表孔倒懸牛腿內(nèi)拉式承重系統(tǒng)在錦屏一級(jí)水電站施工中的運(yùn)用

劉 明 生， 劉 澤 艷

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口河段水電規(guī)劃梯級(jí)開(kāi)發(fā)的龍頭水庫(kù)，距河口358 km，距西昌市直線距離約75 km。

該工程采用堤壩式開(kāi)發(fā)，主要任務(wù)是發(fā)電。水庫(kù)正常蓄水位高程1 880 m，死水位高程1 800 m，正常蓄水位以下庫(kù)容77.65億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容49.1億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫(kù)。電站裝機(jī)6臺(tái)，單機(jī)容量600 MW。

該工程樞紐建筑物主要由混凝土雙曲拱壩(包括水墊塘和二道壩)、右岸泄洪洞、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)及地面出線場(chǎng)等組成。其中導(dǎo)流底孔、放空底孔、泄洪深孔等均設(shè)計(jì)為倒懸牛腿結(jié)構(gòu)，又屬表孔溢流面出口倒懸牛腿的坡度最為平緩，施工難度最大。

2 施工方案的選擇

2.1 倒懸牛腿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況

錦屏一級(jí)水電站表孔倒懸牛腿結(jié)構(gòu)分為進(jìn)口牛腿和出口牛腿，其中表孔進(jìn)口閘墩牛腿坡度為1∶0.839 1，表孔進(jìn)口溢流面倒懸牛腿坡度為1∶1；而表孔溢流面下游倒懸體坡度為 1∶1.28，坡度最為平緩，高程為1 835～1 843 m，高程1 843 m以上為溢流面，倒懸體結(jié)構(gòu)斷面大，施工難度大。表孔出口溢流面倒懸體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

2.2 施工方案

圖1 表孔出口溢流面牛腿側(cè)視圖

方案一：牛腿采用外撐式承重支撐結(jié)構(gòu)。

目前一般水電站的倒懸牛腿施工其承重支撐常常采用型鋼制作成鋼桁架，采用外撐式承重支撐結(jié)構(gòu)，模板面板采用組合鋼模板配合木模板立模或采用2 m寬左右的懸臂大模板立模。牛腿側(cè)面則采用懸臂大模板和定型鋼模立模，局部輔以木模板補(bǔ)縫。

方案二：牛腿采用內(nèi)拉式承重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

內(nèi)拉式承重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)施工是指在牛腿等倒懸體施工時(shí)，提前在先澆筑的混凝土內(nèi)預(yù)埋工字鋼、槽鋼、三角柱等受拉、受壓構(gòu)件，通過(guò)拉桿轉(zhuǎn)換外側(cè)模板所受的側(cè)壓力及重力至先澆筑的混凝土內(nèi)的方法。外側(cè)倒懸模板一般采用P6015、P3015等散裝鋼模板(局部采用木模板)。

2.3 方案的比較與選擇

外撐式承重支撐結(jié)構(gòu)方案具有的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約材料，由型鋼制作的承重鋼桁架等可以重復(fù)使用，使用完成后可以回收。

外撐式承重支撐結(jié)構(gòu)方案具有的缺點(diǎn)：安裝外撐式承重鋼桁架時(shí)必須借助汽車吊輔助，不易安裝，同時(shí)占用倉(cāng)號(hào)場(chǎng)地，影響倉(cāng)號(hào)其它部位備倉(cāng)的施工，進(jìn)而影響施工進(jìn)度；外撐式承重鋼桁架安裝費(fèi)用因汽車吊臺(tái)班費(fèi)用高，導(dǎo)致其安裝費(fèi)用較高；外撐式承重鋼桁架安裝精度不易控制及調(diào)整，混凝土外觀質(zhì)量控制偏差一般較大；倒懸牛腿外支撐在混凝土澆筑施工后必須等到混凝土至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能拆除，且因牛腿倒懸特性，倒懸牛腿外支撐拆除困難，拆除費(fèi)用高，進(jìn)而影響總體施工進(jìn)度。

內(nèi)拉式承重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案具有的優(yōu)點(diǎn)：所有承重系統(tǒng)均在已經(jīng)澆筑混凝土的倉(cāng)號(hào)表面進(jìn)行，施工安全；承重系統(tǒng)安裝可以不用汽車吊等大型機(jī)械，僅需人工即可進(jìn)行，安裝速度快；倒懸體外側(cè)安全防護(hù)棚的搭設(shè)及模板安裝等簡(jiǎn)便易行，施工簡(jiǎn)單快速；因倒懸體外側(cè)為散裝鋼模板等，其重量輕，模板安裝簡(jiǎn)單快捷；倒懸體外側(cè)散裝鋼模板結(jié)構(gòu)體型便于控制，誤差便于調(diào)整，混凝土外觀質(zhì)量便于控制。混凝土澆筑完成后等強(qiáng)期間僅占用少量的鋼模板，且模板拆除時(shí)僅需少量人工即可進(jìn)行，拆除安全快捷且費(fèi)用較低。

