為1組的整體滑升模式，不僅優(yōu)化了施工方案，而且加快施工進(jìn)度，為高原高寒地區(qū)快速施工積累了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)藏木水電站攔污柵墩滑模施工技術(shù)的成功應(yīng)用不但滿(mǎn)足了施工精度和施工進(jìn)度的要求，而且在探索高海拔高寒地區(qū)滑模施工技術(shù)方面也值得同類(lèi)工程借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]DL/T 5144-2001 水工混凝土施工規(guī)范[S].

[2]水利水電部水利水電建設(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)水利水電出版社, 1990.

[3]全國(guó)水利水電工程施工技術(shù)信息網(wǎng). 水利水電施工手冊(cè)：第三卷.混凝土工程[M].北京: 中國(guó)電力出版社，2002.

[4]建筑施工手冊(cè)(第四版)編寫(xiě)組.建筑施工手冊(cè)[M]. 4版. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

[作者簡(jiǎn)介]宋四紅(1977～)，男，主要從事水利水電施工管理工作；梁政(1962～)，男，技師，主要從事水利水電施工技術(shù)管理。

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU755.6

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-11-17