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        淺談水閘工程施工技術(shù)

        2012-12-06 08:31:38朱智華
        湖南水利水電 2012年2期
        關(guān)鍵詞:閘墩水閘底板

        朱智華

        (新疆北方建設(shè)集團有限公司 烏魯木齊市 833200)

        水閘在水利水電工程中應(yīng)用相當廣泛,可用于完成灌溉、排澇、防洪、給水等多種任務(wù)。水閘施工一般可分為三個階段,即準備階段、全面施工階段、尾工階段。準備階段主要抓工場布置、工房搭蓋、導流措施、大宗器材運輸和加工、閘塘開挖工程及組織職工熟悉圖紙等項工作。全面施工階段主要抓基礎(chǔ)處理、澆筑混凝土、砌石及有關(guān)土方工程。尾工階段主要抓安裝、回填土方、建設(shè)場地整理及水下土方清理等工程。混凝土工程是其中的主要環(huán)節(jié),下面談?wù)勊l工程的閘底板、閘墩及止水設(shè)施的施工。

        1 底板施工

        水閘底板有平底板與拱底板兩種,平底板現(xiàn)為常用底板。這兩種底板雖都是混凝土澆筑,但施工方法并不一樣,下面分別予以簡述。

        1.1 平底板施工

        (1)筑塊劃分。由于運用條件和施工條件限制,大中型混凝土與鋼筋混凝土水工建筑物都是被結(jié)構(gòu)縫和施工縫劃分為若干筑塊,分別進行澆筑。分塊時應(yīng)避免在彎矩及剪力最大處分縫,并應(yīng)考慮建筑物的斷面變化及模板的架立等因素。

        對于中小型水閘,應(yīng)盡量利用結(jié)構(gòu)縫分塊,所以筑塊的尺寸和體積要同結(jié)構(gòu)塊尺寸相協(xié)調(diào),并同時考慮拌合設(shè)備的生產(chǎn)率和運輸工具的能力,以及澆筑的連續(xù)性。筑塊尺寸可以按下列公式確定。

        筑塊面積:以混凝土不產(chǎn)生冷縫為控制條件,則:

        筑塊體積:以混凝土拌和站的實際生產(chǎn)能力為控制條件,則:V≤mQc

        式中Qc——混凝土拌和站的實用生產(chǎn)率(m3/h);

        K——混凝土運輸延誤系數(shù),取0.80~0.85;

        t2——混凝土澆筑時允許的間隔時間,可參照規(guī)范規(guī)定;

        t1——混凝土的運輸時間(h);

        h——混凝土鋪料厚度(m);

        V——筑塊體積(m3);

        m——系按一班或二班制施工時,拌和站連續(xù)生產(chǎn)的時間(h)。

        若模板的架立高度受施工技術(shù)等條件限制,則也應(yīng)作為一個條件考慮。

        在已澆筑塊上面或已澆筑塊為鄰,進行新筑塊的澆筑時,應(yīng)符合下列條件:

        ●已澆筑塊強度達到2.5 MPa,模板已拆除,工作縫已處理。

        ●若筑塊按結(jié)構(gòu)縫分塊,應(yīng)按設(shè)計完成填料止水的安裝。

        ●新澆筑塊的模板已架立,鋼筋、預埋料已安設(shè)。

        (2)混凝土澆筑。水閘平底板的混凝土澆筑,一般采用逐層澆筑法。但當?shù)装搴穸炔淮?,拌和站的生產(chǎn)能力受到限制時,亦可采用斜層澆筑法。運輸混凝土入倉時,必須在倉面上搭設(shè)縱橫交錯的腳手架,條件許可時可采用活動倉面跳。在搭設(shè)腳手架前應(yīng)根據(jù)需要預制混凝土柱(斷面約為15cm×15cm的方形,高度應(yīng)大致等于底板厚度,表面必須鑿毛)。搭腳手架時,先在澆筑塊的模板范圍內(nèi)豎立混凝土柱,然后在柱頂上再設(shè)立短木柱、斜撐、橫梁等。混凝土柱間距視腳手架橫梁的跨度而定,一般可為(2~3)m,柱頂高程應(yīng)低于閘底板表面,以便表面抹光。

