洪屏电站地下厂房岩壁梁混凝土施工技术

杨进博,赵洪虎

(武警水电第二总队,江西 南昌 330096)

1 工程概况

洪屏水电站位于江西省靖安县,电站装机总容量为120万kW,属于大 (1)型一等工程。地下厂房由主副厂房、主变洞等45个洞室组成,其中主副厂房开挖长度为157.500 m,最大跨度23.500 m,高度51.100 m,地质条件以砂岩为主。岩壁梁位于厂房第II层,单侧设计长度为137.500m,倾角为27.5°,斜面长为1.625 m,是整个地下厂房施工的关键项目。

2 岩壁梁混凝土施工中的重点、难点及相应措施

岩壁梁施工作为地下厂房施工的关键项目,施工工序多,施工干扰大,且工期较紧。科学协调施工工序,认真做好温控措施及成品保护,全面确保施工质量,尽力加快施工进度,对岩壁梁施工甚至整个地下厂房的施工都是非常重要的[1]。为此,本工程在岩壁梁混凝土施工过程中采取了下列措施:

(1)为加快施工进度,减少侧面凿毛工序。施工时,在键槽处及缝面采用免拆模板网作为堵头缝面模板,并利用钢筋进行固定。因为免拆模板网可直接浇筑在混凝土内,无需拆除,所以大幅提高了施工效率。

(2)为避免岩壁梁混凝土受第3层开挖的爆破振动影响,本方案中对施工顺序作出以下调整:①在岩壁梁混凝土浇筑前必须进行第3层的开挖预裂,边墙两边各留5.00 m保护层;②完成第3层中间部分抽槽爆破,暂不出渣,作为施工平台;③对周边各洞室的爆破顺序进行严格控制。

(3)为避免混凝土凝固过程中水化热温升较大,温度应力超限而导致的混凝土开裂,施工中严格按照设计要求,将入仓温度控制在18℃以下(且低于环境温度3℃以内,并保证内外温差不大于20℃)。为尽量减少浇筑温度过高带来的不利因素,本工程采用了以下温控措施:①选用优化的配合比,在满足施工图要求的混凝土强度、耐久性和和易性的前提下,改善混凝土骨料级配,适当掺用粉煤灰和外加剂,减少单位水泥用量,以降低混凝土水化热温升[2];②尽量选用水化热低的水泥,避免使用早强水泥;③采用搅拌车运输,并在混凝土运输前对搅拌车进行冲洗预冷;尽量压缩运输时间,确保混凝土能快速入仓,及时振捣密实;④科学组织施工工序,合理安排施工进度,确保混凝土浇筑尽量在夜间等温度较低时段进行;⑤混凝土采用跳仓浇筑;⑥收仓终凝后,随即在平面上进行流水养护,且养护时间不少于28 d。

3 岩壁梁混凝土施工方法

混凝土施工流程见图1:

图1 岩壁梁混凝土施工流程图

采用跳仓法浇筑。先浇段为凹块键槽吊车梁,后浇段为凸块键槽吊车梁,分为Ⅰ序Ⅱ序,一次浇筑3～4仓。受浇筑长度、设计施工缝和附属洞室的影响,按每仓5.50～12.00m进行分仓:上下游共25仓,其中上游12仓,下游13仓 (见图2)。

图2 岩壁梁分仓图

3.1 测量放样

由专业测量人员使用全站仪对排架、模板、钢筋位置控制点进行精确放样,并在各施工过程中进行复核,及时调整施工精度,确保施工质量[3]。

3.2 模板及支撑体系

3.2.1 模 板

侧模采用2.44 m×1.22 m×18 mm酚醛胶合模板,为方便二期混凝土浇筑,侧模比岩台混凝土面高出30 cm;底模采用2.44 m×1.22 m×18mm酚醛胶合模板。为保证混凝土质量,模板均一次性使用。

模板安装前首先用高压水枪冲洗岩面,然后涂刷脱模剂,其中底模标准断面外的模板,根据现场实际情况,用小模板拼装,最后用泡沫剂封堵接缝。为确保模板拼缝的平顺以及避免混凝土产生缝痕,折点部位采用倒角法,垂直拼缝及底模和侧模结合处采用透明胶带粘贴。

