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        鋼模臺車在現(xiàn)澆大直徑混凝土管涵中的應(yīng)用

        2018-12-04 03:30:42劉金林覃政和
        水電站機(jī)電技術(shù) 2018年11期
        關(guān)鍵詞:混凝土質(zhì)量施工

        李 新,劉金林,覃政和

        (1.北方國際合作股份有限公司,北京100040;2.廣東省水利水電第三工程局有限公司,廣東 東莞523710)

        1 工程概況

        老撾XESET3水電站工程由首部樞紐、引水道、調(diào)壓井、壓力鋼管、發(fā)電廠房組成,引水道有明渠段和壓力涵管段。壓力涵管段設(shè)計采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆涵管,進(jìn)口端接引水明渠,末端接調(diào)壓井。涵管段全長1350 m,承壓最大水頭8.0 m,涵管內(nèi)徑2.8 m,壁厚25 cm,平底寬286 cm,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度12.0 m,共108節(jié)。老撾地處東南亞,雨季降雨量大、持續(xù)時間長,基本不具備涵管施工條件。按施工進(jìn)度計劃分析,涵管段施工屬于施工關(guān)鍵線路,制約項目工程總發(fā)電目標(biāo)。

        涵管段施工計劃工期為兩個旱季,即2014年11月~2015年4月,和2015年11月~2016年4月,工期約365 d,扣除節(jié)日、天氣及其他因素影響,平均每3 d需完成一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

        涵管斷面尺寸相見圖1。

        圖1 涵管標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

        業(yè)主和設(shè)計方對壓力涵管質(zhì)量要求高,出現(xiàn)嚴(yán)重蜂窩、露筋等質(zhì)量問題時,涵管將做報廢拆除處理。若采用傳統(tǒng)或其他施工工藝,勢必增加人工和材料投入,成本控制有一定壓力。

        為達(dá)到工程項目安全、質(zhì)量、工期和成本控制目的,選用了內(nèi)外模整體式鋼模臺車,并通過對鋼模臺車的改進(jìn)和施工工藝的改進(jìn),解決了施工質(zhì)量控制難點問題,總結(jié)出了一套應(yīng)用于現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力大直徑壓力混凝土輸水涵管的鋼模臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項和質(zhì)量控制施工工藝的技術(shù)成果。

        2 方案比選

        2.1 備選方案可行性分析

        2.1.1 內(nèi)、外模全散板拼裝方案

        優(yōu)點:可同時展開多個工作面,一次性投入不大;

        缺點:1)雖然可以同時開展多個工作面確保進(jìn)度,但同時需大量增加施工人員和模板加固周轉(zhuǎn)材料;2)架立鋼筋、對拉鋼筋等輔材以及后續(xù)拉筋頭止水處理等工程量大;3)由于整體性不好,質(zhì)量控制難度大,也存在一定安全風(fēng)險。

        2.1.2 內(nèi)、外模整體式鋼模臺車方案

        優(yōu)點:1)施工效率高,投入1臺即可滿足進(jìn)度要求;2)可省下架立鋼筋、拉桿等消耗性輔材;3)無需用于模板體系加固的周轉(zhuǎn)性材料(及損耗);4)由于整體性好,外觀質(zhì)量和安全有保障。

        缺點:一次性投入較大。

        2.1.3 針梁、內(nèi)模和外??蚣芘渖宸桨?/p>

        優(yōu)缺點與方案2基本相同;不同之處:外模散板采用標(biāo)準(zhǔn)模板,隨混凝土澆筑分層安裝。優(yōu)點:因散板外模分層加高,便于施工振搗。缺點:需增加模板安裝工,以及相應(yīng)人工費。且當(dāng)方案2中外模作業(yè)窗口設(shè)置合理時,同樣可滿足施工振搗要求。

        2.2 方案確定

        綜合考慮質(zhì)量、安全、進(jìn)度、成本等各方面因素,選用方案2,即內(nèi)、外模整體式鋼模臺車方案。

        內(nèi)、外模整體式鋼模臺車見圖2:

        圖2 內(nèi)、外模整體式鋼模臺車

        3 方案實施

        3.1 試驗段施工

        3.1.1 計劃方案

        結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行試驗段施工,即在設(shè)計線路上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的施工,拆模后進(jìn)行質(zhì)量檢查,可分以下3種情況:

        (1)若質(zhì)量合格:直接進(jìn)行后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)施工。

