淺談泄流底孔鋼襯分片分節(jié)施工技術

陳一銘

（河南新華五岳抽水蓄能發(fā)電有限公司，河南 信陽 464000）

1 工程概述

黃藏寺水利樞紐工程泄流底孔鋼襯布置于5 號壩段左側EL2548 m 高程（底鋼襯高程），泄洪底孔孔身為矩形斷面，孔身尺寸5 m×7 m（寬×高），底孔鋼襯長度47.789 m。上游進口段布置事故檢修閘門，下游出口設弧形工作門，孔身采用鋼板襯砌。底孔鋼襯的鋼板材質為Q235 B，鋼襯本體壁厚為 =25 mm，鋼襯橫向加勁肋，采用25 b 型工字鋼，間隔500 mm 布置。加勁肋之間縱向焊接 =16 mm 腹板，間距為1000 mm。頂鋼襯距門槽里程1300 mm 處布置 800 mm通氣孔。整個大壩底孔鋼襯制作、安裝約376.41 t。底孔鋼襯施工高峰期集中，為滿足大壩整體施工進度，鋼襯制作和安裝將同時進行。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備及澆筑工作的工期沖突明顯。

2 施工難點分析及對策

2.1 施工難點分析

根據(jù)現(xiàn)場設備布置情況、進度計劃，施工難度。按照設計技術要求，相關規(guī)范、標準進行圖紙會審及現(xiàn)場施工情況綜合分析考慮。鋼襯施工主要存在以下難點：

（1）為保證制作質量及進度，泄流底孔鋼襯現(xiàn)場制作平臺及加工能力不足。

（2）大壩上游布置有一臺K80 塔吊，主要用于碾壓混凝土設備、材料倒運。70 m 臂長最大起重能力11000 kN，泄流底孔安裝位置距塔吊的安裝位置為約42 m，查載荷特性曲線表，4 倍率最大起重量21.83 t。塔吊不具備整節(jié)吊裝泄流底孔的能力。

（3）泄流底孔鋼襯安裝高程EL2548 m。二期混凝土基礎面高程EL2546 m。鋼襯總重量大，對加固支撐體系要求高。

（4）壩前右側布置有上游圍堰滲漏集水坑，左側布置EL2540 m 施工平臺。鋼襯運輸沒有直接上壩條件。

（5）泄流底孔安裝期間，右岸碾壓混凝土還要持續(xù)澆筑，左岸碾壓混凝土因泄流底孔安裝不具備澆筑條件，按照設計要求左右岸混凝土高差不宜大于12 m。如果施工工期過長，對大壩混凝土均勻上升有很大影響，且不滿足工期計劃要求。

（6）黃藏寺泄流底孔鋼襯上游進口段布置事故檢修閘門，下游出口設弧形工作門。因此對泄流底孔鋼襯安裝、焊接、混凝土澆筑質量控制提出了更高要求。

2.2 施工對策

為保證泄流底孔的安裝質量，同時最大限度降低對土建混凝土澆筑施工的影響。決定采取以下對策進行施工：

（1）泄流底孔鋼襯的制作，就近委托有制作加工能力的工廠制作。材料的采購和排料由施工現(xiàn)場確定。

（2）泄流底孔鋼襯總重376.41 t，底孔斷面尺寸5000 mm×7000 mm。整節(jié)安裝支撐體系工作量大且復雜。經(jīng)現(xiàn)場協(xié)調(diào)，先進行底鋼襯的施工，在底鋼襯混凝土澆筑完成后再進行側鋼襯及頂鋼襯施工。這樣降低了對土建施工的影響，同時也減小了支撐體系的工程量和施工難度。