        底板混凝土的澆筑,一般均先澆上、下游齒墻,然后再從一端向另一端澆筑。當?shù)装寤炷练搅枯^大,且底板順水流長度在12 m以內(nèi)時,可安排兩個作業(yè)組分層澆筑。首先兩組同時澆筑下游齒墻,待齒墻澆平后,將第二組調(diào)至上游齒墻,第一組從下游向上游澆第一坯混凝土,澆到底板中間時,第二組上游齒墻基本澆平,并立即轉(zhuǎn)入自下游向上游的第二坯混凝土澆筑,當?shù)谝唤M澆到上游底板邊緣時,第二組澆到底板中間,這樣第一組又轉(zhuǎn)入自下游往上游的第三坯混凝土澆筑,如此連續(xù)澆筑,可縮短澆筑時間,避免產(chǎn)生冷縫,保證施工質(zhì)量。

        當?shù)装鍧仓咏瓿蓵r,可將腳手架拆除,并立即把混凝土表面抹平,混凝土柱則埋入澆筑塊內(nèi)作為底板的一部分。為了節(jié)省水泥,在底板混凝土中可埋入大石塊,但應(yīng)注意勿砸彎鋼筋或使鋼筋錯位。所以拋石塊時,最好在一定部位臨時抽掉一些面層鋼筋,采取固定位置拋石塊,為了使石塊埋入一定部位,可用滾動的辦法就位?;炷翝仓两咏鎸愉摻钗恢脮r,應(yīng)將原鋼筋按設(shè)計要求復位。

        1.2 反拱底板施工

        (1)施工程序。由于反拱底板對地基的不均勻沉陷反應(yīng)敏感,因此必須注意施工程序。目前采用的有兩種:

        ●先澆閘墩及岸墻,后澆反拱底板。為了減少水閘各部分在自重作用下的不均勻沉陷,可將自重較大的閘墩岸墻等先行澆筑,并在控制基底不致產(chǎn)生塑性開展的條件下,盡快均衡上升到頂。對于岸墻還應(yīng)考慮盡量將墻后還土夯填到頂。這樣,使閘墩岸墻預壓沉實,然后再澆反拱底板,從而底板的受力狀態(tài)得到改善。此法目前采用較多,對于粘性土或砂性土均可采用。但對于砂土,特別是粉砂地基,由于土模較難成型,適宜于較平坦的矢跨比。

        ●反拱底板與閘墩岸墻底板同時澆筑。此法適用于地基較好的水閘,對于反拱底板的受力狀態(tài)較為不利,但保證了建筑的整體性,同時減少了施工工序,便于施工安排,對于缺少有效排水措施的砂性土地基,采用此法較為有利。

        (2)施工要點。

        ●由于反拱底板采用土模,因此必須做好排水工作。尤其是砂土地基,不做好排水工作,拱模控制將很困難。

        ●挖模前必須將基土夯實,放樣時應(yīng)嚴格控制曲線。土模挖出后,應(yīng)先鋪一層10 cm厚的砂漿,待其具有一定強度后加蓋保護,以待澆筑混凝土。

        ●采用第一種施工程序,在澆筑岸、墩墻底板時,應(yīng)將接縫鋼筋一頭埋在岸、墩墻底板之內(nèi),另一頭插入土模中,以備下一階段澆入反拱底板。岸、墩墻澆筑完畢后,應(yīng)盡量推遲底板的澆筑,以便岸、墩墻基礎(chǔ)有更多的時間沉實。為了減小混凝土的溫度收縮應(yīng)力,底板混凝土澆筑應(yīng)盡量選擇在低溫季節(jié)進行,并注意施工縫的處理。

