溪洛渡水电站尾水洞底板圆弧砼翻模施工技术

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  摘 要:金沙江溪洛渡水电站左岸厂房尾水系统布置有1#、2#、3#尾水洞,衬砌后断面尺寸为15m×20m,底板两侧带圆弧,圆弧半径为2.5m,典型衬厚1.00m~1.50m。采用传统的组合钢模板或木模板,模板施工繁琐、拆除抹面施工难度大,经分析选比,采用圆弧翻转钢模板,很好的解决了底板两侧圆弧成形和拆模抹面施工问题,圆弧段混凝土浇筑质量得到保障。其施工技术值得类似工程借鉴。
  关键词:尾水洞;底板圆弧砼;翻模;施工技术
  1 概述
  金沙江溪洛渡水电站左岸厂房尾水系统布置有1#、2#、3#尾水洞,尾水洞与尾水支洞在调压室外交汇,采用"卜"形岔型式。尾水支洞与尾水洞大转弯(转弯半径30m、60m)交汇后的尾水洞近平行布置,洞轴线间距54~65m。1#尾水洞总长度为1784.883m,断面为城门洞型,衬砌后断面尺寸为15m×20m,底板两侧圆弧半径为2.5m,典型衬厚1.00m~1.50m。2#、3#尾水洞后半段与1#、2#导流洞结合,尾水洞与导流洞在平面交汇上采用大角度交汇布置。尾水洞与导流洞结合段采用平坡,结合段之前的尾水洞为逆坡。结合前主洞长分别为568.013m和436.499m,衬砌后断面尺寸18m×16.50m,底板两侧圆弧半径为2.5m,典型衬厚1.00m~1.50m。
  尾水洞洞身混凝土分底板和边顶拱两次浇筑。结合尾水洞结构特点及钢模台车长度,混凝土浇筑分段长度为7.0~12.0m。底板混凝土包括底板平段及两侧圆弧段混凝土浇筑,两侧圆弧采用自行设计加工的简易翻转钢模板。翻转钢模板横断面由5块自行加工圆弧模板组成,通过横向钢筋围柃、纵向钢管围柃、U型卡及拉条等加固形成模板系统。混凝土浇筑3~4小时后,根据混凝土入仓时间先后从下到上分层拆除圆弧模板,进行抹面施工。
  2 施工工艺原理
  (1) 尾水洞圆弧砼所采用的简易翻转钢模板横断面由5块自行加工圆弧钢模板组成。模板面板为δ4mm钢板,单块模板大小为150×78.5(或150×108.5)cm,通过横向钢筋围柃、纵向钢管围柃、U型卡及拉条等加固形成模板系统。翻转钢模板平面展开布置示意图见图2-1。
  (2)横向钢筋围柃采用φ28钢筋加工形成圆弧围柃,钢筋围柃沿圆弧截断加工为多段,为保证每段围柃搭接接头长度,每段圆弧围柃加工长度为120~180cm,段与段之间交错搭接20cm,每段固定1~1.5块钢模板,并在搭接处设置纵向钢管围柃进行加固。
  (3)混凝土浇筑完成后,在混凝土初凝前逐层拆除简易翻转钢模板进行混凝土抹面施工。根据混凝土入仓时间先后,先拆除最下层模板加固纵向钢管围柃及横向钢筋围柃,拆除最下层圆弧钢模板进行抹面施工。再逐层拆除钢模板进行依次抹面施工。模板拆除一层,抹面施工一层,直至所有钢模板拆除完成,混凝土抹面施工完成。
  图2-1 翻转钢模板平面展开布置示意图
  3 尾水洞底板圆弧砼施工方法
  3.1 施工工艺流程
  尾水洞底板两侧圆弧混凝土浇筑施工工艺流程:翻转模板设制作 施工准备 测量放样 钢筋绑扎 模板安装 混凝土浇筑 翻转模板拆除 抹面施工 混凝土养护。
