巖壁吊車梁鏡面混凝土施工技術(shù)

曹子浩,陳恒宇,向 燕

(中國水利水電第五工程局有限公司,成都 610066)

1 概述

巖壁吊車梁是抽水蓄能電站地下廠房施工的關(guān)鍵部位,位于地下廠房的上下游邊墻位置,主要應用于地下廠房中機電設備的安裝、維修等。巖壁吊車梁施工質(zhì)量直接影響梁體受力機構(gòu),高質(zhì)量施工是后期橋機運行安全的有利保障。

本文依托浙江天臺抽水蓄能項目巖壁吊車梁混凝土施工,對巖壁吊車梁鏡面混凝土施工技術(shù)進行闡述。天臺抽水蓄能項目巖壁吊車梁2.85 m×1.75 m(高×寬),總長351.8 m,共31倉,混凝土外觀均達到“鏡面”效果。

2 施工難點

(1)巖壁吊車梁混凝土影響主廠房后續(xù)開挖施工,為滿足后續(xù)施工需求,巖壁吊車梁混凝土需短時間內(nèi)完成施工作業(yè),造成施工期間強度增大,需加大資源投入、合理規(guī)劃施工,以保證巖錯梁混凝土施工工期要求[1]。

(2)主廠房巖壁吊車梁作為永久外露結(jié)構(gòu)面,對混凝土外觀質(zhì)量要求高。

(3)巖壁吊車梁混凝土屬于高約束區(qū)混凝土,體積大、溫升高,為了保證施工質(zhì)量,減少混凝土溫度裂縫,須嚴格控制混凝土澆筑溫度,采取適當?shù)臏乜卮胧?。同時,配合比設計需反復論證,盡量減少膠凝材料摻量,拌合過程中確保精準稱量。

(4)巖壁吊車梁鋼筋布置密集,與ABC錨桿相互交叉布置,鋼筋安裝施工難度大,制約巖壁吊車梁混凝土施工進度。

3 施工工藝流程及要點

3.1 施工工藝流程

巖壁吊車梁混凝土施工工藝流程詳見圖1。

圖1 巖壁吊車梁混凝土施工工藝流程

3.2 施工要點

3.2.1 施工準備

(1)巖壁梁混凝土在第Ⅲ層結(jié)構(gòu)預裂完成后再進行施工,減少后續(xù)開挖對巖壁吊車梁混凝土的干擾。

(2)采用人工清除巖壁吊車梁范圍內(nèi)巖面上的松動巖塊、灰塵、散落的混凝土,局部遇地質(zhì)光滑巖面需進行鑿毛,并用清水沖洗干凈,保證混凝土澆筑時巖面為濕潤狀態(tài)。

(3)測量員根據(jù)控制點放出巖壁吊車梁和吊頂支撐的輪廓線,以便立模和綁扎鋼筋。

(4)在模板支撐架系底部采用開挖石渣回填鋪筑平臺,單側(cè)平臺長175.9 m、寬3.0m、頂面標高控制在高程107.200m,采用26 t振動碾分層壓實,在平臺上部澆筑一層20 cm厚的C30混凝土,作為腳手架搭設基礎,保證腳手架基礎穩(wěn)定堅實。

3.2.2 盤扣架搭設

巖壁梁混凝土施工的支撐方式:以承插型盤扣式腳手架支承為主,輔以鋼筋斜拉加固,側(cè)模用預埋拉模錨筋連接拉筋的方式固定。

模板支撐架與施工腳手架分開搭設,避免因操作不當導致模板變形、移位。模板支撐架寬1.2 m,沿主副廠房軸線方向搭設,立桿縱距為0.6 m、橫距為0.6 m、步距為0.9 m,連墻件間排距為3.0m×3.0m、呈梅花形布置?？v向每隔6.0m設置一道橫向剪刀撐;洞軸線側(cè)每隔2.4m設置一道縱向剪刀撐,頂部設置可調(diào)托撐、下部設置可調(diào)底座。施工腳手架立桿縱距為0.9 m、橫距為0.9 m、步距為0.9 m,采用φ48 mm鋼管與邊墻錨桿固定連接。

