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善泥坡水电站二期工程调压井混凝土滑模施工

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  摘要:介绍了善泥坡水电站二期工程调压井混凝土的滑模设计与施工,并对滑模施工中的关键技术进行研究,提出了滑模施工的控制重点及控制措施,从理论与实际上说明了调压井混凝土采用滑模施工方案是合适的。
  关键词:善泥坡二期混凝土浇筑调压井滑模设计控制措施
  中图分类号:TU528文献标识码: A
  1、概述
  善泥坡调压井井身为圆筒型结构,调压井型式为阻抗式,井筒衬砌后内径D=23m,衬砌厚度1.5m,井身顶部平台高程为911m,底板高程840m,井筒高度为71.0m。
  2 施工重点
  本工程采用了塔吊辅助下料代替胶带机下料的施工工序,这样既减轻了滑升荷载,方便了物资的调运,提高了滑升的效率,也使得泵管更容易旋转,提高了下料的准确度。同时,本工程为了提高操作平台的安全性,在中间泵管上升处又外加了8个千斤顶,有利于形成一个整体的操作平台,安全系数大大提高了。为了提高外观的美观性与平整度,我项目部加强监管力度,采用二次振捣的施工工艺,即在滑模提升一定高度后再次振捣,增强砼的强度,也使得砼之间的衔接更到位。
  3 滑模设计
  3.1调压井井筒液压滑模混凝土衬砌分为两次进行浇筑,滑升高度71.5m。模板采用18榀主桁架梁作为模板骨架和38榀次桁架梁一道作为网格式刚性操作平台连接一体,一同滑升。
  3.2操作平台设计
   操作平台系统由滑模操作平台和辅助平台组成。
  (1)模板操作平台,因调压井井筒直径为23m,选择采用网格式刚性操作平台。底层为主桁架梁共18根,采用的是一根槽钢和两根槽钢焊接在一起相邻铺设,其槽钢型号为[ 14,其相邻间距为1m,在底部槽钢上是紧挨着的同等型号的单根槽钢共20根,间距1m,相互形成网格状。在网格状桁架量的上面是单排桁架梁,与底部主桁架梁通过Φ36与Φ25的钢筋作为支撑,形成一个整体。在井筒的外圈用间距为2m的圆形连接板环形连接一体,作为砼浇筑操作平台,整体滑升。
  辅助平台为桁架梁下端吊挂一辅助平台,平台采用L50×5角钢焊成,辅助平台80cm宽,铺脚手架厚5cm,利用Φ20钢筋悬挂在桁架梁上,其外侧设防护栏杆并挂设安全网,以确保施工人员的安全。3.3模板、围圈、提升架的选择
  模板采用P3009模板,为了便于脱模,模板的上下口按一定的锥度(0.5%)设计沿圆周一圈共配置240块,每隔60块标准模板拼接一块凑和模板,凑和模板上口宽度为290mm,下口宽度为285mm。
  围圈为[ 8槽钢,距离模板边缘15cm,上下各布设2道围圈,同时下部距离槽钢内边缘布设1道围圈。
  提升架又称作千斤顶架,它是安装千斤顶并与围圈、模板连接成整体的主要构架件,选用“F”型提升架,滑模装置上所有荷载都集中在提升架上,通过千斤顶传递给支撑杆,最后传到砼墙体上。
  3.4滑升能力验算
  (1)滑升摩擦力计算式为G1=kfs。式中k为附加影响系数,取k=1.2;f为摩擦阻力,取f=2KN/m2;s为模板外表面积,s=3.14×23×1.2=86.66m2。计算得滑升外摩擦力为207.98KN。
  (2)模板结构及施工荷载计算:①模板结构自重,G2=400KN;②脚手架自重,G3=200KN;③钢筋堆放重量,G4=150KN;④施工荷载及施工人员40人为计,T1=40KN;设备T2=30KN;工器具T3=40KN;合计为110KN。取2倍的动力荷载及1.3倍不均匀系数,则施工荷载G5=110×2×1.3=286KN。
  (3)支撑杆允许荷载能力计算式为P=π2×EI/K(UL)2。式中:E为支撑杆的弹性模量,Q235钢的E=2.1×106kg/cm2;I支撑杆的惯性矩,对Φ48×3.5钢管,I=11.35cm4;UL为计算长度,按0.7×150cm计算,k为安全系数取2,则P=3.142×2.1×106×11.35/2×(0.7×150)2=10671kg>6000kg(设计荷载),故支撑杆完全可以满足要求。
  (4)千斤顶的数量计算式为n=W/P,式中:W为总荷载W=G1+G2+G3+G4+G5=1244KN;P为千斤顶额定提升能力为50KN,安全系数取2,则千斤顶的允许承载能力为25KN。计算的千斤顶的数量为49.7台,另考虑到工作盘的受力及泵管的坠力,为安全计实际选用周边53台千斤顶外加中间固定泵管的8台千斤顶,总共61台千斤顶,以满足施工滑升能力的需要。
