復雜條件下某燈泡貫流機組流道施工

李筱波，吳仍芳，倪 華

(中國葛洲壩集團路橋工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

0 引言

唐家渡電航工程復雜條件下燈泡貫流機組流道施工受到廠房前布置的市政大橋同步施工影響，為了保證進度及澆筑質量，采取相關措施將交叉施工干擾影響降至最低。本文在分析廠房與流道特點的基礎上，對流道的異形模板進行了專門設計，總結了模板安裝施工和流道混凝土澆筑。

1 廠房工程簡介

根據廠房的平面及結構布置，考慮交叉施工干擾的復雜條件，調整廠房施工布置。

1)結構布置

唐家渡電航工程壩址位于遂寧市成達鐵路涪江大橋上游2 200 m處的沈家渡河段，是涪江干流梯級開發規劃的第41級，工程區位于遂寧市城市規劃范圍內。樞紐布置采用左岸船閘與廠房相鄰布置方案，廠內安裝3臺燈泡貫流式水輪發電機組，單機引用流量177.72 m3/s，單機容量14 MW，總裝機容量42 MW。鳳臺大橋緊鄰航電樞紐上游平行布置，橋閘基礎分離，橋梁在左岸跨越發電廠房進水口，墩臺基礎位于廠房進水口左右側導墻內(17#墩臺、18#墩臺)，橋面翼緣板覆蓋閘墩2.4 m。

主廠房壩段從左至右依次為安裝間、主機間，主機段長57.70 m，順水流方向分為進水口段、主機段、尾水段，順水流方向主廠房長68 m。廠房結構布置如圖1所示。

圖1 廠房結構布置圖

2)施工布置。常規廠房施工機械布置為進水口及尾水各布置一臺門機或塔機，作為水平垂直運輸手段，本工程由于受鳳臺大橋跨越廠房進水口影響，僅在廠房尾水布置一臺D800型塔機，進水口采用一臺150 t履帶吊，機動靈活。

3)施工特點。本工程為航電樞紐與市政大橋結合工程，平面布置緊湊，地形條件復雜、施工交叉干擾嚴重，鳳臺大橋及廠房工程均為施工關鍵線路，工期緊、任務重。

2 流道布置及施工特點

流道主要分為進口、尾水段兩部分，受鳳臺大橋交叉施工干擾，流道體型結構復雜，施工質量要求嚴格，一期、二期混凝土施工與金屬結構、機電安裝交叉干擾多、水平垂直運輸工程量大等均為流道施工特點。

2.1 流道布置

流道包括進口流道和尾水流道兩部分。進口流道由2段組成：第一段接廠房進水口閘墩，為方變圓的漸變段，長9.068 m；第二段為圓錐狀的管型座及轉輪室，長7.232 m，轉輪室直徑4.65 m。尾水流道也由2段組成：第一段為錐管狀的尾水鋼襯管段，長6.25 m，最大直徑7.07 m；第二段為由圓變方的尾水擴散段，長14.27 m，最大斷面尺寸為8.155 m×9.58 m，其尾部接尾水閘墩。流道結構平面布置如圖2所示。

圖2 流道結構平面布置圖

2.2 施工特點

流道施工是整個廠房施工的重點環節，唐家渡廠房流道施工具有以下特點：

1)現場條件復雜。廠房進水口段受鳳臺大橋交叉施工干擾影響，通過設置的1#、2#縱縫，優先施工流道進口段，可以保證橋機墻、柱、梁的混凝土施工，早日完成橋機安裝，順利實現廠房節點目標。

2)施工難度大。流道體型結構復雜，空間斷面尺寸大，且布置有廊道、樓梯井及其他孔洞，施工難度較大[1]。

3)外觀質量要求高。流道屬高速水流區，流道施工質量特別是外表質量將直接影響機組出力，混凝土表面平整度要求很高，施工質量要求嚴格[1]。

4)工序交叉干擾大。流道施工中還需與金屬結構、機電安裝相互配合進行，一期混凝土中金屬結構、機電預埋件多，二期混凝土結構復雜，預留孔槽多，多道施工工序穿插進行相互干擾大[1]。

