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[摘要] 岩壁吊车梁是利用锚杆将钢筋混凝土吊车梁锚固在岩壁上的一种结构物。张河湾抽水蓄能电站岩壁梁以其內实外光的施工质量领先于国内技术水平。本文作者就岩台开挖、锚杆安装、配合比设计、混凝土浇筑以及保温养护等施工的控制措施进行了全面的说明。
[关键词] 张河湾抽水蓄能电站岩壁吊车梁 混凝土 裂缝 控制分析
1. 概述
张河湾蓄能电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上,距石家庄市区公路里程77km,距井陉县城公路里程45km。电站总装机容量1000MW,装机4台,單机容量250MW。电站建成后接入冀南电网,在系统中担负调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等任务。电站主要由上水库、水道系统、地下厂房、下水库拦河坝和拦排沙工程等组成,工程等级为一级。
张河湾蓄能电站主副厂房全长151.55m,宽度在岩壁吊车梁岩台以上为25m,岩台以下为23.8m,最大高度58.4m。在开挖的第二层上、下游侧壁上各布置了长127.36m的岩壁吊车梁,其顶部高程为EL441.03m,底部高程为EL438.61m,高2.42m,梁体宽1.65m,横断面面积为3.068m2,浇筑混凝土的总方量为680.5m3,钢筋制安76.4t,锚固长度为8.5m的受力锚杆812根。岩壁吊车梁体形参数见下图所示。后期运行两台250/50t的桥机,设计最大单轮压力可达75t。
由于岩壁吊车梁具有结构小,体型复杂,钢筋含量大的施工特点,且该部位围岩为微风化变质安山岩,受到fp26、fp27和fp28三条断层的影响,裂隙密集,各组裂隙相互交切,加之,吊车梁的混凝土浇筑时段正处于低温季节施工期,给吊车梁的施工增加了更大的难度,因此如何保证吊车梁混凝土的浇筑质量是张河湾工程施工控制的关键项目。
2. 岩台开挖爆破控制措施
岩壁吊车梁岩台开挖的成型质量将直接影响岩壁梁的基础受力条件。为减少岩壁吊车梁壁面爆破松动圈深度和确保壁座准确成型,保证吊车梁的运行安全,要求开挖后的岩壁吊车梁部位不允许出现欠挖,在保证岩壁面及壁座角成型的情况下,允许局部少量超挖,但超挖不应大于17cm。壁座部位不允许产生爆破裂缝,光爆半孔率不低于90%,爆破后的岩面平整、过渡平缓。
为确保岩壁吊车梁壁座开挖质量,根据厂房开挖的分层情况及结构物、设备的施工特性,厂房在第二层开挖时,上下游侧各预留了7m的保护层。中部即第Ⅱ1区采用液压钻梯段爆破;保护层根据岩壁吊车梁的开挖情况共分为4个区域进行施工,具体如下图所示。采用手风钻“短进尺、多循环、少药量”的分层爆破,首先进行第Ⅱ2区的开挖,然后进行第Ⅱ3区扩挖,最后进行的岩台即第Ⅱ4区的开挖成型。
中部拉槽首先进行预裂爆破,沿Ⅱ1区上下游边界采用D7液压钻机钻设间距为80cm孔径76mm的预裂孔,利用V形梯段爆破联网方式进行爆破,经过对爆后预裂面及爆后石渣的检查,表明爆破质量满足设计及规范要求。
Ⅱ2、Ⅱ3区的分别爆破在Ⅱ1、Ⅱ2区向前推进30m后进行施工,采用YT-28手风钻进行钻孔,由于围岩裂隙发育,在边墙开挖过程中易出现片邦、塌滑,因此采用垂直钻孔,靠近厂房及岩台开挖轮廓线部位采用光爆孔成形,光爆孔间距30cm,其线装药密度为100g/m,开挖完成后光爆孔半孔率达到90%以上,爆破效果良好。
