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滑模技术在白山抽水蓄能电站进水口拦污栅墩施工中的应用
发布者:站长 发布时间:2012-1-18 17:53:54 阅读:2674

滑模技术在白山抽水蓄能电站进水口拦污栅墩施工中的应用
1 工程概况
白山水库进水口由1#、2#引水洞进水口组成,两个进水口方位角均为SW225°,结构相同,为岸塔式结构。每个进水口结构由引渠段、拦污栅段、扩散段、闸门井段、闸后渐变段组成。
进水口墩高29·4m,拦污栅长12·0 m,座落新鲜基岩上, 1#、2#进口拦污栅底板厚1·5 m,栅墩各由两个边墩和一个中墩组成,中墩、边墩厚1·5 m。1#、2#拦污栅之间有一宽6·4 m的岩柱相隔。拦污栅底高程275·600m,顶部高程为303·500 m。孔口尺寸为2-4·3m×10·9m(宽×高),在高程287·500 m有一防涡梁平台,防涡梁选用斜式防涡梁,角度为45°,断面为0·7m×1·0 m(宽×高),间距1·0 m,共设两排。防涡梁下部中、边墩分别与拦污栅墩相连,两个进水口的拦污栅墩顶高程303·500 m均布置一个宽7·0 m的拦污栅检修平台,有四个拦污栅启吊孔口。平台同时做为白山二期变压器返厂检修的交通通道,拦污栅采用临时设备进行检修,不设永久启吊设备。
2 施工方案
1#、2#进口拦污栅墩的结构尺寸相同,所以两个边墩和一个中墩只制做一套模体。拦污栅墩具备滑模施工时,先进行2#拦污栅墩的滑模施工。2#拦污栅墩的中墩在桩号0+004处作一施工缝,桩号0+004~0+009段与引水洞边墙滑模做成一个整体进行施工。2#拦污栅墩滑到高程284·670 m、286·170 m时,进行防涡梁浇筑支撑钢板埋件的预埋,滑到高程286·500 m时进行防涡梁梁盒的埋设。滑模滑到高程287·500 m时停滑,进行滑模模体的改装。滑模改装完成并符合各项施工要求后,继续向上滑升,滑到高程292·175 m、293·675 m、296·175 m、298·675 m时,进行联系梁浇筑支撑钢板埋件的预埋,在高程294·000 m、299·000 m进行联系梁梁窝的埋设。联系梁采用滑模完成后现浇完成。滑模滑升到高程303·500 m结束,滑模滑空后进行滑模的拆除。滑模拆除后直接运至1#拦污栅墩的基础上进行1#拦污栅墩滑模的组装。在1#拦污栅墩滑模施工的同时,进行2#拦污栅墩防涡梁及2#拦污栅墩联系梁的施工。1#拦污栅墩的施工过程与2#拦污栅墩相同。
3 滑模设计
白山抽水蓄能电站进水口拦污栅墩设计采用液压整体滑升模板施工,为保证质量,滑模采用整体钢结构,滑升动力装置为HY-36S型自动调平液压控制台。
(1)模板。
直墙段模板采用δ5 mm钢板制作而成,曲线段模板(与引水洞边墙一起施工)采用δ5 mm的钢板压制而成,用┖50×5的角钢作为加筋肋。竖向角钢的间距为540 mm,相临竖向角钢之间用┖50×5的角钢相连加固,并用两道水平┖50×5的角钢与围圈相连。围圈主要用来加固模板,使其成为一个整体。围圈采用上下两道,选用14#槽钢,上围圈距模板上口400 mm,下围圈距模板下口200 mm,上下围圈间距650 mm,节间采用螺栓连接,上下围圈接头错开并同模板接头错开。
(2)提升系统。
提升架是滑模与混凝土间的联系构件,主要用于支撑模板、围圈、滑模盘,并且通过安装在顶部的千斤顶支撑在爬杆上,整个滑升荷载将通过提升架传递给爬杆,爬杆由48的钢管制成,根据施工经验和常规设计,采用[18槽钢制成“7”型提升架。
(3)滑模盘。
滑模盘分为操作盘和辅助盘;操作盘为施工的操作平台,承受工作、物料等荷载操作盘框架采用桁架梁结构上铺δ5 cm的马道板。由于混凝土施工过程中侧向受力较大,为确保操作盘的刚度,经过计算选用┖100角钢加工制做的1 000mm×800mm复式桁架梁。
辅助盘:为养护、修面、预埋处理的工作平台,采用钢木结构悬吊布置,沿混凝土面布置一周宽60mm的平台,上铺马道板,用25圆钢悬挂在提升架和桁架梁上。
(4)液压系统。
