毛爾蓋水電站預應力T形屋面板施工技術

李曉琴，李明，山繼紅

(中國水利水電第十工程局有限公司一分局，四川都江堰611830)

1 工程概述

毛爾蓋水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州黑水縣境內的黑水河中游紅巖鄉至俄石壩河段，是黑水河流域水電規劃二庫五級開發方案中的第3個梯級電站，該電站為大(2)型引水式單一發電工程;工程主要由礫石土直心墻堆石壩、引水隧洞、調壓井、壓力管道及地面廠房組成;廠內安裝3臺混流式發電機組，單機容量140 MW，總裝機容量420 MW。地面廠房為單層框架結構，安裝間及主機間尺寸為:86.06 m×26.2 m×26.5 m(長×寬×高)，發電機層高程為1 877.9 m，T形板安裝高程為1 894.9 m，安裝凈跨為24.2 m，安裝高度為17 m。

2 屋面結構設計方案比選

設計初期比選了三種屋面設計方案:①采用現澆屋面大梁，然后安裝預制屋面板。由于廠房跨度大且高，因此屋面大梁的設計斷面尺寸過大，其施工的支撐結構必將采用滿堂腳手架施工，且與機電安裝施工不能同時進行;施工難度加大，造價高且建設工期延長。②采用輕鋼屋面結構，施工方便，快速，可以利用橋機進行安裝，但抗外部沖擊荷載的能力較差，一般適用于小型廠房及無外部沖擊荷載的屋面結構。③采用預應力T形屋面板，這種梁板合一的屋面結構預制施工方便，而且該結構能夠承受外部荷載;預制和安裝施工不影響機電安裝，節約投資、縮短建設工期。

毛爾蓋水電站廠房后坡有一自然形成的沖溝，雖已進行過治理，但為充分確保廠房的安全，設計考慮了1.2 t的外部沖擊荷載。因此，毛爾蓋水電站廠房屋面結構經過技術、經濟、安全比較后，擬采用這種新型的預應力T形板結構形式。

毛爾蓋水電站廠房預應力T形屋面板結構型式見圖1。T形板共計58件，單件長度為25.68 m，單件重量為26 t;混凝土強度等級為C45，預應力鋼筋56φp5(fptk=1 770 N/mm2)消除預應力鋼絲，強度標準值為fptk=1 770 N/mm2，張拉控制應力σcon=0.68 fptk，超張3%。張拉端錨具為柳州歐維姆建筑機械有限公司生產的“OVM”型群錨;當構件強度達到100%設計強度時方可張拉預應力筋。構件制作時不起拱，吊裝時將吊點設在距梁端50 cm處。

圖1 預應力T形板結構尺寸示意圖

3 T形板施工技術控制的關鍵

(1)T形板為后張法預應力鋼筋混凝土結構，對混凝土質量的要求較高。如果實際施工的混凝土達不到設計的強度等級，在設計的張拉應力下就會出現“斷板”等現象，進而造成費用的增加、工期的延長，降低屋面板的使用壽命。因此，混凝土施工質量的過程控制是T形板施工技術的關鍵。

(2)預應力T形板的翼板厚度最薄處為6 cm，澆筑成型后，由于混凝土表面水泥漿的水份蒸發而收縮以及養護不及時等因素，使混凝土表面產生龜裂等現象，對于這種現象如果不加以預防，在張拉應力作用下，裂縫會逐漸增大，甚至在其它因素共同作用下形成貫穿裂縫，從而改變T形板的受力結構。

4 主要施工方法

4.1 T形板施工工藝

做基墩→立定型支架→關模→初校幾何尺寸→布筋→校驗幾何尺寸→混凝土澆筑→養護→張拉→構件吊裝。

4.1.1 施工準備

由于T形板為后張法預應力鋼筋混凝土結構，構件未進行張拉前不能承受荷載，場地發生不均勻沉降等因素都將有可能導致構件開裂。因此，要保證構件不開裂，制作場地必須平整密實，要求場內無積水、無“彈簧土”。