3.2.2 支撑体系

直立面:采用50 mm×80 mm@350 mm方木作为背枋,背枋后采用φ 48 mm钢管和φ 14 mm拉筋进行加固。

斜面:采用100 mm×120 mm@250 mm方木作为背枋,背枋后分别采用φ 48 mm钢管和φ 14 mm拉筋进行加固,然后用100 mm×100 mm方木制作三角支架作为支撑,2支架之间用连接杆固定。

承重排架的高度为6.30 m,横向间距为75 cm,纵向间距为55 cm,步高75 cm,采用φ 48 mm钢管搭设;排架上用竹板铺设施工平台,并在排架顶部的外围设置高约1.2 m的防护栏,临空侧挂设安全网。排架搭设前在基础上浇注5 cm厚素混凝土垫层,保证基础平整。排架搭设时,严格按照测量控制点控制搭设精度,扣件采用双扣件连接。

为了保证浇筑过程中模板及支撑体系的整体稳定性,特意增设了大量的拉筋对其加固。同时因受岩台高强锚杆的施工限制(不允许高强锚杆上焊接拉筋),在高程118.40 m设置1排锚杆φ 25@1 500(L=2.00m,入岩1.50 m),并利用高程117.60 m的1排系统锚杆对侧模和底模加固。岩壁梁混凝土浇筑排架及模板方案见图3。

图3 岩壁梁混凝土浇筑排架及模板方案图

3.3 钢筋安装

钢筋在钢筋加工厂加工,按施工图纸下料制作,并将加工好的钢筋分类编号,运抵现场,然后利用人工搬运至预定仓位内进行安装。

当底模安装完成后,首先清除模板上的杂物,然后按照混凝土高程线及设计轮廓线进行钢筋绑扎作业。作业时,先在每段两端和中间设定若干标准的横向箍筋,然后从岩壁向外逐步绑扎焊接,调整钢筋就位。落在底部的焊渣、灰尘等必须在中下层钢筋安装前清除,尽量避免杂物落入仓内。

依照 “先内后外,先弯后直,层次清晰,相互配合”的原则进行钢筋绑扎,具体的施工顺序为:先绑扎近岩壁梁侧,再绑扎外侧,同时主筋与箍筋交替进行,内层分布筋优先绑扎,最后绑扎纵向分布筋。施工前,首先要对钢筋进行除锈,施工过程中严格控制绑扎及焊接质量,并注意保护模板,以免损坏模板而影响镜面混凝土质量。

3.4 预埋件安装

预埋件包括:PVC排水管、不同用途的电缆埋管、预埋钢板。

钢配件及管件严格按设计材质、尺寸及工艺要求加工,检验合格后,方予以进行焊接与安装。安装前先进行测量定位,以便控制好每一个预埋件的位置;施工时严格控制焊接质量和绑扎质量,保证预埋件的稳定;安装完成后进行成品保护。

3.5 仓位清理、验收

混凝土浇筑前利用特制的镊子对仓位进行最后一次清理,将仓位内的杂物夹出。清理完毕后,向监理报送相关验收资料,申请验收,并对监理验收发现的问题及时整改,验收通过后进行浇筑。

3.6 混凝土浇筑

3.6.1 混凝土施工配合比

本工程岩壁吊车梁混凝土采用二级配常态混凝土,强度等级为C30F100。结合工程实际,经专业实验室确定后, 施工配合比见表1。

表1 混凝土施工配合比表

3.6.2 混凝土运输、入仓

本工程混凝土由位于砂石骨料场旁的拌合站拌制,利用8 m3混凝土罐车运输经永久进厂公路和通风洞 (兼安全洞)运抵现场。

根据不同部位采用吊车、吊罐或者混凝土入仓。入仓温度控制在18℃以下且低于环境温度3℃以下,并保证内外温差不大于20℃。

吊罐采用25.0 t中联汽车吊吊运,最大理论起重量25 000 kN,主臂最大起升高度33.8 m。吊罐自身重量约1.5 t,每次起吊混凝土1 m3,总重量约为4.0 t。混凝土泵采用中联重科HBT80.13.110SU混凝土拖泵,额定功率110 kW,最大理论输送量89 m3/h。