选用HQ-100型千斤顶,设计承载能力为10 000 kg,爬升行程40 mm,液压控制台为HY-36S型自动调平液压控制台,并通过高压油管同千斤顶相连,形成液压系统。
(5)辅助系统。
包括洒水养护、中心测量、水平测量等装置。洒水管用胶质软管制成,固定在辅助盘上,沿混凝土壁均匀布孔。
中心测量用重垂线,观察模体的水平位移,在模体的三个不同位置设三根重垂线。水平测量利用水准管理,观察滑模盘的水平度。
4 滑模施工
4·1 钢筋绑扎
滑模施工的特点是钢筋绑扎、混凝土浇筑滑模滑升平行作业,连续进行互相适应,模体就位后,按设计进行钢筋绑扎、对接,对接及焊接要符合设
计规范要求。钢筋骨架按设计断面设置,在架立筋上安装钢筋。钢筋保护层采用预制垫块成型,并与主筋绑扎在一起。其他部位钢筋安装按常规方法进行绑扎和焊接施工。钢筋焊接时单面焊长度不小于10 d,双面焊不小于5 d;钢筋绑扎时,搭接长度不小于35 d。钢筋绑扎随滑模体滑升连续施工,爬杆采用丝扣连接。
4·2 混凝土运输、下料及上下人员
混凝土由搅拌站提供,用拌和车运到工地,经吊设在交通洞洞口高程303·5 m平台的下料钢管流到溜槽上,经溜槽缓冲入仓。钢筋及其它材料采用
吊笼,用卷扬机提升到工作面,人员由吊挂在滑模上的爬梯上下。
4·3 滑模施工工艺
(1)模板基本要求:模板的设计、制作和安装应保证模板结构有足够的强度和刚度,能承受混凝土浇筑和振捣的侧向压力和振动力,防止产生移位,确保混凝土结构外形尺寸准确,并具有足够的密封性,以避免漏浆。
(2)模板的制作:模板的制作满足施工图纸要求和建筑物外形,其制作允许偏差不超过《水工混凝土施工规范》(SDJ 207—82)中有关规定。
(3)安装模板:模板应具有足够的强度、刚度及稳定性,模板安装时采用扣件连接,按施工图纸进行模板安装的测量放样,重要结构应设置必要的控制点,以便检查校正;模板安装过程中,设置足够的临时固定设施,以防变形和倾覆;模板每次使用前清洗干净,安装好的模板整体表面光洁平整,接缝严密,为防锈和拆模方便,钢模面板涂刷矿物油类的防锈保护涂料,不得采用污染混凝土的油剂,不得影响混凝土或钢筋混凝土的质量。
拦污栅墩身混凝土模板采用定制悬臂组合钢模板支立成形,钢模板尺寸为7 m×3 m。钢模板外侧距离模板上端0·7m处采用┖40角钢焊接一工作平台,
工作平台长度为7·0 m,宽度为0·5 m,四周均采用16钢筋焊接成护栏,钢筋间距为30 cm,护拦高度为1·2 m,护栏底部铺设钢跳板。钢模板安装采用吊装就位,钢模板之间采用螺栓进行对拉焊接,对拉螺栓全部用特制塑料套管套上,拉筋靠模板处用特制塑料锥套套好,拆模后,抽出拉筋和锥套并用砂浆封堵拉筋孔。
(4)模体结构安装要求。
①滑模安装应执行有关规程规范要求。
②根据施工图纸测量放线,划出轴线及混凝土内外边线。
③安装提升架、支托与围圈,在安装过程中要采取临时加固措施。
④模板安装,根据设计要求位置,将各种模板按混凝土外边线安装就位,应特别注意各模板接头及与圆弧模板的接头等部位。
⑤安装承重爬杆和千斤顶,爬杆与起滑面露出钢筋要用丝扣连接应保证垂直位置准确,千斤顶在安装前须检查验证,安装在提升架上应保证它中心
孔垂直。
⑥用5 cm厚木板或钢跳板铺设施工平台,要留出上下通道的位置,做好安全栏杆。
⑦安装液压控制系统。
⑧模板安装应制成自下而上向内倾斜约模板高的0·3%,绝对不允许出现两侧模板平行或出现倒锥形现象,模板安装前应将板面清理并涂刷脱模剂,模板安装位置与设计位置的偏差按上口-3mm,下口+3mm进行控制。
⑨爬杆使用丝扣连接并保证任意截面连接根数不超过总根数的一半。
(5)混凝土浇筑。
