楊房溝水電站拱壩中孔鋼襯快速安裝施工技術(shù)淺析

賈天，阿羅大娃

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081）

1 概述

楊房溝水電站大壩結(jié)構(gòu)為雙曲拱壩，壩體高度約150m，在8#、9#、10#壩段布置有3條泄洪中孔，采用全鋼襯結(jié)構(gòu)。鋼襯安裝貫穿流道進口到出口，每孔上游布置檢修門槽，下游布置工作門槽。鋼襯使用鋼板材質(zhì)為Q345C，鋼襯本體壁厚為δ=22mm，鋼襯設(shè)置縱向和橫向加勁肋，加勁肋壁厚為δ=20mm。鋼襯斷面定性尺寸為8m×5.5m。楊房溝水電站高拱壩結(jié)構(gòu)形勢下的泄洪中孔鋼襯結(jié)構(gòu)形式比較復(fù)雜，鋼襯周邊鋼筋混凝土施工難度大，鋼襯施工和混凝土施工干擾大，特別是鋼襯安裝工期與大壩混凝土施工準(zhǔn)備及澆筑工作的工期沖突明顯。

2 中孔鋼襯施工流程

由于中孔出口段的鋼襯結(jié)構(gòu)形式與典型斷面不一致，需要在澆筑期間同步進行施工。在壩段出口段的一倉混凝土分為三次澆筑，第一次澆筑到位前，在混凝土澆筑期間，提前預(yù)埋鋼襯安裝支撐加固工字鋼，具備鋼襯安裝條件時進行尾段鋼襯安裝。該塊鋼襯工由底部鋼襯、側(cè)向鋼襯三片組成，鋼襯在鋼管廠組裝完成。剩余兩次出口段的施工重復(fù)此施工過程。在壩段整體澆筑到貫穿鋼襯底部前，提前預(yù)埋鋼襯安裝支撐加固工字鋼，進口段、門槽之間以及出口段鋼襯一起進行安裝。沿鋼襯流道兩側(cè)預(yù)埋鋼襯支撐軌道以及加固支撐，安裝支撐軌道安裝完成后，進行鋼襯安裝，鋼襯安裝分為3個部分，第一部分為中孔口檢修門槽及上游的4節(jié)鋼襯（包括檢修門槽側(cè)面鋼襯），第二部分為檢修門槽與工作之間的9節(jié)鋼襯，第三部分為工作門槽下游的3節(jié)鋼襯。在具備安裝條件后兩個工作面同時施工。為加快孔口壩段備倉進度，備倉過程中鋼襯安裝與鋼筋安裝將交叉進行施工，交叉施工時，調(diào)整鋼襯安裝環(huán)縫焊接工藝。

3 鋼襯快速安裝技術(shù)

3.1 鋼襯組裝及吊裝

鋼襯分節(jié)單元運至纜機供料平臺。在左岸纜機平臺，使用型鋼及鋼板制作兩個簡易的組裝平臺，根據(jù)鋼襯最大尺寸，組裝平臺尺寸為6m×15m。用于尺寸較大的鋼襯的現(xiàn)場組裝以及錨桿安裝。根據(jù)鋼襯整體尺寸以及運輸?shù)缆窢顩r，每孔鋼襯的進口第一節(jié)、出口段兩節(jié)，工作門槽上、下游各一節(jié)，需要單片組裝完成后運輸?shù)浇M裝平臺上進行組裝。需要在組裝平臺上進行組裝的鋼襯共計15節(jié)。在鋼襯組裝完成并焊接內(nèi)支撐后，整體吊裝到安裝位置進行安裝，以減少鋼襯安裝的直線工期。鋼襯在鋼管廠的吊裝為平吊（管口朝上），使用十字吊梁（壓力鋼管十字吊梁改造），鋼襯在攬機平臺使用50t汽車吊配合壩頂攬機進行翻身，翻身后的吊裝吊點在頂部鋼襯上。由于每節(jié)鋼襯的側(cè)面及頂部均布置有橫肋及縱肋，縱肋高度為200mm，橫肋高度為250mm，板厚為20mm，在橫肋及縱肋均開設(shè)有串漿孔，直徑為φ200mm。鋼襯采用4點吊裝，4個吊點分別位于頂部鋼襯進、出口第二圈橫肋與縱肋交叉點的位置（鋼襯安裝內(nèi)支撐的位置），在吊點位置的串漿孔墊管皮，并將4個管皮分別固定在橫肋、縱肋上，防止吊裝過程中管皮掉落。