  3.2 主要施工方法
  3.2.1模板设计
  ⑴ 模板设计原则:有足够的强度、刚度,稳定性好;单块重量能满足人工搬运、安装及拆卸要求;安装拆除简单,快捷。
  ⑵ 模板应进行专门设计,并符合相关规范及设计规定。
  ⑶ 模板制作:模板制作由专业模板制造厂家按设计蓝图加工制造。模板出场前应试组装,并经检查验收合格后,方可出场。模板制作、组装允许偏差应满足:外形尺寸长度允许偏差0-1.0mm,宽度允许偏差0-0.8mm,肋高允许偏差±0.5mm;模板组装两块模板间拼缝缝隙允许偏差≤1.0mm,相邻模板面高低差允许偏差≤2.0mm,组装模板板面的长度尺寸±2mm。
  3.2.2测量放样
  施工前根据施工图纸采用全站仪进行测量放样,测出底板及两侧圆弧的结构边线,并用红油漆准确明显的在现场标示。模板安装好后进行复核测量,保证模板安装的误差控制在设计范围内。
  3.2.3钢筋制安
  ⑴ 钢筋安装顺序原则为:先外层后内层,先下层后上层,先主筋后分布筋。根据测量放出的中线、边线及高程控制点。利用底板锚筋和结构钢筋搭焊1.5×3m网格钢筋样架,架立筋核对无误后,由人工按照设计钢筋密度进行钢筋绑扎、套接、电焊加固。
  ⑵ 钢筋绑扎安装完毕之后,必须根据设计图认真检查钢筋的钢号、直径、根数、间距等是否正确,特别要检查钢筋的位置是否正确,然后检查钢筋的搭接长度与接头位置是否符合有关规定,钢筋绑扎有无松动、变形,表面是否清洁,有无铁锈、油污等。钢筋安装的偏差是否在规范规定的允许范围内。在检查中如发现有任何不符合要求的,必须立即纠正。
  ⑶ 安装完成后进行自检、复检和终检,合格后移交下道工序施工。
  3.2.4模板安装
  ⑴ 封头模板安装
  封头模板上口即为底板过流面高程。封头模板采用组合钢模板,周边采用木模板进行补缝施工,模板采取内拉外撑的方式进行固定。
  ⑵ 翻转钢模板安装
  ① 在模板安装前,利用测量放出模板安装结构边线,并在已绑扎好的钢筋网上沿圆弧放出模板安装控制点,每段圆弧断面上设置6~7个控制点,在控制点上加焊φ8圆钢钢筋桩,钢筋桩长度按混凝土保护层厚度控制。
  ② 根据测量放样放出的结构边线及控制点,人工从下往上开始安装圆弧模板。先从底板面上安装最下层第一块带直段的圆弧模板,模板安放在钢筋桩上,并沿最下层模板底口边缘在水平底板面层钢筋上加焊圆钢三角支撑,防止模板下滑。
  ③ 以安放好第一块模板为基准,先沿纵向依次安装同层模板,再沿最下层模板的上口继续安装第二、三层圆弧模板,模板间利用U型卡连接。第三层模板安装完成后,为确保模板安装施工安全,沿纵横向分别设置钢管和钢筋围柃,通过拉条与锚筋焊接固定。钢筋围柃采用φ28钢筋加工制作成圆弧,每段钢筋围柃长度为120~180cm,布设间距为50cm,每段钢筋围柃固定1~1.5块模板。为便于浇筑完成后拆模抹面,在钢筋围柃交错搭接处分别布设钢管围柃。钢管围柃采用φ48钢管,布设间距为71~79cm。   ④ 底部三层圆弧钢模板安装固定完成后分别依次逐层安装第四层和第五层模板,每层安装完成后均及时的采用纵横向围柃及拉条进行连接固定。
  ⑤ 模板安装完成后,及时进行测量复核,保证模板安装的误差控制在设计允许范围内。