Ⅱ4区开挖即为岩台开挖,开挖精度要求高,为了取得合理的布孔方式和爆破参数,在岩台正式开挖前,选择岩石比较完整的部位进行爆破试验,经过试验,岩台的开挖通过钻上倾角孔与竖直孔结合的方式进行岩台斜面的成型开挖,其光爆孔间距按照30cm,线装药按照75g/m进行施工(其中断层部位光爆孔的线装药密度减为50g/m),钻孔采用手风钻钻孔,入岩点采取测量放点,钻孔过程中采用地质罗盘逐个进行量测孔斜。开挖完成后,经过对开挖面的检查,除局部部位受断层破碎带、楔形掉块体的影响,成型较差,大面开挖质量完全能满足设计的要求。
3. 锚杆钻孔安装控制措施
岩壁吊车梁按高程划分共布置有三排锚杆,分别在EL440.850m、EL440.450m和EL438.770m,其中顶部两排锚杆为φ36,孔深8.0m,全长9.7m,锚杆间距75cm,呈梅花型布置,上倾角分别为25°、20°;底排锚杆为φ28,孔深6.0m,全长7.1cm,锚杆间距100cm,下倾角35°,该部位锚杆起着对岩壁吊车梁粘结、支撑、加固等作用,是岩壁吊车梁的主要支撑和受力部件。因此在施工中对锚杆施工质量要求严格,不允许出现不符合质量要求的锚杆孔和锚杆。其中A、B、C型锚杆的施工技术要求: 锚杆孔孔位偏差上下不超过30mm、左右不超过50mm,孔斜偏差不得大于2°;岩壁吊车梁出现超挖时,锚杆钻孔的位置需相应调整,并保证锚杆入岩深度与伸入梁的相对位置不变,具体如下图所示。
为保证钻孔精度,准确地对孔位定位,测量放线的控制至关重要。为此,在岩壁吊车梁锚杆的施工中,所有的锚杆孔位由测量施放,经测量放点后,钻孔采用三臂台车,孔径50mm,钻孔时由技术人员在吊篮上指挥台车操作手操纵钻臂定位,钻头对靠在红漆标志点后再用地质罗盘测量钻杆角度,指挥台车操作手调整钻臂至设计角度后开钻,在钻进1.0～1.5m后再次用地质罗盘校核钻杆角度,得到确认或进行相应的调整后才准许继续钻进。
在施工中先钻设上倾角A、B型锚杆孔,后钻下倾角C型锚杆孔,为了锚杆在运行过程中处理良好受力的状态,在进行锚杆加工时,根据锚杆的设计特性,在距孔口100cm范围内采用沥青涂裹杆体,在锚杆安装过程中严格加强对沥青的保护。锚杆安装采取先注浆,后插杆的施工方法。
4. 配合比设计
混凝土配合比的设计是混凝土裂缝控制的关键所在。为此,参建单位在进行吊车梁混凝土浇筑前首先就混凝土的运输及浇筑方案进行了认真研究,根据该部位混凝土的施工特性,确定采用6m3搅拌车运输,8t吊车吊运1m3立罐入仓的施工方式,据此进行混凝土的配合比设计。
在进行混凝土配合比设计前,首先对所需的原材料(P.042.5水泥、粗细骨料、Ⅰ级粉煤灰、DH3G高效减水剂)进行了详细认真的检测,经过对物理、力学性能的试验,表明所选原材料各项指标满足施工需要。
在进行混凝土配合比设计时,根据混凝土主要设计指标、施工强度保证率、均质性指标和施工和易性的要求,按照不同混凝土标号及强度保证率P、离差系数Cv,进行混凝土配置强度计算。通过试配,选择合理的水灰比、用水量、最优砂率、粉煤灰掺量及粗细骨料的比例,并通过混凝土拌和物的坍落度、含气量、容重、泌水、凝结时间等试验,进一步确定混凝土拌和物的和易性,充分考虑水胶比与混凝土抗压强度关系、混凝土强度与龄期的发展系数,通过多组混凝土配合比性能试验结果,选定最终的混凝土中各种材料的用量,具体如下表所示。
5. 主要的施工工艺
5.1 混凝土的分段情况
张河湾工程总结了泰安的施工经验,为防止混凝土出现裂缝,将上、下游梁各分为9段进行浇筑,最大的分段长度为16.52m,最小分段长度为8m,接缝处布置有键槽。根据各段内键槽阴阳布置不同和跳仓的需要,将各仓号进行施工排序,具体浇筑顺序如下图所示。
5.2 基础补强处理
