双沟水电站调压井滑模施工措施.docx
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双沟水电站调压井滑模施工措施
双沟水电站调压井滑模施工措施
【摘要】双沟水电站工程调压井施工采用滑模施工,对于等截面的混凝土结构采用滑模施工是最佳方案之一,滑模浇筑相对于立模浇筑具有:
混凝土施工连续性好,工程质量高,进度快,材料消耗少等诸多优点。
【关键词】调压井滑模施工措施
一、工程概况
双沟水电站工程调压井设计净直径为21米,井深60.2米,采用钢筋混凝土支护,壁厚120厘米。
调压井上部557.5米至597.0米采用滑模施工,根据以往的施工经验,滑模浇筑相对于立模浇筑具有:
混凝土施工连续性好,工程质量高,进度快,材料消耗少等诸多优点;滑模施工高度为39.5米,起滑高程557.5,至597高程段结束,其上为直径21米圆形井筒,井内有通气孔钢管埋件,597.2高程以下设有钢爬梯,滑模施工中作预埋件进行处理。
二、施工方案
通过多年来的施工经验,对于等截面的混凝土结构采用滑模施工是最佳方案之一。
滑模施工以其独特的施工工艺,具有以下施工特点:
滑模施工速度快,日平均进度2.5米以上,不管结构体形多大,只要供料能力达到,一般都能达到这个速度。
如果能控制好混凝土的初凝时间,速度可更快。
成本低:
由于滑模模体结构简单,重量轻,材料投入少,消耗少;对于其它施工方法来说,材料、设备等投入成本可大大降低。
施工质量可靠:
滑模混凝土浇筑严格按30厘米分层控制,浇筑、振捣作业在模板表面进行,便于操作和控制,同时滑模施工具有连续性,减少了施工缝,体形具有可调性,防止出现体形的较大偏差或跑模;表面质量平滑,外观平整,避免出现“麻面”,错台现象。
安全性好:
滑模模体结构有封闭、固定的操作平台,可以有效防范施工人员坠落、坠物等安全事故。
双沟水电站工程调压井混凝土衬砌主要施工方案采用滑模施工。
具体施工方法如下:
(1)、滑模采用整体钢结构设计,保证模体结构稳定性。
滑模控制采用液压自动调平控制台,配套选用10吨滑模专用千斤顶。
(2)、供料采用拌和站集中供料,井内设4趟φ219下料钢管,用钢丝绳悬吊在井口桁架梁上,下部设弯管缓冲器和竹节管,周边对称下料。
(3)、材料、人员上下采用5T卷扬悬吊吊笼提升,井内提升采取有稳绳运行,井内布置两根钢丝绳稳绳。
(4)、井内布置一趟380v供电电缆(3*25+1*10mm);一趟通讯、信号电缆(滑模施工中,井上下通讯利用声、光信号控制及对讲机联系);一趟洒水管;均固定在井口桁架梁上。
(5)、用现有井口平台进行改造形成封井口装置,用以形成井口平台,固定和悬吊井上下施工设施。
(6)、用井口平台布置4跟钢丝绳重垂线进行测量控制。
三、滑模设计
双沟水电站工程调压井滑模设计用液压整体滑升模板,为保证施工质量,滑模采用整体钢结构设计,滑升千斤顶选用HY-100型10吨千斤顶,滑升动力装置为ZYXT-36型自动调平液压控制台,滑模装置组成为:
模板、围圈;提升系统;滑模盘;液压系统;辅助系统。
滑模装置组成设计:
3.1模板、围圈
全套滑模模板采用δ6mm钢板制作而成,用∠50*5的角钢作为加劲肋,同整体框架骨架相连焊接固定。
由于门槽二期混凝土凿毛,阴角转角部位采用圆角处理,以减少滑升阻力,阳角转角部位用L63*6角钢作为导角模板。
模板高度选1.26米,模板锥度按小于3毫米控制,既在垂直方向上模板上口大于设计尺寸1.5毫米,下口小于设计尺寸1.5毫米。
围圈主要用来加固门槽变化部位段模板,采用上下两道,同模板角钢加劲肋焊接固定并和桁架梁上下边梁焊接,使各组模板成为一个整体。
3.2提升系统
滑模提升系统的钢结构制作部分是提升架,是滑模与混凝土间的联系构件,主要用于支撑模体,并且通过安装在顶部的千斤顶支撑在爬杆上,整个滑升荷载将通过提升架传递给爬杆,爬杆采用φ48*3.5mm钢管,提升架选用“F”型架,用14#槽钢和δ16mm钢板焊制。
