某水电站二期泄水坝段中孔混凝土施工

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摘要：向家坝水电站二期泄洪坝段共布置三层泄水通道，包括右岸10个泄水中孔。该中孔部位的混凝土施工具有工程量大、工期紧、施工强度高等特点。项目部结合向家坝的现场施工条件，合理优化了二期泄洪坝段中孔混凝土施工的工艺及方法，确保了泄水坝段中孔混凝土施工的顺利完工。 

关键词：中孔 混凝土浇筑 模板 钢筋 预埋件  1 工程概况  向家坝水电站是金沙江下游河段规划的最末一个梯级电站，坝址位于云南省水富县和四川省宜宾县的金沙江下游河段上，装机容量640万kw。枢纽工程由两岸非溢流坝段、左岸坝后厂房、左岸升船机、河中溢流坝段、右岸地下厂房、两岸灌溉取水口组成。坝顶高程384米，坝高162m，坝顶长度909.26米，水库为峡谷型水库，面积95.6平方公里。  2 泄水坝段中孔布置  泄水坝段位于河床中部，靠近右岸，共布置10 个中孔及12 个表孔，采用表中孔联合泄洪方式，间隔布置。泄水中孔分别布置在右岸泄②～泄⑥和泄⑧～泄⑿这10个坝段，每个坝段各布置一个。每个泄水中孔顺水流方向长134.0m，宽6.0m，进、出口底板高程分别为305.0m和253.0m，其底板溢流面从上游到下游纵向几何体型依次为：半径为r=16.343m的正弧段、坡度1∶2.747的斜坡段、坡度1∶2.051的斜坡段、半径为r=55.0m的反弧段、水平段。在两个斜坡段结合处设置有高度150cm的跌坎，跌坎两侧侧墙上各设有一个直径为φ140cm的通气孔孔口，通气孔在侧墙内上引至大坝下游面。  按照孔顶封闭的状况，每个中孔从上游到下游可分为：进口有压段、弧门空腔段和敞孔明流段。其中：进口有压段过流面为全钢衬，弧门空腔段和明流段底板、空腔段距底板高10m的侧墙范围、明流段侧墙高程290.0m以下范围及中孔下游端高程244.0m-253.0m范围设置有100cm厚的c9055抗冲磨混凝土，其余中孔周边均为c9030的结构混凝土。  每个中孔由纵缝ⅱ分为上、下游两段分别浇筑，在纵缝ⅱ处，中孔底板和侧墙距离过流面50cm处设有一道紫铜ⅱ型止水。为满足中孔运行、检修等需要，每个中孔设置检修门、事故门和工作门各一道，门槽底坎和侧轨砼采用二期砼浇筑。  3 总体施工方案  每个泄洪坝段顺水流方向由纵缝ⅰ、ⅱ划分为三块，从上游至下游依次是甲块、乙块和丙块，依次浇筑。  泄水坝段进入中孔施工后，混凝土主要按3.0m升层进行浇筑，为便于底板混凝土施工，底板混凝土及其上游的主体混凝土超前下游墩墙混凝土一个升层，墩墙混凝土和主体混凝土之间收仓面按1∶3的坡度控制。  根据乙块施工分层，甲、乙块浇筑至高程283.0m后并缝成一块。按此分层，每个泄洪坝段有中孔底板抗冲磨混凝土浇筑的仓位14个，其中12个仓位的中孔底板混凝土采用拉模施工，另2个仓位采用挂样架施工。  3.1 周边混凝土入仓时机  (1) 进口钢衬周边混凝土  为保证泄洪中孔进口钢衬的安装质量，同时减少钢衬安装对施工进度的影响，在进行中孔进口钢衬段混凝土施工时，将甲块混凝土仓位分为上、下游两块浇筑。先浇筑上游块，并在距钢衬底板约200cm处预留砼台阶，钢衬随上游块的上升而跟进安装，待钢衬安装完毕并验收合格后，浇筑下游块混凝土。  (2) 溢流底板混凝土  泄洪中孔底板砼采用二期砼浇筑，泄洪坝段主体混凝土浇筑时在中孔底板处预留台阶，台阶上设置φ25过缝插筋。  3.2 混凝土入仓设备  泄洪中孔过流面混凝土与泄洪坝段主体混凝土整体浇筑，所有泄洪中孔均布置在tb2#塔带机和tb3#塔带机的覆盖范围之内，为此，泄洪中孔混凝土主要采用tb2#塔带机和tb3#塔带机入仓。