  4施工准备
  1千斤顶调试
  为保证滑模滑升系统正常运行使用,在安装前先进行千斤顶调试。①耐压:加压12Mpa,5分钟不渗不漏;②空载爬升:调整行程均为30mm;③负荷爬升:加荷3t记录爬杆压痕和行程大小,将压痕和行程相近的千斤顶编为一组。
  2滑模的组装及调试
  先在阻抗板上采用钢管搭设滑模体安装的操作平台,平台中心起拱8cm,使桁架安装预先有一定的起拱度,在操作平台上定出滑模工作盘中心点,模板下口圆周线,支撑杆布置圆周线,标出各支撑杆中心点的为止。组装完毕经检查调整后试滑3~5个行程,检查滑模结构是否满足设计要求,滑升系统是否正常同步提升和千斤顶的爬升情况以及工作盘面各部位的变形情况,以发现问题及时处理,滑模需经调试合格后,方可进行正常施工。
  组装时滑模体各部件的质量标准,要求不得超过下列偏差值:模板直径±2mm;提升架双向垂直度±2mm;千斤顶底板水平度±2mm;模板伤口半径±3mm;模板下口半径±3mm;提升架左右位置20mm;提升架前后位置5mm;千斤顶中轴线垂直度不允许有偏差;相临模板平整度±0.5mm;千斤顶横梁标高5mm;工作盘平整度±5mm.
  5浇筑分层及滑升时间的初步确定
  混凝土经防分离溜管入仓,分层浇筑,分层捣实,初始浇筑总厚度满足混凝土自重超过模板与混凝土之间摩擦阻力,经计算滑模高度定为1.2m可满足要求。每浇筑20~30cm高度,提升1个行程,钢筋绑扎,浇筑混凝土,提升模板,循环连续操作。
  依据混凝土的浇筑层厚度和实际初凝时间分析,初步拟定混凝土的出模时间为4h,即每一次在第一层混凝土浇筑后4小时开始进行第一次滑升,滑升高度为第一个浇筑层,从第二次滑升开始,每隔4h滑升一个浇筑层。
  6滑模施工
  调压井井筒混凝土分三次分段滑升浇筑,及在高程为EL876.00和EL911.00两处滑升浇筑完成。
  6.1滑模施工主要流程
  滑模混凝土施工流程:混凝土下料→平仓振捣→滑升→抹面→养护→钢筋安装→转下一个循环......
  6.2滑模施工工艺
  6.2.1初滑
  滑模系统组装完毕及液压、电气调试后,开始浇筑混凝土。通过初滑观察出模的混凝土有无流淌和拉裂现象,且用手指挤压,有无硬的感觉,并留出1mm左右的指印,实验能否用抹子抹平等,以便在下一次滑升时,及时调整管升有关参数。
  6.2.2正常滑升
  施工转入正常滑升后,根据拌合系统实际拌合能力和泵机的输送能力,确定合理的滑升速度,按混凝土出模进间4h控制,衬砌厚度为1.5m,日平均滑升高度控制在l.6~2.0m之间。
   (l)供料系统布置及混凝土入仓在引水隧洞2#施工支洞岔洞布置1台高压泵机,泵管沿围岩壁面竖向布置,中间接连300的斜向溜管,在斜向溜管的出料口,安装一段长的活动溜筒在滑模操作平台上,在调压井EL911.00平台上安装塔吊,用钢丝绳拴在活动溜筒上,带动滑行,最后将混凝土传送到浇筑部位入仓。
   (2)混凝土采用浇筑先平仓后援捣,严禁以振捣代替平仓,振捣以混凝土粗骨料显著下沉,不出现气泡,开始泛浆时即可;混凝土用Φ70软轴振捣器进行振捣;振捣器的移动距离不超过其有效半径的0.75倍,保持振捣器垂直插入下层混凝土内,深度不超过5cm。
   (3)抹面是滑模混凝土的一道重要工序,在混凝土出模后,及时用抹子在混凝土表面用原浆整平、收光,平整度满足规范要求。
  (4)测量控制模体偏移,由于滑模在滑升过程中,受各种不均匀动力影响,模体会发生偏移,要求每滑升一个升程(20cm)时测量检查,模体的水平偏差或垂直偏差,发现偏差及时纠偏,以控制混凝土体形变形在3cm之内。
  7 进度控制
  善泥坡水电站而去衬砌工程调压井滑模施工自2013年5月10日开始,至2013年7月 15日 结束,共用了65d,滑升高度71.5m,滑模施工的混凝土质量满足设计要求,这也表明了调压井的混凝土才有滑模施工是可行的。
  
  作者简介:
  1、何才,男,助理工程师,中国葛洲坝集团有限公司西南分公司科员,从事质量检查工作。
  2、宋江津,男,工程师,中国葛洲坝集团有限公司西南分公司善泥坡项目部副总经理。
  3、邓康停,男,助理工程师,中国葛洲坝集团有限公司西南分公司善泥坡项目部质保部部长。

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