水電站混凝土大壩內(nèi)高凈空大跨度洞室的封頂施工方案

徐建鋒

摘 要：在大壩升船機(jī)渡槽段洞室的封頂施工中，首次采用“高空專用移動(dòng)支撐架 + 預(yù)制拱 + 防護(hù)桁架”的施工方案，有效地解決了混凝土大壩內(nèi)高凈空、大跨度洞室的封頂施工難題，同時(shí)很好地避免了在整個(gè)預(yù)制拱拼裝及其上部壩體混凝土澆筑施工期間設(shè)施的干擾及可能產(chǎn)生的安全隱患，有效地節(jié)省了直線工期及施工費(fèi)用，可供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：洞室封頂施工;高空專用移動(dòng)支撐架;預(yù)制拱;防護(hù)桁架

1 工程基本概況分析

頂拱混凝土澆筑期間下方壩后廠房安裝間也在同時(shí)施工，為確保頂拱下方壩后廠房安裝間施工的安全以及該壩段整體施工進(jìn)度要求，廠房安裝間頂拱混凝土澆筑施工首次采用“高空專用移動(dòng)支撐架 + 預(yù)制拱+ 防護(hù)桁架”的施工方案本施工方案有效 地解決了混凝土大壩內(nèi)高凈空、大跨度孔洞的封頂施工難題，同時(shí)很好地避免了在整個(gè)預(yù)制拱拼裝及其上部壩體混凝土澆筑施工期間對下方施工作業(yè)人員、設(shè)施的干擾及可能產(chǎn)生的安全隱患，有效地縮短了直線工期及施工費(fèi)用。該施工方案根據(jù)孔洞頂部的形狀和尺寸預(yù)制19榀（ 每榀分3段） 鋼筋混凝土拱形模板（ 簡稱“預(yù)制拱”），采用高空專用移動(dòng)支撐架輔以吊裝設(shè)備在高空對預(yù)制拱進(jìn)行拼裝，形成孔洞上部混凝土澆筑的拱形底模，然后在底模上進(jìn)行上部混凝土澆筑。底模無 需 拆 除，直接作為壩體混凝土的一部分。高空專用移動(dòng)支撐架作為高空施工平臺(tái)，自帶動(dòng)力，具有水平行走、垂直升降的特點(diǎn)。每個(gè)安裝工位能同時(shí)滿足3榀（9段） 預(yù)制拱的就位拼裝施工。預(yù)制拱拼裝完成形成拱形底模后，可以獨(dú)立承擔(dān)新澆筑混凝土的荷載。在3榀預(yù)制拱拼裝完成后，高空專用移動(dòng)支撐架下降，并與預(yù)制拱脫開一定的距離，然后沿軌道行走到下一個(gè)安裝工位，依此類推，逐段進(jìn)行其他榀預(yù)制拱的拼裝，直至全部預(yù)制拱拼裝完成，形成整個(gè)拱形底模。

2 具體實(shí)施方案分析

預(yù)制拱共分19榀，滿布于頂拱，中間17 榀為倒“T”形，兩側(cè)2榀為“L”形。由于混凝土大壩內(nèi)孔洞的跨度為39.5m，采用單跨預(yù)制拱直接跨越孔洞兩端，預(yù)制拱的重量及尺寸分別超出了現(xiàn)場吊裝設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備的工作范圍。因此將每榀預(yù)制拱分3段制作，控制每段的自重不大于25t，長度不大于18m，以便很好地適應(yīng)現(xiàn)有設(shè)備的能力。段與段間接頭采用現(xiàn)場鋼板焊接連接。高空專用移動(dòng)支撐架主要為預(yù)制拱拼裝提供施工平臺(tái)并兼作預(yù)制拱拼裝施工期間的安全防護(hù)平臺(tái)。其需承擔(dān)預(yù)制拱以及預(yù)制拱在拼裝施工過程中可能產(chǎn)生的其他各種荷載。高空專用移動(dòng)支撐架由弧形鋼桁架及升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成，弧形鋼桁架寬度4m，為矩形斷面的空間立體桁架形式，外形頂部為兩個(gè)平行的柱面，弧形鋼桁架由四榀平面桁架組成，二榀為一個(gè)單元。單元內(nèi)二榀桁架之間用腹桿相連。每個(gè)單元單獨(dú)制作，吊裝就位后單元間采用系桿連接為一整體。由于弧形鋼桁架跨度較大，整單元制作存在運(yùn)輸及吊裝困難，因此單元分幾節(jié)制作，在現(xiàn)場拼裝。高空專用移動(dòng)支撐架在其兩端設(shè)升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由升降裝置及行走裝置組成，分別控制高空專用移動(dòng)支撐架的升降及行走。