  ⑥ 为便于两侧圆弧混凝土浇筑及模板拆除施工,在模板安装完成后,利用边墙锚杆及底板插筋采用φ48钢管搭设简易施工排架。
  3.2.5混凝土浇筑
  ⑴ 混凝土由拌和楼集中拌制,采用6台8m3混凝土搅拌运输车运至待浇筑部位,由2台HBT60混凝土泵机将混凝土泵送入仓。
  ⑵ 底板混凝土采用台阶法浇筑,两侧圆弧混凝土采用平仓法浇筑,在混凝土泵管出口处连接一可移动的软管,人工移动软管出口下料,每层下料厚度为40~50cm。
  混凝土自然下落高度小于1.5m。
  ⑶ 混凝土浇筑前,按顺直流向布置施工样架,样架采用Φ40钢管,样架底部采用丁字撑支撑,其底部与混凝土收仓面齐平。丁字撑采用φ16圆钢制作,底部进行车丝处理,旋入底板表面结构钢筋上加焊的配套螺帽,丁字撑可通过螺帽上下调升高度,从而进行钢管样架高度的调整。该处结构钢筋下部若无设计插筋,须另加焊支撑钢筋以防止丁字撑下沉。
  ⑷ 混凝土浇筑采用泵车分层下料,为保证圆弧段抹面质量,错开抹面时间段,先浇筑底板水平段混凝土,再浇筑一侧圆弧混凝土,最后浇筑另一侧圆弧混凝土。混凝土浇平钢管样架底部。
  ⑸ 混凝土振捣采用插入式振捣器,分层下料、分层振捣,边角部位采用φ50软轴振捣器振捣。保证混凝土成型后内实外光。
  ⑹ 混凝土浇筑以振捣器平仓为主、人工平仓为辅的办法,在混凝土入仓后,用振捣器把堆积的混凝土振平,铺成规定的厚度,振捣器宜垂直插入混凝土,并插入下层混凝土5cm左右,如略有倾斜,倾斜方向应保持一致,振捣器插入混凝土的间距不得超过振捣器有效半径的1.5倍,然后依次振捣直至密实。在钢筋密集部位、有预埋件部位、模板附近应细心振捣,不应触及钢筋或预埋件。混凝土的振捣时间以粗骨料不再显著下沉,表面开始泛浆为准,防止欠振或过振。
  3.2.6拆模、抹面
  ⑴ 圆弧模板拆模、抹面
  ① 底板圆弧段模板根据试验室提供的初凝时间和现场实际情况进行翻模,模板拆除前先进行试翻,试翻在该层混凝土浇筑3~4小时后,在最下层最先下料部位进行。
  ② 模板拆除根据混凝土浇筑时间先后,从下往上进行。先拆除最下一层模板,在拆模前,松开拉条螺帽,拆除最下一层模板背面纵向钢管围柃和钢筋围柃,保持第二层模板稳固。模板拆除一层,抹面施工一层,然后依次采用相同的方式逐层进行拆模、抹面施工。
  ③ 拆模后,底口三角支撑及拉条采用切割机割掉。禁止使用电焊切割,以免损伤混凝土。
  ④ 翻转钢模板拆除后应及时进行人工抹面、收光。抹面施工采用原浆抹面,严禁施工过程中加水泥和水。
  ⑤ 抹面前应做充分的防水措施,严禁有渗水、滴水侵蚀混凝土面,并用直尺和弧形靠尺检查表面平整度和曲率;抹面时应该特别注意接口位置,消除错台,使其平整,曲面达到曲率要求。
  ⑥ 抹面施工完后,拆除圆弧段搭设简易施工排架。对底板面排架钢管底部所留痕迹采用原浆填实抹平。
  ⑵ 水平底板抹面
  ① 尾水洞底板混凝土水平段抹面,采用木刮尺及钢制刮尺人工抹面,精细收光。抹面基本成型后拆除样架丁字撑上的钢管和丁字撑,留下的痕迹用原浆填实抹平,再用两轴抹面机人工操作抹面。
  ② 底板混凝土在人工抹面之前均应使用3m长铝合金直尺检查混凝土直线方向的平整度,过度凸凹不平部分应立即人工处理。
