楊房溝水電站拱壩泄洪表孔弧門支撐大梁施工技術(shù)

吳政緦，帥悅熹

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610081)

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

楊房溝水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內(nèi)，是雅礱江中游河段一庫(kù)七級(jí)開發(fā)的第六級(jí)，工程規(guī)模為Ⅰ等大(1)型工程，壩址控制流域面積80880km2，多年平均流量896m3/s。水庫(kù)正常蓄水位2094m，死水位2088m，總庫(kù)容為5.1248億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容為0.5385億m3。其擋水建筑為混凝土雙曲拱壩，最大壩高155m，壩頂高程2102m，壩體共計(jì)分為17個(gè)壩段，其中7#-11#壩段布置有1#-4#表孔，并于表孔流道下游布置有表孔弧門支撐大梁，因支撐大梁施工作業(yè)面臨空臨邊，表孔兩側(cè)閘墩施工進(jìn)度不一，安全性較差，不利于提高大壩表孔澆筑升層進(jìn)度，本工程采用預(yù)埋鋼支撐桁架、合理混凝土澆筑分倉(cāng)分層、預(yù)留梁跨中寬縫二期回填混凝土等施工工藝，極大地減少了施工風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了工期。

1.2 泄洪表孔弧門支撐大梁結(jié)構(gòu)形式

泄洪表孔弧門支撐大梁布置于拱壩7#-11#壩段，表孔流道下游側(cè)，整體跨度10m。其下游面為豎直面，上游面為向上游傾斜的斜面(與水平面約成72°夾角)。其橫截面(沿流道軸心線剖面)為直角梯形，高程為2089m～2102m，底部寬度7.28m，頂部寬度11.49m，整體高度13m,支撐大梁采用低熱水泥拌制的C30W10F200二級(jí)配混凝土，跨中設(shè)置混凝土二期分縫，分縫采用楔形寬縫結(jié)構(gòu)，頂寬2.5m，底寬2.0m，預(yù)留鋼筋接頭，泄洪表孔支撐大梁結(jié)構(gòu)形式見圖1、圖2。

圖1 泄洪表孔支撐大梁結(jié)構(gòu)形式

(1)A-A橫截面結(jié)構(gòu)形式 (2)預(yù)留寬縫B-B剖面結(jié)構(gòu)形成

2 總體施工規(guī)劃

表孔弧門支撐大梁分為一期及二期混凝土(包括寬縫回填及預(yù)埋鋼板處二期混凝土)。其中，一期混凝土隨壩體主體，采用纜機(jī)吊運(yùn)9m3立罐一同進(jìn)行澆筑；1#-4#泄洪表孔弧門支撐大梁寬縫回填在滿足混凝土溫控及接縫灌漿形象要求后，采用液壓集料斗+溜筒方式澆筑。

根據(jù)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定及現(xiàn)場(chǎng)情況考慮，一期混凝土分為五倉(cāng)澆筑，起始倉(cāng)升層1.5m，第二倉(cāng)升層3m，剩余三倉(cāng)按照4.5m+2m+2m的升層布置；寬縫回填分四倉(cāng)澆筑，按照1.5m+3m+4.5m+4m分層進(jìn)行施工。根據(jù)上述分層分倉(cāng)結(jié)構(gòu)特性，在支撐大梁結(jié)構(gòu)底部采用預(yù)埋I25a工字鋼懸挑梁+三角鋼桁架的方式作為主要支撐，大梁上下游面模板采用內(nèi)拉地錨形式固定。

3 施工工藝及方法

3.1 施工程序

3.1.1 一期大梁澆筑混凝土施工程序

大壩表孔閘墩澆筑2083m～2086m倉(cāng)時(shí)隨倉(cāng)預(yù)埋I25a工字鋼懸挑梁→大壩表孔閘墩澆筑2086m～2089m倉(cāng)時(shí)隨倉(cāng)預(yù)埋三角鋼桁架→搭設(shè)大梁下方支撐系統(tǒng)→支撐系統(tǒng)驗(yàn)收→鋼筋安裝→模板安裝→埋件施工→倉(cāng)號(hào)驗(yàn)收→混凝土澆筑、振搗→混凝土收倉(cāng)保護(hù)→拆模養(yǎng)護(hù)。

3.1.2 二期寬縫混凝土回填施工程序

預(yù)留寬縫面鑿毛處理→預(yù)留鋼筋接頭焊接→模板安裝→埋件施工→倉(cāng)號(hào)驗(yàn)收→混凝土澆筑、振搗→混凝土收倉(cāng)保護(hù)→拆模養(yǎng)護(hù)。