        (2)有質(zhì)量缺陷但不影響使用功能:按規(guī)范進(jìn)行缺陷修補(bǔ),分析缺陷產(chǎn)生原因,改進(jìn)施工設(shè)備和工藝。

        (3)不合格:采用液壓破碎拆除,分析原因,改進(jìn)設(shè)備和工藝,再次進(jìn)行試驗段施工。

        3.1.2 方案實施

        (1)鋼模臺車組裝

        在廠家人員指導(dǎo)下,完成剛模臺車組裝和調(diào)試。

        (2)施工準(zhǔn)備

        1)人員準(zhǔn)備,投入必要的施工人員和現(xiàn)場管理人員,特別是混凝土搗工,要做到定機(jī)定崗,管理人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場旁站,進(jìn)行質(zhì)量控制。

        2)方案交底:管理人員和施工人員全員參與由項目部組織的專項技術(shù)交底,明確施工工藝、質(zhì)量控制要求。

        3)材料準(zhǔn)備:采用泵送二級配混凝土,碎石骨料最大粒徑20~40 mm,要求和易性良好,坍落度13~15 cm。

        (3)實施

        按計劃方案實施,主要控制混凝土拌和物質(zhì)量、分層厚度、入倉速度、振搗等。

        1)內(nèi)外模均涂刷脫模劑;

        2)作業(yè)人員進(jìn)行充分技術(shù)交底,在工人中選擇有經(jīng)驗、有責(zé)任心的人員負(fù)責(zé)混凝土入倉、震搗;

        3)震搗設(shè)備采用插入式震搗棒;

        4)采用泵送二級配混凝土,坍落度13~15 cm;

        5)分層澆筑,分層厚度40 cm,入倉速度不大于6 m3/h。

        3.2 一次檢查

        3.2.1 檢查

        涵管設(shè)計采用C25混凝土,按實際試驗結(jié)果,混凝土澆筑24 h后,可滿足拆模強(qiáng)度要求。

        試驗段拆模后,現(xiàn)場檢查情況如下:

        (1)蜂窩麻面較多,面積占內(nèi)表面積達(dá)5%左右;

        (2)出現(xiàn)局部露筋,面積達(dá)0.5 m2;

        (3)缺陷出現(xiàn)部位均位于外模相鄰下料窗口之間的涵管內(nèi)壁反弧段部位;

        (4)無貫穿性洞、隙等影響使用功能的質(zhì)量缺陷。

        3.2.2 分析

        根據(jù)現(xiàn)場實際檢查情況,引起質(zhì)量缺陷的主要原因是“骨料離析”和“漏震”, 分析施工工藝、施工設(shè)備和相關(guān)資料,確認(rèn)末端原因如下:

        (1)外模下料窗口設(shè)置不足:下料窗口不足,間隔過大,導(dǎo)致混凝土入倉后平倉距離遠(yuǎn),導(dǎo)致骨料集中,同時無法確保軟軸震搗器震搗到位,作業(yè)人員“盲震”,漏震情況無法避免;

        (2)混凝土坍落度不夠:流動性不足,反弧段混凝土充盈不足;

        (3)混凝土入倉跌落高度大:造成一定程度骨料離析。

        3.2.3 處理

        根據(jù)設(shè)計單位意見和施工規(guī)范,對缺陷部位進(jìn)行缺陷處理。

        3.3 技術(shù)改進(jìn)

        3.3.1 改進(jìn)措施

        (1)設(shè)備改進(jìn)

        增加下料窗口,在現(xiàn)有兩排下料窗口基礎(chǔ)上,增加兩排下料窗口,為確保外模板剛度,和現(xiàn)有下料窗口呈梅花形布置,并設(shè)置加勁肋。

        (2)工藝改進(jìn)

        1)采用簡易溜槽,混凝土入倉時,設(shè)置小型溜槽,避免離析。

        2)嚴(yán)格控制入倉速度,入倉速度在不產(chǎn)生冷縫前提下,宜慢不宜快,具體控制要求為:底部1/3部位(按斷面的垂直高度方向),混凝土入倉時間不小于3 h;中部1/3部位,混凝土入倉時間不小于2 h;頂部1/3部位,混凝土入倉時間不小于1 h;

        混凝土配合比改進(jìn):

        1)涵管底部仰拱部位,采用一級配混凝土,坍落度 16~18 cm;

        2)涵管中部側(cè)墻部位,采用二級配混凝土,坍落度 16~18 cm;

