丹江口大壩溢流壩21～24#壩段高程124 m 以上堰體混凝土施工技術(shù)綜述

丁新中，熊劉斌

(葛洲壩集團第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概述

按照《南水北調(diào)中線一期丹江口大壩加高工程溢流壩堰體延期加高重大設(shè)計變更報告》和該工程2013年底完工的時間要求，堰體加高從2011年10月開始至2013年5月結(jié)束，利用兩個枯水期進行堰體加高施工。本枯水期(2011年10月至2012年5月)進行溢流壩21～24#壩段堰體加高施工，下一枯水期(2012年10月至2013年5月)分別進行溢流壩14～17#和19～20#壩段堰體加高施工。

由于堰體混凝土暫緩加高施工，加之工程渡汛需要，原溢流壩段壩頂結(jié)構(gòu)均已形成，除了閘墩簡支跨有少量的預制板可以臨時移除外，固定跨壩頂結(jié)構(gòu)均無法移除，絕大部分堰體混凝土只能在封閉的狀態(tài)下施工，采用門塔機、大型混凝土供料線系統(tǒng)澆筑混凝土已不可能，必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況研究混凝土入倉和布料方法，做到技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、保證質(zhì)量、安全和工期。

2 施工的重點與難點

(1)鑒于裂縫檢查處理、碳化層鑿除、閘墩自鎖錨桿施工、鋼筋施工、堰面錨桿施工、廊道和門槽植筋施工、老壩體止水挖出與連接、安全監(jiān)測施工等工序銜接緊密，相互干擾大，工序多，工期緊，技術(shù)要求高，需要合理組織和協(xié)調(diào)，才能保證施工正常進行。

(2)作業(yè)面施工場地狹小，施工干擾較大，作業(yè)面高差大，安全防護要求高。

(3)由于壩頂結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，混凝土供料線的規(guī)劃布置、安裝、升高、拆除均較困難，鋼筋、模板等材料無法直接吊運至指定部位，人工搬運工作量很大。

(4)淺寬槽回填前的冷卻主要為新澆混凝土的冷卻，在一個月之內(nèi)將澆筑塊的溫度降至16℃～18℃達到寬槽回填溫度后開始回填寬槽混凝土。時間緊、任務(wù)重，對后續(xù)施工及工程渡汛將產(chǎn)生較大的影響。

3 施工設(shè)施布置及特性

3.1 施工設(shè)施布置

(1)在溢流壩段新壩頂布置兩臺M900塔式起重機，塔機軌距和輪距均為16 m，與壩頂500 t門機同軌。主要負責溢流壩段混凝土堵水疊梁門吊裝、鋼疊梁門的安拆，臨時施工平臺安拆、堰體混凝土澆筑，皮帶機供料線系統(tǒng)安拆、升高、轉(zhuǎn)移，施工棧橋安拆，布料機系統(tǒng)安拆、升高、轉(zhuǎn)移，鋼筋、模板等材料吊裝等。

(2)在溢流壩21～24#壩段堰體尾部(離壩軸線12.8 m)沿壩軸線方向布置施工棧橋，其上布置兩套可移動式混凝土布料機。主要負責溢流壩段后部146 m 高程以下及離壩軸線3 m(在壩軸線上游3 m)及以下區(qū)域的混凝土澆筑?；炷劣勺孕镀囘\輸，塔機配3 m3吊罐將混凝土卸到布料機頂部的受料斗內(nèi)，由布料機澆筑混凝土。為保證施工質(zhì)量，布料機混凝土供料線系統(tǒng)初次安裝高程為140.5 m，經(jīng)過一次升高后(升高后的安裝高程為149.5 m)完成堰面加高混凝土施工。

(3)在閘室內(nèi)沿水流方向中線布置有皮帶機混凝土供料線系統(tǒng)，共布置8套供料線系統(tǒng)(每個閘室一套)，主要負責離壩軸線3 m 以上區(qū)域的混凝土澆筑，由自卸汽車直接將混凝土卸到位于壩頂工作門槽處的4.5 m3受料罐內(nèi)，經(jīng)溜管、集料斗、移動式皮帶機、頭部分料裝置澆筑混凝土。為保證施工質(zhì)量，皮帶機混凝土供料線系統(tǒng)初次安裝高程為143 m，經(jīng)過一次升高后(升高后的安裝高程為153 m)完成堰面加高混凝土施工。溢流壩21～24#壩段堰面混凝土施工布置情況見圖1、2。