當(dāng)壩體混凝土澆筑至鋼襯底部時預(yù)先埋設(shè)鋼襯安裝支撐及安裝支撐軌道，便于鋼襯的移位及調(diào)整施工。使用4橋載重汽車將鋼襯提前運輸至纜機平臺，然后使用50t汽車吊配合纜機進行翻身以及倒運、對于需要進行二次組裝的鋼襯，在運輸?shù)叫读掀脚_后，使用50t汽車吊卸車，然后將每節(jié)鋼襯的單片鋼襯立起并加固，然后進行組裝、焊接。鋼襯組裝焊接完成后，使用汽車吊講將鋼襯吊裝到載重汽車上，運輸?shù)綁雾敂垯C能夠吊裝的位置，然后使用50t汽車吊配合壩頂攬機進行翻身，翻身完成后吊裝到安裝位置的安裝支撐上進行鋼襯安裝。

3.2 鋼襯安裝

鋼襯出口段安裝施工與混凝土大壩施工交叉進行，在混凝土澆筑期間提前埋設(shè)安裝加固支撐，清倉后進行鋼襯安裝及混凝土施工作業(yè)。在平段鋼襯的安裝過程中，單孔鋼襯安裝分為三段，設(shè)置兩個定位節(jié)，第一個定位節(jié)以進口第九節(jié)鋼襯為定位節(jié)，分上下游進行安裝，將鋼襯安裝余量留在檢修門槽下游及工作門槽上游。第二個定位節(jié)以大壩上游墻為基準(zhǔn)向下游進行3節(jié)鋼襯的安裝，將修切余量預(yù)留在在檢修門槽上游。第三段以大壩下游強為基準(zhǔn)向上游安裝，將修切余量預(yù)留在工作門槽下游。以便于后續(xù)工作門槽及檢修門槽的安裝修切。所有工序均形成相對獨立流水作業(yè),形成更加緊湊的施工工藝流程。

鋼襯定位節(jié)吊裝就位后，根據(jù)測放的控制點利用手動葫蘆、千斤頂?shù)裙ぞ邔摴芄芄?jié)中心、高程調(diào)整至設(shè)計位置。定位節(jié)兩端管口的垂直度通過垂線加重錘的方法測量。第二節(jié)定位節(jié)安裝前，再次檢查復(fù)核第一節(jié)制作尺寸，根據(jù)第一節(jié)制作尺寸實際偏差對第二節(jié)鋼襯安裝里程進行精調(diào)，確保第一節(jié)鋼襯安裝里程、高程、中心等符合設(shè)計要求。定位節(jié)鋼襯安裝完成后，第一節(jié)鋼襯吊裝前，根據(jù)復(fù)核后尺寸在預(yù)埋軌道上焊接擋板，擋板焊接完成后，將第一節(jié)鋼襯吊裝就位，利用提前測放的鋼襯流道中心線以及高程基準(zhǔn)點分別對鋼襯中心及高程進行調(diào)整。

定位節(jié)鋼襯安裝加固完后，依次進行其余管節(jié)鋼襯安裝。使用壩頂攬機將鋼襯吊裝到安裝位置附近后，使用手拉葫蘆、拉緊器及千斤頂?shù)日{(diào)整鋼襯的高程、里程、中心等。尺寸調(diào)整合格采用槽鋼對鋼襯兩則進行加固。加固完成后，采用壓縫器、楔子板等調(diào)整環(huán)縫的錯牙。依次進行定位節(jié)以外的其他管節(jié)的安裝。加固驗收合格后，移交工作面進行混凝土澆筑。

