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水库工程衬砌混凝土浇筑施工方案研究
RSS 打印 复制链接 发布时间:2020-03-10 15:14:21

 摘要:以清河水库除险加固工程中右岸泄洪洞新建隧洞为例,结合拉模与定型模板施工工艺特点,分析了两者在隧洞衬砌施工中设计及综合运用。实践证明:在隧洞衬砌施工中采用拉模与定型钢模板综合施工方案,既保证了衬砌混凝土质量,又节约了工期及异型模板的制作费用,促进了在实际工程中的应用。

关键词:泄洪洞;拉模;定型模板;衬砌
1工程概况
清河水库位于铁岭市清河区境内、辽河支流清河的下游,是辽河流域的重要水利枢纽工程之一,是一座以防洪、灌溉为主,多年调节的大(2)型水利枢纽工程[1],水库总库容9.68亿m3。右岸泄洪洞位于清河水库大坝右岸,为圆型有压隧洞,洞径4.00m。本次除险加固工程中,结合清河水库供水取水头部及输水改造工程,自调压井至出口新建长115.67m、洞径4m的泄洪洞,全洞洞身采用全断面C30F250W6钢筋混凝土衬砌[2],某段衬砌厚度0.35m,隧洞出口段为钢衬段,衬砌厚度0.7m。衬砌混凝土10m为一标准段,标准段间设伸缩缝。计划在4月20日开始衬砌混凝土浇筑,6月10日前完成新建隧洞衬砌施工。
2衬砌施工方案选择
右岸泄洪洞新建隧洞长115.67m,位于天然洪沟中,不宜采用钢模台车作业。新建隧洞衬砌混凝土553.3m3,钢筋制安39.8t,橡胶止水175.6m。若全部采用现支定制异型钢模板施工方案,每个衬砌段(长度10m)需要近33t模板及支撑,再加上混凝土等强时间,拆模支模时间[3],将会造成工期的延误,且定制模板周转利用率低,造成工程成本增加。拉模施工具有施工速度快、一体成型、施工质量好、经济效益高的特点[4],已在诸多工程中取得良好效果。综合考虑各施工方案的特点,本项目拟采用拉模与定型模板相结合的综合施工方案,即每段混凝土分两个阶段浇筑;第一阶段混凝土浇筑底拱∠120°范围,采用拉模方式浇筑;第二阶段浇筑边顶拱混凝土,采用组合钢模板形式浇筑。先浇筑桩号xx至桩号xx段混凝土,最后浇筑钢衬段混凝土。
3衬砌混凝土浇筑施工
3.1拉模制作
拉模体系分为底部模板、支撑系统、轨道三个部分。底部模板采用3mm锰钢做成弧形板箱形式(圆弧半径2m),板箱厚度0.1m,宽1m,长4.18m(弧长)。板箱内部每20cm焊接1道钢肋,作为板箱内部支撑。支撑体系主支撑采用5mm厚10cm×10cm方管,两侧副支撑采用5mm厚8cm×8cm方钢。拉模系统平面结构如图1,拉模模板立面如图2。
3.2异型钢模板设计制作
异型钢模板在专业生产异型钢模板厂家订购。订购钢模尺寸P3010和P3012两种,模板板厚3mm。弧形模板样式如图3。弧形钢模板按2个标准浇筑仓面加工生产,每个仓面261块P3010模板,29块P3012模板。共计生产P3010模板522块,P3012模板58块。异型钢模板采用钢拱架形式支撑。钢拱架采用16工字钢加工,间距1m布置,共加工22榀。每榀钢拱架支撑分圆弧段支撑和水平支撑两部分。圆弧段钢拱架平均分成3段加工,每段钢拱架端头焊接8mm厚15mm×15mm钢板,每块钢板设置4个准20螺栓,两段钢拱架之间用螺栓连接,每段拱架连接处加钢支撑(厚3mm钢管)。水平支撑布置在浇筑完成的底拱混凝土面上,水平支撑长3.2m。水平支撑与圆弧段支撑连接方式,同圆弧段连接方式。每榀钢拱架间用8mm厚5×5角钢连接,每两榀钢拱架间设置角钢3道。组合钢模板支撑体系如图4。
3.3施工工序
施工工序为:清基→钢筋绑扎→底拱模板支立→安装橡胶止水→底拱混凝土浇筑→安装边顶拱模板→安装橡胶止水、预埋灌浆管→边顶拱混凝土浇筑→脱模→混凝土养护→下一循环。
3.4拉模模板安装