主副廠房上、下游巖壁吊車梁共設置4處固定斜梯為安全通道,安全通道采用盤扣架架設,其安全通道坡比按照1∶3控制,爬梯兩側(cè)設置扶手欄桿,底部設置踢腳板。

3.2.3 鋼筋安裝

鋼筋安裝前在巖壁吊車梁巖臺處設置架立筋,架立筋采用φ16鋼筋20 cm×20 cm網(wǎng)狀布置在混凝土接觸巖面位置,架立筋通過焊接形成整體,設置30 cm插筋進行固定(入巖20 cm),并與ABC錨桿交叉位置通過8#鐵絲綁扎固定。

保護層采用強度不低于結(jié)構(gòu)設計強度的混凝土墊塊,設置在鋼筋與模板之間?；炷翂|塊現(xiàn)場加工制作,制作時在墊塊模具內(nèi)埋設20 cmφ16鋼筋,便于與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接固定。墊塊安裝時采用交錯布置,間隔1.5 m。

鋼筋安裝前檢查成品鋼筋型號規(guī)格、外形尺寸和數(shù)量等是否與設計圖紙及配料單相符;測量放樣的架立筋位置、每肢鋼筋安裝位置是否準確。檢查合格后進行鋼筋逐肢拼裝。首先,依次將C28、C25結(jié)構(gòu)筋擺放在架立筋上并綁扎固定;同時,將巖壁吊車梁斜面部分C16箍筋按由下至上的順序套至結(jié)構(gòu)筋底端,結(jié)構(gòu)筋固定后,先安裝底部斜面箍筋,再安裝上部箍筋,最后將C22水平縱向鋼筋穿至各層箍筋位置并綁扎固定。水平縱向鋼筋采用焊接的方式進行安裝便于后續(xù)的鋼筋連續(xù)作業(yè)。

3.2.4 模板施工

巖壁吊車梁混凝土澆筑模板采用平整度、強度較好的木模板+PE板,倉面內(nèi)不設拉筋。端模采用免拆模板,便于鋼筋連續(xù)安裝施工不受堵頭模板施工影響。底模在盤扣架上布置角鋼支撐桁架,以進行底模加固。為保證底模安裝平順,在上鋼筋之前根據(jù)測量放樣點定出巖壁吊車梁底部邊線,用砂漿進行巖面找平。模板在拼裝場地提前拼裝完成,要求木模板拼裝平整無錯臺,PE板錯縫平鋪于木模板上。待鋼筋綁扎完成、支撐桁架安裝就位后開始安裝底模及側(cè)模。

巖壁吊車梁模板采用外拉內(nèi)撐的方式進行加固,在模板外側(cè)水平方向布置[10槽鋼,間距45 cm;豎向布置雙拼I16槽鋼,間距1m。拉筋采用20的精軋螺紋鋼及對應的螺母,墊板采用15 cm×15 cm的鋼板,厚度為1.5 cm。為方便模板加固,在每2根槽鋼中間增加1根50 mm×10 mm方木。堵頭模板采用5 cm×10 cm@30 cm方木作為背帶,背帶后采用φ48 mm×3.6 mm@80 cm鋼管和φ12拉筋進行加固。鍵槽及模板縫間采用雙面膠填滿、密封。

3.2.5 埋件安裝

巖壁吊車梁混凝土內(nèi)預埋件包括冷卻水管、接地扁鋼、排水管、照明管路和橋機軌道埋件等。

預埋件安裝時先由測量人員按照設計圖紙所示預埋件位置分類計算預埋件放樣數(shù)據(jù),現(xiàn)場實地按照審核的預埋件放樣數(shù)據(jù)放樣中心點,采用紅色噴漆標定在鋼筋網(wǎng)或模板上,管線預埋件按照圖紙所示預埋件位置分別在模板上開孔。橋機軌道螺栓連接件采用手工電弧焊固定在鋼筋網(wǎng)上,照明埋管、觀測埋管、排水管埋件穿越鋼筋網(wǎng)的位置設置“井”字加強筋固定,采用手工電弧焊固定在鋼筋網(wǎng)上,上、下端口頂在模板面上并密封。