內(nèi)拉式承重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案具有的缺點(diǎn)：內(nèi)拉承重型鋼必須埋入混凝土中，不能重復(fù)使用或回收。

經(jīng)過(guò)對(duì)上述兩個(gè)方案進(jìn)行比較后得知，采用內(nèi)拉式承重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案施工更為安全、快速、質(zhì)量控制更有保障，同時(shí)，外撐式承重支撐結(jié)構(gòu)鋼桁架回收成本高，廢舊鋼材回收僅為800元/t，回收效益低。故經(jīng)仔細(xì)進(jìn)行方案比較，最終決定采用內(nèi)拉式承重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行倒懸牛腿施工。

3 方案的設(shè)計(jì)及施工

3.1 內(nèi)拉式承重支撐方案的設(shè)計(jì)

針對(duì)倒懸牛腿坡度平緩的工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，牛腿部位的混凝土澆筑升層按300 cm進(jìn)行。內(nèi)拉支撐結(jié)構(gòu)采用[20槽鋼，提前預(yù)埋于混凝土內(nèi)50 cm，外露4 m，槽鋼間距75 cm，與散裝鋼模板配套使用，并用φ25鋼筋、間距100 cm將[20槽鋼連接成整體，同時(shí)再用φ25鋼筋做斜向剪刀撐，將[20槽鋼連接成不可變結(jié)構(gòu)。拉筋和錨筋均采用二級(jí)φ20鋼筋，拉筋水平間距為75 cm，斜面(豎向)拉筋排距為70 cm(P6015/1015模板間隔布置)，每排錨筋與混凝土面成45°夾角，錨筋錨入混凝土內(nèi)50 cm，外露30 cm。

先在倒懸牛腿起點(diǎn)以下豎直面先澆混凝土塊上預(yù)埋定位錐，安裝小三角形桁架，間距150 cm，在其上修建施工平臺(tái)及倒懸牛腿支模時(shí)的安全防護(hù)棚。安全防護(hù)棚采用普通架管及安全網(wǎng)施工。方案設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2、3。.

圖2 表孔下游牛腿倒懸模板設(shè)計(jì)圖

圖3 牛腿內(nèi)拉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

模板采用P6015/P1015模板間隔布置，將拉桿布置在P1015模板上；采用8#槽鋼(間距50 cm)作豎向圍檁，2根8#槽鋼(間距70 cm)作水平圍檁；螺桿采用φ22鋼筋，墊板采用150 mm×150 mm×100 mm鋼板，配φ22雙螺帽。

圍檁設(shè)計(jì)情況見(jiàn)圖4。

3.2 內(nèi)拉式承重支撐的施工方法

(1)首先在倒懸牛腿起點(diǎn)以下倉(cāng)號(hào)內(nèi)按設(shè)計(jì)間排距預(yù)埋[20槽鋼、地錨，外側(cè)豎直面先澆混凝土塊上的預(yù)埋定位錐。

(2)待倒懸牛腿起點(diǎn)以下倉(cāng)號(hào)混凝土澆筑完成有一定強(qiáng)度時(shí)(一般至少達(dá)到3 d強(qiáng)度)即可在預(yù)埋的定位錐上安裝小三角形桁架，間距150cm，在其上作施工平臺(tái)。

圖4 圍檁設(shè)計(jì)圖

(3)在倉(cāng)號(hào)內(nèi)安裝、焊接主受力[20槽鋼，使用φ25鋼筋、間距100 cm，將[20槽鋼連接成整體，同時(shí)再用φ25鋼筋做斜向剪刀撐，將[20槽鋼連接成不可變結(jié)構(gòu)。焊縫寬度、長(zhǎng)度、厚度均按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后再進(jìn)行下一工序作業(yè)，如圖3所示。

(4)在倉(cāng)內(nèi)[20槽鋼系統(tǒng)安裝完成后，施工人員系上安全帶，在施工平臺(tái)上按倒懸牛腿坡度用架管、安全網(wǎng)、拉桿等搭設(shè)支模時(shí)的安全防護(hù)棚(圖2)。

(5)安全防護(hù)棚搭設(shè)完成并經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后開(kāi)始按設(shè)計(jì)倒懸坡度立模板，安裝豎向、水平圍檁，進(jìn)行焊接拉桿等作業(yè)，在測(cè)量人員對(duì)模板校正加固后進(jìn)行下一工序。

(6)倒懸牛腿模板安裝完成并經(jīng)檢查合格后開(kāi)始鋼筋安裝，按設(shè)計(jì)圖要求安裝倒懸牛腿部位的鋼筋，最后進(jìn)行混凝土澆筑。

4 結(jié) 語(yǔ)

在對(duì)水電工程建設(shè)中的一些特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，要充分了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)情況、現(xiàn)場(chǎng)材料物資情況并對(duì)施工方案進(jìn)行比較與分析，不能墨守成規(guī)，應(yīng)結(jié)合各種新技術(shù)、新工藝、新方法等選擇適宜的施工方案，對(duì)安全施工、控制施工質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、節(jié)約成本等能起到根本性的作用。

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