3.2 支撐系統(tǒng)施工

支撐系統(tǒng)鋼桁架制作均在后方場(chǎng)地內(nèi)焊接完成，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后采用30t纜機(jī)吊運(yùn)入倉(cāng)，場(chǎng)內(nèi)使用25t吊車安裝到位。

3.2.1 泄洪表孔弧門支撐大梁底面支撐系統(tǒng)施工(含寬縫回填)

在支撐大梁一期混凝土起始倉(cāng)(2089m～2090.5m)前兩倉(cāng)預(yù)埋I25a工字鋼懸挑支撐梁，預(yù)埋工字鋼間距0.75m(局部加密)，預(yù)埋段長(zhǎng)1.5m，懸挑0.7m，預(yù)埋段采用三道錨筋進(jìn)行固定，錨筋采用A36鋼筋，布設(shè)間距40cm。三角鋼桁架于支撐大梁起始倉(cāng)(2089m～2090.5m)前一倉(cāng)預(yù)埋安裝，安裝后上弦桿頂部高程為2088.74m，鋼桁架布置間距0.75m(局部加密)，預(yù)埋段同樣采用三道錨筋進(jìn)行固定，錨筋采用A36鋼筋，布設(shè)間距40cm，結(jié)構(gòu)形式見圖3。

圖3 泄洪表孔支撐大梁底部支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

三角桁架布置完成后，在下一倉(cāng)施工時(shí)，于桁架上部沿水流方向設(shè)置[14a槽鋼作為找平支撐，設(shè)置間距0.5m，局部加密。[14a槽鋼上部采用I10工字鋼作為支撐梁(間距0.75m，軸心線與三角鋼桁架保持一致)，[14a槽鋼與I10工字鋼之間采用超楔連接。以上各構(gòu)件之間，均為滿焊連接，焊縫高度6mm。

3.2.2 泄洪表孔弧門支撐大梁上游斜面支撐系統(tǒng)施工

泄洪表孔弧門支撐大梁上游斜面支撐系統(tǒng)，主要運(yùn)用于支撐大梁一期混凝土起始倉(cāng)(2089m～2090.5m)。該支撐系統(tǒng)采用預(yù)埋I25a工字鋼梁+三角鋼桁架+梯形鋼桁架組成，預(yù)埋I25a工字鋼梁及三角鋼桁架各項(xiàng)參數(shù)同前3.2.1節(jié)所述，梯形鋼桁架為[14a槽鋼焊接而成，高2.46m，上部寬度1.2m，下部寬度2.13m，跨度同梁跨度，以上各構(gòu)件之間，均為滿焊連接，焊縫高度6mm。

3.2.3 泄洪表孔弧門支撐大梁上游斜面內(nèi)拉支撐系統(tǒng)施工

支撐大梁一期混凝土除起始倉(cāng)(2089m～2090.5m)，后續(xù)倉(cāng)號(hào)上游斜面均采用內(nèi)拉進(jìn)行固定，內(nèi)拉支撐型鋼采用[18a槽鋼，預(yù)埋間距0.75m(局部調(diào)整)，由于預(yù)埋鋼板限制，支撐大梁第二倉(cāng)[18a槽鋼支撐最大間距為1.17m，預(yù)埋[18a槽鋼支撐之間采用C25連接筋焊接為整體，包括水平連接筋以及斜向連接筋。

[18a槽鋼支撐與斜面模板之間采用A20拉桿連接，沿斜面設(shè)置間距60cm/70cm。[18a槽鋼支撐與地錨之間同樣采用A20拉桿連接(與水平面成45°夾角)，地錨采用C28插筋預(yù)埋，總長(zhǎng)L=0.9m，外露0.2m，預(yù)埋部分設(shè)置0.2m彎折段，地錨插筋設(shè)置間距1m。

3.2.4 施工腳手架型鋼支撐系統(tǒng)施工

3.2.2節(jié)中的梯形鋼桁架除作為起始大梁澆筑倉(cāng)底部支撐外，還作為后續(xù)澆筑倉(cāng)施工腳手架搭設(shè)基礎(chǔ)。上游斜面施工腳手架，采用梯形鋼桁架及三角鋼桁架作為底部支撐，下游面施工腳手架預(yù)埋[14a槽鋼作為支撐梁。[14a槽鋼梁預(yù)埋高程2090m(槽鋼頂部高程)，槽鋼預(yù)埋間距1m(局部調(diào)整)，懸挑1m，埋入長(zhǎng)度1.25m。