为了做好混凝土的裂缝控制,减小基础约束的影响,满足吊车梁在运行期结构设计过程中的受力边界条件要求,在开挖完成后首先测绘出超挖部位的实际开挖断面,经与设计研究讨论后,针对不同程度的超挖情况采取不同的基础补强处理措施:当超挖小于17cm且壁角不小于22°,不进行特别处理;当EL438.610m以上部分超挖大于17cm但小于30cm,以下部分超挖小于17cm且壁角不小于22°,超挖部分采用钢筋混凝土回填,附加钢筋与梁内钢筋焊接;当EL438.610m上下范围内的超挖均大于17cm但小于30cm,壁角不小于22°,须在吊车梁底部设置锚杆,增加高1m且超出设计开挖线20cm的钢筋混凝土护壁;当超挖量超过30cm时,在吊车梁中部及底部均增加锚杆,且其混凝土护壁高度加高至2.5m,护壁混凝土单独进行浇筑。
5.3 模板设计
由于吊车梁的体型小,结构复杂,且外观质量要求较高,因此对模板的设计显得尤为重要。该部位模板分侧面模板和底部承重模板两部分。侧面模板用3组2×[20槽钢作竖围檩,间距1.1m,外悬0.4m,竖围檩间用DN40钢管焊接连接,形成模板框架,用蝴蝶卡扣拉P6015模板以形成面板。底部承重模板用DN40钢管架及方木条组成支撑框架,鋪设竹胶板,然后在竹胶板上铺设PVC板形成模板面。
在模板安装前,先在厂房第二层开挖面上,用C15混凝土浇筑约20cm厚的垫层,再铺设槽钢架设模板。承重模板为一斜面,新浇混凝土将对支架产生水平向外的作用力,故需用EL438.3m、EL436.8m、EL435.3m层系统锚杆,进行张拉加固,并在底部支撑框架上采用DN40钢管设置斜向支撑。
为了保证模板在主副厂房第三层开挖时起防护作用和减小模板变形,在侧模中部EL440.0m左右增加一层拉条;同时底模预埋支撑件,保证下部支撑拆除后,模板仍不脱落。
6. 低温季节混凝土温度控制措施
根据工程施工进度计划的安排,吊车梁的混凝土浇筑在2005年1～2月份进行,正处于低温季节施工期,这对混凝土的浇筑质量提出了更高的要求。为此,该工程主要采取了以下三项温控措施:
(1)在进入低温季节施工前,首先建成混凝土的拌和系统,将拌和楼及骨料仓采用保温被进行包裹,一方面封堵所有孔洞,减少外部冷空气对该部位的影响,另一方面减少该部位的热量损失,同时根据拌和楼的拌和能力、混凝土的浇筑强度在拌和楼附近形成骨料及混凝土加热系统,决定安装一台锅炉,形成自锅炉房至骨料仓、拌和楼的供热管线,在拌和楼及骨料仓内设置散热片,调整混凝土的拌和顺序和延长混凝土的拌和时间。经过整个吊车梁混凝土的浇筑过程来看,混凝土的出机口温度控制在11～12℃,满足了低温季节混凝土浇筑的要求。
(2)在6m3混凝土搅拌车罐体外部包裹保温材料,混凝土运输距离1.5km,通过在现场对混凝土入仓温度的测量,混凝土的温度损失基本固定在5℃,入仓温度为6～7℃,同时对厂房内周围孔洞采取用DN40钢管搭设骨架,悬挂保温被进行封堵,减少空气对流对厂房内温度的影响。
(3)在混凝土浇筑完成后对混凝土的外露面采用保温被进行及时覆盖。通过最终混凝土质量的全面评定,说明保温效果良好,保证了混凝土的施工质量。
7. 模板拆除及混凝土养护措施
为避免厂房下层开挖爆破飞石对混凝土表面的损害,延长了混凝土的拆模时间,最后一块混凝土于2005年2月23日浇筑完成,模板于厂房第四层开挖完成后(2005年6月18日)才进行拆除。同时延长混凝土的养护时间至40天左右,使得混凝土的内部及边界约束条件的变化处于一种逐步变化的过程,从最终混凝土的浇筑质量看,上述施工措施也起到了一定的作用。
8. 吊车梁混凝土保护措施
在混凝土浇筑完成后,如何保证新浇混凝土在厂房后续4层的开挖过程中不受破坏,成为保证混凝土浇筑质量的最后一道关键程序。
吊车梁的混凝土防护主要包括混凝土的表面保护和防止开挖爆破震动对混凝土的内部损害。表面防护主要采取延长模板的拆除时间,整个吊车梁模板在厂房第四层开挖完成后进行,此时开挖面距离吊车梁底部高度为15m,同时在吊车梁顶面采用铺设竹胶板进行防护。