根据设计计算,全套模体自重46吨,初选40个“F”型提升架,布置40台10吨液压千斤顶。
3.3滑模盘
滑模盘分为操作盘和辅助盘。
操作盘为施工的操作平台,承受工作、物料等荷载,同时又是模体的支撑构件,是滑模体的主要结构,采用整体框架钢结构,由于混凝土施工过程中,垂直荷载和侧向受力较大,为保证操作盘的强度和刚度,选用∠100Χ100、∠75Χ75角钢加工制作成复式框架梁。
在框架梁上铺δ3mm网纹钢板形成操作平台。
辅助盘是进行砼养护、修面及预埋件处理的工作平台,采用钢木结构悬吊布置,用L63*6角钢和L50*5角钢焊制,上铺竹跳板或δ5mm马道板,用φ20mm圆钢悬挂在桁架梁上,辅助盘距井帮距离为150mm。
3.4液压系统
选用HY-100型千斤顶,设计承载能力为10吨,计算承载能力为5吨,爬升行程为30mm,液压控制台为YKT-36型自动调平液压控制台。
高压油管:
主管选用φ16mm;支管选用φ8mm,利用直管接头和六通接头同控制台和千斤顶分组相连,全部千斤顶共分六组进行连接形成液压系统。
3.5辅助系统
包括二期混凝土预埋处理和洒水养护、中心测量、水平控制测量等装置。
洒水养护是混凝土施工的一个重要环节,洒水管井身段采用1.5寸钢管,钢管之间采用法兰盘连接。
滑模体内采用φ25mmPVC塑料管,在井内沿混凝土表面布置一周,PVC软管上钻孔,对混凝土表面进行洒水养护。
中心测量利用重垂线测量,观察模体的水平位移,在井口梁上挂重垂线进行观测。
共布置4根(每个门槽设一个垂线)进行控制。
水平测量利用水准管原理,在模体上布置透明胶管,充水固定在模体上进行水平度观测。
四、滑模设计计算
4.1、滑升摩阻力:
G1
G1=kfs
k:
附加影响系数,取k=2
f:
磨擦阻力,2KN/㎡
s:
模板的表面积
S=L·H=97*1.25=121.25㎡
则G1=kfs=2×2×121.25=485KN
4.2、滑模结构自重G2
全套滑模重量G2=460KN
4.3、施工荷载G3
(1)、人员:
T1=50×750N/人=37.5KN
(2)、设备:
T2=30KN
(3)、材料、工具:
T3=50KN
并取1.3倍的不均匀系数和2倍的动力荷载系数
则G3=(T1+T2+T3)×1.3×2=(37.5+30+50)×1.3×2=305.5KN
4.4、支撑杆的荷载
允许承载能力P=3.14²×EI∕K(Ul)²
E:
支撑杆的弹性模量,对A3钢E=2.1×109kg/cm
I:
支撑杆截面的惯性矩,对φ48×3.5钢管
I=11.35cm2
K:
安全系数,取K=2
Ul:
计算长度,按0.7×1.8=1.26m计
P=3.14²×EI∕K(Ul)²==74KN
4.5、千斤顶数量
n=w/cp
w:
总荷载w=G1+G2+G3=485+460+305.5=1250.5KN
c:
载荷不均匀系数,取0.8
p:
千斤顶计算承载能力74KN
n=1250.5/(0.8×74)=21(台)
故选用40台千斤顶可满足要求。
根据滑模计算和结构具体情况布置千斤顶40台,支撑杆40根,可满足强度和结构要求。
五、混凝土施工
5.1、混凝土施工前的准备
混凝土施工前必须做好各项准备工作,其中包括封井口形成提升悬吊设施;混凝土下料布置;模体和液压系统准备;起滑面的凿毛、冲洗;测量放线工作;滑模组装调试;井内悬吊系统形成。
为滑模验收开盘做好准备。
冬季施工还应作好防冻保温工作。
5.1.1.井口施工准备
利用井筒开挖期间提升设施完成井口提升系统改造和封井口工作,布设一台5吨卷扬机作为滑模施工期间的人员提升。
根据地面总体布置图要求,完成井口下料桁架梁安装、井口混凝土下料管和下料斗安装;井口安全护栏安装,并完成封井口工作。
然后形成井上下提升系统,同时完成井下供电电缆敷设、照明系统形成。
5.1.2滑模制作组装