廠房屋面T形板共計58件，所有構件一次性制作完成，分兩次吊裝，場地面積約需3 200 m2，預制場地設在距安裝間150 m處，從而減少了吊裝時的運輸距離，且現有場地能滿足一次性預制的需要。根據T形板型號以及施工進度要求，選用3套定型支架、異型模板，滿足了連續施工要求。P.052.5水泥、鋼筋、預應力鋼絲、砂石骨料等所有進場材料均滿足相關要求。

4.1.2 模板施工

模板施工之前，先進行支墩施工。支墩采用磚砌成240mm×240mm磚墩，縱向墩的間距為1 m，共27個支墩。做墩的具體方法:T形板制作不起拱，先做好縱向幾個標準墩，根據其高度分別做好基墩，用墨線拉緊壓在兩端基墩上，然后根據各標準墩相對的位置高度做好標準墩，將各墩面調整齊平，然后進行立支架關模，將兩個配對的支架按構件所須高度位置上好連接板，按模板長度所需的支架數量編好編號，按高度畫好標記，要求梁和邊柱同時畫，將支架正立于支墩上面，并用鋼模斜放在支架內穩定，以防傾倒，校直、校平、校正，隨后便可以開始關模。先關好端頭模板，端頭模與轉角模相連時，要求先將“U”型扣掛好后再敲緊，隨后即可拼連梁底模和其它轉角模。在關好端頭的同時，用墨線將梁的方向校正校平固定，使之與整個構件中心線重合，并保證整個模板一開始就保持平直，為下一步校模打下基礎，然后依次拼裝，要求兩邊同時進行，直至拼完。在關好梁底模和梁一邊側模時即可綁扎梁鋼筋，梁鋼筋扎好后關一邊側模和翼板模。

最后進行模板校正。首先用專用水平尺端平兩端頭，按設計要求確定板的高度與寬度，并將支架固定，用墨線緊系在兩端梁在支架上標好的標記上標記以支架的上口向下標一標準尺寸，看各支架的標記是否與廣線平齊，若齊平則用撬棍撬起或下降并用木楔調平、楔緊，使整個支架標記與廣線成一條直線。梁校正后接著校翼板，用同樣的方法將廣線張緊，固定在兩端支架的立柱直線標記上，用撬棍、木楔將支架上的標記調到與廣線平齊為止，并將各支架校正楔緊固牢，使兩翼板在同一水平面上。校翼板的作用主要是保證構件的高度、寬度和幾何尺寸，然后用卡尺卡住兩翼板，這樣操作整個構件的幾何尺寸即符合設計尺寸。

4.1.3 鋼筋施工

鋼筋施工工藝:鋼筋下料(調直)→成形→綁扎或焊接→驗收。

對進場的鋼材嚴格把好質量關，每批進場的鋼筋必須有出廠合格證明書并按國家規范要求抽樣試驗合格后方能使用到工程中。鋼筋制作及綁扎必須符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204—2002)的要求。

鋼筋施工嚴格按照設計圖紙進行下料，并在鋼筋場集中加工，由5 t自卸汽車轉運至施工現場進行人工現場綁扎，鋼筋的間、排距及焊接質量必須符合設計圖紙及相關規范的要求，對板面筋的保護層必須嚴格控制，確保構件的質量。

4.1.4 混凝土澆筑

在模板、鋼筋工序完成并經“三檢”合格、由監理工程師進行檢查驗收合格后，即可進行混凝土澆筑。

T形板混凝土標號為C45，混凝土拌制時嚴格按試驗室的配料單進行配料，并在攪拌站集中攪拌、由混凝土罐車運至施工現場，由混凝土罐車的自帶溜槽直接將混凝土料鋪勻在板面上，及時用振動棒進行振搗，注意不得漏振及過振，特別是板梁端頭及整個梁身應充分振搗密實，排除空氣。混凝土澆筑完成后收倉面應平整，翼緣可用鐵板或砂板拍打提漿再用平滑的鐵板進行收光，做到無起伏，大面平整光滑，無明顯的鐵板印。將翼緣模上擋板上預埋鐵件上的混凝土水泥漿刮干凈，保證構件的外觀質量。