吊车梁的内部防护,主要为控制在下层开挖爆破过程中吊车梁周边的爆破质点振动速度,即必须严格控制爆破的最大单响药量。根据设计的要求,岩壁吊车梁在浇筑完成28天后,周边爆破质点振速必须控制在10cm/s。因而在进行厂房三层开挖前进行爆破振动测试试验,确定本工程岩石的K=143.73,α=1.31。根据计算结果,在进行中部拉槽时将最大单响药量控制在6kg,采取在孔内分两段,孔间采用毫米延时导爆管分段,爆破孔间排距控制在1.8×1.5m,每次爆破最多爆破孔数30个,每个循环进尺基本上控制在4.5m左右,靠近开挖轮廓线部位的光爆孔最大单响药量控制在1kg以内,线装药密度按照100g进行控制。在整个爆破过程中业主在上、下游的吊车梁设置拾震仪,每个循环均进行观测,通过观测,绝大部分的质点振动速度均控制在设计要求之内,对保证混凝土的内部质量提供了可靠的依据。
9. 结语
张河湾地下厂房岩壁吊车梁混凝土浇筑历时36天,共完成17个混凝土仓号。通过对岩壁吊车梁的石方开挖、锚杆安装、模板架设、直至混凝土浇筑的整个过程进行了严密周全的考虑,有效的加强了岩台开挖爆破的控制,制定了合理的混凝土配合比,严格控制了各种原材料及混凝土拌和物的质量。针对开挖过程中出现的局部超挖现象进行了系统认真地处理,在模板设计上采用大模板、PVC板保证混凝土的外观质量,低温季节施工采取了多项保温措施,延长了混凝土的拆模时间和养护时间,在新浇混凝土的保护上,采取了内外兼顾的保护措施。在模板拆除后,各参建单位曾两次到现场查看,均未发现混凝土裂缝存在。最终混凝土评定等级为优良。不仅如此,混凝土浇筑进度也满足工程总进度的需要,并未因吊车梁的保护而对开挖进度造成影响。截止目前,吊车梁已经安全运行三年,未出现任何质量问题。事实证明,张河湾电站吊车梁混凝土的施工技术在国内已处于领先水平,对以后同类水利工程的建设具有很好的借鉴意义。
作者简介:
曹刘光,男,河南省永城市人,助理工程师,从事水电工程施工监理工作。
[关键词] 张河湾抽水蓄能电站岩壁吊车梁 混凝土 裂缝 控制分析
1. 概述
张河湾蓄能电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上,距石家庄市区公路里程77km,距井陉县城公路里程45km。电站总装机容量1000MW,装机4台,單机容量250MW。电站建成后接入冀南电网,在系统中担负调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等任务。电站主要由上水库、水道系统、地下厂房、下水库拦河坝和拦排沙工程等组成,工程等级为一级。
张河湾蓄能电站主副厂房全长151.55m,宽度在岩壁吊车梁岩台以上为25m,岩台以下为23.8m,最大高度58.4m。在开挖的第二层上、下游侧壁上各布置了长127.36m的岩壁吊车梁,其顶部高程为EL441.03m,底部高程为EL438.61m,高2.42m,梁体宽1.65m,横断面面积为3.068m2,浇筑混凝土的总方量为680.5m3,钢筋制安76.4t,锚固长度为8.5m的受力锚杆812根。岩壁吊车梁体形参数见下图所示。后期运行两台250/50t的桥机,设计最大单轮压力可达75t。
由于岩壁吊车梁具有结构小,体型复杂,钢筋含量大的施工特点,且该部位围岩为微风化变质安山岩,受到fp26、fp27和fp28三条断层的影响,裂隙密集,各组裂隙相互交切,加之,吊车梁的混凝土浇筑时段正处于低温季节施工期,给吊车梁的施工增加了更大的难度,因此如何保证吊车梁混凝土的浇筑质量是张河湾工程施工控制的关键项目。
2. 岩台开挖爆破控制措施