混凝土在澆筑過程中,振動棒避免與預埋件直接接觸,在預埋件附近,需小心謹慎,邊振搗邊觀察預埋件,及時校正預埋件位置,保證其不產(chǎn)生過大位移?；炷脸尚秃?需加強混凝土養(yǎng)護,防止混凝土產(chǎn)生干縮變形引起預埋件內(nèi)空鼓,同時,拆模要先拆側(cè)面模板,放松螺栓等固定裝置,輕擊預埋件處模板,待松勁后拆除,以防拆除模板時因混凝土強度過低而破壞錨筋與混凝土之間的握裹力,從而確保預埋件施工質(zhì)量。

3.2.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護

混凝土施工采取跳倉澆筑,相鄰混凝土塊間歇齡期為7 d,每倉鋼筋預留4～5根鋼筋不綁扎固定,作為倉面清理的進人孔,倉面清理完成后再按照鋼筋安裝要求綁扎或手工電弧焊接固定。

混凝土采用25 t汽車吊配合1.0m3側(cè)斜式放料吊罐垂直運輸入倉,混凝土分層澆筑、薄層平鋪、對稱下料,最大攤鋪厚度控制在30 cm左右,澆筑時由一端向另一端逐層推進,混凝土入倉后及時采用φ50振搗棒平倉振搗,不得堆積。澆筑過程中發(fā)現(xiàn)骨料堆積,采用人工及時清理,使其均勻分布在砂漿較多處,不得用水泥砂漿覆蓋,以免造成局部混凝土缺陷。

澆筑過程中,安排模板工和鋼筋工對倉位進行巡視檢查,發(fā)現(xiàn)變形、漏漿、異響等異常情況及時處理,同時現(xiàn)場質(zhì)檢人員采用溫度計監(jiān)測混凝土澆筑時的溫度變化情況并做好記錄[2]。

采用φ70型插入式振搗器配合φ50型插入式振搗器及時振搗混凝土,φ70型振搗器用于倉面大面積振搗,φ50型振搗器對倉面邊角模板邊緣等狹小區(qū)域進行輔助振搗。在混凝土澆筑過程中安排專人每平鋪一層混凝土后,及時對模板上部迸濺在模板上的水泥漿進行擦除,保證模板的清潔。

混凝土運至現(xiàn)場后,項目部試驗人員針對開倉部位按照規(guī)范要求現(xiàn)場成型混凝土抗壓標準試件及同期養(yǎng)護試件(兩者均不少于1組),其中混凝土抗壓標準試件作為甲供混凝土質(zhì)量校核試樣,同期養(yǎng)護試件作為混凝土養(yǎng)護效果、確定最佳拆模時間的驗查試樣。

混凝土封倉后12 h左右在混凝土頂面覆蓋養(yǎng)護毯并灑水養(yǎng)護,灑水養(yǎng)護時間不少于28 d。

3.2.7 混凝土溫控措施

巖壁吊車梁混凝土屬于高約束區(qū)混凝土,體積大、溫升高,為了保證施工質(zhì)量,降低混凝土水化熱,采取一定溫控措施可以有效解決水化熱反應,比如澆筑預冷混凝土、在混凝土內(nèi)不埋設冷卻水管、布置冷水機組,進行通水冷卻,降低混凝土內(nèi)部溫度。

(1)控制混凝土溫度

廠房巖壁吊車梁混凝土計劃在12月-翌年1月澆筑。技術(shù)要求規(guī)定混凝土入倉溫度嚴格控制在18 ℃以下,內(nèi)外溫差小于20 ℃。根據(jù)往年混凝土澆筑溫度記錄顯示,混凝土入倉溫度普遍在15～18 ℃,滿足巖壁吊車梁混凝土澆筑溫度要求。當混凝土溫度超過18 ℃時,拌合站增加冷水機組,采用冷卻水進行混凝土拌合,并對骨料進行冷水沖洗降溫。

(2)混凝土澆筑過程中的溫度控制

開倉前要編制倉面設計,并將施工方法、資源投入、質(zhì)量要求、倉面規(guī)劃等內(nèi)容體現(xiàn)在倉面工藝設計中,進而指導作業(yè)隊施工[3]。為了保證混凝土澆筑過程中的溫度控制,采用小分層鋪筑的方法進行施工,分層厚度按30 cm控制;同時,為減少混凝土層間間隔時間,要保證混凝土入倉強度,進而改善混凝土層間結(jié)合質(zhì)量。

