劉 斌 劉 偉 王帥兵
(中國(guó)水利水電第三工程局有限公司,陜西 西安 710024)
抽水蓄能電站具有設(shè)備壽命長(zhǎng)、儲(chǔ)能規(guī)模大、轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)成熟、清潔環(huán)保等特點(diǎn),更適宜大規(guī)模開(kāi)發(fā),有效助力“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[1]。抽水蓄能電站堆石壩面板對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力、抗擠壓性能等都有較高的要求,采用滑模施工可以有效保證施工連續(xù)進(jìn)行,由于不需要進(jìn)行施工縫的設(shè)置,面板結(jié)構(gòu)的完整性以及平滑性可提供可靠的保證,且具有施工工期短、成本低以及效率比較高等優(yōu)勢(shì),在建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛[2-4]?,F(xiàn)階段,滑模施工多為直面或規(guī)則弧形混凝土面板施工,但對(duì)于曲率及圓弧均隨著高度變化的可變半徑弧形面板應(yīng)用較少,原因是這種情況的施工難度較大。
在依托阜康抽水蓄能電站項(xiàng)目中,研制適用于曲率及圓弧漸變弧形面板混凝土滑模施工技術(shù),實(shí)現(xiàn)曲率及圓弧漸變弧形面板高效、便捷化施工,提高施工效率,縮短工期,節(jié)約模板制作成本。本文就該施工技術(shù)進(jìn)行分析。
阜康抽水蓄能電站上水庫(kù)擋水建筑物為混凝土面板堆石壩,壩頂高程2275.0m,最大壩高133m,壩頂長(zhǎng)442m,壩頂寬10m,上游壩坡1∶1.4,壩后設(shè)任意料壓坡區(qū),設(shè)寬10m的“之”字形馬道。上水庫(kù)面板共計(jì)120塊,曲線段共44倉(cāng),上下庫(kù)為封閉庫(kù)盆,庫(kù)盆防滲結(jié)構(gòu)常為直曲相交的混凝土面板,弧形面板占比約35%~40%?;⌒蚊姘骞灿?jì)10種不同曲率及圓弧,同時(shí)存在凹面和凸面弧形面板。
通過(guò)建立抽水蓄能電站庫(kù)盆三維實(shí)體模型,明確弧形面板體型結(jié)構(gòu),計(jì)算各區(qū)段內(nèi)的弧長(zhǎng)及弦高,通過(guò)測(cè)量放線在面板上設(shè)置面板體型樣架鋼筋,通過(guò)模板兩側(cè)斜向支撐調(diào)節(jié)絲桿和中間段豎向調(diào)節(jié)絲桿進(jìn)行模板弧長(zhǎng)、弦高的調(diào)整,滑升過(guò)程中不斷調(diào)節(jié)模板弧長(zhǎng)、弦高,實(shí)現(xiàn)凹型曲面弧和凸型曲面弧切換,從而完成面板弧長(zhǎng)與曲率隨高度變化的弧形面板混凝土滑模施工。
弧形面板混凝土滑膜施工工藝流程包括:可調(diào)節(jié)弧形面板滑模制作→基層清理及修整→止水砂漿鋪設(shè)→乳化瀝青噴涂→測(cè)量放樣,布設(shè)輔助樣架鋼筋→鋼筋與止水安裝→模板布置安裝→調(diào)節(jié)弦高、弧長(zhǎng)→混凝土澆筑→拆模及養(yǎng)護(hù)。
可調(diào)節(jié)弧形面板滑模由柔性面板、背部支撐架和調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。柔性面板采用約5mm厚的鋼板,寬度、長(zhǎng)度可根據(jù)具體需要設(shè)計(jì),面板的兩端分別設(shè)置絞接段,面板背部?jī)蓚?cè)的主楞采用工字鋼支撐,在餃接段面板與主面板絞接處背部設(shè)置有豎向槽鋼支撐,豎向槽鋼頂部與工字鋼端頭絞接有斜拉螺桿,豎向槽鋼另一側(cè)與工字鋼之間焊接有斜向鋼支撐,面板中部工字鋼通過(guò)均勻間隔的豎向調(diào)節(jié)絲桿與面板連接,豎向調(diào)節(jié)絲桿處均設(shè)置有槽鋼調(diào)節(jié)“井”字架,調(diào)節(jié)“井”架處設(shè)置標(biāo)尺。斜向絲桿和豎向絲桿共同調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)不同曲率和內(nèi)(凹型曲面)外(凸型曲面)弧切換之間的轉(zhuǎn)換,模板上設(shè)置拉結(jié)腳架(吊點(diǎn)),實(shí)現(xiàn)模板的移動(dòng)。圖1為外?。ㄍ剐停┣婺0迨疽鈭D,圖2為內(nèi)?。ò夹停┣婺0迨疽鈭D。
