固增水電站首部樞紐右岸混凝土優(yōu)化施工技術(shù)研究

王 軍 紅， 何 磊

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 ， 四川 成都 610213)

1 概 述

固增水電站首部樞紐右岸混凝土主要包括2#和3#泄洪閘、2#和3#擋水壩段、5#和6#鋪蓋及與之相對(duì)應(yīng)的下游護(hù)坦、海漫和二期縱向圍堰，混凝土量為23 860.5 m3，鋼筋775.168 t。閘墩現(xiàn)澆梁分為交通梁(L1、L2)、監(jiān)測(cè)溝梁、門機(jī)軌道梁、電纜溝梁、油管溝梁與人行梁。其中人行梁布設(shè)于泄洪閘高程2 212 m平臺(tái)，其余梁板及溝梁布設(shè)于高程2 217 m平臺(tái)，所有梁板與溝梁跨度均為6 m。交通梁L1的厚度為0.3 m，寬度為2.98 m；監(jiān)測(cè)溝梁的尺寸為1 m×0.7 m，壁厚0.2 m；門機(jī)軌道梁分兩期澆筑，軌道埋設(shè)于二期混凝土內(nèi)，一期混凝土厚度為0.8 m，寬度為0.6 m；交通梁L2的厚度為0.3 m，寬度為1.11 m；電纜溝梁的尺寸為0.8 m×0.8 m，壁厚20 cm。首部樞紐閘墩、閘墩胸墻及擋水壩均設(shè)置有牛腿結(jié)構(gòu)，其中閘墩及擋水壩段上游牛腿高度為4 m，延展寬度為2 m，擋水壩段下游牛腿高度為5.5 m，延展寬度為2.5 m。

固增水電站施工的主要技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)：

(1)閘室底板混凝土量較大，倉(cāng)面面積大，泵送混凝土澆筑較慢。

(2)表面40 cm厚硅粉混凝土與底部低級(jí)配同倉(cāng)澆筑混凝土表面易產(chǎn)生裂縫。

(3)二級(jí)配混凝土澆筑振搗時(shí)間難以控制，易出現(xiàn)過(guò)振和漏振。

(4)汛期泄洪閘孔已過(guò)流，上部現(xiàn)澆梁結(jié)構(gòu)混凝土模具加固困難。

(5)大型設(shè)備塔基、門機(jī)使用工期短，成本高，利用價(jià)值低。

2 固增水電站施工采用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 溜槽施工關(guān)鍵技術(shù)

首部樞紐右岸混凝土閘室底板、護(hù)坦和海漫等結(jié)構(gòu)位于高程2 200 m，倉(cāng)號(hào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，面積較大，澆筑方量較大，泵機(jī)入倉(cāng)效率相對(duì)較低。經(jīng)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)勘探后優(yōu)化，將右岸結(jié)構(gòu)混凝土左側(cè)設(shè)為一期導(dǎo)流縱向圍堰，高程為2 205 m，具備單車道通行能力。沿導(dǎo)流明渠右側(cè)坡面間隔10 m布設(shè)了一道溜槽，將溜槽角度控制在50°～60°，溜槽下部端頭為活動(dòng)式，可轉(zhuǎn)動(dòng)，距澆筑混凝土面的距離不大于1.5 m[2]。為防止骨料分離，試驗(yàn)室根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整了配合比，將塌落度調(diào)配為160 ～180 mm，下料前首先要求混凝土罐車快速反轉(zhuǎn)2 min以保證骨料分布均勻。在溜槽內(nèi)添加水泥漿液以保證溜槽濕潤(rùn)?；炷羷傞_始卸入溜槽時(shí)將速度控制成較慢、防止堵塞。待混凝土穿過(guò)溜槽到倉(cāng)號(hào)時(shí)可加快罐車的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以保證快速卸料。運(yùn)輸罐車須保持連續(xù)性，將兩臺(tái)罐車的間隔控制在5 min之內(nèi)。

調(diào)整溜槽的入倉(cāng)方式取得了成功并優(yōu)化了其他設(shè)備的使用。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，泵送混凝土入倉(cāng)10 m3一車料正常時(shí)需要20 min，加上附加接拆泵管、泵送過(guò)程中偶爾堵泵消耗的時(shí)間，共消耗了23 min。而采用溜槽入倉(cāng)僅需6 min，澆筑一倉(cāng)混凝土可節(jié)省時(shí)間4 h。加快了施工進(jìn)度，為當(dāng)年5月底完成防汛目標(biāo)贏得了寶貴的時(shí)間。

2.2 高標(biāo)號(hào)40 cm厚硅粉混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)