5.1.2.1滑模按设计制作后,进行组装调试,并按下表质量标准进行检查调整。
内容
允许偏差(mm)
模板装置中线与结构物轴线
3
主梁中线
2
连接梁、横梁中线
5
模板边线与结构物轴线
外露
5
隐蔽
10
围圈位置
垂直方向
5
水平方向
3
提升架的垂直度
≤2
模板倾角度
上口
+0,-1
下口
+2
安装千斤顶的位置
5
圆模直径、方模边长
≤2
相邻模板的平整度
≤2
操作盘的平整度
10
5.1.2.2千斤顶进行试验编组
(1)耐压:
加压120kg/cm2,5分钟不渗不漏;
(2)空载爬升:
调整行程30mm;
(3)负荷爬升:
记录加荷5吨,支撑杆压痕和行程大小,将行程相近的编为一组。
因施工用千斤顶,按一般要求需备用一部分,且需经常检修,还需备用如簧、上卡头、排油弹簧、钢珠、密封圈、卡环、下卡头等。
5.1.2.3滑模调试
滑模组装检查合格后,安装千斤顶,液压系统,插入爬杆并进行加固,然后进行试滑升3~5个行程,对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查,发现问题及时解决,确保施工顺利进行。
5.1.2.4起滑面处理
滑模下井组装前,自上而下对井壁进行冲洗,清撬浮渣、锚喷空洞处理,完成底板混凝土面凿毛和冲洗工作。
5.1.2.5测量放线
待底面冲洗干净,达到组装条件时,进行测量放线工作,由测量队给出设计轮廓线和十字中心线。
5.1.2.6滑模井下组装
利用井口门吊将模体整体下放至井底进行组装。
组装完毕进行验收后,完成钢筋绑扎和千斤顶、爬杆安装,模板封堵。
5.1.2.7井内悬吊系统形成
利用井口门吊提升完成井内下料管、供水管等安装,达到开盘条件。
施工现场需敷设一趟3×25+1×10电缆,提供380伏电源,为确保滑模施工顺利进行,不发生砼粘模事故,应做好50KVA备用电源准备工作。
5.2.1钢筋运输
钢筋在钢筋加工场地内加工完成后,利用井口布置好的龙门架下放到井底。
5.2.2钢筋绑扎、爬杆延长
模体组装调试就位后,严格按照设计图纸进行钢筋绑扎、焊接,搭接及焊接要符合设计规范要求。
滑升施工中,混凝土浇筑后必须露出最上面一层横筋,钢筋绑扎间距符合要求,每层水平钢筋基本上呈一水平面,上下层之间接头要错开。
由于水平钢筋设计在竖筋的外侧,受滑模提升架及模板的影响,不利于钢筋的绑扎,因此部分钢筋绑扎不上。
水平钢筋与竖向钢筋的位置需要作相应调整。
竖筋间距按设计布置均匀,相邻钢筋的接头要错开,同时利用提升架焊钢管控制钢筋保护层。
爬杆在同一水平内接头不超过1/4,因此第一套爬杆要有4种以上长度规格(2.5m3.0m 3.5m4.0m...),错开布置,正常滑升时,每根爬杆长3.0m,要求平整无锈皮,当千斤顶滑升距爬杆顶端小于350mm时,应接长爬杆,接头对齐,不光滑处用角磨机磨平,爬杆同环筋相连焊接加固。
根据“等强代换”的原则,在不影响钢筋强度的情况下爬杆代替相应位置竖筋。
5.2.3混凝土运输
滑模施工用混凝土由地面搅拌站集中提供,有斜溜槽溜至下料钢管,由下料溜管通过竹节筒入仓。
施工人员由5吨卷扬机悬吊吊笼下放到滑模操作盘。
5.2.4混凝土浇筑
滑模施工按以下顺序进行:
下料--平仓振捣--滑升--钢筋绑扎--下料。
滑模滑升要求对称均匀下料,滑模混凝土要求塌落度7-9cm,正常施工按分层30cm一层进行,采用插入式振捣器振捣,经常变换振捣方向,并避免直接振动爬杆及模板,振捣器插入深度不得超过下层混凝土内50mm,模板滑升时停止振捣。
滑模正常滑升根据施工现场混凝土初凝、混凝土供料、施工配合等具体情况确定合理的滑升速度,按分层浇筑间隔时间不超过允许间隔时间。
正常滑升每次间隔按2小时,控制滑升高度30cm,日滑升高度控制在3m左右。
混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下六个步骤进行:
第一次浇筑50mm砂浆,接着按分层300mm浇筑两层,厚度达到650mm时,开始滑升30--60mm检查脱模的混凝土凝固是否合适,第四层浇筑后滑升150mm,继续浇筑第五层,滑升150--200mm,第六层浇筑后滑200mm,若无异常情况,便可进行正常浇筑和滑升。
模板初次滑升要缓慢进行,并在此过程中对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查,发现问题及时处理,待一切正常后方可进行正常浇筑和滑升。
5.3.1模板滑升
施工进入正常浇筑和滑升时,应尽量保持连续施工,并设专人观察和分析混凝土表面情况,根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度。
依据下列情况进行鉴别:
滑升过程中能听到“沙沙”的声音;出模的混凝土无流淌和拉裂现象,手按有硬的感觉,并留有1mm左右的指印,能用抹子抹平。
滑升过程中有专人检查千斤顶的情况,观察爬杆上的压痕和受力状态是否正常,检查滑模中心线及操作盘的水平度。
5.3.2表面修整及养护
表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序,当混凝土脱模后,须立即进行此项工作。
一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补,如表面平整亦可不做修整。
为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件,减少裂缝,在辅助盘上设洒水管对混凝土进行养护。
5.3.3预埋板施工
调压井门槽门轨埋件,滑模施工期间预埋件与混凝土浇筑同时进行,按照设计位置进行埋设。
5.3.4停滑措施及施工缝处理
滑模施工要连续进行,意外停滑时应采取“停滑措施”,混凝土停止浇筑后,每隔0.5--1小时,滑升1--2个行程,直到混凝土与模板不在粘结(一般4个小时左右)。
由于施工造成施工缝,根据水电施工规范,预先作施工缝处理,然后在复工前将混凝土表面残渣除掉,用水冲净,先浇一层减半的骨料混凝土或水泥砂浆,然后再浇筑原配混凝土。
5.3.5滑模控制
滑模中线控制:
为保证结构中心不发生偏移,门槽预埋件位置准确,利用井口平台梁固定四根垂线进行中心测量控制,同时也保证其它部位的测量要求。
滑模水平控制:
一是利用千斤顶的同步器进行水平控制,二是利用水准仪测量,进行水平检查。
5.3.6滑模施工中出现问题及处理
滑模施工中常出现问题有:
滑模操作盘倾斜、滑模盘平移、扭转、模板变形、混凝土表面缺陷、爬杆弯曲等,其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步,荷载不均匀,浇筑不对称,纠偏过急等。
因此,在施工中首先把好质量关,加强观测检查工作,确保良好运行状态,发现问题及时解决。
(1)纠偏:
利用千斤顶自身纠偏,即关闭五分之一的千斤顶,然后滑升2--3行程,再打开全部千斤顶滑升2--3行程,反复数次逐步调整至设计要求。
并针对各种不同情况,施加一定外力给予纠偏。
所有纠偏工作不能操之过急,以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、爬杆弯曲等事故发生。
(2)爬杆弯曲处理:
爬杆弯曲时,采用加焊钢筋或斜支撑,弯曲严重时切断,接入爬杆重新与下部爬杆焊接,并加焊“人”字型斜支撑。
(3)模板变形处理:
对部分变形较小的模板采用撑杆加压复原,变形严重时,将模板拆除修复。
(4)混凝土表面缺陷处理:
采用局部立模,补上比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平。
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