部分坝段丙块混凝土也可采用布置在大坝下游的2#上海港机挂吊罐入仓。进口段钢衬底板混凝土局部需采用泵机运输入仓，泵机就近布置在施工部位附近。  3.3 模板规划  (1) 侧墙模板  中孔侧墙混凝土为高标号抗冲模砼，主要采用多卡d22悬臂模板施工，面板尺寸为3.0m×3.1m（宽×高，下同），由一块尺寸为3.0m×2.1m的标准多卡面板和一块尺寸为3.0m×1.0m的加高块拼接而成。侧墙下端与底板衔接部位的补缝板为定型钢模板，定型钢模板面板厚12cm，采用4mm厚的钢板加工而成，纵、横向板肋间距均为30cm，其下口端曲线按照中孔底板溢流面的体型进行设计和制作。  (2) 底板模板  高程292.8m以下，中孔溢流面底板为抗冲磨混凝土，由斜坡段、反弧段和水平段组成。其中高程257.0m以下，底板法线坡度均缓于1∶2.69，采取挂收仓样架、人工抹面的方式成型；高程257.0-292.8m之间为1∶2.051的斜坡段，采用拉模施工，共配置三套拉模。  拉模为牵引式拉模，由面板、支承桁架梁、操作平台及适量的配重块组成。其中支承桁架梁由型钢加工而成，每套拉模配置两榀桁架，每榀高80cm，长620cm；面板采用p3012散装钢模板拼接而成，左、右方向长620cm，顺水流方向宽120cm，通过钩头螺丝与支承桁架梁固定成整体；每套拉模尾端牵引一个操作平台，操作平台由1寸钢管和□5的方钢加工而成，铺设宽55cm、厚5cm的松木板。  中孔底板采用拉模施工的部位，在底板顺水流方向设置3道抹面样架，相邻样架间距为300cm，两侧样架安装时，按照中孔底板结构边线控制，样架上口即为底板溢流面的设计高程。底板混凝土浇筑时，拉模面板贴靠样架向上游滑升，两侧样架兼作为拉模的滑升轨道。每套拉模由两台3.5t的手动葫芦牵引，葫芦上端挂在事先预埋在仓内的钢筋三脚柱上。  (3) 其他模板  中孔门槽二期混凝土采用面板为胶合板、板肋为木板肋定型模板；弧门空腔段顶板采用组合钢模板，局部采用木模板补缺，支撑采用八字撑。  4 主要施工方法  4.1 缝面处理  严格按收仓线收仓，收仓面必须平整、无脚印及积水坑，收仓后派专人把守仓面至混凝土初凝。施工缝面采用高压水冲毛，冲毛枪角度要求控制在70o-75o，冲毛压力控制在30-50mpa之间，特别注意仓面周边和钢筋密集区的冲毛质量。冲毛时间根据不同季节的气温情况而经试验确定，一般为收仓后的24-36h，先局部试冲毛，达到标准后再进行整仓冲毛。  采用吊罐入仓时，施工缝层面上部混凝土铺筑前，均匀铺设1.5-2cm厚的水泥砂浆，砂浆强度应比碾压混凝土高一等级，每次砂浆铺设面积应与浇筑强度相适应，以铺设砂浆后能及时被覆盖为准。采用塔带机入仓时，第一坯层混凝土需采用二级配混凝土或富浆三级配混凝土。  4.2 钢筋制安  (1) 钢筋加工  根据设计图纸及混凝土分层图，并结合现场实际情况制定钢筋加工配料单，配料单上须注明尺寸、角度、弧度。依据配料单，在钢筋厂内加工成型。  (2) 钢筋运输  加工好的钢筋按种类和绑扎的先后次序，一般使用平板汽车运至现场。运输时按配料规格分类装车，采用方木垫底，钢筋端头应整齐在同一断面，丝头须戴上保护套或连接套，不得裸露，并严防受压变形。卸车时仍须按不同规格分类吊卸，严禁采用自卸方式倾倒钢筋。钢筋拖运到现场后须及时用门机吊至施工仓位，起吊过程中应注意保护钢筋丝头及连接套筒，避免损坏。  (3) 钢筋安装  钢筋安装施工时按照先内层、后外层，先底部、后侧墙筋的施工顺序分层施工，上下层钢筋应做到一一对应，施工一层，验收一层。