3.3 鋼襯加固

根據(jù)提前預(yù)埋的加固工字鋼及圓鋼位置，鋼襯加固分為底部加固和側(cè)面加固。鋼襯底部加固：在鋼襯安裝完成后，鋼襯底部采用三點加固，分別為鋼襯支撐位置以及鋼襯底部中間位置。鋼襯支撐位置使用鋼板進行加固，一邊與鋼襯橫肋焊接，另一邊與鋼襯支撐工字鋼焊接。在鋼襯底部中間位置，使用兩根φ25長2300mm的圓鋼進行加固，圓鋼一側(cè)焊接在鋼襯橫肋上，一側(cè)焊接在鋼襯支撐立柱上，保證鋼襯澆筑過程中變形（鋼襯混凝土為常態(tài)混凝土，不受鋼襯澆筑過程中的上浮力）。鋼襯側(cè)面加固：利用提前預(yù)埋的基礎(chǔ)，在鋼襯側(cè)面約2m高度的位置，使用I20a工字鋼進行側(cè)面支撐，工字鋼一頭焊接在鋼襯橫肋上，另一頭焊接在預(yù)埋工字鋼上。在鋼襯側(cè)面約5m的高度，使用φ25長2300mm圓鋼進行加固，一頭焊接在鋼襯橫肋上，另一頭焊接在預(yù)埋工字鋼上。在鋼襯側(cè)面約7.5m的高度，使用φ25長10000mm圓鋼進行加固，一頭焊接在鋼襯橫肋上，另一頭焊接在預(yù)埋圓鋼上。側(cè)面鋼襯下部利用外側(cè)提前預(yù)埋的一排工字鋼，使用I20a工字鋼進行斜撐加固，加固點在距離底部約2m的第二排橫肋的位置。上部每排使用φ25鋼筋進行斜拉，防止?jié)仓^程中鋼襯變形。

4 快速施工優(yōu)化工藝及特點

4.1 平臺組裝減少吊裝

傳統(tǒng)方式下的鋼襯組裝一般是在制作廠中單節(jié)制作完成后直接吊裝至安裝工作面，部分無法直接運輸就位的管節(jié)在安裝工作面上進行組裝，鋼襯管節(jié)組裝工作全部占用鋼襯安裝的直線工期。且在施工過程中鋼襯的吊裝工作需要使用大壩混凝土澆筑用的纜機，對混凝土施工的干擾大，使用困難。楊房溝水電站在鋼襯安裝過程中，對需要在組裝平臺上進行組裝的15節(jié)鋼襯采取倒運平臺二次組裝工藝，在鋼襯組裝完成并焊接內(nèi)支撐后，整體吊裝到安裝位置進行安裝，減少了大壩纜機使用的次數(shù)，減少了對混凝土施工的干擾，最主要的是縮短了鋼襯安裝的直線工期。

4.2 安裝與澆筑交叉

傳統(tǒng)鋼襯安裝施工工作一般全部占用直線施工工期，即進行鋼襯安裝準(zhǔn)備、鋼襯安裝及焊接施工等全部完成后，才可進行混凝土施工的準(zhǔn)備及澆筑工作。

楊房溝水電站為了實現(xiàn)鋼襯安裝對大壩整體澆筑直線工期的影響，采用將環(huán)縫焊接分段的施工方式。優(yōu)化焊接環(huán)縫3m高度以下的部分，此部分影響鋼筋的綁扎工作。在鋼襯環(huán)縫3m以下高度焊接施工驗收完成后，馬上移交土建施工進行鋼筋的綁扎工作，同時繼續(xù)進行上部剩余環(huán)縫的焊接施工。環(huán)縫焊接施工完成后，由于鋼筋綁扎工作量過大可能還未實施完成。安裝與澆筑交叉的施工方式大大縮短了鋼襯安裝的直線工期。

5 結(jié)語

針對制約傳統(tǒng)拱壩鋼襯安裝工期的施工難點，楊房溝水電站大壩中孔鋼襯通過采取左岸二次組裝吊裝減少纜機吊裝使用時間、多工作面同時開展鋼襯安裝工作、環(huán)縫焊接與鋼筋綁扎同步進行等優(yōu)化后的施工方式，單條鋼襯直線工期由原計劃的35天縮短至8天，大大縮短了鋼襯安裝的直線工期。該鋼襯安裝的施工方式對減少施工干擾、縮短直線工期有利，值得其他同類型水電站借鑒并推廣。