混凝土澆筑完成2～3 h后，應一邊轉動鋼管，一邊用自制的絞盤將鋼管拔出，并用電筒檢查塌孔現象，如遇塌孔，將適當延長拔管時間。混凝土澆筑完成后12 h，待混凝土終凝，表面收水，應立即覆蓋薄膜澆水養護不低于14 d，使混凝土表面保持濕潤狀態，同時防止混凝土受凍。

采用分段拆模法，待混凝土強度達到30%時便可脫模。拆模應輕拿輕放，嚴禁拋擲。拆除一段，立即做好梁上支墩，并用木楔楔緊受力;同時支撐好兩邊翼板撐子，要求只起穩定作用且不宜過緊，一般支墩的大小取480 mm×480 mm，最大間距不得大于2.5 m，以確保構件安全;端部支墩的位置一定要留出吊裝孔的位置，不能影響吊裝穿繩，高度根據現場場地確定。如果氣溫較低，應適當延長拆模時間。

廠房的跨度較大，T形板自重也大，加之有外部沖擊荷載的影響，因此，T形板施工的關鍵是做好混凝土施工質量的控制，防止產生板面混凝土龜裂、“斷板”或降低張拉設計標準等現象，應著重做好以下幾方面工作:①嚴把原材料質量關，嚴禁將不合格的水泥及含泥量和石粉含量超標的砂石骨料用于拌制層面板混凝土;拌制混凝土時，嚴格按照試驗室經過試驗取得其強度滿足設計要求的配合比進行配料，不得任意更改;嚴格控制水灰比，不得因施工原因改變混凝土坍落度;②入倉混凝土必須加強振搗，不得過振、欠振和漏振;③混凝土施工完成后，要及時做好混凝土的保溫和養護工作，高標號混凝土水化熱較大，保溫和養護工作甚為重要;④根據氣候的變化情況，適當延長模板的拆模時間。

4.2 預應力張拉

張拉施工工藝流程:預應力鋼絲下料→錨固端鐓頭→穿預應力鋼絲→張拉端裝錨具→夾片→張拉→孔道灌漿→切割端部預應力筋→封閉端部。

4.2.1 張拉方法及計算數據

T形板內有兩束56絲鋼絲，在施工中先張拉上束，后張拉下束，并采用雙控超張3%的工藝，即利用張拉力和伸長值進行校核。開始張拉時，先將千斤頂在空載的情況下將缸體打出100 mm左右以便排除頂內的空氣，同時將配套的限位器先裝入鋼絲內，并讓其緊貼錨具，裝上千斤頂，再用相配套的工具錨板及工具夾片裝入鋼絲內，用專用工具將其敲緊并使夾片之間的距離一致，檢查油表與頂編號是否相匹配。開始啟動油泵，在送油過程應隨時查看工具夾片的鋼絲是否滑移，以保證鋼絲的應力不受損失。張拉施工過程中，當張拉到10%F實際張拉力時，讀取鋼絲伸長值的初始讀數δ1，張拉至100%F實際張拉力時開始測鋼絲伸長值的終讀數δ2，確定鋼絲的實際伸長值=δ2－δ1，以此來校核預應力筋的伸長值并將實際伸長值與理論伸長值比較。實際伸長值與設計計算理論伸長值的相對允許偏差為±6%。若伸長值不符合此項要求，則應暫停張拉，找出原因，采取措施直至符合要求再繼續張拉。

張拉數據計算:預應力鋼絲長度=T形板梁長+850mm;T形板預應力鋼絲以設計為準，有關張拉數據如下所示:

(1)張拉控制值Ncon。

1束(上束)筋張拉控制值Ncon1=1 4 4 5.4 2 4 k N。

2束(下束)筋張拉控制值Ncon2=1 3 6 3.1 8 3 k N。

(2)鋼筋束的理論伸長值Δ p。

1束(上束)筋的理論伸長值Δ P 1=1 6 7.5 5 m m。

2束(下束)筋的理論伸長值Δ P 2=1 5 8.0 2 m m。

(3)Ncon作用點處混凝土的彈性壓縮值Δ c。

1束(上束)筋作用點處混凝土的彈性壓縮值Δ C1=8.2 9 m m。

2束(下束)筋作用點處混凝土的彈性壓縮值Δ C2=1 1.2 5 m m。

(4)油表讀數:

利用《千斤頂校驗報告》中的回歸方程:P=0.0 3 4 6 F－0.1。

(5)鋼筋束實際伸長值的量測、計算及允許誤差。

10%Ncon時量得伸長值δ1。

100%Ncon時量得伸長值δ2。

實際伸長值Δ=(δ2－δ1)/0.9－Δc

4.2.2 孔道灌漿

張拉完畢宜盡快灌漿，采用一個不小于100 L的容器，按照水灰比不大于0.45的要求，用電動小型攪漿機將水泥漿調均。用液壓灌漿機將水泥漿從錨固端的灌漿孔灌入。灌漿機在開始灌漿前，應先用清水將灌漿機及灌漿管濕潤，將一個特制的灌漿嘴上在鐓頭錨板的孔內扭緊后啟動灌漿機，當水泥漿從張拉端的OVM錨具中的縫隙射出水泥漿后即停止灌漿，關掉灌漿機后立即排出灌漿機內的壓力，取出灌漿嘴并用干水泥抹在鐓頭錨板上，防止水泥漿倒流。

灌漿完畢靜置1～2 d后，將用于操作張拉的鋼絲切割，切割鋼絲采用氧割，在割每小組鋼絲時，事先用一根小水管一直沖淋著錨具內的夾片，以降低其由于溫度過高而膨脹，導致鋼絲滑脫。當鋼絲切割完畢且冷卻后，用細石混凝土封閉鐓頭錨具及OVM錨具。

4.3 T形板吊裝施工

廠房預應力T形板共計58件，單件長度為25.68 m，單件重量為26 t，翼板寬度為1.48 m，T形板高度為1.25 m，安裝采用布置在尾水平臺上的MQ600B施工門機進行吊裝，門機最大起吊重量為30 t，根據門機的機械性能及起重特性技術參數，滿足T形板的吊裝需要。

根據施工進度的總體安排及機電安裝的需要，T形板預制、張拉一次性完成，分兩次進行吊裝，先吊裝安裝間及1#機屋面T形板，然后吊裝2#機和3#機屋面板。場內采用一臺70 t汽車吊將T形板吊至拖車的V型支架上，拖車的V型支架待T形板就位后在兩側加以固定，然后由拖車運輸至施工門機的吊裝區域內進行吊裝，當接近屋面圈梁并略高于圈梁頂高程時，兩側用人工修正對中，控制構件兩翼緣在同一水平線上，并在兩端翼緣下撐牢支撐，及時對構件端座與托梁埋件施焊，使之與托梁連接穩固，如此逐一進行吊裝。

5 結語

預應力T形屋面板在毛爾蓋水電站廠房中的成功應用，充分體現了預應力T形板跨度大、結構簡單、承受外部荷載大、抗震性能好、造型美觀、屋面防水易處理及預制、安裝方便等優點，縮短了建設工期，節約了投資;而且通過實施技術和管理措施，防止了板面混凝土較為普遍的龜裂現象的產生，T形板混凝土按設計值張拉完成后無一產生裂縫及“斷板”等現象。因此，預應力T形屋面板可廣泛應用于跨度大、有外部沖擊荷載要求的地面廠房屋面結構中。