小湾水电站拱坝坝身导流孔混凝土施工

摘要:小湾水电站拱坝坝身导流孔具有结构体型复杂、混凝土标号高、温度和质量控制要求严格等特点。本文对右岸大坝标段4个导流中、底孔的混凝土施工情况进行了总结,并介绍了具体实施的施工方案及新技术、新工艺的应用。

关键词:小湾水电站 导流孔 施工 温控 质量控制

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 01-014-02

1概述

小湾水电站拱坝工程坝体内布置有2个导流底孔和3个导流中孔,导流底孔位于20号和25号坝段,导流中孔位于21～23号坝段。导流孔孔口顺水流向依次为进水塔段、孔身段和工作弧门闸墩段,顺水流向底孔长102m,中孔长分别为94.1m、93.1m、93.8m。

小湾拱坝坝身导流孔具有以下特点:布置相对集中,结构体型复杂,成型后的混凝土外观要求高(表面不平整度3mm以下);孔口段长,模板制安量大,尤其在封顶段;钢筋密集,种类多;机电与金结一期埋件、锚索管等预埋件也很多;混凝土标号高(标号C18040),温度控制标准高(容许最高温度29℃)。鉴于上述情况,孔口段施工对施工组织、技术方案编制、工艺设计、温控措施和质量控制等均提出了更高的要求。

另外,如何协调处理好该部位施工质量和进度的关系,成为急需解决的一个关键问题。在施工中结合实际情况,将体型相对更复杂、钢筋和埋件制安量大的支撑大梁与坝体实行分期施工,同时采用了大量的先进技术和工艺,制定了合理、科学的施工管理和考核制度,保证了导流孔混凝土施工质量和进度。

2方案设计要点

施工分层:为保证混凝土施工质量,规定除个别部位分层按小于3.0m施工外,其它部位全部按3.0m层施工。

模板设计:孔口段模板量大,成型后的混凝土外观要求高,主要采用平面大钢模板施工。侧墙模板采用对撑结构加固,顶板模板采用四管柱支撑。

钢筋制安:钢筋统一由综合加工厂加工,钢筋连接除个别特殊部位外,规定直径T25以上全部采用机械连接。

混凝土收面:孔口属于高速水流过流面,混凝土面平整度要求严格,规定过流面底板部位采用翻模、刮轨样架、机械抹面等工艺施工。

混凝土温控:针对孔口段混凝土标号高,浇筑的混凝土大多又为二、三级配,而容许最高温度又比较低等要求,专门制定严格的温控和保温防裂措施,并切实实施。

3施工方法

3.1施工程序

施工缝面处理 测量放点 钢筋、预埋件和模板安装 仓号清理及清洗 验收 混凝土浇筑 收面养护和混凝土面保护 下一层施工。

3.2施工分层

根据设计结构体型、模板安装要求、顶板混凝土覆盖厚度、混凝土温控和快速施工等要求,导流孔孔口段混凝土施工浇筑分层设计规划为:① 底板部位施工层厚按1.5m控制,相应以下坝体施工分层按此要求进行调整;② 侧墙部位施工层厚按3.15m控制,以保证顶板层施工时,孔口上方混凝土覆盖厚度满足技术要求规定;③ 顶板按两层全部覆盖完毕,第一层与顶板椭圆段相交部位作倒角处理,保证混凝土厚度大于等于50cm;④ 导流中孔分层时保证相邻坝段施工分层错开高差不小于30cm。导流底孔施工浇筑分层详见附图1。

3.3模板设计

孔口段模板设计主要为底板、侧墙、顶板和工作弧门支撑大梁四部分。根据孔口段结构形式和浇筑分层,模板设计规划为:① 底板进口反弧段配置异型钢模板,并可满足翻模施工,平直段顺流向安装角钢刮轨,间距1.5m;② 侧墙进口圆弧段配置异型钢模板,直段配置3.0m(2.1m和2.7m).3m系列悬臂大钢模板,并且模板采用对撑支架固定;③ 顶板直段配置3.0m(2.1m).3m系列悬臂大钢模板和0.25m.25m定型角模,椭圆段配置P3015组合模板和定型角模,支撑封堵门槽上游侧采用“桁架+三角托架”,椭圆段采用“桁架+组合刚架+四管柱”,直段采用“桁架+纵梁+四管柱”;④ 弧门支撑大梁主要配置P6015组合模板,底模支撑采用“桁架+三角托架”。所有模板拼缝处粘贴双面胶带,位于过流面部位的模板表面贴3mm厚PVC板,以提高成型后的混凝土外观质量。具体设计见附图2、3。

3.4施工缝面处理

水平缝面大面主要采用高压水枪冲毛,冲毛压力为50Mpa,冲毛开始时间控制在收仓后36h左右,钢筋网和边角部位人工凿毛。横缝面采用角磨机打磨、压力水冲洗,并提前用砂轮机割除拉杆头等非结构过缝件,回填上层模板加固定位锥孔。

3.5钢筋制安

导流孔钢筋量大、种类多,单个孔钢筋量约1143t(孔身段:291t,进水塔:480 t,工作弧门闸墩段:372t)。钢筋加工按设计图纸和浇筑分层设计的加工料表,进行切割下料,并进行钢筋直螺纹连接加工。安装时先放点安装架立筋,控制起始钢筋位置,并在各层钢筋之间设定位筋,控制层间距,以保证保护层、层间间距及错缝满足规范及图纸要求;控制层间钢筋网格对应,以满足下料和振捣需要。钢筋连接T25mm以上采用直螺纹连接,T25mm以下接头采用搭接焊。