钢筋接头按照设计图纸及施工规范要求错开，钢筋按同截面接头百分率50%布置。    确保过流面钢筋头不外露，钢筋与模板之间的保护层采用焊接丁字支撑，丁字支撑与模板间采用木楔楔紧。丁字支撑采用ф20钢筋加工成型确保强度，丁字支撑与模板间木楔在混凝土浇筑至支撑高程时由值班木工及时拆除。  钢筋绑扎安装完毕后，及时妥善保护，避免发生错动和变形。根据图纸认真检查钢筋的钢号、直径、根数、间距等是否正确，然后检查钢筋的搭接长度与接头位置是否符合有关规定，钢筋绑扎有无松动、变形，表面是否清洁，有无铁锈、油污以及钢筋安装的偏差是否在规范规定的允许范围内。  (4) 钢筋连接  钢筋接头主要采用直螺纹连接或焊接。接头焊接确保焊接质量，钢筋电弧焊所采用的焊条，其性能应符合有关规定，牌号应符合设计要求。焊接时，引弧应在帮条或搭接钢筋的一端开始，收弧应在帮条或搭接钢筋端头上，弧坑应填满，第一层焊缝应有足够的熔深，主焊缝与定位焊缝特别是在定位焊缝的始端及终端应熔合良好。焊缝长度单面焊不小于10d、双面焊不小于5d。  钢筋直径大于ф28的可采用直螺纹连接。采用直螺纹连接前，操作人员应检查丝头和连接套筒是否相符，螺纹是否干净无污染，完好无损，满足要求时方可连接。具体施工时先在需连接的钢筋端部划红色线标记，标记距钢筋端部每边1/2套筒长,用卡钳将套筒旋至接头一侧的钢筋上，然后将需连接的钢筋端部对齐、贴紧，再用卡钳旋转套筒，使套筒两端见不到标线，此时钢筋接触面处于连接件的中间位置，在套筒上用油漆作拧紧标记。  4.3 预埋件施工  泄水中孔混凝土施工预埋主要包括止水（浆）片、坝体冷却水管、灌浆管路及金结、机电安装工艺埋件等。  (1) 紫铜止水施工  紫铜止水施工中，止水片要求止水鼻槽对中，止水鼻槽中满填沥青麻丝。紫铜止水片采用搭接连接，搭接长度不得小于2cm，焊接时必须进行双面焊接。止水片安装好后需利用钢管止水架（垂直75cm一道、水平75cm一道）固定，并用三角木楔将其楔紧。浇筑过程中，应注意对紫铜止水的保护，止水周边浇筑混凝土不得出现骨料集中现象。  (2) 冷却水管施工  泄水中孔混凝土采取3m升层施工，每仓需布置两层冷却水管。第一层冷却水管采用φ25.4mm黑铁管，间距均按2.0m控制，布设在施工缝面上，混凝土开仓前用细铁丝绑扎固定在仓面的钢筋桩上；第二层采用φ32mm的高密塑料管，间距均按2.0m控制，布设在已振捣好的中间坯层混凝土面上，铺设好利用φ6mm“u”型钢筋将冷却水管固定，固定钢筋间距为2m。  在底板和侧过流面高标号抗冲磨混凝土区设置一层塑料冷却水管，距过流面40-50cm，间距按1.5m控制，采用铁丝绑扎固定在过流面钢筋网内侧。  (3) 其他埋件施工  灌浆管路和金结、机电安装工艺等埋件在混凝土浇筑前预先放出的控制点埋设，并加固牢固。浇筑过程中，注意对各种埋件进行保护，混凝土下料和振捣时，避开埋件，防止碰撞导致埋件变形。  4.4 模板施工  (1) 多卡模板安装  多卡d22悬臂模板的结构主要包括面板系统、支撑系统、锚固系统及工作平台等。在面板上，根据不同的升层，在相应的升层高度上钻锚锥孔，以满足不同升层锚锥的埋设要求。多卡d22全悬臂平面模板用汽车运输至施工现场，起吊安装就位，仓面用汽车吊或港机配合人工安装将模板准确就位，安装人员通过调节支撑丝杆来实现面板内外倾斜度的调整，使其达到安装精度要求。每升层模板安装时，均按照测量放样点对模板位置调整和校正。  (2) 底板样架安装  中孔溢流面样架采用φ23.4钢管制作，样架间距不大于2m，距模板边20cm。钢管样架采用φ16mm螺栓支撑固定，钢管样架与螺栓之间连结采用点焊。