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        水利工程弧形結(jié)構(gòu)一次性成型圓弧質(zhì)量控制技術(shù)

        2021-04-16 05:41:32
        四川水泥 2021年4期
        關(guān)鍵詞:弧面角鋼弧形

        屈 斌

        水利工程弧形結(jié)構(gòu)一次性成型圓弧質(zhì)量控制技術(shù)

        屈 斌

        (上海市水利工程集團(tuán)有限公司,上海 201612)

        采用弧形結(jié)構(gòu)一次性成型圓弧控制技術(shù)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足帶來的后續(xù)安裝影響,對常規(guī)施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化、創(chuàng)新,提供一種施工工藝簡單、安全穩(wěn)定、精準(zhǔn)控制、成本低、技術(shù)新穎的大直徑弧形結(jié)構(gòu)一次性成型技術(shù),降低模板上浮、變形,保證圓弧弧面位置以及圓弧曲率的精度,獲得良好的弧面外觀質(zhì)量,有較高的推廣價值和經(jīng)驗借鑒。

        弧形結(jié)構(gòu);圓弧曲率;一次性成型;角鋼;控制技術(shù)

        0 前言

        現(xiàn)如今水利工程越來越追求外形的新穎、美觀,在設(shè)計上采用弧形、不規(guī)則結(jié)構(gòu)突出亮點,努力突破,實現(xiàn)超越,打造功能與造型于一體的時代工程,但這種帶弧形、不規(guī)則結(jié)構(gòu)的支模給施工造成較大的難度,定制鋼模雖能滿足結(jié)構(gòu)施工要求,但對鋼模支撐強度要求高,一次性成本投入比較大,周轉(zhuǎn)利用率低,給工程管理帶來較大的成本控制壓力。從而提出一種弧形結(jié)構(gòu)一次性成型圓弧質(zhì)量控制技術(shù)來彌補定制鋼模工藝上的不足。

        1 引用工程概況背景

        某水利工程閘門采用上下翻轉(zhuǎn)弧形鋼閘門,閘室底板設(shè)計為折線型并于中部設(shè)弧形凹槽結(jié)構(gòu),以便弧形閘門下臥、上翻運行,弧形凹槽縱向?qū)挾?2m,圓弧半徑R5700mm,弧長9655mm,弦長8541mm,弧深1925mm,弧底距墊層2075mm。

        2 圓弧質(zhì)量對弧形閘門運行的影響

        底板弧形結(jié)構(gòu)的圓弧質(zhì)量是翻轉(zhuǎn)式弧形閘門運行的關(guān)鍵,當(dāng)圓弧曲率大于設(shè)計時會使弧形閘門運行行程中途受阻,閘門受障礙點阻擋后受力不均,液壓啟閉機壓力劇增,門體將產(chǎn)生扭剪破壞;而圓弧曲率小于設(shè)計要求時,閘門雖能正常運行,但門葉與底板之間因空隙偏大而漏水,除圓弧曲率外,脹模、錯臺也是弧形結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制的內(nèi)容,對弧形閘門的運行產(chǎn)生實質(zhì)影響。

        3 弧形結(jié)構(gòu)圓弧質(zhì)量控制的關(guān)鍵內(nèi)容

        弧形結(jié)構(gòu)圓弧控制目的是在結(jié)構(gòu)上保證弧形閘門安全可靠的運行。由于弧形閘門在弧形結(jié)構(gòu)上繞支鉸門軸翻轉(zhuǎn)運行,圓弧曲率必須與弧形閘門門體弧度保持一致,弧形結(jié)構(gòu)施工錯臺明顯,極易使泥沙在弧形結(jié)構(gòu)內(nèi)沉積而板結(jié),影響弧形閘門的開啟、運行,而弧形結(jié)構(gòu)改變了過水?dāng)嗝嫠鞣较?,水流及流體中砂顆粒對弧面產(chǎn)生沖刷作用,保護(hù)層厚度不足降低對鋼筋的防銹蝕保護(hù),因此,弧形結(jié)構(gòu)圓弧曲率、保護(hù)層厚度、表面質(zhì)量應(yīng)作為弧形結(jié)構(gòu)圓弧質(zhì)量控制的關(guān)鍵內(nèi)容。