  3.2.7混凝土缝、面处理
  ⑴ 混凝土结合面处理
  建基面浇筑混凝土前先均匀铺设一层砂浆,混凝土施工缝在混凝土终凝后采用高压水进行缝面冲毛处理,局部采取人工凿毛处理。
  ⑵ 冷缝处理
  混凝土浇筑如因故中断,超过允许间歇时间时,一是混凝土确已硬化形成大面积冷缝,只有停仓按施工缝处理;二是混凝土仍具有可塑性,经过处理仍可继续浇筑。
  如果振捣器插入和拔出比较顺利,拔出后混凝土无孔洞,表面仍然泛浆说明可继续浇筑。继续浇筑时还需要采取如下一些补救措施:
  ① 强迫振捣。用高频振捣器强行振捣,或延长振捣时间,加密振距,使混凝土可塑性得到一定恢复;
  ② 用铁锹、铁耙等工具在混凝土面上来回扒动,使混凝土摊平变松,以破坏其表面乳皮结构;
  ③ 在已扒松的混凝土面上铺一层2~3cm厚的砂浆,砂浆水灰比要比原混凝土小些,流动性大些,以改善胶结面质量,利于上下层结合;
  ④ 很快铺上新浇混凝土,并加强振捣。
  对待超过允许间歇时间的混凝土,既不能不加区别地一律停止浇筑,也不能不经认真处理又继续上升,只要超过允许间歇时间不久,范围不大,就不应轻易停仓;但是超过允许间歇时间太长,确已形成冷缝,失去重塑性,范围又较大,就要停止浇筑按施工缝处理。
  3.2.8混凝土温控和养护
  ⑴ 在夏季混凝土中埋设冷却水管,蛇型布置。塑料管不得受到重物挤压,已严重变形或老化的管材严禁使用。
  ⑵ 冷却通水在混凝土浇筑开仓后即刻进行,按照要求采用冷却水或河水进行通水,冷却通水时间为7d,通水流量不小于35L/min。
  ⑶ 通水冷却每24h应调换进出口方向,保证混凝土内部温度与冷却水温差小于20~25℃。安排专人进行通水和测温,通水冷却温度记录必须详细真实。
  ⑷ 砼浇筑结束后,表面及时进行人工洒水养护,待有一定强度后,对混凝土侧面采用自流水或洒水进行养护,从而保证混凝土表面处于连续湿润状态,养护时间不小于28天。
  3.3 翻转模板优点及成果
  (1)底板圆弧段衬砌翻转钢模板由自行设计加工制作的圆弧模板组成,拼装简单快捷,利用纵横向围柃、U型卡和拉条即可固定。单块模板板面较大,重量适中,单块重量为63kg(或85kg),能满足人工搬运安装施工要求,无需借助机械设备。
  (2)翻转钢模板在混凝土浇筑后能根据混凝土入仓时间先后及时的分层拆除模板进行逐层抹面施工,减少拆模、抹面作业人员的投入。
  (3)尾水洞底板混凝土采用圆弧翻转钢模板,很好的解决了底板两侧圆弧成形和拆模抹面施工问题,圆弧段混凝土浇筑质量得到保障。翻转钢模板实用性及可操作性均较强,有很好的社会及经济效益。
  4 结语
  尾水洞底板圆弧混凝土采用自行设计加工制作的简易翻转钢模板施工,模板设计结构合理,施工快捷方便,混凝土成形效果好。施工中采取了分层拆模抹面的方式,使每层抹面质量得到有效保障,保证了圆弧段混凝土浇筑质量,加快了施工进度,减少了施工作业人员和资源的投入。其施工技术值得同类工程借鉴。
  作者简介
  张红兵,男,中国葛洲坝集团公司溪洛渡施工局,工程师。
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