圖2 內(nèi)?。ò夹停┣婺0迨疽鈭D
采用全站儀對(duì)整個(gè)坡面進(jìn)行檢查,對(duì)于坡面起伏差超出基準(zhǔn)線±5cm的部位用紅油漆標(biāo)示。對(duì)超出部分采用擠壓邊墻鑿槽機(jī)鑿除,低于基準(zhǔn)線部分用M15砂漿修補(bǔ),局部空洞、脫落部位進(jìn)行鑿除后,人工分層回填墊層料,分層厚度控制在20cm以內(nèi),用M15砂漿抹面施工。
為減少擠壓墻對(duì)面板的約束,在面板垂直縫對(duì)應(yīng)的擠壓邊墻表面部位開(kāi)鑿?fù)p,沿面板垂直縫位置將擠壓邊墻鑿開(kāi)10cm 寬的槽,用小墊層小區(qū)料回填夯實(shí)后用M15砂漿抹平,砂漿入倉(cāng)采用直徑20cm的半圓形PE管道作為溜槽,每3m為一段,自下而上采用鐵絲連接固定。采用2m靠尺檢查表面平整度是否在±5mm內(nèi)。
面板基礎(chǔ)面驗(yàn)收合格后,擠壓邊墻表面噴涂乳化瀝青,噴涂按照由上至下兩油一砂進(jìn)行。瀝青用量1.8~1.9kg/m2,手持噴槍壓力約1.2MPa,瀝青均勻噴涂在擠壓邊墻表面,以臨界流淌為準(zhǔn)。采用臺(tái)車在其后人工均勻拋灑砂子,砂子用量為0.002~0.003m3/m2,完成后再噴射第二遍乳化瀝青。乳化瀝青施工完成后應(yīng)進(jìn)行表面檢查和破壞性試驗(yàn),要求表面檢查不出現(xiàn)龜裂和脫落現(xiàn)象,用力踩踏瀝青涂層不破壞。
通過(guò)三維模型與實(shí)體水庫(kù)對(duì)比,確定面板型式結(jié)構(gòu),計(jì)算出各區(qū)段內(nèi)的弧度和弦高。根據(jù)各區(qū)段內(nèi)弧度和弦高的變化,測(cè)量放樣確定弦高變化點(diǎn)位,根據(jù)弦高在放樣點(diǎn)位處插入相應(yīng)高度豎向鋼筋,基于豎向高筋高度在順坡向沿線均勻間隔設(shè)置三角形樣架鋼筋,最后在樣架鋼筋上架設(shè)順坡面水平桿,以此避免由于弦高變化致使面板厚度不一致,同時(shí)減少弧形滑模在上移過(guò)程測(cè)量放樣次數(shù)。
(1)鋼筋連接方式采用綁扎搭接或焊接,接頭布設(shè)應(yīng)符合規(guī)范要求。鋼筋安裝前經(jīng)測(cè)量放線控制高程和安裝位置。面板布置雙層鋼筋,同時(shí)在周邊縫、垂直縫處設(shè)U 型鋼筋。鋼筋安裝前,按照1.8m×2.2m 網(wǎng)格布置插筋,插筋采用Φ22 螺紋鋼,打入墊層料20cm。為保證保護(hù)層的厚度,鋼筋和模板之間設(shè)置強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的預(yù)埋混凝土墊塊,并與鋼筋扎緊。在混凝土澆筑過(guò)程中需經(jīng)常檢查鋼筋,對(duì)安裝后的鋼筋進(jìn)行加固,防止鋼筋移位和變形。
(2)銅止水片連接采用黃銅條氣焊單面雙道搭接焊接,搭接長(zhǎng)度不小于20mm,焊接時(shí)底面采用木板墊平,避免焊接時(shí)銅片變形,焊接完成后采用面團(tuán)圍擋進(jìn)行煤油滲漏試驗(yàn),檢查有無(wú)滲漏。銅止水片密封焊接材料采用Φ20橡膠棒,并用聚氨酯泡沫板固定好后采用膠帶封口,避免止水沿坡面下滑、變形破壞。