        4 底板弧形結(jié)構(gòu)工藝方案選擇

        弧形結(jié)構(gòu)工藝繁多,鋼模工藝用于等截面結(jié)構(gòu),現(xiàn)場拼裝簡單、拆模后外觀質(zhì)量較好、周轉(zhuǎn)使用率高,但一次性投入成本高、現(xiàn)場可加工性較差、單塊重量大、拼裝精度要求高、對支撐強度要求高,而竹膠木模除具備鋼模工藝的優(yōu)點外,彌補了鋼模工藝上的諸多不足,可隨現(xiàn)場變化靈活調(diào)整,能在模板上任意開設(shè)工藝孔,減輕了對底板支撐的承載能力。

        由于弧形結(jié)構(gòu)圓弧長,采用鋼吊模,弧形結(jié)構(gòu)底部質(zhì)量不易保證,定制的大直徑鋼模不能周轉(zhuǎn)利用,工藝上不經(jīng)濟(jì),圓弧內(nèi)設(shè)計有二期結(jié)構(gòu),混合加固難度大,經(jīng)過工藝方案對比分析,通過對竹膠木模工藝進(jìn)行技術(shù)改良,選擇竹膠木模工藝更有利于弧形結(jié)構(gòu)的施工,在保證弧形結(jié)構(gòu)質(zhì)量的條件下,實現(xiàn)工藝方案選擇的經(jīng)濟(jì)合理性。

        5 弧形結(jié)構(gòu)圓弧工藝技術(shù)

        5.1 弧形結(jié)構(gòu)圓弧放樣

        在底板墊層上測放出弧形結(jié)構(gòu)縱向中心線及圓弧邊界線,在計算機上畫出弧形結(jié)構(gòu)圓弧及弦長,從弦長中心點向兩側(cè)每隔500mm繪制垂直與弦長的線連接于圓弧,根據(jù)每條垂弦長度在墊層上彈出圓弧線,以此作為控制圓弧上各點高程的依據(jù),圓弧段角鋼支撐立柱長度滿足支撐高度要求,將彎曲成型的圓弧鋼筋綁扎于支撐架上,采用現(xiàn)場定制的弧形模板樣尺對弧形結(jié)構(gòu)的圓弧曲率及保護(hù)層厚度進(jìn)行套靠檢驗。

        圖1 弧形結(jié)構(gòu)圓弧墊層放樣

        5.2 弧面模板設(shè)計與安裝

        選用2440*1220*14mm竹膠板對弧面進(jìn)行技術(shù)設(shè)計,利用模板長邊易于彎曲的性能,將模板長邊垂直于弧面鋪設(shè),∟40*40等邊角鋼根據(jù)模板鋪設(shè)位置進(jìn)行安裝,按照邊距100mm、中距750mm設(shè)置五道角鋼支撐模板,使模板在拉結(jié)緊固作用下緊貼于角鋼之上,由于角鋼外挑板彎曲弧度難以達(dá)到弧形結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求,應(yīng)予以控制其長度,使弧形結(jié)構(gòu)圓弧一次性成型。

        5.3 結(jié)構(gòu)保護(hù)層設(shè)計與控制

        弧形結(jié)構(gòu)混凝土保護(hù)層厚度為40mm,為了能準(zhǔn)確控制弧形結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度,減少與模板的接觸面積,利用角鋼寬度等于保護(hù)層厚度,安裝熱鍍鋅∟40*40等邊角鋼控制其厚度,解決預(yù)制墊塊接觸面積大、分布不均勻?qū)е碌幕∶娼Y(jié)構(gòu)外觀缺陷以及保護(hù)層厚度不足。

