復(fù)雜條件下某燈泡貫流機(jī)組流道施工

李筱波，吳仍芳，倪 華

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)路橋工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

0 引言

唐家渡電航工程復(fù)雜條件下燈泡貫流機(jī)組流道施工受到廠房前布置的市政大橋同步施工影響，為了保證進(jìn)度及澆筑質(zhì)量，采取相關(guān)措施將交叉施工干擾影響降至最低。本文在分析廠房與流道特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)流道的異形模板進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，總結(jié)了模板安裝施工和流道混凝土澆筑。

1 廠房工程簡(jiǎn)介

根據(jù)廠房的平面及結(jié)構(gòu)布置，考慮交叉施工干擾的復(fù)雜條件，調(diào)整廠房施工布置。

1)結(jié)構(gòu)布置

唐家渡電航工程壩址位于遂寧市成達(dá)鐵路涪江大橋上游2 200 m處的沈家渡河段，是涪江干流梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃的第41級(jí)，工程區(qū)位于遂寧市城市規(guī)劃范圍內(nèi)。樞紐布置采用左岸船閘與廠房相鄰布置方案，廠內(nèi)安裝3臺(tái)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)引用流量177.72 m3/s，單機(jī)容量14 MW，總裝機(jī)容量42 MW。鳳臺(tái)大橋緊鄰航電樞紐上游平行布置，橋閘基礎(chǔ)分離，橋梁在左岸跨越發(fā)電廠房進(jìn)水口，墩臺(tái)基礎(chǔ)位于廠房進(jìn)水口左右側(cè)導(dǎo)墻內(nèi)(17#墩臺(tái)、18#墩臺(tái))，橋面翼緣板覆蓋閘墩2.4 m。

主廠房壩段從左至右依次為安裝間、主機(jī)間，主機(jī)段長(zhǎng)57.70 m，順?biāo)鞣较蚍譃檫M(jìn)水口段、主機(jī)段、尾水段，順?biāo)鞣较蛑鲝S房長(zhǎng)68 m。廠房結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

圖1 廠房結(jié)構(gòu)布置圖

2)施工布置。常規(guī)廠房施工機(jī)械布置為進(jìn)水口及尾水各布置一臺(tái)門機(jī)或塔機(jī)，作為水平垂直運(yùn)輸手段，本工程由于受鳳臺(tái)大橋跨越廠房進(jìn)水口影響，僅在廠房尾水布置一臺(tái)D800型塔機(jī)，進(jìn)水口采用一臺(tái)150 t履帶吊，機(jī)動(dòng)靈活。

3)施工特點(diǎn)。本工程為航電樞紐與市政大橋結(jié)合工程，平面布置緊湊，地形條件復(fù)雜、施工交叉干擾嚴(yán)重，鳳臺(tái)大橋及廠房工程均為施工關(guān)鍵線路，工期緊、任務(wù)重。

2 流道布置及施工特點(diǎn)

流道主要分為進(jìn)口、尾水段兩部分，受鳳臺(tái)大橋交叉施工干擾，流道體型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工質(zhì)量要求嚴(yán)格，一期、二期混凝土施工與金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝交叉干擾多、水平垂直運(yùn)輸工程量大等均為流道施工特點(diǎn)。

2.1 流道布置

流道包括進(jìn)口流道和尾水流道兩部分。進(jìn)口流道由2段組成：第一段接廠房進(jìn)水口閘墩，為方變圓的漸變段，長(zhǎng)9.068 m；第二段為圓錐狀的管型座及轉(zhuǎn)輪室，長(zhǎng)7.232 m，轉(zhuǎn)輪室直徑4.65 m。尾水流道也由2段組成：第一段為錐管狀的尾水鋼襯管段，長(zhǎng)6.25 m，最大直徑7.07 m；第二段為由圓變方的尾水?dāng)U散段，長(zhǎng)14.27 m，最大斷面尺寸為8.155 m×9.58 m，其尾部接尾水閘墩。流道結(jié)構(gòu)平面布置如圖2所示。