滑模施工按以下顺序进行:下料平仓振捣滑升钢筋绑扎下料。滑模施工时四周均匀下料,按分层30 cm一层进行,以保证滑动模板均匀滑升和滑模体相对稳定。滑升时必须严格执行分层浇筑制度,并且下料应均匀对称,以防止模体倾斜和扭转。仓面内注意薄层平起,分层厚度严格按规范要求进行,控制浇筑速度,防止模板变形,在平仓过程中,要认真、仔细,防止骨料分离、集中,注意层间结合,加强振捣,确保混凝土连续浇筑,防止出现冷缝;浇筑过程中,支模和钢筋工人要加强巡视和维护,发现异常情况及时汇报,及时研究处理办法。混凝土振捣采用50软轴振捣棒振捣,振捣随分层浇筑进行,振捣棒的插入深度应在本层与下层交接面下5 cm,不宜超过下层5 cm,要求振捣密实,严防漏振和过振的现象发生,模板滑升时停止振捣。滑模正常滑升根据现场施工情况确定合理的滑升速度,即混凝土的脱模强度达到0·2~0·4 MPa时,为适宜的滑模滑升强度。按正常滑升每次间隔1 h,控制滑升高度30 cm,日滑升高度控制在3·0 m左右。混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下六个步骤进行:第一次浇筑100 mm厚半骨料的混凝土或砂浆,接着按分层300 mm浇筑两层,厚度达到700 mm时,开始滑升30~50 mm检查脱模的混凝土凝固是否合适,第四层浇筑后滑升150 mm,继续浇筑第五层,滑升150~200 mm,第六层浇筑后滑升200 mm,若无异常情况,便可进行正常浇筑。
(6)模体滑升。
滑模系统主要由千斤顶作用于爬杆带动整个提升系统向上提升,模板与围圈间钢管与模板进行铰连接,系统提升时松开模板与钢管的连接,然后提升提升架、围圈以及以上框架系统,钢管与模板间产生相对滑动,钢管随提升架一起滑升,而模板却在原位置不提升,待系统上升到下次浇筑高度后,将下部模板拆除安装至上部,与钢管铰结好即完成了模板系统的提升和安装过程,即可进行下一步浇筑工序。混凝土浇筑前对模体滑升系统进行调试,检测各部位是否正常工作,直至整个滑模系统工作正常后才可进行混凝土浇筑。
模板初次滑升要缓慢进行,并在此过程中对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查,发现问题及时处理,待一切正常后方可
进行正常浇筑和滑升。施工进入正常浇筑和滑升时,应尽量保持连续施工,并设专人观察和分析混凝土表面情况,根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑高度。初升时须先将模板提升2~3个行程,对混凝土出模强度、模板和液压系统全面检查后,如一切正常,方可正常滑升。混凝土脱模强度应控制在0·2~0·4 MPa,模体每次滑升35~45cm,时间间隔为2 h。模体滑升过程中要求整体平稳上升,滑至预定高程后检查各部位是否处于符合要求预定位置。如一切符合要求即可进行混凝土浇筑。依据下列情况进行鉴别:滑升过程中能听到“沙沙”的声音;出模的混凝土无流淌和拉裂现象,手按有硬的感觉,并留有1 mm左右的指印;能用抹子抹平。
滑升过程中有专人检查千斤顶的情况,观察爬杆上的压痕和受力状态是否正常,检查滑模中心线及操作盘的水平度。
(7)表面修整及养护。
混凝土表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序,当混凝土脱模后,须立即进行此项工作。一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补,如表面平整亦可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件,减少裂缝,在辅助盘上设洒水管喷水对混凝土进行养护。
(8)预埋件及预留处理。
由于拦污栅槽有二期混凝土工程,需凿毛和埋件处理;针对不同埋件设专人及时进行处理。
(9)停滑措施及施工缝处理。
滑模施工要连续进行,因意外停滑时应采取“停滑措施”混凝土停止浇筑后,每隔0·5~1 h,滑升1~2个行程,直到混凝土与模板不再粘结(一般4 h
左右)。由于施工造成施工缝,应按水电施工规范要求进行施工缝处理。
(10)滑模控制。
滑模中线控制,为保证拦污栅门槽中心不发生偏移,在两边门槽及前脸拦污栅墩中心,各悬挂一根垂线进行中心测量控制,同时也保证其它部位的测量要求。
滑模水平控制,一是利用千斤顶的同步器进行水平控制,二是利用全站仪测量,进行水平及边线检查。
垂直度观测,混凝土每浇筑2m高进行一次垂直观测,垂直观测采用激光铅直仪或经纬仪。如发现形体偏差大于允许值,立即停工,采取纠正措施后,才能恢复施工。
(11)拆模及倒模。