        3)涵管頂部拱頂部位,采用二級配混凝土,坍落度 14~16 cm;

        4)均添加適量減水劑。

        3.3.2 原理說明

        (1)增加下料窗口,縮短了相鄰下料窗口間距,便于振搗器振搗和觀察。同時,由于下料窗口也用于入倉,減小了跌落高度,有利于避免粗骨料集中。

        (2)溜槽采用,進(jìn)一步避免了離析。

        (3)改進(jìn)混凝土配合比:底部采用一級配混凝土,提高了混凝土流動性,有利于反弧段充盈;中部采用二級配混凝土,相對底部混凝土減少了水泥用量,坍落度不變;頂部采用二級配混凝土,相對中部混凝土坍落度減小,進(jìn)一步減小水泥用量,避免由于混凝土凝固過程中的膨脹、收縮所導(dǎo)致的溫度裂縫。

        3.4 改進(jìn)方案實施和二次檢查

        按改進(jìn)方案,進(jìn)行了第二節(jié)涵管施工,經(jīng)甲方、設(shè)計、監(jiān)理和施工方現(xiàn)場聯(lián)合檢查,混凝土澆注工序質(zhì)量和外觀質(zhì)量滿足合格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

        3.5 方案實施及實施效果

        3.5.1 施工順序

        通過試驗段施工,總結(jié)涵管施工順序:臺車針梁定位→內(nèi)模就位→鋼筋安裝→外模就位→端頭模及止水安裝→混凝土澆筑→內(nèi)、外模拆除→養(yǎng)護(hù)。

        3.5.2 施工

        為了便于道槽排水,涵管施工自低處即調(diào)壓井處開始逐節(jié)施工。原計劃2014年11月~2015年4月和2015年11月~2016年4月2個旱季完成涵管施工,由于采用鋼模臺車,克服了雨季不能施工的困難,并由最初7 d一節(jié),逐步提快到3 d一節(jié)的進(jìn)度,自2014年12月開始,至2016年1月底完成所有涵管施工,為整個項目提前發(fā)電創(chuàng)造了條件。

        3.5.3 實施效果

        (1)項目采用的內(nèi)外模整體式鋼模臺車的結(jié)構(gòu)設(shè)計,保障了現(xiàn)澆涵管外觀尺寸的剛度要求,外觀尺寸合格率100%;質(zhì)量有保障,因下料窗口改進(jìn)更合理,有利于控制施工質(zhì)量,分部工程合格率100.0%,優(yōu)良率87.6%。

        (2)施工周期短,工效高,每節(jié)涵管(12 m)施工標(biāo)準(zhǔn)周期為3 d。

        (3)成本控制:節(jié)約了周轉(zhuǎn)材料、輔助材料,降低了支模人工成本,收益遠(yuǎn)大于剛模臺車購置費用。

        (4)安全管理:無安全事故發(fā)生。

        (5)社會效益:由于確保了質(zhì)量、安全和進(jìn)度,在老撾政府和業(yè)主老撾國家電力公司中取得了良好的口碑。

        現(xiàn)澆完成的涵管效果見圖4。

        圖4 拆模后養(yǎng)護(hù)和外觀質(zhì)量

        4 結(jié)束語

        通過鋼模臺車施工方案的比選、試驗、實施、檢查、改進(jìn)和總結(jié),實施成果包括以下幾個方面:

        (1)在現(xiàn)澆非預(yù)應(yīng)力大直徑壓力混凝土輸水涵管的施工中,應(yīng)用內(nèi)外模整體式鋼模臺車,可加快施工進(jìn)度,降低施工成本,質(zhì)量、安全有保障。

        (2)改進(jìn)了鋼模臺車結(jié)構(gòu),增設(shè)下料窗口,兼具框梁散板式外模的質(zhì)量可控性優(yōu)點和整體式外模的高效優(yōu)勢,并總結(jié)了今后臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路。即:除整體剛度和性能符合要求之外,還必須滿足施工過程中混凝土澆筑工序質(zhì)量控制的要求。

        (3)總結(jié)出1套先進(jìn)、高效率、高質(zhì)量、安全的大直徑壓力混凝土輸水涵管現(xiàn)澆施工技術(shù),包括混凝土配合比、施工工藝等方面。

        (4)降低了成本、縮短了工期、提高了工程質(zhì)量,取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

        (5)今后類似工程項目,在包括臺車結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工方法等方面,可直接應(yīng)用本次施工經(jīng)驗和成果。

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