        ●當采用第二種施工程序時,為了減少不均勻沉降對整體澆筑的反拱底板的不利影響,可在拱腳處預留一縫,縫底設(shè)臨時鐵皮止水,縫頂設(shè)“假鉸”,待大部分上部結(jié)構(gòu)荷載施加以后,便在低溫期用二期混凝土封堵。

        ●為了保證反拱底板的受力性能,在拱腔內(nèi)澆筑的門檻、消力坎等構(gòu)件,需在底板混凝土凝固后澆制二期混凝土,且不應(yīng)使兩者成為一個整體。

        2 閘墩施工

        由于閘墩高度大、厚度小,門槽處鋼筋較密,閘墩相對位置要求嚴格,所以閘墩的立模與混凝土澆筑是施工中的主要問題。

        2.1 閘墩模板安裝

        為使閘墩混凝土一次澆筑達到設(shè)計高程,閘墩模板不僅要有足夠的強度而且要有足夠的剛度。所以閘墩模板安裝以往采用“鐵板螺栓、對拉撐木”的立模支撐方法。此法雖需耗用大量木材、鋼材、工序繁多,但對中小型水閘施工仍較為方便。由于滑模施工方法在水利工程上的應(yīng)用,目前有條件的施工單位,閘墩混凝土澆筑逐漸采用滑模施工。

        (1)“鐵板螺栓、對拉撐木”的模板安裝。立模前,應(yīng)準備好兩種固定模板的對銷螺栓:一種是兩端都絞線的圓鋼,直徑可選用12 mm、16 mm或19 mm,長度大于閘墩厚度并視實際安裝需要確定;另一種是一端絞線,另一端焊接一塊5 mm×40 mm×400 mm扁鐵的螺栓,扁鐵上鉆兩個圓孔,以便固定在對拉撐木上,還要準備好等于墩墻厚度的毛竹管或預制空心的混凝土撐頭。

        閘墩立模時,其兩側(cè)模板要同時相對進行。先立平直模板,次立墩頭模板。在閘底板上架立第一層模板時,上口必須保持水平。在閘墩兩側(cè)模板上,每隔1 m左右鉆與螺栓直徑相應(yīng)的圓孔,并于模板內(nèi)側(cè)對準圓孔撐以毛竹管或混凝土撐頭,然后將螺栓穿入,且端頭穿出橫向雙夾圍囹和豎直圍囹木,然后用螺帽擰緊在豎直圍囹木上。鐵板螺栓帶扁鐵的一端與水平對拉撐木相接,與兩端均絞絲的螺栓要相間布置。在拉撐木與豎直圍囹木之間要留有10 cm空隙,以便用木楔校正對拉撐木的松緊度。對拉撐木是為了防止每孔閘墩模板的歪斜與變形。若閘墩不高,可每隔二根對銷螺栓放一根鐵板螺栓。當水閘為三孔一聯(lián)整體底板時,則中孔可不予支撐。在雙孔底板的閘墩上,則宜將兩孔同時支撐,這樣可使3個閘墩同時澆筑。

        (2)翻模施工。由于鋼翻模在水利工程上的應(yīng)用,施工人員依據(jù)滑模的施工特點,發(fā)展形成了使用于閘墩施工的翻模施工法。立模時一次至少3層,當?shù)?層模板內(nèi)混凝土澆至腰箍下緣時,第1層模板內(nèi)腰箍以下部分的混凝土須達到脫模強度 (98 kPa為宜),這樣便可拆除第一層,去架立第4層模板,并綁扎鋼筋。以此類推,保持混凝土澆筑的連續(xù)性,以避免產(chǎn)生冷縫。