在混凝土强度达到3·5MPa后,并保证其表面不因拆模而损坏时再拆除。滑模滑升至指定位置时,将滑模滑空后,利用卷扬在高处拆除,拆除的下层模板必须清除干净,并涂刷脱模剂,将所拆卸模板安装到上部相应位置,拆卸时人站在吊架上,拆卸时要轻敲轻放,保护好刚拆除后的混凝土面。根据另外拦污栅墩尺寸进行改装。滑模装置拆除应注意以下事项:必须在统一指挥下进行,并预先编制安全措施;操作人员安全护具必须配带齐全;拆卸的滑模部件要严格检查,捆绑牢固后下放。
(12)脱模后混凝土养护。
脱模后的混凝土应避免阳光曝晒,必须及时养护,养护期不小于14 d,采用喷水养护,应始终保持混凝土表面湿润。
5 滑模施工中出现问题及处理
滑模施工中出现问题有:滑模操作盘倾斜、滑模盘平移、扭转、模板变形、混凝土表面缺陷、爬杆弯曲等,其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步,荷载不均匀,浇筑不对称,纠偏过急等。因此,在施工中首先把好质量关,加强观测检查工作,确保良好运行状态,发现问题及时解决。
(1)纠偏。
利用千斤顶自身纠偏,即关闭1/5的千斤顶,然后滑升2~3行程,不同情况,施加一定外力(利用边墙锚杆配合导链、机械千斤顶顶压)给予纠偏。所
有纠偏工作不能操之过急,以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、爬杆弯曲等事故发生。
(2)爬杆弯曲处理。
爬杆弯曲时,采用加焊钢筋或斜支撑,弯曲严重时切断,接入爬杆重新与下部爬杆焊接,并加焊“人”字型斜支撑。
(3)模板变形处理。
对部分变形较小的模板采用撑杆加压复原,变形严重时,将模板拆除修复。
(4)混凝土表面缺陷处理。
应设专人检查脱模后的混凝土的质量,及时进行处理。采用局部立模,补上比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平。
6 保证措施
(1)施工前,对混凝土的配合比、外加剂进行试验工作,测定混凝土的塌落度、凝固时间,为滑模做好技术准备。
(2)从滑模组装到混凝土浇筑施工,严格按照拦污栅墩周边线进行控制,确保其垂直度,偏差要符合施工质量技术要求。
(3)严格按照分层分片对称浇筑混凝土,每次滑升间隔时间不超过2 h,滑升高度最大不超过300mm。
(4)每次浇筑后必须露出最上面一层横筋,钢筋绑扎间距符合要求,每层钢筋基本上呈一水平面,上下层之间接头要错开,竖筋间距按设计布置均匀,相邻钢筋的接头要错开,在同一水平面的钢筋接头数应小于总数的1/5。
(5)盘上要经常备用一部分钢筋,竖筋不超过50根,横筋不少于3层。
(6)在滑升的过程中,每次滑升要进行一次测量工作,发现问题及时处理。
(7)交接班应在工作面进行,了解上班滑升情况和发现问题,制定本班的滑升方式,并滑升2~3个行程进行测定。
(8)加强设备的使用和维护工作,控制箱在每次滑升前油泵空转1~2 min,给油终了时间2~3 s,回油时间不少于10 s,在滑升过程中应了解设备运行状态,有无漏油和其它异常现象,工作不正常的千斤顶要及时更换,拆开检修备用。
(9)因故停止浇筑混凝土超过2 h,应采取“紧急停滑措施”并对停工造成的施工缝认真处理。
7 结 语
通过在进水口拦污栅墩施工中采用滑模法施工取得的效果,证明了直墙采用滑模法施工的优越性,同现支模板相比: (1)节省了大量钢模板和支撑用木材,同时也节省了立模和打支撑的时间,缩短了工期; (2)混凝土内在质量和表面质量得到了保证,取消了现支模板用的拉条,节约了材料,也减少了混凝土表面拉条处理工作; (3)滑模在施工中,可一次滑升到顶,减少了水平施工缝; (4)滑模施工在操作盘上进行,工作面平整,施工作业安全; (5)节省了大量钢模板、木材,使得工作面物料少,施工环境好。在白山水库进水口拦污栅墩混凝土施工中,充分体现了滑模的优点,大大提高了施工进度,保证了在汛期前完成混凝土施工,达到拦洪度汛以及合同目标要求。通过实践,认为具有一定长度的或高边墙的混凝土施工,当现支模板需要分层进行时,应优先选用滑模施工工艺。
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