基础面验收后,进行钢筋绑扎施工,然后进行拉模轨道安装。拉模轨道采用14号轨道钢作为轨道,安装时,在边拱岩壁上侧放出轨道中心线,根据轨道中心布置轨道锚筋,然后进行轨道安装。轨道钢固定方式为沿轨道方向布置上下2排锚筋,锚筋间距1m,锚入岩壁40cm。锚筋采用手风钻钻孔,锚固剂锚固的方式固定。锚筋与轨道焊接牢固。轨道安装加固完成后,将拉模模板体系安装后在轨道上进行试车,经验收合格后,进行混凝土浇筑。拉模模板体系在浇筑时采用牵引力为5t手扳葫芦牵引行进。手板葫芦在边拱两侧各设置1个。混凝土浇筑前在距离待浇面10m位置,边拱两侧预埋C25锚筋,锚筋外露10cm,锚入岩壁深度0.5m,并用锚固剂锚固。手板葫芦固定在锚筋上,牵引端与拉模模板体系预设牵引点相连,浇筑时牵引拉模模板体系向前行进。
3.5组合钢模板安装
模板安装前,应检查开挖断面轮廓、中线及高程,将模板板面清理干净,并涂刷脱模剂。模板支立时符合下列规定:相邻两块模板间高差不大于2mm;模板局部表面不平整度小于5mm;轴线位置允许偏差小于5mm;底模上表面标高允许偏差小于5mm。模板与混凝土的接触面及各块模板接缝处,结合紧密,防止漏浆,以保证混凝土表面的平整度及密实性。由于开挖轮廓不规则,模端封堵可采用木模板,与安装止水片同时进行。端头封堵面要平整、牢固、密实。钢模板采用钢拱架进行加固,加固时钢拱架支撑杆底部应加设钢垫板,支撑在已完成的底拱混凝土面上,然后依次安装边顶拱钢拱架。钢拱架支撑间距为每榀1m。安装时用铁丝将钢模板固定在钢拱架上,使钢拱架与模板紧贴。每榀钢拱架之间用角钢连接,使仓面内钢拱架形成整体。钢模板及钢拱架组装要牢固、稳定,以免影响混凝土衬砌质量。
3.6顶拱进料口设置
每个浇筑仓段(10m)顶拱位置设6个进料口(间距5m),以便浇筑混凝土。其位置至混凝土待浇面高度不超过1.5m,并满足振捣要求,保证振捣密实;其次为振捣人员提供便于平仓振捣的作业空间,可采用间隔预留一块P3015模板为后装模板。边顶拱混凝土进料口设置如图5。
3.7衬砌混凝土浇筑
混凝土浇筑前,对仓面进行检查。检查内容包括:基面处理、已浇筑混凝土面的清理及模板、钢筋、止水带等埋设和安装,待监理验收合格后,方可进行混凝土浇筑。底拱混凝土浇筑时,由下至上依次下料浇筑,浇筑时控制混凝土入仓速度。混凝土入仓后及时振捣。当浇筑的混凝土强度达到0.2~0.4MPa时进行滑行,滑行后根据面层情况进行人工抹面处理,抹面的同时在两侧边拱混凝土面中心布置一排5cm×8cm木枋,木枋深入混凝土面5cm,待混凝土终凝前取出,形成凹槽(止水槽)。边顶拱混凝土浇筑时,两侧边墙混凝土浇筑面高差控制在50cm以内,在钢模上预留有进料口,混凝土泵管由预留进料口入仓,操作人员也通过预留进料口进行摊铺、振捣。当浇筑到顶拱时,混凝土从中间进料口下料逐渐退至浇筑段端口,最后在压力状态下封拱。振捣采用准30软轴插入式振捣器振捣,附着式平板振捣器辅助振捣。混凝土浇筑先平仓后振捣,严禁以振捣代替平仓。振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉,并开始泛浆为准,避免欠振或过振[5]。铺料厚度不得大于振捣棒长度的1.25倍。混凝土振捣时振捣间距不大于振捣器影响半径的0.5倍,振捣上一层混凝土时将振捣棒插入下一层混凝土5cm。底板混凝土浇筑时,混凝土因浇筑速度及压力易产生气泡,出现蜂窝、麻面现象。振捣时加强对该处振捣,防止过振或漏振。
3.8出口钢衬段混凝土浇筑
钢衬段混凝土在压力钢管安装完成后施工。钢衬段混凝土采取全断面一次浇筑完成,浇筑时由里向外分层浇筑。混凝土采用混凝土输送泵送混凝土入仓,混凝土入仓时控制混凝土浇筑速度。在浇筑边拱时两侧混凝土面高差不大于50cm。混凝土入仓时人工平仓,准30软轴插入式振捣器振捣。
4结语
(1)本项目建设过程中,采用拉模施工与定型模板相结合的综合施工方案,解决了单独使用拉模或定型模板施工时工期和费用之间的难题,既保证了衬砌混凝土质量,又节约了工期和投资,取得了良好的效果。(2)拉模施工仍有不足之处需要改进,模体自重、混凝土和模板之间的摩阻力及操作平台上的荷载,都是通过轨道传给两端的支撑杆,因此拉模行走装置的精度控制、支撑杆的加固方式及稳定性需要进一步研究。
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