(1)側(cè)模為鋼木組合結(jié)構(gòu),單塊長(zhǎng)度2m,由4cm厚木板結(jié)合1.2cm膠合板組成,頂部設(shè)∠50包邊,背面采用∠30背帶,間距50cm一道。側(cè)模外側(cè)采用三角支撐架固定,三角支撐架用C22mm、L=50cm鋼釬固定于固坡砂漿墊層護(hù)面上。側(cè)模拼接采用在背帶角鋼開(kāi)孔,U型扣件拼接。安裝自下往上,采用鋼筋臺(tái)車運(yùn)輸。側(cè)模在加工時(shí)按照設(shè)計(jì)尺寸放樣加工,并在相鄰兩側(cè)采用油漆進(jìn)行編號(hào),安裝時(shí)確認(rèn)編號(hào)連續(xù)無(wú)誤后方可進(jìn)行。
(2)將可調(diào)節(jié)弧形面板滑模就位,通過(guò)測(cè)量進(jìn)行校模,模板要嚴(yán)密不漏漿,且保證混凝土澆筑過(guò)程中不變形、不發(fā)生位移。在施工過(guò)程中檢查模板調(diào)整過(guò)程中連接處和面板是否有發(fā)生松動(dòng)、破裂、變形等問(wèn)題。
(3)滑模由25T汽車吊將滑模吊至側(cè)模上部,然后由2臺(tái)10T卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引滑模系統(tǒng)將滑模移送至澆筑條塊的底部后,人工將支撐輪胎翻轉(zhuǎn)使滑模落降在側(cè)模上。在壩面兩側(cè)放置2臺(tái)相同的卷?yè)P(yáng)機(jī),將其串聯(lián),分別將2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的拖鉤掛至弧形滑膜兩側(cè)的吊耳。在弧形滑模上移時(shí),利用2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)同步提升滑模,確保弧形滑模相對(duì)于中心軸線同步提升,避免發(fā)生滑模斜移導(dǎo)致面板厚度不均勻。
根據(jù)面板的體型、弦高和弧長(zhǎng),調(diào)節(jié)斜向和豎向絲桿,以帶動(dòng)滑模面板發(fā)生曲率和弧度的變換,進(jìn)而在滑升過(guò)程中控制滑模適應(yīng)面板的曲率變化,完成凹型曲面弧和凸型曲面弧互相切換,從而實(shí)現(xiàn)面板曲率和圓弧漸變段弧形面板的滑模施工。
混凝土澆筑前需再次對(duì)底部周邊縫進(jìn)行檢查,清除雜物?;炷敛捎霉捃囘\(yùn)輸,在出機(jī)口坍落度按50~70mm 控制,倉(cāng)面坍落度按30~50mm 控制,含氣量按5.0%~6.0%控制?;炷练帕锨埃葘⒘锊郾砻鏋⑺疂?rùn)濕,濕潤(rùn)時(shí)將溜槽倒至倉(cāng)外,嚴(yán)禁水進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)。澆筑時(shí)薄層均勻平起,每層厚度不大于25~30cm。倉(cāng)面采用Ф50mm的插入式振搗器振搗,振搗器垂直插入澆筑層,落點(diǎn)間距不大于40cm,深度達(dá)到新澆筑層底部以下5cm,以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)明顯氣泡并開(kāi)始泛漿為準(zhǔn)。靠近止水的部位,用Ф30mm軟管振搗器和人工輔助振搗密實(shí)。模板滑升應(yīng)“平衡、勻速、同步”,滑升速度以不出現(xiàn)鼓包、拉傷為原則,與澆筑強(qiáng)度和脫模時(shí)間相適應(yīng)?;F骄俣葹?.5m/h,最大滑升速度不超過(guò)2.5m/h,每次滑升距離不>30cm。混凝土入倉(cāng)后人工進(jìn)行平倉(cāng),平倉(cāng)結(jié)束后由人工采用軟軸振搗器振搗,振完一層后,滑模上移滑動(dòng)一層,模板曲率、弦高調(diào)整一次,之后下料平倉(cāng),進(jìn)行下一循環(huán)施工。
澆筑24h后拆除側(cè)模,不得損壞混凝土表面,拆模后進(jìn)行封面處理,包括側(cè)模拉筋孔及接頭處打磨、涂刷瀝青乳液,施工時(shí)嚴(yán)防污染銅止水等。對(duì)接縫兩側(cè)各100cm內(nèi)的混凝土用2m長(zhǎng)直尺檢查表面平整性。