        5.4 圓弧模板加固工藝優(yōu)化

        為使弧面模板加固成整體,提高弧形結(jié)構(gòu)圓弧施工質(zhì)量,次愣木方平行模板短邊通長布置,先在木方上進(jìn)行模板短邊拼縫,再按照150~200mm間距擺放,木方長度方向重復(fù)搭接1000mm,通長木方之間沿模板長邊拼縫處采用750mm短木方加密補強,以防止模板拼縫處產(chǎn)生錯臺;由于采用Φ48鋼管加固弧形結(jié)構(gòu),預(yù)彎精準(zhǔn)度很難與結(jié)構(gòu)弧度一致,而鋼筋在外力作用下能彎至預(yù)設(shè)弧度,故采用兩根Φ22螺紋鋼進(jìn)行模板系統(tǒng)加固。

        圖2 弧形模板加固示意圖

        5.5 圓弧模板抗浮穩(wěn)定措施

        弧面模板面積大且呈凹形,隨著混凝土液面與弧面模板接觸面積增加,對模板產(chǎn)生的浮托力就越大,為提高弧形結(jié)構(gòu)模板的抗浮能力,除采用合理的澆筑工藝降低對模板的浮托力外,應(yīng)加大弧面模板加固拉桿直徑,并與PHC管樁樁頂法蘭盤焊接形成固定拉結(jié)點,模板側(cè)采用雙螺帽增大緊固長度,提高加固螺桿的抗拉拔能力。

        6 弧形結(jié)構(gòu)弧面施工質(zhì)量控制

        6.1 角鋼安裝與控制

        在弧形結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝∟40*40等邊角鋼能精準(zhǔn)控制保護(hù)層厚度、圓弧曲率,應(yīng)根據(jù)角鋼安裝位置控制其安裝方向,按1000mm間距在鋼筋上焊接短鋼筋支撐,根據(jù)每道角鋼的高程采用短鋼筋帶線焊接角鋼,角鋼必須向弧平裝,避免弱三角區(qū)的形成,縱向接長采用對接焊接,等邊角鋼的安裝位置和高程采用弧形樣尺檢驗與設(shè)計的符合性。

        圖3 弧形結(jié)構(gòu)角鋼安裝實例圖

        6.2 弧面模板工藝優(yōu)化

        在弧形結(jié)構(gòu)模板表面鋪訂2mm新型高透明PC板,能提高弧面光潔度,消除模板拼縫印記。PC板根據(jù)模板鋪設(shè)位置于模板下錯開拼縫預(yù)先鋪設(shè),不得相互壓蓋,鋪設(shè)長度根據(jù)圓弧長度下料,由內(nèi)向外、中間向兩端將PC板趕平,采用釘槍按雙向300mm間距梅花狀釘固于模板表面,沿PC板縱向拼縫用透明膠帶黏貼封縫,實現(xiàn)弧面無模板印記的觀感質(zhì)量。

        6.3 弧面質(zhì)量控制技術(shù)

        弧形結(jié)構(gòu)施工操作難度較大,為保證弧面的施工質(zhì)量,根據(jù)澆筑工藝方案預(yù)先在弧面模板上開設(shè)150*150mm布料孔、100*100mm振搗孔,弧底中部布置振搗孔,布料孔與振搗孔錯排布置,分別在弧底振搗孔兩側(cè)開布料孔,布料孔與振搗孔縱向間距為2m,布料孔可兼做振搗孔用,開孔切出的小塊模板隨手釘在工藝孔附近,以便復(fù)位取用,最后采用Φ6mm鉆頭在模板上鉆排氣孔以排除吸附在弧形模板上氣泡。