將2#、3#泄洪閘底坎上下游流道鋼襯優(yōu)化為C40W4F50，且上游鋪蓋下游護(hù)坦面層均為C40W4F50、厚40 cm硅粉混凝土，40 cm以下為C25W4F50常態(tài)混凝土。澆筑過(guò)程中，無(wú)論同倉(cāng)澆筑或分倉(cāng)澆筑，施工后發(fā)現(xiàn)硅粉混凝土易產(chǎn)生表面裂縫。經(jīng)分析得知，硅粉混凝土的早強(qiáng)性能會(huì)使終凝時(shí)間提前且出現(xiàn)塑性開裂和早期干縮的機(jī)率比普通混凝土高很多。在高氣溫、低濕度、高風(fēng)速情況下澆筑硅粉混凝土?xí)r因塑性開裂和早期收縮而產(chǎn)生裂縫。

通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的觀察分析得知：首部樞紐在每天16～22時(shí)溫度較高，溫差與風(fēng)速大，澆筑混凝土收面10 min后其表面形成假凝現(xiàn)象，類似于雞蛋殼，外部初凝厚度不到1 cm，內(nèi)部完全未凝。經(jīng)過(guò)20 min，其表面開始產(chǎn)生龜裂，裂縫隨時(shí)間發(fā)育較快。因其下部未凝、工人無(wú)法抹面且需要完全摳出表層假凝重新抹面給施工造成了嚴(yán)重困難。22時(shí)至次日14時(shí)溫度相對(duì)恒定，無(wú)風(fēng)，故將澆筑硅粉混凝土的時(shí)間選擇在22時(shí)到14時(shí)之間?；炷寥雮}(cāng)等待5 min后先初振搗一遍，等待15 min復(fù)振一遍，采用木抹子撮平提漿，漿液不易過(guò)多，采用土工布及時(shí)覆蓋，頂部潤(rùn)濕，在初凝前10 min壓光精抹，繼續(xù)覆蓋土工膜潤(rùn)濕，當(dāng)手部感覺到混凝土表面有溫度熱感后加大灑水量散熱2 d，溫度降低后減少灑水，保濕即可[3]。

鋼襯優(yōu)化澆筑高標(biāo)號(hào)抗沖耐磨硅粉混凝土節(jié)省了施工時(shí)間和難度，澆筑振搗密實(shí)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，杜絕了鋼襯焊接和底部澆筑不密實(shí)等問(wèn)題。采用上述施工工藝后硅粉混凝土表面裂縫相對(duì)減少了85%，提高了混凝土澆筑外觀質(zhì)量，減少了缺陷修補(bǔ)工作。

2.3 二級(jí)配混凝土澆筑振搗關(guān)鍵技術(shù)

右岸澆筑二級(jí)配混凝土采用罐車運(yùn)輸、溜槽或泵送入倉(cāng)，塌落度控制在160～180 mm，入倉(cāng)混凝土流動(dòng)性較好，振搗容易引起過(guò)振或漏振。

經(jīng)振搗試驗(yàn)得知：每層混凝土厚度應(yīng)不超過(guò)振動(dòng)棒長(zhǎng)度的1.25倍，二級(jí)配混凝土入倉(cāng)不及時(shí)振搗，等待15 min后進(jìn)行初振，振搗效果為泛漿但粗骨料不下沉，每棒時(shí)間不超過(guò)10 s，以保證漿液與粗骨料均勻。間隔15 min進(jìn)行二次復(fù)振(在下層混凝土初凝之前)，應(yīng)插入下層中5 cm左右以消除兩層之間的接縫，移動(dòng)間距不宜大于振搗器作用半徑的1.4倍，振搗器與模板的距離不應(yīng)大于振搗器作用半徑的0.5倍，且不宜緊靠模板振動(dòng)，應(yīng)盡量避免碰撞埋件等[4]。振搗時(shí)間以20～30 s為宜，混凝土表面呈水平并出現(xiàn)均勻的水泥漿且不再冒氣泡、不顯著下沉、表面要見少量粗骨料均勻分布。

通過(guò)技術(shù)總結(jié)，二級(jí)配混凝土振搗時(shí)間參數(shù)明確，使所澆筑的混凝土粗細(xì)骨料分布均勻，解決了漏振和過(guò)振問(wèn)題，保證了施工質(zhì)量。

2.4 防掏墻施工關(guān)鍵技術(shù)

護(hù)坦末端齒槽高程為2 192～2 184 m，基坑大面高程為2 189.5 m，需靠近導(dǎo)流明渠縱向圍堰切腳開挖齒槽，但按此方案施工會(huì)造成導(dǎo)流明渠縱向圍堰垮塌，給導(dǎo)流明渠安全運(yùn)行造成威脅，無(wú)法施工鋼筋和混凝土澆筑。

經(jīng)研究后對(duì)靠近縱向圍堰坡腳的部位澆筑了3 m高的貼坡混凝土以加強(qiáng)該段縱向圍堰底部的穩(wěn)固程度。將靠近圍堰長(zhǎng)6.8 m段的齒槽改為深6 m的防掏墻，采用沖擊鉆開孔形成寬0.9 m的槽段，預(yù)制了Φ25的雙層鋼筋網(wǎng)片吊入安裝，槽段驗(yàn)收后澆筑25W4F50水下自密實(shí)混凝土，防掏墻頂部預(yù)埋Φ25鋼筋錨入護(hù)坦以保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。