混凝土出模后立即進(jìn)行抹面和第一次壓面,在混凝土初凝前表面泌水風(fēng)干后進(jìn)行第二次壓面,確保混凝土表面密實(shí)、平整。在二次收面后用化纖毛毯或土工布覆蓋保濕,縮小混凝土與外部濕度差,終凝后進(jìn)行噴水連續(xù)養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)水盡可能在室外水箱放置一段時(shí)間,避免水溫與室外溫差過(guò)大影響混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于90d。
(1)弧形模板必須有足夠的承載能力、剛度、穩(wěn)定性,保證結(jié)構(gòu)各部分形狀尺寸、位置正確,焊縫焊接密實(shí),接縫處不漏漿,無(wú)“錯(cuò)臺(tái)”,混凝土表面平整,滑模寬度控制在1.0~1.2m。部分面板寬度>25.5m時(shí),支撐體系應(yīng)盡量采用較大規(guī)格的型鋼,絲杠、絞接等位置必須采用高強(qiáng)鋼制作,避免因強(qiáng)度不夠出現(xiàn)變形。
(2)模板上升過(guò)程中,需進(jìn)行跟蹤測(cè)量放線,確保施工質(zhì)量,每次模板弧度調(diào)節(jié)由測(cè)量人員定位復(fù)核后,應(yīng)再次進(jìn)行加固,確保模板偏差在規(guī)范要求之內(nèi)。
(3)曲面?zhèn)}面為錐體時(shí),隨著滑膜提升,倉(cāng)面寬度逐漸增大或減小,混凝土倉(cāng)面要根據(jù)倉(cāng)面變化增加配重,避免倉(cāng)面約束力太小。
(1)混凝土自由下落高度>2m時(shí),應(yīng)采用滑槽設(shè)置擋板等緩降措施。
(2)混凝土面板每次滑升高度控制在30cm左右,滑升速度控制在1.5~2.5m/h。
(3)模板傾角<45°時(shí),脫模強(qiáng)度為0.05~0.10MPa,脫模時(shí)間為10~15min。
(4)采用滑膜澆筑1∶1.4壩坡面板時(shí),坍落度應(yīng)控制在40~50mm。
(5)高溫季節(jié)施工,盡量選擇早、晚和夜間進(jìn)行澆筑或利用遮陽(yáng)棚,使入倉(cāng)混凝土溫度控制在28℃以下;雨季施工,必須時(shí)刻關(guān)注天氣預(yù)報(bào),預(yù)報(bào)無(wú)雨或小雨(降雨量<5mm/h)時(shí)可以開(kāi)倉(cāng),并在施工現(xiàn)場(chǎng)備好雨棚架、雨布等。
本技術(shù)在阜康抽水蓄能電站庫(kù)盆和大壩面板中成功應(yīng)用,面板混凝土累計(jì)澆筑面積2.6萬(wàn)m2,澆筑方量1.4萬(wàn)m3。面板成型后表面光滑,施工縫少,面板外觀質(zhì)量及防滲性能好,實(shí)現(xiàn)不同弧形面板混凝土的滑模澆筑,使弧形面板施工安全性提高,得到了業(yè)主方一致好評(píng)。單倉(cāng)混凝土澆筑時(shí)間縮短了3天,面板澆筑一天費(fèi)用1.2萬(wàn)元,節(jié)約成本3.6萬(wàn)元,曲面段共44倉(cāng),共節(jié)約澆筑費(fèi)用158萬(wàn)元,節(jié)約模板制作費(fèi)用約90萬(wàn)元,共產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為248萬(wàn)元,經(jīng)濟(jì)效益明顯。
阜康抽水蓄能電站實(shí)現(xiàn)了可變半徑弧形面板混凝土滑膜施工,研制出適用于曲率、圓弧漸變弧形面板滑模施工模板,并形成相應(yīng)的施工技術(shù),保障抽水蓄能電站防滲面板質(zhì)量的同時(shí)又提高了施工效率,縮短了工期,節(jié)約了制作模板成本,經(jīng)濟(jì)效益明顯。該滑膜技術(shù)為弧面混凝土面板堆石壩施工與管理積累了一定經(jīng)驗(yàn),工程相關(guān)施工及管理經(jīng)驗(yàn)可在類似工程中推廣應(yīng)用。