岩壁吊车梁岩台开挖的成型质量将直接影响岩壁梁的基础受力条件。为减少岩壁吊车梁壁面爆破松动圈深度和确保壁座准确成型,保证吊车梁的运行安全,要求开挖后的岩壁吊车梁部位不允许出现欠挖,在保证岩壁面及壁座角成型的情况下,允许局部少量超挖,但超挖不应大于17cm。壁座部位不允许产生爆破裂缝,光爆半孔率不低于90%,爆破后的岩面平整、过渡平缓。
为确保岩壁吊车梁壁座开挖质量,根据厂房开挖的分层情况及结构物、设备的施工特性,厂房在第二层开挖时,上下游侧各预留了7m的保护层。中部即第Ⅱ1区采用液压钻梯段爆破;保护层根据岩壁吊车梁的开挖情况共分为4个区域进行施工,具体如下图所示。采用手风钻“短进尺、多循环、少药量”的分层爆破,首先进行第Ⅱ2区的开挖,然后进行第Ⅱ3区扩挖,最后进行的岩台即第Ⅱ4区的开挖成型。
中部拉槽首先进行预裂爆破,沿Ⅱ1区上下游边界采用D7液压钻机钻设间距为80cm孔径76mm的预裂孔,利用V形梯段爆破联网方式进行爆破,经过对爆后预裂面及爆后石渣的检查,表明爆破质量满足设计及规范要求。
Ⅱ2、Ⅱ3区的分别爆破在Ⅱ1、Ⅱ2区向前推进30m后进行施工,采用YT-28手风钻进行钻孔,由于围岩裂隙发育,在边墙开挖过程中易出现片邦、塌滑,因此采用垂直钻孔,靠近厂房及岩台开挖轮廓线部位采用光爆孔成形,光爆孔间距30cm,其线装药密度为100g/m,开挖完成后光爆孔半孔率达到90%以上,爆破效果良好。
Ⅱ4区开挖即为岩台开挖,开挖精度要求高,为了取得合理的布孔方式和爆破参数,在岩台正式开挖前,选择岩石比较完整的部位进行爆破试验,经过试验,岩台的开挖通过钻上倾角孔与竖直孔结合的方式进行岩台斜面的成型开挖,其光爆孔间距按照30cm,线装药按照75g/m进行施工(其中断层部位光爆孔的线装药密度减为50g/m),钻孔采用手风钻钻孔,入岩点采取测量放点,钻孔过程中采用地质罗盘逐个进行量测孔斜。开挖完成后,经过对开挖面的检查,除局部部位受断层破碎带、楔形掉块体的影响,成型较差,大面开挖质量完全能满足设计的要求。
3. 锚杆钻孔安装控制措施
岩壁吊车梁按高程划分共布置有三排锚杆,分别在EL440.850m、EL440.450m和EL438.770m,其中顶部两排锚杆为φ36,孔深8.0m,全长9.7m,锚杆间距75cm,呈梅花型布置,上倾角分别为25°、20°;底排锚杆为φ28,孔深6.0m,全长7.1cm,锚杆间距100cm,下倾角35°,该部位锚杆起着对岩壁吊车梁粘结、支撑、加固等作用,是岩壁吊车梁的主要支撑和受力部件。因此在施工中对锚杆施工质量要求严格,不允许出现不符合质量要求的锚杆孔和锚杆。其中A、B、C型锚杆的施工技术要求: 锚杆孔孔位偏差上下不超过30mm、左右不超过50mm,孔斜偏差不得大于2°;岩壁吊车梁出现超挖时,锚杆钻孔的位置需相应调整,并保证锚杆入岩深度与伸入梁的相对位置不变,具体如下图所示。
为保证钻孔精度,准确地对孔位定位,测量放线的控制至关重要。为此,在岩壁吊车梁锚杆的施工中,所有的锚杆孔位由测量施放,经测量放点后,钻孔采用三臂台车,孔径50mm,钻孔时由技术人员在吊篮上指挥台车操作手操纵钻臂定位,钻头对靠在红漆标志点后再用地质罗盘测量钻杆角度,指挥台车操作手调整钻臂至设计角度后开钻,在钻进1.0～1.5m后再次用地质罗盘校核钻杆角度,得到确认或进行相应的调整后才准许继续钻进。
在施工中先钻设上倾角A、B型锚杆孔,后钻下倾角C型锚杆孔,为了锚杆在运行过程中处理良好受力的状态,在进行锚杆加工时,根据锚杆的设计特性,在距孔口100cm范围内采用沥青涂裹杆体,在锚杆安装过程中严格加强对沥青的保护。锚杆安装采取先注浆,后插杆的施工方法。
4. 配合比设计