螺栓在溢流面钢筋网上加固，螺栓下用φ28mm钢筋支撑到老混凝土面上，以防止样架下沉。样架安装必须严格按测量放样点进行控制，安装好后需进行测量复核，复测资料经监理工程师审查通过后，进行下道工序。  (3) 拉模施工  先在仓内按测量控制点将中孔拉模滑轨（样架）和钢筋三角柱安装并加固好，再吊装拉模。拉模事先在仓外拼装成整体，采用大坝下游港机（或缆机）吊入仓内，再由仓内汽车吊吊装到滑轨（样架）上，然后挂系两台3.5t的手动葫芦，待手动葫芦挂系好后，汽车吊方能脱钩。拉模安装就位后，由仓内汽车吊将操作平台安装到位。浇筑混凝土时，拉模滑升速度按0.3m/h左右控制。  4.5 混凝土浇筑  (1) 施工分层分块  泄水坝段进入中孔施工后，混凝土主要按3.0m升层进行浇筑，共有14个仓位。  (2) 混凝土标号和级配  混凝土标号须严格按标号分区图进行控制，混凝土下料顺序必须以确保高标号混凝土区不被侵占的原则进行规划设计。  混凝土一般采用三级配混凝土，塌落度为3-5cm；中孔周边等钢筋密集区采用二级配混凝土，塌落度为5-7cm；进口钢衬底板混凝土采用高流态二级配混凝土。  (3) 混凝土下料和振捣  泄水坝段中孔混凝土施工主要采用tb2#和tb3#塔带机入仓，进口钢衬底板混凝土需辅以溜槽入仓，对于局部较平缓的部位，在钢衬上适当开设下料口，并采用hbt60混凝土泵入仓。  根据以往的施工经验，塔带机浇筑混凝土标号较多的仓位时，其入仓强度一般为80-100m3/h。进行中孔浇筑底板施工时，根据各仓位面积的大小，每个泄水坝段甲、乙并缝后的三个中孔仓位和丙块高程251.0m-256.8m两个挂样架抹面仓位需采用台阶法浇筑，其余仓位可采用平浇法浇筑。采用台阶浇筑时，台阶宽度按4.0-5.0m控制，厚度按50cm控制；采用平浇法施工时，坯层厚度按40cm控制。  混凝下料高度控制不大于1.5m，下料过程中出现的集中骨料必须及时散开，振捣采用多头振捣臂辅以人工手持φ130、φ100振捣器振捣，确保浇筑振捣能力与入仓强度匹配。下料完毕后必须先平仓，然后有序振捣，振捣时间一般为20-30s，以混凝土不再沉落、不出现气泡为止，抗冲磨混凝土可适当延长振捣时间。进口钢衬过流面底板区域砼采用长柄φ100、φ80振捣器振捣，钢筋密集区砼可专门配备φ70或φ50软管振捣器振捣，确保钢筋密集区内砼振捣密实。  4.6 混凝土养护及温控  混凝土收仓8-12h后进行仓面洒水养护，使表面经常保持湿润状态。侧墙混凝土在拆模后，挂设花孔管对侧墙混凝土面进行流水养护时间不少于28d。底板混凝土抹面完毕后6-8h开始洒水养护，养护1-2d后改用草袋覆盖并洒水养护，既防干缩又防寒潮冲击，养护期不少于28d，之后在表面覆盖保护材料进行保护。  混凝土收仓后，须按要求进行冷却通水。低温季节到来之前，须按要求进行保温，其中中孔侧墙和底板覆盖2cm厚的保温被。  5 结语  向家坝二期工程通过合理优化的施组设计，良好的施工过程控制和有力的项目管理，确保了泄水坝段中孔混凝土施工的顺利完工，对其他类似工程的中孔混凝土施工存在一定程度的借鉴和指导意义。  参考文献：  [1] 全国水利水电工程施工技术信息网. 水利水电工程施工手册(第三卷，混凝土工程)[k].北京：中国电力出版社，2002.  [2] 张永涛.向家坝水电站泄洪建筑物设计[j].中国三峡建设.2008(05)  [3] 郭宗彦.用履带机配合塔带机快速浇筑大坝混凝土[j].水力发电.2002(09)  [4] 侯卫东,刘红举,刘亚辉.大体积混凝土的温控施工技术措施[j].河南水利与南水北调.2007(11)