(3)通水冷卻

通水冷卻主要用于控制最高溫度、基礎溫差和內(nèi)外溫差在設計允許范圍內(nèi),將混凝土冷卻到要求的溫度。為了防止通水冷卻時水溫與混凝土溫差過大、冷卻速度過快和冷卻幅度太大而造成混凝土產(chǎn)生溫度裂縫,冷卻過程中要根據(jù)現(xiàn)場實際情況對冷卻水溫、流速、時間進行調(diào)整。在混凝土開始澆筑即開始初期通水,通水時間一般為14 d?；炷翜囟扰c水溫之差不超過25 ℃,冷卻水溫度不高于22 ℃,通水流量1.5～2.0m3/h,冷卻時混凝土日降溫不應超過0.5～1.0 ℃,冷卻水進出口方向應24 h交換一次。

(4)溫度監(jiān)測

在每倉混凝土內(nèi)埋設3支無線溫度采集器,對混凝土內(nèi)部溫度進行監(jiān)測,在開始澆筑的3 d內(nèi)應每隔4 h監(jiān)測一次,3 d后每天至少測溫2次?；炷翝仓陂g按每4 h/次頻率監(jiān)測原材料溫度、倉內(nèi)外空氣溫度、出機口溫度、入倉溫度等,并對冷卻水進出口溫度、壓力、流量及混凝土內(nèi)部溫度變化過程等內(nèi)容進行監(jiān)測記錄,同時,做好相關(guān)數(shù)據(jù)分析,針對溫度變化情況及時調(diào)整相關(guān)溫控措施。溫度計埋設位置詳見圖2。

圖2 溫度計埋設位置

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

(1)在原木模板表面增加一層3 mm厚PE板,PE板具有韌性高、抗拉、耐腐蝕、耐低溫、耐磨性能好等特點;PE板與原模板縫交錯布置,可有效減小錯臺和模板縫,提高巖錨梁模板平整度;PE板表面光滑,表面具有一層保護膜在模板安裝前拆去,無需再涂刷脫模劑即可達到鏡面效果。

(2)在混凝土澆筑過程中安排專人每平鋪一層混凝土后,及時對模板上部迸濺在模板上的水泥漿進行擦除,保證模板的清潔。

(3)加強混凝土振搗控制,靠模板側(cè)采用小型號的混凝土振搗器進行振搗,同時,固定有經(jīng)驗的振搗工對模板側(cè)進行振搗施工。

(4)采用自制混凝土墊塊,混凝土墊塊制作時先預埋設20 cmφ16鋼筋,與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接固定,增強墊塊支撐強度,避免鋼筋露筋。

(5)模板支撐體系采用定型鋼支撐,在混凝土倉外設置拉筋,避免了混凝土后期拉筋處理問題,大大提高了混凝土外觀質(zhì)量。

(6)加強巖錨梁混凝土溫度監(jiān)測,根據(jù)溫控數(shù)據(jù)實時調(diào)整溫控措施,溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用多路遠程防水型無線溫度監(jiān)測儀,可以保證數(shù)據(jù)及時收集分析,電源采用24V的固定蓄能電池確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定接收。

(7)巖梁混凝土水泥用量較大,因而混凝土水化熱溫升較大,為避免溫度應力超限導致混凝土開裂,施工應采取必要的溫控措施,混凝土入倉溫度應嚴格控制在18 ℃以下,混凝土內(nèi)外溫差小于20 ℃,當混凝土與冷卻水溫度差超過20 ℃后,應立即停止通水冷卻并做好外部保溫,有條件的可以通溫水冷卻。

5 結(jié)語

目前我國的風、光等新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,處于綠色低碳能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。根據(jù)新能源產(chǎn)能的特點,需要調(diào)節(jié)電源進行輔助以保證產(chǎn)能的有效運用,避免資源浪費,進而對抽水蓄能開發(fā)提出更高需求。巖壁吊車梁作為抽蓄電站地下廠房施工的重中之重,也是地下廠房質(zhì)量控制重點,通過巖壁吊車梁施工技術(shù)研究,總結(jié)形成優(yōu)異的巖壁吊車梁鏡面混凝土施工工藝,進而打造高質(zhì)量、強競爭的精品抽蓄產(chǎn)業(yè)品牌。