3.6混凝土浇筑

导流孔孔口段混凝土标号有三种:A区结构混凝土(标号:C18040W9014F90250)、闸墩混凝土(标号:C9040F90250)和抗冲耐磨混凝土(标号:C2840W9010F90150,外掺硅粉8%,聚丙烯纤维0.9kg/m3)。混凝土浇筑采用平铺法。孔口底板、侧墙2～3m范围内和顶板第一坯层,以及支撑大梁和闸墩钢筋密集部位全部浇筑二级配混凝土;进水塔、闸墩和止水周边浇筑三级配混凝土;其余部位第一坯层浇筑厚40cm的三级配富浆混凝土,第二坯层及以上浇筑四级配混凝土,坯层厚度50～55cm。为消除混凝土表面气泡,提高外观质量,模板边混凝土第一次振捣完30～40min后,用T80振捣棒进行二次振捣。

3.7特殊部位施工

(1)高程1018.5m～1020.0m为底板浇筑层,该部位钢筋密集,浇筑难度大。 混凝土浇筑采用4台缆机,即2台缆机浇筑孔身部位,另2台缆机浇筑孔口两侧部位。水平钢筋网部位下料时,要求缓慢进行,并用振捣器等工具及时将混凝土散落至钢筋网下面,以免混凝土堆积过多,使钢筋网受压变形。下完料后使用加长型T100振捣棒和T80振捣棒进行振捣。每个坯层浇筑完后及时将钢筋网上的灰浆进行清理,避免粘结过多、干硬后影响与混凝土的粘结质量。

(2)进口反弧段采用翻模施工,即在混凝土初凝前将模板拆除,进行人工抹面,消除混凝土表面气泡。翻模时间根据混凝土标号、级配、陷度和外界气温等进行动态控制,一般夏季控制在4h～6h,冬季控制在6h～8h。底板永久面人工配合抹光机抹面成型。

3.8温控措施

参照其它混凝土坝工程施工经验,并结合本工程导流孔混凝土温控施工要求,温度控制主要从混凝土拌制、运输、浇筑、通水冷却和表面保护等方面采取措施,并实行预警机制。埋设在混凝土内部的温度计显示,浇筑完3～4d后的最高温度在27.5～28.5℃之间,满足设计要求,具体采取的措施和要求如下:

⑴ 控制指标:混凝土出机口温度7℃、浇筑温度11℃、内部最高温度小于29℃,内外温差不大于16℃。

⑵ 为充分利用夜间气温低的时候进行浇筑,开仓时间要求安排在下午16∶00点以后。

⑶ 加强混凝土水平和垂直运输管理及两者之间的快速衔接,有效控制混凝土入仓温度。

⑷ 浇筑过程控制:① 在仓面左右横缝两侧模板上口各均匀架设3～4台GSW型高压射流造雾机,在白天气温较高(超过23℃)或日照强烈时进行喷雾降温;② 入仓混凝土及时进行平仓、振捣,尽量缩短坯层覆盖间歇时间;③ 混凝土振捣密实后,在混凝土坯层表面覆盖一层专用保温材料(双层聚氯乙烯卷材外包防水塑料布)进行隔热蓄冷,并边浇边揭边覆盖,保证仓面保温被覆盖率大于60%。

⑸ 收仓后及时覆盖2.0cm厚保温被对仓面混凝土进行隔热保温12h。

⑹ 通水冷却:混凝土浇筑时即开始通水冷却,通水流量根据季节变化和混凝土标号不同等情况进行动态控制,混凝土最高温度出现前,控制在1.5～2.4 m3/h,最高温度出现后至第10d,控制在0.6～1.5m3/h;随后调整至0.4～1.2m3/h,进水温度控制在8～10℃,通水时间不少于21d。

⑺ 上、下游永久面(含进水塔、闸墩永久面)模板拆除消缺验收后跟进粘贴厚5cm聚苯乙烯保温板。低温季节(当年11月～次年3月)施工时,孔口侧墙部位模板拆除后贴2cm厚保温被进行临时保温,孔口全部形成后,在孔口上、下游侧进出口部位设置帆布保温架进行保温;临时施工缝面用2cm厚保温被进行保温。

⑻ 预警机制:当过程中某一个环节混凝土温度将达到预警底线时,启动预警系统,确保将各个环节混凝土温度控制在预警底线内。

4质量控制措施

在建立完善的质量管理体系的基础上,制定详细的专项施工组织和模板设计,在实施前对相关管理办公室和作业队的技术、质量和作业人员进行充分的技术交底,并严格执行验收制度。

5结束语

拱坝坝身导流孔因结构体型复杂、施工工序多、技术含量高和质量标准严,历来都属于拱坝坝体混凝土施工中的重点和难点项目。在小湾工程右岸大坝标段导流孔施工中,水电四局小湾工程项目部由于技术方案设计合理,技术准备工作充分,施工中又积极采用先进的技术和工艺,以及建立了有效的质量控制管理体系,所以不仅达到了提高导流孔孔口段混凝土施工质量的目标,而且也为后续大坝永久泄洪孔孔口段混凝土施工积累了经验。