混凝土入仓时,下料位置尽量靠边墙侧,防止浇筑下层混凝土时因混凝土飞溅到侧模上部凝结而影响表面质量,同时均匀下料,及时平仓,分层振捣,浇筑层厚不超过30 cm。浇筑过程中安排专人挂线对模板、埋件变形情况进行检查,并随着混凝土浇筑层面的上升,适时收紧拉筋螺栓,以消除拉筋因受力变形而引起的模板变形。

混凝土振捣必须选派有经验的施工人员,采用加长的φ 50软抽振捣器进行振捣。振捣时,2台振捣器一前一后交叉2次梅花形插入,间距始终控制在30～40 cm,保持插入方向一致,快插慢拔,振捣至混凝土面不再显著下沉、无气泡并开始泛浆。同时,振捣器需插入下层混凝土5 cm左右,以加强上下层混凝土的结合。当混凝土浇筑过程中发现混凝土和易性较差时,应加强振捣,以保证混凝土浇筑质量。施工时,确保振动棒距模板10 cm左右,不直接接触钢筋、模板及埋件。

3.6.3 施工缝处置

施工缝跨预埋件时可适当调整,接触面须凿毛并清洗干净,施工缝钢筋不断开。2仓混凝土之间的施工缝处设键槽,键槽为梯形型式,底面尺寸为700 mm×700 mm,顶面尺寸为1 100 mm×1 100 mm,深20 cm。后浇块浇筑时,采用木模板作为分块端模的堵头,并利用预制木盒将施工缝处键槽固定在端头模板上,同时在下一仓浇筑前对端头表面进行凿毛处理。

工程施工中为加快进度,在键槽与缝面处采用了快易收口网,其特点如下:

(1)承受的侧压力小。相比较与一般模板,其承受压力的减少了40%,故模板支撑龙骨用量为一般支撑的60%。

(2)浇注施工过程的观察方便。通过网孔,可用肉眼直接监察浇注过程,大大降低了孔隙和蜂巢出现的几率。

(3)自重轻,装运方便。与普通钢模板相比,其重量减至1/10,装运快捷。

(4)增加抗剪界面,工艺优化。浇注时砂浆通过网眼孔渗到界面,从而形成了1个抗剪性能非常理想的粗粒界面。

(5)钢筋安装方便。12mm以下钢筋可直接穿过模板网孔;对于直径稍大的钢筋,可以先剪开网格,待钢筋穿过后恢复即可。另外,快易收口网也可以在绑扎钢筋之前安装,待钢筋安装时,透过网孔刺入即可。

(6)适应性强,且利于文明施工。分段浇注时,无须拆模或造接缝便可粘结以进行下一次浇注,大幅简化了接口准备工作。

(7)型式易变,可操作性强。快易收口网易切割,可满足不同模板形状要求。

3.7 养护、拆模

拆模标准:当混凝土强度达到75%以上,可拆除侧模;当混凝土强度达到100%后,方可拆除底模。

混凝土浇筑后12～18 h内对混凝土表面进行洒水养护并拆除堵头模板。脱膜后对岩锚梁顶面采用自流水、塑料薄膜和棉被养护,从而保证了吊车梁混凝土连续湿润状态养护时间不小于28 d。模板拆除后,为防止厂房下挖施工时,飞石砸伤吊车梁混凝土面,采用脚手板对吊车梁混凝土底面、侧面模板进行防护。脚手板利用模板拉条进行反吊,从而保护岩台梁侧面及底面外观质量。

4 结 语

洪屏电站地下厂房岩壁梁工期紧,质量要求较高,施工工序较为复杂。本文首先对其施工中的重点和难点进行了分析,提出和总结了相应的措施,并制定了具体的施工方案。目前地下厂房岩壁梁混凝土施工已结束,事实证明,施工中采取的各种施工措施科学合理,不仅实现了缩短了施工工期,而且确保了施工质量,有着较高的推广和借鉴价值。

[1]水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册 [M].北京:中国水利电力出版社,1990.

[2]张建均,王中祥.锦屏二级水电站地下厂房岩壁梁混凝土施工技术 [J].水力发电,2010(02):57-59.

[3]刘文,范开平.地下厂房无裂缝预应力岩壁吊车梁施工技术[J].人民长江.2010(06)19-24.