圖1 壩下施工棧橋及布料機系統(tǒng)

圖2 閘室內(nèi)皮帶機供料線系統(tǒng)

3.2 堰面混凝土施工設(shè)施、設(shè)備特性

(1)兩臺M900塔機起重特性。

兩臺M900塔機起重特性見表1，其中括號內(nèi)為1#M900塔機數(shù)據(jù)，括號外為2#M900塔機數(shù)據(jù)。

(2)閘室內(nèi)皮帶機混凝土供料線系統(tǒng)特性。

閘室內(nèi)皮帶機混凝土供料線系統(tǒng)特性見表2。

表1 兩臺M900塔機起重特性表

表2 閘室內(nèi)皮帶機混凝土供料線系統(tǒng)特性表

(3)布料機混凝土供料線系統(tǒng)特性。

布料機混凝土供料線系統(tǒng)特性見表3。

表3 布料機混凝土供料線系統(tǒng)特性表

4 混凝土設(shè)備、設(shè)施澆筑規(guī)劃

所有混凝土均由自卸汽車運輸?；炷劣扇N方式入倉:(1)由塔機配6 m3或3 m3吊罐直接入倉澆筑混凝土;(2)塔機配3 m3吊罐將混凝土卸到布料機受料斗內(nèi)，由布料機系統(tǒng)布料澆筑混凝土;(3)由自卸汽車將混凝土直接卸到壩頂4.5 m3受料罐內(nèi)，由閘室內(nèi)皮帶機供料線系統(tǒng)布料澆筑混凝土。

方式一的澆筑區(qū)域為溢流壩段下塊;方式二的澆筑區(qū)域為壩軸線上游3 m 以下的區(qū)域，高程為128 m 至146 m 區(qū)域;方式三的澆筑區(qū)域為壩軸線上游3 m 以上的區(qū)域，高程為131.2 m 至151.2 m 區(qū)域。

經(jīng)統(tǒng)計，對于溢流壩單個壩段而言，由M900塔機直接入倉澆筑混凝土量占單個壩段總方量的11.1%;由M900塔機配合布料機系統(tǒng)入倉澆筑混凝土量占單個壩段總方量的26.4%;由皮帶機供料線系統(tǒng)直接入倉澆筑混凝土量占單個壩段總方量的62.5%。單個壩段的混凝土總量為9001.5 m3。

5 主要施工技術(shù)

5.1 施工程序

根據(jù)溢流壩21～24#壩段堰體結(jié)構(gòu)，利用兩臺M900塔機先澆筑堰體下塊混凝土，并在澆筑堰體下塊混凝土的同時預埋布料機棧橋立柱基礎(chǔ)節(jié)。通過工作門槽、檢修門槽空腔用塔機安裝閘室內(nèi)皮帶機立柱基礎(chǔ)節(jié)并澆筑基礎(chǔ)混凝土。利用兩臺塔機安裝布料機棧橋、布料機、閘室內(nèi)皮帶機供料線系統(tǒng)。

總體施工程序為:混凝土碳化層鑿除、裂縫處理、砂漿錨桿施工、植筋施工、自鎖錨桿施工→下塊混凝土澆筑及布料機棧橋立柱基礎(chǔ)節(jié)預埋→布料機棧橋及布料機安裝→閘室內(nèi)皮帶機立柱基礎(chǔ)節(jié)預埋及基礎(chǔ)混凝土施工→閘室內(nèi)皮帶機系統(tǒng)安裝→堰體混凝土澆筑→工作門下閘→吊起堵水鋼疊梁門→移交施工部位、準備工程渡汛。

混凝土施工程序為:混凝土碳化層鑿除、裂縫處理、砂漿錨桿施工、植筋施工、自鎖錨桿施工→堰面鋼筋、廊道鋼筋、防裂鋼筋安裝→立模→堰體混凝土分層澆筑→門槽底坎安裝及二期混凝土澆筑、預留寬槽二期混凝土回填。

5.2 主要施工技術(shù)

5.2.1 布料機混凝土供料線系統(tǒng)技術(shù)

布料機混凝土供料線系統(tǒng)由壩下施工棧橋和混凝土布料機組成。施工棧橋由軌道梁、軌道、支撐系統(tǒng)、護欄、立柱等組成，布料機由壓重塊、平衡重、底座、立柱、連接柱、回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、伸縮皮帶機總成、頂部受料斗、平臺走道護欄等組成。施工棧橋和布料機均由壩頂兩臺M900塔機負責裝拆，由專業(yè)隊伍負責現(xiàn)場安拆和升高。