圖2 流道結(jié)構(gòu)平面布置圖

2.2 施工特點(diǎn)

流道施工是整個(gè)廠房施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，唐家渡廠房流道施工具有以下特點(diǎn)：

1)現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜。廠房進(jìn)水口段受鳳臺(tái)大橋交叉施工干擾影響，通過設(shè)置的1#、2#縱縫，優(yōu)先施工流道進(jìn)口段，可以保證橋機(jī)墻、柱、梁的混凝土施工，早日完成橋機(jī)安裝，順利實(shí)現(xiàn)廠房節(jié)點(diǎn)目標(biāo)。

2)施工難度大。流道體型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間斷面尺寸大，且布置有廊道、樓梯井及其他孔洞，施工難度較大[1]。

3)外觀質(zhì)量要求高。流道屬高速水流區(qū)，流道施工質(zhì)量特別是外表質(zhì)量將直接影響機(jī)組出力，混凝土表面平整度要求很高，施工質(zhì)量要求嚴(yán)格[1]。

4)工序交叉干擾大。流道施工中還需與金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電安裝相互配合進(jìn)行，一期混凝土中金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電預(yù)埋件多，二期混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜，預(yù)留孔槽多，多道施工工序穿插進(jìn)行相互干擾大[1]。

5)水平垂直運(yùn)輸工程量大。水平垂直運(yùn)輸包含鋼筋、模板、預(yù)埋件及小型工器具垂直吊裝及混凝土的水平運(yùn)輸，流道共分為40倉(cāng)，每倉(cāng)位混凝土平均1 000 m3，鋼筋平均25 t，平均每8天需澆筑1個(gè)倉(cāng)位混凝土，水平垂直運(yùn)輸工程量大。

3 流道模板設(shè)計(jì)及施工

針對(duì)流道體形結(jié)構(gòu)復(fù)雜、混凝土表面平整度要求高等特點(diǎn)，根據(jù)DL/T 5110—2013《水電水利工程模板施工規(guī)范》[2]相關(guān)要求，分別采用組合鋼木模板、木模板、定制異形模板及鋼木組合模板作為流道進(jìn)口、二期混凝土、流道尾水的模板，通過預(yù)埋蛇形筋、固定混凝土模板支撐墊塊，采用鋼筋樣架定位弧形模板、控制拉條大小及角度等方式嚴(yán)格開展模板施工，保證模板安裝質(zhì)量。

3.1 模板設(shè)計(jì)

進(jìn)口段采用組合鋼木模板及鐵皮覆面。流道進(jìn)口方變圓的漸變段采用普通組合鋼木模板，φ48 mm鋼管排架支撐，側(cè)墻和頂板模板制作分為3～4段，每段一般分為4塊，模板采用組合式定型小鋼模和25 mm厚的木板再貼0.2 mm厚的鐵皮覆面。

二期混凝土采用木模板及鋼管支撐。管型座及轉(zhuǎn)輪室的圓錐臺(tái)等二期混凝土采用木模板，按模板允許變形條件確定木面板厚度為40 mm，木面板用鐵釘釘在弧形墊木上，面板外釘一層竹膠板，采用滿堂腳手架鋼管支撐加固。

尾水出口圓變方的漸變段采用定制異形模板及鋼木組合模板。定制異形模板分為上、下兩部分共4組，每組分為3段進(jìn)行設(shè)計(jì)，每段長(zhǎng)度分別為5.790 m、4.414 m和4.348 m，每段模板由4～8塊異形小模板組合拼裝形成。定制異形模板面板采用4 mm厚鋼板，法蘭及縱橫肋均采用6 mm×60 mm厚鋼板，模板通過14 mm×20 mm長(zhǎng)孔進(jìn)行連接。鋼木組合模板設(shè)計(jì)同進(jìn)口段，定制異形模板如圖3所示。側(cè)墻及頂板采用滿堂支撐架加固。