        6.4 澆筑工藝控制

        通過制定合理的澆筑方法減小混凝土對弧形結(jié)構(gòu)圓弧模板的浮托力,使弧形結(jié)構(gòu)底部易于密實。當(dāng)混凝土澆筑至距弧形結(jié)構(gòu)底部小于300mm時停止?jié)仓?,改在弧形模板布料孔下料,直至混凝土從弧形模板底部振搗孔溢出為宜,隨手將釘固在工藝孔附近的小塊模板復(fù)位,改變布料管的澆筑方向逐漸向外推進(jìn),避免在模板底部形成鍋底狀,對稱澆筑,隨澆筑方向由下而上進(jìn)行振搗,以利氣泡趕出,人工及時用皮錘沿弧面輕擊模板判斷模下密實程度。

        7 圓弧模板的變形監(jiān)測

        為掌握圓弧模板在澆筑期間的變化,在弧形結(jié)構(gòu)模板上設(shè)四個監(jiān)測斷面,每個監(jiān)測斷面安裝三個監(jiān)測點,使用水準(zhǔn)儀測得各監(jiān)測點的初始數(shù)據(jù),當(dāng)混凝土澆筑過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)大于監(jiān)測點的初始值并繼續(xù)變化時,應(yīng)停止?jié)仓鳂I(yè),并采取下排上壓措施緊固對拉螺栓使模板調(diào)整至安裝位置,澆筑過程中應(yīng)加強監(jiān)測頻率,直至模板變化趨于穩(wěn)定。

        8 弧形結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用效果

        弧形結(jié)構(gòu)一次性成型控制技術(shù)工藝簡單,通過多項技術(shù)設(shè)計,對弧形結(jié)構(gòu)實體質(zhì)量有顯著的,使用后的材料利用率達(dá)90%,降低了施工成本,施工操作方便,準(zhǔn)確的控制弧形結(jié)構(gòu)的圓弧曲率和保護(hù)層厚度,通過技術(shù)優(yōu)化消除了模板拼縫在弧形結(jié)構(gòu)表面印記,無縫成型,弧形結(jié)構(gòu)表面平整、光滑,有效預(yù)防了常規(guī)施工可能出現(xiàn)的蜂窩、麻面、表面裂縫等缺陷,減少了拆模后的修補處理工作,提高了弧形結(jié)構(gòu)一次性成型質(zhì)量。

        9 結(jié)束語

        弧形結(jié)構(gòu)在水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中是非常常見的一種結(jié)構(gòu),具有弧形曲線長度大、陰陽角順直度以及弧面圓滑度不易控制的特點,已成為弧形結(jié)構(gòu)施工的控制重點與難點,弧形結(jié)構(gòu)采用綜合施工技術(shù),通過工藝優(yōu)化,改進(jìn)弧形結(jié)構(gòu)一次性成型控制技術(shù),利用計算機設(shè)計輔助弧形模板放樣和圓弧曲率的控制,能達(dá)到弧形結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制效果,并對弧形結(jié)構(gòu)施工降本增效較為明顯,有較高的推廣與應(yīng)用價值,為今后類似弧形結(jié)構(gòu)的施工提供技術(shù)參考和經(jīng)驗借鑒。

        [1]段昌玫童鑒.鋼筋混凝土弧形結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量控制技術(shù)[J].《世界華商經(jīng)濟(jì)年鑒·城鄉(xiāng)建設(shè)》2012(11):59-60頁

        [2]鄒文輝岳金喜陳亞杰.現(xiàn)澆弧形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)淺析[J].《工程技術(shù)》2017(16):96-96頁

        [3]蔣瑛.淺談曲形結(jié)構(gòu)圓弧截面梁板施工方法[J].《沿海企業(yè)與科技》2015(8):80-83頁

        [4]賈志武.圓弧截面梁板施工技術(shù)[J].《探索科學(xué)》2017(1)

        屈斌(1988.03- ),男,漢族,安徽合肥人,本科,工程師,上海市水利工程集團(tuán)有限公司,研究方向:水利工程技術(shù)。

        S210

        A

        1007-6344(2021)04-0226-02

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