通過(guò)技術(shù)手段優(yōu)化了靠近導(dǎo)流明渠縱向圍堰深齒槽的開挖，采用防掏墻施工保證了導(dǎo)流明渠安全運(yùn)行，使右岸基坑混凝土澆筑按期完成。

2.5 上部現(xiàn)澆梁結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

右岸2 #、3#泄洪孔凈寬6 m，頂部梁初設(shè)為預(yù)制結(jié)構(gòu)。但因缺乏預(yù)制場(chǎng)地且大型吊裝設(shè)備操作空間不足，經(jīng)與設(shè)計(jì)單位研究后優(yōu)化為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。

結(jié)合梁結(jié)構(gòu)計(jì)算，在梁底部高程以下1.8 m埋設(shè)了I16工字鋼，長(zhǎng)度為9 m，閘墩錨固1.5 m，間距60 cm，至少兩排(兩排可提供操作空間)，可根據(jù)梁的寬度增加。工字鋼與梁之間搭設(shè)間排距為60 cm×60 cm的滿堂腳手架,腳手架搭設(shè)八字形剪刀撐以減小梁中間的荷載。工字鋼底部搭設(shè)斜撐，將一跨簡(jiǎn)支梁等分為三跨，減少了工字鋼中間的荷載。將澆筑混凝土塌落度調(diào)整為140～160 mm，采取從中間到兩端分層澆筑的方式，將上層澆筑時(shí)間控制在下層初凝前20 min，防止?jié)仓俣冗^(guò)快影響到底部支撐受力不均勻破壞[5]。

經(jīng)過(guò)技術(shù)總結(jié)分析后進(jìn)行的設(shè)計(jì)優(yōu)化，泄洪閘頂部交通梁、監(jiān)測(cè)及電纜溝梁、門機(jī)軌道等梁一天內(nèi)全部澆筑完成，從工期和成本方面為項(xiàng)目部贏得了效益。

2.6 資源優(yōu)化調(diào)整

固增水電站右岸混凝土原計(jì)劃布設(shè)C7050塔基一臺(tái)，在二枯施工時(shí)轉(zhuǎn)移至左岸，下游護(hù)坦施工時(shí)布設(shè)一臺(tái)門機(jī)?？紤]到右岸主要混凝土工程量為23 860.5 m3，鋼筋775.168 t。首部樞紐位置木里河河道狹窄，兩岸陡峭。施工模板為P3015和P6015，少量為P1015組裝，工程量不大?；炷翝仓捎昧锊刍虮脵C(jī)施工，塔基和門機(jī)主要為鋼筋吊裝作業(yè)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地理位置和工程量分析，經(jīng)技術(shù)優(yōu)化后取消了塔基和門機(jī)，2#、3#泄洪閘底板和護(hù)坦結(jié)構(gòu)鋼筋、模板等材料通過(guò)下游下基坑道路直接運(yùn)輸至倉(cāng)號(hào)供施工。鋪蓋材料由上游下基坑道路運(yùn)輸?shù)絺}(cāng)號(hào)旁邊。2#、3#泄洪閘高程2 202～2 210 m段材料可運(yùn)輸?shù)綄?dǎo)流明渠二期縱向圍堰閘室附近，搭設(shè)通道，由人工搬運(yùn)至倉(cāng)號(hào)。2#、3#泄洪閘上部高程2 210～2 217 m段的材料順右岸S216線道路運(yùn)輸?shù)?#、3#擋水壩段，人工搬運(yùn)并安裝。

通過(guò)上述技術(shù)優(yōu)化，右岸混凝土澆筑材料吊裝以裝載機(jī)和卡車為主、人工搬運(yùn)為輔，未影響到施工進(jìn)度。通過(guò)測(cè)算，相對(duì)于塔基和門機(jī)運(yùn)輸?shù)跹b材料，周轉(zhuǎn)成本降低了75%。

3 結(jié) 語(yǔ)

固增水電站充分體現(xiàn)了EPC總承包模式具有的特點(diǎn)，目前首部樞紐右岸主體結(jié)構(gòu)已施工完成。總承包部結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行了技術(shù)優(yōu)化，將泄洪閘流道鋼襯優(yōu)化為高標(biāo)號(hào)抗沖耐磨混凝土；將泄洪閘頂部預(yù)制梁優(yōu)化為現(xiàn)澆梁；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)總結(jié)，掌握了二級(jí)配和高標(biāo)號(hào)混凝土施工技術(shù)；優(yōu)化了塔基、門機(jī)等大型輔助設(shè)備，合理利用了已有交通道路設(shè)施。通過(guò)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工組織和工序緊密銜接，使右岸混凝土澆筑按節(jié)點(diǎn)目標(biāo)順利完成，從成本和效益上為固增水電站左岸施工及類似工程提供了參考。