3.3 鋼筋安裝

在一期混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)預(yù)留出二期寬縫回填的鋼筋接頭，鋼筋接頭宜盡量相互錯(cuò)開，相鄰錯(cuò)接頭于豎直面內(nèi)錯(cuò)開距離應(yīng)滿足不小于50cm的要求。同時(shí)，為保證后期寬縫兩側(cè)鋼筋能順利連接，寬縫兩側(cè)中先澆塊的預(yù)留接頭焊接幫條，預(yù)留短接頭按40cm控制，后澆塊鋼筋與幫條采用鉛絲綁扎且不得焊接，以便釋放施工期混凝土溫度應(yīng)力；待大梁混凝土溫度降至封拱溫度后(即二期寬縫混凝土回填前)，此時(shí)已充分釋放施工期混凝土溫度應(yīng)力，再將寬縫兩側(cè)鋼筋采用焊接進(jìn)行連接。

此外，因設(shè)計(jì)鋼筋間距為20cm，為保證二期寬縫混凝土回填施工人員進(jìn)出，需預(yù)留進(jìn)人孔，施工期鋼筋預(yù)留進(jìn)人孔位置從上至下應(yīng)保證距下游面距離一致，即與中心軸線距離分別為198cm和598cm。預(yù)留進(jìn)人孔軸心處鋼筋兩側(cè)接頭均為40cm，上下游側(cè)間距加大為25cm(相隔處間距為15cm)，該處鋼筋隨澆筑進(jìn)程安裝接長(zhǎng)焊接，其余部位間距按20cm控制。

3.4 模板安裝

3.4.1 支撐大梁底面模板

底面模板均采用組合鋼模板進(jìn)行拼裝(局部采用覆膜面板進(jìn)行補(bǔ)縫)，模板底部采用3.2節(jié)中的方式支撐。根據(jù)規(guī)范要求，同時(shí)方便施工期間進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用超楔進(jìn)行調(diào)節(jié)，在底面靠寬縫側(cè)按0.15%向上起拱(即向上15mm拱)[1]，向閘墩側(cè)漸變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)尺寸。

3.4.2 支撐大梁一期混凝土上游斜面模板

上游斜面模板采用組合鋼模板(或覆膜面板)進(jìn)行拼裝。參考以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合楊房溝水電站以往倒懸牛腿結(jié)構(gòu)施工方法，起始倉(cāng)為1.5m升層(2089m～2090.5m)，起始倉(cāng)及后續(xù)升層支撐加固方式見3.2節(jié)所述。

3.4.3 一期混凝土下游面及靠預(yù)留寬縫側(cè)模板

下游面及側(cè)面模板采用組合鋼模板(或覆膜面板)進(jìn)行拼裝；模板固定均采用內(nèi)拉內(nèi)撐的方式固定，局部可采用對(duì)拉進(jìn)行輔助固定。

3.4.4 二期寬縫回填混凝土模板

寬縫回填混凝土模板采用組合鋼模板(或覆膜面板)進(jìn)行拼裝，第一層混凝土采用底部三角鋼桁架作為支撐，上下游面模板利用A36施工期鋼筋以及預(yù)埋插筋作為內(nèi)拉支撐梁，之后的倉(cāng)號(hào)采用預(yù)埋地錨內(nèi)拉的方式固定。

3.4.5 預(yù)埋鋼板處模板

弧門支撐大梁上預(yù)埋有弧門支臂連接用鉸座鋼板，其二期混凝土封堵模板采用覆膜面板施工，內(nèi)拉進(jìn)行固定，為保證二期混凝土結(jié)合良好、振搗密實(shí)，于頂部設(shè)置與上游面成45°夾角斜面。

3.5 預(yù)留寬縫面沖毛處理

由于設(shè)置大梁混凝土分為兩期澆筑，在一期混凝土澆筑完成后再進(jìn)行寬縫回填混凝土施工，在預(yù)留寬縫面施工前應(yīng)對(duì)預(yù)留縫面進(jìn)行深鑿毛處理，鑿除深度1m～2m，達(dá)到“微露小石”標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 混凝土施工

3.6.1 混凝土澆筑分層

泄洪表孔弧門支撐大梁一期混凝土總共分5層施工，最大澆筑高度為4.5m，從起始倉(cāng)至封頂分層高度為1.5m+3m+4.5m+2m+2m；寬縫回填二期混凝土總共分4層施工，最大澆筑高度為4.5m，從起始倉(cāng)至封頂分層高度為1.5m+3m+4.5m+4m。

3.6.2 混凝土運(yùn)輸、入倉(cāng)

泄洪表孔弧門支撐大梁混凝土在拌和系統(tǒng)拌制，拌制好的混凝土采用混凝土罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，由纜機(jī)直接吊運(yùn)入倉(cāng)。其中，一期混凝土采用纜機(jī)吊運(yùn)9m3立罐直接下料澆筑，采用小開度、小流量；二期混凝土采用液壓集料斗+溜筒的方式澆筑。