混凝土配合比的设计是混凝土裂缝控制的关键所在。为此,参建单位在进行吊车梁混凝土浇筑前首先就混凝土的运输及浇筑方案进行了认真研究,根据该部位混凝土的施工特性,确定采用6m3搅拌车运输,8t吊车吊运1m3立罐入仓的施工方式,据此进行混凝土的配合比设计。
在进行混凝土配合比设计前,首先对所需的原材料(P.042.5水泥、粗细骨料、Ⅰ级粉煤灰、DH3G高效减水剂)进行了详细认真的检测,经过对物理、力学性能的试验,表明所选原材料各项指标满足施工需要。
在进行混凝土配合比设计时,根据混凝土主要设计指标、施工强度保证率、均质性指标和施工和易性的要求,按照不同混凝土标号及强度保证率P、离差系数Cv,进行混凝土配置强度计算。通过试配,选择合理的水灰比、用水量、最优砂率、粉煤灰掺量及粗细骨料的比例,并通过混凝土拌和物的坍落度、含气量、容重、泌水、凝结时间等试验,进一步确定混凝土拌和物的和易性,充分考虑水胶比与混凝土抗压强度关系、混凝土强度与龄期的发展系数,通过多组混凝土配合比性能试验结果,选定最终的混凝土中各种材料的用量,具体如下表所示。
5. 主要的施工工艺
5.1 混凝土的分段情况
张河湾工程总结了泰安的施工经验,为防止混凝土出现裂缝,将上、下游梁各分为9段进行浇筑,最大的分段长度为16.52m,最小分段长度为8m,接缝处布置有键槽。根据各段内键槽阴阳布置不同和跳仓的需要,将各仓号进行施工排序,具体浇筑顺序如下图所示。
5.2 基础补强处理
为了做好混凝土的裂缝控制,减小基础约束的影响,满足吊车梁在运行期结构设计过程中的受力边界条件要求,在开挖完成后首先测绘出超挖部位的实际开挖断面,经与设计研究讨论后,针对不同程度的超挖情况采取不同的基础补强处理措施:当超挖小于17cm且壁角不小于22°,不进行特别处理;当EL438.610m以上部分超挖大于17cm但小于30cm,以下部分超挖小于17cm且壁角不小于22°,超挖部分采用钢筋混凝土回填,附加钢筋与梁内钢筋焊接;当EL438.610m上下范围内的超挖均大于17cm但小于30cm,壁角不小于22°,须在吊车梁底部设置锚杆,增加高1m且超出设计开挖线20cm的钢筋混凝土护壁;当超挖量超过30cm时,在吊车梁中部及底部均增加锚杆,且其混凝土护壁高度加高至2.5m,护壁混凝土单独进行浇筑。
5.3 模板设计
由于吊车梁的体型小,结构复杂,且外观质量要求较高,因此对模板的设计显得尤为重要。该部位模板分侧面模板和底部承重模板两部分。侧面模板用3组2×[20槽钢作竖围檩,间距1.1m,外悬0.4m,竖围檩间用DN40钢管焊接连接,形成模板框架,用蝴蝶卡扣拉P6015模板以形成面板。底部承重模板用DN40钢管架及方木条组成支撑框架,鋪设竹胶板,然后在竹胶板上铺设PVC板形成模板面。
在模板安装前,先在厂房第二层开挖面上,用C15混凝土浇筑约20cm厚的垫层,再铺设槽钢架设模板。承重模板为一斜面,新浇混凝土将对支架产生水平向外的作用力,故需用EL438.3m、EL436.8m、EL435.3m层系统锚杆,进行张拉加固,并在底部支撑框架上采用DN40钢管设置斜向支撑。
为了保证模板在主副厂房第三层开挖时起防护作用和减小模板变形,在侧模中部EL440.0m左右增加一层拉条;同时底模预埋支撑件,保证下部支撑拆除后,模板仍不脱落。
6. 低温季节混凝土温度控制措施
根据工程施工进度计划的安排,吊车梁的混凝土浇筑在2005年1～2月份进行,正处于低温季节施工期,这对混凝土的浇筑质量提出了更高的要求。为此,该工程主要采取了以下三项温控措施:
(1)在进入低温季节施工前,首先建成混凝土的拌和系统,将拌和楼及骨料仓采用保温被进行包裹,一方面封堵所有孔洞,减少外部冷空气对该部位的影响,另一方面减少该部位的热量损失,同时根据拌和楼的拌和能力、混凝土的浇筑强度在拌和楼附近形成骨料及混凝土加热系统,决定安装一台锅炉,形成自锅炉房至骨料仓、拌和楼的供热管线,在拌和楼及骨料仓内设置散热片,调整混凝土的拌和顺序和延长混凝土的拌和时间。经过整个吊车梁混凝土的浇筑过程来看,混凝土的出机口温度控制在11～12℃,满足了低温季节混凝土浇筑的要求。
(2)在6m3混凝土搅拌车罐体外部包裹保温材料,混凝土运输距离1.5km,通过在现场对混凝土入仓温度的测量,混凝土的温度损失基本固定在5℃,入仓温度为6～7℃,同时对厂房内周围孔洞采取用DN40钢管搭设骨架,悬挂保温被进行封堵,减少空气对流对厂房内温度的影响。
(3)在混凝土浇筑完成后对混凝土的外露面采用保温被进行及时覆盖。通过最终混凝土质量的全面评定,说明保温效果良好,保证了混凝土的施工质量。
7. 模板拆除及混凝土养护措施
为避免厂房下层开挖爆破飞石对混凝土表面的损害,延长了混凝土的拆模时间,最后一块混凝土于2005年2月23日浇筑完成,模板于厂房第四层开挖完成后(2005年6月18日)才进行拆除。同时延长混凝土的养护时间至40天左右,使得混凝土的内部及边界约束条件的变化处于一种逐步变化的过程,从最终混凝土的浇筑质量看,上述施工措施也起到了一定的作用。
8. 吊车梁混凝土保护措施
在混凝土浇筑完成后,如何保证新浇混凝土在厂房后续4层的开挖过程中不受破坏,成为保证混凝土浇筑质量的最后一道关键程序。
吊车梁的混凝土防护主要包括混凝土的表面保护和防止开挖爆破震动对混凝土的内部损害。表面防护主要采取延长模板的拆除时间,整个吊车梁模板在厂房第四层开挖完成后进行,此时开挖面距离吊车梁底部高度为15m,同时在吊车梁顶面采用铺设竹胶板进行防护。
吊车梁的内部防护,主要为控制在下层开挖爆破过程中吊车梁周边的爆破质点振动速度,即必须严格控制爆破的最大单响药量。根据设计的要求,岩壁吊车梁在浇筑完成28天后,周边爆破质点振速必须控制在10cm/s。因而在进行厂房三层开挖前进行爆破振动测试试验,确定本工程岩石的K=143.73,α=1.31。根据计算结果,在进行中部拉槽时将最大单响药量控制在6kg,采取在孔内分两段,孔间采用毫米延时导爆管分段,爆破孔间排距控制在1.8×1.5m,每次爆破最多爆破孔数30个,每个循环进尺基本上控制在4.5m左右,靠近开挖轮廓线部位的光爆孔最大单响药量控制在1kg以内,线装药密度按照100g进行控制。在整个爆破过程中业主在上、下游的吊车梁设置拾震仪,每个循环均进行观测,通过观测,绝大部分的质点振动速度均控制在设计要求之内,对保证混凝土的内部质量提供了可靠的依据。
9. 结语
张河湾地下厂房岩壁吊车梁混凝土浇筑历时36天,共完成17个混凝土仓号。通过对岩壁吊车梁的石方开挖、锚杆安装、模板架设、直至混凝土浇筑的整个过程进行了严密周全的考虑,有效的加强了岩台开挖爆破的控制,制定了合理的混凝土配合比,严格控制了各种原材料及混凝土拌和物的质量。针对开挖过程中出现的局部超挖现象进行了系统认真地处理,在模板设计上采用大模板、PVC板保证混凝土的外观质量,低温季节施工采取了多项保温措施,延长了混凝土的拆模时间和养护时间,在新浇混凝土的保护上,采取了内外兼顾的保护措施。在模板拆除后,各参建单位曾两次到现场查看,均未发现混凝土裂缝存在。最终混凝土评定等级为优良。不仅如此,混凝土浇筑进度也满足工程总进度的需要,并未因吊车梁的保护而对开挖进度造成影响。截止目前,吊车梁已经安全运行三年,未出现任何质量问题。事实证明,张河湾电站吊车梁混凝土的施工技术在国内已处于领先水平,对以后同类水利工程的建设具有很好的借鉴意义。
作者简介:
曹刘光,男,河南省永城市人,助理工程师,从事水电工程施工监理工作。