3 施工工序及工期分析

3.1 施工工序

施工工序?yàn)椋?預(yù)制拱預(yù)制、防護(hù)桁架、高空專用移動(dòng)支撐架金屬結(jié)構(gòu)制作懸挑牛腿施工（當(dāng)壩體混凝土澆筑到牛腿底高程時(shí)與壩體混凝土同時(shí)澆筑）安全防護(hù)桁架鋪設(shè) 高空專用移動(dòng)支撐架的安裝調(diào)試 預(yù)制拱安裝 上部壩體混凝土澆筑 上部混凝土澆筑完成后防護(hù)桁架及高空專用移動(dòng)支撐架拆除。

3.2工期分析

本方案工期分析為懸挑牛腿施工開始至預(yù)制拱頂以上 1.5 m 高處壩體混凝土澆筑完成所需工期。

（1）預(yù)制拱預(yù)制、防護(hù)桁架、高空專用移動(dòng)支撐架金屬結(jié)構(gòu)制作。預(yù)制拱預(yù)制應(yīng)在預(yù)制廠提前預(yù)制并存放，確保封頂施工期間的預(yù)制件及時(shí)供應(yīng)，該部分不占用大壩混凝土澆筑時(shí)間，對大壩澆筑工期無影響。防護(hù)桁架及高空專用移動(dòng)支撐架在金屬加工廠制作存放，其制作期間對大壩澆筑工期無影響。

（2）懸挑牛腿施工。懸挑牛腿總高度6m，懸挑長度3.2m。懸挑牛腿混凝土方量約830m3，該部分為新增混凝土，分上下游兩側(cè)澆筑，每側(cè)方量約415m3，牛腿高6m，分兩倉澆筑每倉新增混凝土澆筑方量約207.5m3，由于方量較小其對大壩混凝土澆筑工期影響可忽略不計(jì)。

（3）防護(hù)桁架安裝。防護(hù)桁架采用港機(jī)，安裝工期按2d 計(jì)。

（4）高空專用移動(dòng)支撐架安裝調(diào)試。高空專用移動(dòng)支撐架安裝采用港機(jī)，其安裝調(diào)試工期9d。

（5）預(yù)制拱安裝。預(yù)制拱安裝采用港機(jī)施工，預(yù)制拱共19榀，每榀分3段共計(jì)57段。安裝時(shí)預(yù)制拱各榀間應(yīng)采用由中間向兩邊的順序安裝。安裝時(shí)首先高空專用移動(dòng)支撐架就位并頂升至安裝要求高程，再按先兩側(cè)后中間的順序進(jìn)行單榀預(yù)制拱的拼裝。每榀預(yù)制拱安裝就位后應(yīng)及時(shí)與相鄰拱及壩體拱座處連接以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。頭三榀預(yù)制拱安裝時(shí)由于對就位精度要求較高且為初次安裝，所需時(shí)間較長按每2d安裝1榀計(jì)共需6d，其余預(yù)制拱安裝按每1d 1榀計(jì)，共需16 d并考慮到其他因素影響，預(yù)制混凝土模板安裝工期按25d計(jì)。

（6）上部壩體混凝土澆筑。上部壩體混凝土澆筑在預(yù)制拱安裝完成后即可進(jìn)行，其澆筑進(jìn)度與壩體混凝土正常澆筑進(jìn)度相同。

（7）安全防護(hù)桁架及高空專用移動(dòng)支撐架拆除。上部混凝土澆筑完成后，拆除安全防護(hù)桁架及高空專用移動(dòng)支撐架。該拆除順序?yàn)橄炔鸪雷o(hù)桁架，再拆除高空專用移動(dòng)支撐架。防護(hù)桁架應(yīng)在上部壩體混凝土全部澆筑完成，對下方廠房無施工影響后拆除。拆除采用港機(jī)吊運(yùn)至臨時(shí)存放場地并轉(zhuǎn)運(yùn)。拆除順序應(yīng)先拆除欄桿等周邊附屬結(jié)構(gòu)，再拆除鋼桁架。防護(hù)桁架拆除完成后再將高空專用移動(dòng)支撐架吊走。至此封頂施工全部完成。該部分施工在壩體混凝土澆筑完成后進(jìn)行，對壩體混凝土澆筑工期無影響。

結(jié)束語

水電站廠房安裝間頂拱混凝土澆筑施工已完成，由于是在水電工地首次采用“高空專用移動(dòng)支撐架 + 預(yù)制拱 + 防護(hù)桁架”的施工方案解決大壩內(nèi)高凈空、大跨度孔洞的封頂施工問題，相關(guān)單位非常重視，在施工過程中對預(yù)制拱上有代表性的9個(gè)點(diǎn)分別進(jìn)行了60～78次不同澆筑時(shí)段的變形監(jiān)測，將實(shí)測結(jié)果與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對比，實(shí)測結(jié)果與設(shè)計(jì)值接近，與預(yù)期結(jié)果吻合好。此種施工方案今后可以在其他水電工地推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]曾濤，何永明.仙游抽水蓄能電站工程地下洞室開挖施工方法探討[J].安徽建筑， 2015， 22（3）：47-48.

[2]周發(fā)海，劉文，劉陽等.小型洞室充砂溶洞地基防滲處理施工工藝[C]// 中國水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會(huì)第13次全國學(xué)術(shù)研討會(huì).2015.