圖3 尾水漸變段模板設(shè)計(jì)圖

3.2 模板安裝施工

木模板在加工廠進(jìn)行加工，鋼木組合模板在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝，流道弧形定制異形模板在廠家生產(chǎn)拼裝后直接運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。流道底板澆筑完成后，測(cè)量放樣，并在底板混凝土上預(yù)埋蛇形筋，頂部固定混凝土墊塊后作為模板支撐立柱。流道底部及頂部弧形模板定位采用鋼筋樣架，鋼筋樣架預(yù)先制作校核完成，間距0.5 m，鋼筋樣架固定于側(cè)墻鋼筋上。利用尾水塔機(jī)將流道模板按順序分塊吊入現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)整就位，經(jīng)檢查位置尺寸驗(yàn)收后，進(jìn)行加固。

鋼木組合模板拼裝時(shí)，先用電鉆在木條上按小鋼模板側(cè)面的眼距鉆眼，將木條放于設(shè)計(jì)位置，并用螺栓聯(lián)接拼裝好，將木塊反復(fù)壓實(shí)后，每隔5～7 cm用小鐵釘將鐵皮釘在木條上固定。

模板采用φ10 mm鋼筋拉條固定于已澆筑混凝土預(yù)埋錨筋上，拉條與錨筋環(huán)連接牢固，拉條與混凝土面呈40°。管型座二期混凝土拉條適當(dāng)加密。

4 流道混凝土澆筑

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜、混凝土澆筑質(zhì)量要求嚴(yán)格等特點(diǎn)，根據(jù)DL/T 5144—2015《水工混凝土施工規(guī)范》[3]相關(guān)要求，對(duì)流道分層分縫進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用多種混凝土入倉(cāng)方式及澆筑方法，嚴(yán)格控制混凝土級(jí)配及坍落度，有效保證了混凝土施工質(zhì)量。

4.1 分層分縫

廠房垂直水流方向?qū)挾葹?0.44 m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度為68 m，設(shè)計(jì)在2#和3#機(jī)組之間設(shè)置橫向分縫，縱向未設(shè)置分縫，為便于施工及溫度控制，經(jīng)施工單位提出，設(shè)計(jì)單位同意，增設(shè)二條縱縫，將廠房分為3塊，即進(jìn)水口閘墩段、主機(jī)段(流道進(jìn)口段)、尾水管段(流道尾水段)?？v縫的縫面設(shè)置插筋，縱縫周邊設(shè)置橡膠止水帶，縫面采用沖毛處理。

根據(jù)倉(cāng)位分層設(shè)計(jì)圖，流道底分為4層，側(cè)墻分為4層，頂板分為2層，進(jìn)行分層澆筑，每層高度為1～3 m不等。

4.2 混凝土入倉(cāng)

混凝土由左岸180 m3/h拌合樓供應(yīng)，12 m3自缷車及攪拌車運(yùn)輸。流道底板混凝土入倉(cāng)主要采用臂長(zhǎng)為22 m的長(zhǎng)臂反鏟，D800型塔機(jī)配6 m3臥罐輔助入倉(cāng)；側(cè)墻及頂板采用D800型塔機(jī)及275 m3/h伸縮式皮帶機(jī)入倉(cāng)；二期混凝土采用泵送混凝土與150 t履帶吊、D800型塔機(jī)配2 m3吊罐相結(jié)合的入倉(cāng)方式；部分倉(cāng)內(nèi)搭設(shè)受料平臺(tái)及溜槽，保證混凝土和易性。流道主要混凝土入倉(cāng)設(shè)備參數(shù)見表1所列。

表1 流道主要混凝土入倉(cāng)設(shè)備參數(shù)對(duì)比表

4.3 混凝土澆筑

與常規(guī)混凝土單級(jí)配及單坍落度、單一的澆筑方法不同，針對(duì)流道不同澆筑部位采用不同級(jí)配混凝土及澆筑方法，以保證混凝土澆筑質(zhì)量。