（3）泄流底孔底鋼襯寬度5250 mm，兩側鋼筋凈寬度5500 mm。為滿足施工作業(yè)要求，初步擬定由汽車吊在泄流底孔底鋼襯進行作業(yè)吊裝。經(jīng)咨詢和選型，決定采用徐工12 t 汽車吊進行吊裝作業(yè)。吊車支腿跨距：縱向距離為4.25 m，橫向距離為5.2 m。工作幅度7 m，額定起重量5900 kg。考慮到吊索具的重量， 排料時確保最大吊裝單元重量不大于5500 kg。可滿足12 t 汽車吊的流道內(nèi)進行吊裝作業(yè)的要求。

（4）分節(jié)施工雖然調(diào)整難度大但更有利于質量控制。

2.3 方案的確定

2.3.1 泄流底孔鋼襯制作單元劃分

根據(jù)施工圖紙及設計技術要求，泄流底孔鋼襯全長47.789 m?？紤]到制作工期。決定鋼襯中間節(jié)制作為寬度2500 mm 的標準節(jié)，兩端制作為非標節(jié)。同時寬度不大于2500 mm。經(jīng)計算最大吊裝單元外形尺寸為2500 mm×7000 mm（寬度×長度）。單件最大吊裝重量約5289.87 kg?？蓾M足12 t 汽車吊的作業(yè)要求。

2.3.2 泄流底孔鋼襯的運輸

鋼襯運輸至壩前EL2540 m 施工平臺，協(xié)調(diào)壩前K80 塔吊將鋼襯吊至泄流底孔安裝壩段，采用12 t汽車吊進行倒運、安裝。為確保吊車安全作業(yè)，要求作業(yè)幅度不大于6.5 m。

2.3.3 泄流底孔鋼襯的吊裝

經(jīng)現(xiàn)場確認12 t 汽車吊整機自重約16 t。依據(jù)K80 塔吊的載荷特性表，在4 倍率的工況下，53 m 范圍內(nèi)，額定起重量16.59 t。泄流底孔鋼襯安裝壩段的最前端，距K80 塔吊的直線距離為41.72 m，可滿足將12 t 汽車吊入泄流底孔鋼襯安裝工作面的要求。

2.3.4 泄流底孔鋼襯的安裝

先進行底鋼襯的施工，驗收合格后移交工作面，土建澆筑回填混凝土，待混凝土強度大于設計強度75%時，進行現(xiàn)場吊裝作業(yè)。以鋼襯下游末端作為始裝節(jié)向上游安裝，先安裝側鋼襯，后安裝頂鋼襯，進行分片組裝施工。

3 鋼襯制作

3.1 鋼襯制作施工程序

鋼板劃線、切割→鋼板對接縫→焊接主梁（工字梁）→焊接腹板→焊縫檢查→鋼襯除銹、防腐、涂裝→尺寸形狀檢查、驗收→單片鋼襯出廠。

3.2 鋼襯制作

鋼襯在加工廠制作時分解成底鋼襯、側鋼襯、頂鋼襯4 片，同時為便于現(xiàn)場安裝，頂鋼襯定位節(jié)制作時小于500 mm[1］。

3.2.1 劃線、切割

鋼襯的面板材料，根據(jù)排料圖紙，采購雙定尺板。腹板根據(jù)形狀利用CAD 進行放樣，并提前對劃線切割人員進行交底。用油漆分別標出節(jié)號、分塊編號、水流方向、水平和垂直中心線、灌漿孔位置、坡口角度以及切割線等符號。

鋼襯底板全部采用內(nèi)側V 型坡口，側鋼襯采用外側V 型坡口，頂鋼襯采用外側V 型坡口。

3.2.2 鋼襯制作

泄洪底孔鋼襯只有頂板迎水面需要卷制：先將鋼板按工藝圖要求下料，卷制為瓦片。鋼板卷制時，注意卷板方向與鋼板壓延方向一致，邊卷制邊用樣板測量校正，以保證弧度符合要求；卷板時，不許錘擊鋼板，應防止在鋼板上出現(xiàn)任何傷痕。