        2.2 閘墩混凝土澆筑

        閘墩模板立好后,隨即進行清倉工作。用壓力水沖洗模板內(nèi)側(cè)和閘墩底面,污水由底層模板上的預留排出。清倉完畢堵塞小孔后,即可進行混凝土澆筑。閘墩混凝土的澆筑,主要是解決好兩個問題:一是每塊底板上閘墩混凝土的均衡上升;二是流態(tài)混凝土的入倉及倉內(nèi)混凝土的鋪筑。為了保證混凝土的均衡上升,運送混凝土入倉時應(yīng)很好地組織,使在同一時間運到同一底塊各閘墩的混凝土量大致相同。為防止流態(tài)混凝土有(8~10)m高度下落時產(chǎn)生離析,應(yīng)在倉內(nèi)設(shè)置溜管,可每隔(2~3)m設(shè)置一組。由于倉內(nèi)工作面窄,澆搗人員走動困難,可把倉內(nèi)澆筑面劃分成幾個區(qū)段,每區(qū)段內(nèi)固定澆搗工人,這樣可提高功效。每坯混凝土厚度可控制在30 cm左右。小型水閘閘墩澆筑時,工人一般在模板外側(cè),澆筑組織較為簡單。

        3 止水設(shè)施的施工

        為了適應(yīng)地基的不均勻沉降和伸縮變形,在水閘設(shè)計中均設(shè)置溫度縫與沉陷縫,并常用沉陷縫代溫度縫作用??p有鉛直和水平的兩種,縫寬一般為(1.0~2.5)cm??p中填料及止水設(shè)施,在施工中應(yīng)按設(shè)計要求確保質(zhì)量。

        3.1 沉陷縫填縫的施工

        沉陷縫的填充材料,常用的有瀝青油毛氈,瀝青杉木板及瀝青蘆席的多種。其安裝方法有以下兩種:

        (1)將填充材料用鐵釘固定在模板內(nèi)側(cè)后,再澆混凝土,這樣拆模后填充材料即可貼在混凝土上,然后立沉陷縫的另一側(cè)模板和澆混凝土。如果沉陷縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)需要同時澆灌,則沉陷縫的填充材料在安裝時要豎立得平直,澆灌時沉陷縫兩側(cè)流態(tài)混凝土的上升高度要一致。

        (2)先在縫的一側(cè)立模澆混凝土,并在模板內(nèi)側(cè)預先釘好安裝填充材料的長鐵釘數(shù)排,并使鐵釘?shù)?/3留在混凝土外面,然后安裝填料、敲彎鐵尖,使填料固定在混凝土面上,再立另一側(cè)模板和澆混凝土。若閘墩沉陷縫兩側(cè)的混凝土要同時澆筑,可借固定模板用的預制混凝土塊和對銷螺栓夾緊,使填充材料豎立平直,澆筑時混凝土上升要均衡。

        3.2 止水的施工

        凡是位于防滲范圍內(nèi)的縫,都有止水設(shè)施。

        (1)水平止水。水平止水大都采用塑料止水帶,其安裝與沉陷縫填料的安裝方法一樣。

        (2)垂直止水。止水部分的金屬片,重要部分用紫鋼片,一般用鋁片、鍍鋅鐵皮或鍍銅鐵皮等。對于需灌注瀝青的止水型式,可按照瀝青井的形狀預制混凝土槽板,每節(jié)長度可為(0.3~0.5)m左右,與流態(tài)混凝土的接觸面應(yīng)鑿毛,以利結(jié)合。安裝時需用水泥砂漿膠結(jié),隨縫的上升分段接高。瀝青井的瀝青可一次灌注,也可分段灌注。止水片接頭要進行焊接。

        (3)接縫交叉的處理。接縫交叉有兩類,一類是垂直縫與水平縫的交叉,稱為“垂直交叉”;另一類是水平縫與水平縫的交叉,稱為“水平交叉”。交叉處止水片的連接方式有柔性連接與剛性連接兩種。前者是在交叉處止水片就位后,外包以瀝青塊體;后者是將金屬止水片適當裁剪,然后再用氣焊焊接。工程中多根據(jù)交叉類型及施工條件來決定止水片的連接方法。對于“垂直交叉”,一般用柔性連接,對于“水平交叉”,則多采用剛性連接。

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