1)漸變段混凝土澆筑

漸變段分為底板、側(cè)墻和頂板3部分澆筑。其中，底板混凝土采用分塊跳倉(cāng)澆筑，根據(jù)倉(cāng)號(hào)面積大小采用臺(tái)階法或平鋪法澆筑；底板與圓弧相連接水平部位混凝土采用刮軌法，人工抹面收光。側(cè)墻澆筑時(shí)兩側(cè)對(duì)稱下料，均勻上升，采用薄層平澆法澆筑。頂板澆筑時(shí)，為保證質(zhì)量及安全，首次澆筑厚度不小于50 cm，而且不得大于100 cm。

漸變段周邊1 m鋼筋密集部位采用二級(jí)配、9～11 cm坍落度混凝土，其余范圍采用三級(jí)配、7～9 cm坍落度混凝土，澆筑順序按從低處向高處鋪料。與常規(guī)漸變段施工相比，在不同級(jí)配及坍落度混凝土分界處安裝免拆模板鋼絲網(wǎng)，有效隔離了混凝土的混串，保證了漸變段混凝土澆筑質(zhì)量。

2)二期混凝土澆筑

管型座二期混凝土澆筑時(shí)，采用薄層澆筑，鋪料厚度不大于300 mm，對(duì)稱下料，高差控制在200 mm以內(nèi)，同時(shí)控制入倉(cāng)澆筑速度≤30 cm/h。采用φ50 mm軟軸振搗器進(jìn)行振搗，澆筑中安排專人進(jìn)行觀測(cè)，確保管型座不發(fā)生位移等變形情況，并安排專人敲擊檢查是否漏振、脫空。

尾水管二期混凝土澆筑時(shí)，由于鋼筋較密集、埋件多、作業(yè)空間狹窄，與常規(guī)二期混凝土僅采用微膨脹混凝土不同，唐家渡電航工程采用了二級(jí)配微膨脹自密實(shí)細(xì)石混凝土，坍落度控制在11～13 cm，保證了二期混凝土澆筑的密實(shí)性。

5 應(yīng)用效果

唐家渡電航工程廠房流道混凝土共計(jì)3.9萬m3，鋼筋980 t，施工用時(shí)11個(gè)月。從流道拆模后的外觀檢查情況判斷，流道表面線形流暢、平整光滑，沒有出現(xiàn)架空、掛簾或蜂窩狗洞現(xiàn)象，流道幾何尺寸及平面位置均符合設(shè)計(jì)要求。流道縱縫未出現(xiàn)開裂、滲水等現(xiàn)象。二期混凝土未出現(xiàn)脫空，機(jī)電設(shè)備變形在允許范圍之內(nèi)。

6 結(jié)論

從唐家渡電航工程廠房流道順利實(shí)施來看：①通過設(shè)置縱縫，將廠房流道進(jìn)水口段先行施工，避免了鳳臺(tái)大橋交叉施工干擾，保證了節(jié)點(diǎn)工期；②尾水出口圓變方漸變段的弧形模板采用定制鋼模，澆筑后線形流暢、平整光滑，雖然增加了直接成本，但是保證了澆筑質(zhì)量，社會(huì)效益顯著；③通過采用多種入倉(cāng)方式，大幅減少了塔機(jī)工作量，加快了澆筑速度，控制了混凝土坍落度，降低了水泥用量，減少了水化熱，利于流道大體積混凝土溫度控制；④縱縫通過設(shè)置插筋、止水帶及沖毛處理，保證了施工質(zhì)量，減少了施工工序，不僅節(jié)約了施工成本，而且加快了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。

為避免鳳臺(tái)大橋交叉干擾影響，采用履帶吊替代進(jìn)水口門塔機(jī)，起吊速度快，但覆蓋范圍存在死角，水平垂直運(yùn)輸受周邊構(gòu)筑物干擾較大，例如，在安裝間上游儲(chǔ)門槽壩段處布置門塔機(jī)，最終解決了履帶吊的這一缺點(diǎn)。