鋼板卷制前，清除板面附著硬質金屬絲、氧化皮等雜物，卷制過程隨時清理。

由于頂鋼襯迎水面寬度為5000 mm，卷板機寬度3000 mm，為便于運輸和卷制擬分兩瓣卷制，卷制焊縫按順水流方向預留。坡口型式選用外側V 型坡口。卷制完成后廠內(nèi)預拼，檢查合格后運輸至施工現(xiàn)場組裝焊接。分瓣面之間增加腹板進行補強。為便于運輸所有錨鉤進行現(xiàn)場焊接。

4 泄流底孔鋼襯的安裝

4.1 鋼襯安裝施工程序

施工準備→測量、放樣、校核基準點→底鋼襯支撐制作→底鋼襯安裝、調(diào)整→底鋼襯焊接→底鋼襯驗收→混凝土澆筑→鋼襯分片、分節(jié)安裝→鋼襯附件安裝→鋼襯安裝、調(diào)整→鋼襯焊接→焊縫無損檢測→工作面移交[2］。

4.2 底鋼襯支撐安裝

選用厚20 mm，邊長為300 mm 鋼板作為基礎。20#H 型鋼作為立柱，焊接底鋼襯支撐體系。支撐體系上平面高程控制在-2 mm 以內(nèi)。以壩下鋼襯安裝的終點里程向上游每隔2.5 m 安裝一個支墩，確保支墩位置為底鋼襯分節(jié)位置。以鋼襯軸線為中心，距中心兩側2 m 各安一個支墩，用槽鋼進行加固防止鋼支撐傾倒，見圖1。

圖1 底鋼襯支撐示意圖

4.3 底鋼襯安裝

以下游第一節(jié)為始裝節(jié)，安裝好定位節(jié)后從下游向上游安裝，安裝過程中復測高程、中心、里程符合設計及規(guī)范要求，進行焊接、直至安裝完成，見圖2。

圖2 底鋼襯安裝

4.4 底鋼襯混凝土澆筑

焊縫無損檢測、安裝驗收合格后，移交工作面進行底鋼襯混凝土澆筑，見圖3。

圖3 底鋼襯混凝土澆筑

4.5 側鋼襯安裝

從下游向上游開始安裝，確定側鋼襯的起始安裝里程，安裝位置，并焊接擋塊，便于鋼襯的定位。鋼襯就位后，千斤頂、手拉葫蘆等工具調(diào)整側鋼襯里程、垂直度，確定無誤后進行焊接加固。另一側鋼襯與前一塊側鋼襯的安裝方法相同，需注意的是應控制兩塊側襯最高處的水平度，見圖4。

圖4 側鋼襯安裝

4.6 頂鋼襯安裝

頂鋼襯安裝時首先進行劃線，劃出頂鋼襯的中心線，與側鋼襯焊接的邊線。并在安裝位置焊接擋塊。并測量側鋼襯頂面的平面度。然后進行安裝，安裝時注意調(diào)整頂鋼襯的高程、中心、里程。確定位置無誤時進行加固、焊接，見圖5。

圖5 頂側鋼襯安裝

4.7 安裝完成

重復側鋼襯-另一側鋼襯-頂鋼襯的安裝步驟，邊安裝邊加固邊復核邊焊接，直至安裝完成。每節(jié)側鋼襯安裝完成后安裝頂鋼襯可以形成一個較穩(wěn)定的支撐體系。下一節(jié)側鋼襯安裝完成后利用翼板與前一節(jié)側鋼襯進行焊接加固。便于質量控制，并確保施工安全。重復上面步驟完成全部鋼襯的施工。

5 結語

采用泄流底孔鋼襯分片施工技術，降低了對起重設備起重能力的要求，減小了加固支撐體系的工程量，保證了施工質量，降低了對土建施工的影響。實施效果安全可靠、操作簡單、具有良好的實用性，值得同類工程鋼襯安裝施工借鑒。