混凝土由M900塔機吊3 m3吊罐供布料機供料，通過布料機的行走、回轉(zhuǎn)、伸縮完成布料工作，整個混凝土施工區(qū)域無死區(qū)。

5.2.2 閘室內(nèi)皮帶機混凝土供料線系統(tǒng)技術(shù)

閘室內(nèi)皮帶機供料線系統(tǒng)由壩頂兩臺M900塔機負責裝拆，兩臺5 t 慢動卷揚機配合，由專業(yè)隊伍負責現(xiàn)場安拆及升高。

混凝土由自卸汽車運輸，自卸汽車直接卸到位于壩頂?shù)氖芰隙穬?nèi)，經(jīng)帶有緩沖攪拌器的鋼管溜管、集料斗到皮帶機上。皮帶機通過行走機構(gòu)、頭部分料裝置、可擺動的軟管溜筒完成布料工作，整個混凝土施工區(qū)域無死區(qū)。

5.2.3 堰面混凝土施工引排水

工作門提起后，即開始進行堰面引排水工作。針對每一孔疊梁門滲漏情況采取不同的措施，對大的滲水點采取引管排水，對分散的小的滲水點采用表面封閉排水，滲漏水經(jīng)下部集水槽流入集水暗井內(nèi)，經(jīng)排水廊道排至下游面，最后對集水槽和集水暗井進行灌漿封堵。

5.2.4 模板規(guī)劃施工

124 m 高程以上堰面由1∶1斜坡段、拋物線段、兩圓弧段、進口垂直段組成。模板規(guī)劃如下:

(1)在151.4～152 m 高程之間堰頂區(qū)域，堰面較平緩，采用掛設(shè)樣架的方法澆筑混凝土，人工抹面收光。

(2)工作門槽下游面128 m 高程以上斜直段及曲線段與128 m 高程以下斜直段均使用扣模施工。

(3)檢修門槽上游面148.5～151.4 m 高程曲線段(圓弧段)較陡部分采用定型模板施工，初凝前邊拆除模板、邊進行人工抹面收光。

為控制堰面體型，使用鋼筋樣架定位模板。鋼筋樣架單獨設(shè)置和固定，通過測量放樣控制樣架位置和精度，模板通過鋼筋樣架固定和定位。

5.2.5 混凝土澆筑

(1)混凝土施工分層。

按照招投標文件及相關(guān)設(shè)計要求，考慮現(xiàn)場實際情況，堰面混凝土施工分層按2 m 左右控制，層間間歇期為4～9 d，在每層層面上布置冷卻水管。

(2)混凝土澆筑。

①混凝土由拌和系統(tǒng)拌制，混凝土水平運輸全部采用自卸汽車，混凝土采用三種方式澆筑方式:a.閘室內(nèi)皮帶機系統(tǒng);b.塔機直接入倉;c.塔機+布料機系統(tǒng)。

②采用臺階法澆筑混凝土，結(jié)合面砂漿邊澆筑混凝土邊攤鋪。表層抗沖耐磨混凝土、過渡層和下層混凝土一次性澆筑，在閘墩側(cè)面、模板表面作出明顯的分區(qū)標識，以防混料。

5.2.6 淺寬槽回填施工

淺寬槽(寬1.2 m×深2 m)混凝土采用帶有緩降攪拌器的溜管、集料斗、溜槽澆筑。使用扣模連續(xù)翻轉(zhuǎn)澆筑混凝土，人工平倉、振搗和抹面收光?；炷劣勺孕镀囘\輸，由M900塔機將吊罐內(nèi)的混凝土卸到集料斗中，通過鋼管溜管(中間配兩個緩降攪拌器)將混凝土卸到其下的集料斗內(nèi)，經(jīng)溜槽澆筑混凝土，將溜槽鋪設(shè)在淺寬槽鋼筋表面并固定。

6 結(jié)語

該工程自2011年11月28日開始第一倉堰體加高混凝土施工以來，通過采用三種入倉方式，閘室內(nèi)皮帶機供料線和壩下布料機供料線施工技術(shù)，工程進展順利，質(zhì)量滿足設(shè)計要求，保證了工程安全渡訊。