3.6.3 混凝土平倉(cāng)、振搗

由于該區(qū)域場(chǎng)地狹窄且鋼筋密集，混凝土入倉(cāng)后采用人工及時(shí)攤鋪振搗，人工用φ70、φ50軟軸振搗器，大面采用φ100型插入式振動(dòng)器振搗，部分采用平板振搗進(jìn)行振搗，各種預(yù)埋件、儀器周邊、鋼筋密集部位和模板1m范圍內(nèi)采用A70插入式振搗器振搗，澆筑前模板應(yīng)涂脫模劑[2]。振搗時(shí)間以混凝土不再顯著下沉，不出現(xiàn)氣泡，并開始泛漿時(shí)為準(zhǔn)，一般為20s～30s。振搗器前后兩次插入混凝土中的間距，不超過振搗器有效半徑的1.5倍(一般為300mm～400mm)。振搗器垂直插入混凝土中，按順序依次振搗，如略帶傾斜，則傾斜的方向保持一致，以免漏振?；炷列读系慕佑|處，加強(qiáng)平倉(cāng)振搗，以防漏振。振搗上層混凝土?xí)r，將振搗器插入下層混凝土5cm～10cm左右，以加強(qiáng)上下兩層混凝土的結(jié)合。振搗器距模板的垂直距離，不小于振搗器有效半徑的1/2。

3.6.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)。一般應(yīng)在混凝土澆筑完畢后12h～18h及時(shí)采取灑水或噴霧等措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于28d[3]?；炷帘砻娌捎脻耩B(yǎng)護(hù)方法在養(yǎng)護(hù)期間連續(xù)不斷地進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保持混凝土表面濕潤(rùn)，直至上層混凝土開始澆筑。當(dāng)氣溫降至5℃以下時(shí)，對(duì)混凝土外露面(包括施工倉(cāng)面)用保溫被覆蓋。

4 施工要點(diǎn)控制

(1)大梁支撐結(jié)構(gòu)宜考慮從閘墩進(jìn)行支撐，避免占?jí)合虏勘砜琢鞯阑炷两Y(jié)構(gòu)的施工工作面而對(duì)表孔流道表層混凝土施工工期產(chǎn)生影響[4]。

(2)泄洪表孔支撐大梁支撐桁架作業(yè)面多為臨邊懸挑結(jié)構(gòu)，位于表孔過流面附近，由于支撐結(jié)構(gòu)預(yù)埋較多，需對(duì)施工完成后預(yù)埋支撐鋼桁架的混凝土面予以缺陷處理。因此，所有埋入混凝土的型鋼構(gòu)件與混凝土接觸表面，采用5cm厚保溫被拼、貼于模板上，便于后期拆除后，對(duì)因型鋼預(yù)埋造成的混凝土缺陷采用預(yù)縮砂漿進(jìn)行處理。

(3)泄洪表孔弧門支撐大梁一期混凝土及二期混凝土，采用C30W10F200二級(jí)配混凝土進(jìn)行澆筑(采用低熱水泥拌和)，坍落度為130mm～150mm，表孔支撐大梁在澆筑時(shí)，混凝土的升層速度均不超過0.12m/h。

(4)在一期混凝土施工完成且強(qiáng)度達(dá)到100%后，可拆除上游梯形鋼桁架底部4榀三角鋼桁架，利用鋼桁架自身搭設(shè)臨時(shí)施工平臺(tái)，進(jìn)行鋼桁架的割除以及轉(zhuǎn)運(yùn)工作；待寬縫回填完成，第一倉(cāng)混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度時(shí)，從下游2090m高程平臺(tái)拆除剩余鋼桁架。

(5)泄洪表孔支撐大梁混凝土澆筑層間間歇期按5d～10d控制(其中第一層、第二層澆筑滿7d齡期后方可澆筑下一層)，不宜超過14d。施工期應(yīng)在表孔弧門支撐大梁進(jìn)行變形觀測(cè)。

5 總結(jié)

泄洪表孔弧門支撐大梁施工，因其結(jié)構(gòu)本身跨度較大，臨空作業(yè)面較多，施工進(jìn)度受相鄰閘墩澆筑進(jìn)度制約。為保證施工質(zhì)量，并節(jié)約工程工期，楊房溝水電站拱壩表孔弧門支撐大梁通過采用預(yù)埋鋼桁架支撐、混凝土澆筑分層優(yōu)化、預(yù)留楔形寬縫等方式，在滿足施工質(zhì)量要求的前提下，降低了臨空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了施工工期，對(duì)相似工程的臨空大跨度混凝土結(jié)構(gòu)部位施工具有借鑒意義。