5)水平垂直運輸工程量大。水平垂直運輸包含鋼筋、模板、預埋件及小型工器具垂直吊裝及混凝土的水平運輸，流道共分為40倉，每倉位混凝土平均1 000 m3，鋼筋平均25 t，平均每8天需澆筑1個倉位混凝土，水平垂直運輸工程量大。

3 流道模板設計及施工

針對流道體形結構復雜、混凝土表面平整度要求高等特點，根據DL/T 5110—2013《水電水利工程模板施工規范》[2]相關要求，分別采用組合鋼木模板、木模板、定制異形模板及鋼木組合模板作為流道進口、二期混凝土、流道尾水的模板，通過預埋蛇形筋、固定混凝土模板支撐墊塊，采用鋼筋樣架定位弧形模板、控制拉條大小及角度等方式嚴格開展模板施工，保證模板安裝質量。

3.1 模板設計

進口段采用組合鋼木模板及鐵皮覆面。流道進口方變圓的漸變段采用普通組合鋼木模板，φ48 mm鋼管排架支撐，側墻和頂板模板制作分為3～4段，每段一般分為4塊，模板采用組合式定型小鋼模和25 mm厚的木板再貼0.2 mm厚的鐵皮覆面。

二期混凝土采用木模板及鋼管支撐。管型座及轉輪室的圓錐臺等二期混凝土采用木模板，按模板允許變形條件確定木面板厚度為40 mm，木面板用鐵釘釘在弧形墊木上，面板外釘一層竹膠板，采用滿堂腳手架鋼管支撐加固。

尾水出口圓變方的漸變段采用定制異形模板及鋼木組合模板。定制異形模板分為上、下兩部分共4組，每組分為3段進行設計，每段長度分別為5.790 m、4.414 m和4.348 m，每段模板由4～8塊異形小模板組合拼裝形成。定制異形模板面板采用4 mm厚鋼板，法蘭及縱橫肋均采用6 mm×60 mm厚鋼板，模板通過14 mm×20 mm長孔進行連接。鋼木組合模板設計同進口段，定制異形模板如圖3所示。側墻及頂板采用滿堂支撐架加固。

圖3 尾水漸變段模板設計圖

3.2 模板安裝施工

木模板在加工廠進行加工，鋼木組合模板在施工現場進行拼裝，流道弧形定制異形模板在廠家生產拼裝后直接運至施工現場。流道底板澆筑完成后，測量放樣，并在底板混凝土上預埋蛇形筋，頂部固定混凝土墊塊后作為模板支撐立柱。流道底部及頂部弧形模板定位采用鋼筋樣架，鋼筋樣架預先制作校核完成，間距0.5 m，鋼筋樣架固定于側墻鋼筋上。利用尾水塔機將流道模板按順序分塊吊入現場，調整就位，經檢查位置尺寸驗收后，進行加固。

鋼木組合模板拼裝時，先用電鉆在木條上按小鋼模板側面的眼距鉆眼，將木條放于設計位置，并用螺栓聯接拼裝好，將木塊反復壓實后，每隔5～7 cm用小鐵釘將鐵皮釘在木條上固定。

模板采用φ10 mm鋼筋拉條固定于已澆筑混凝土預埋錨筋上，拉條與錨筋環連接牢固，拉條與混凝土面呈40°。管型座二期混凝土拉條適當加密。

4 流道混凝土澆筑

針對現場條件復雜、混凝土澆筑質量要求嚴格等特點，根據DL/T 5144—2015《水工混凝土施工規范》[3]相關要求，對流道分層分縫進行設計，采用多種混凝土入倉方式及澆筑方法，嚴格控制混凝土級配及坍落度，有效保證了混凝土施工質量。

4.1 分層分縫

廠房垂直水流方向寬度為60.44 m，順水流方向長度為68 m，設計在2#和3#機組之間設置橫向分縫，縱向未設置分縫，為便于施工及溫度控制，經施工單位提出，設計單位同意，增設二條縱縫，將廠房分為3塊，即進水口閘墩段、主機段(流道進口段)、尾水管段(流道尾水段)。縱縫的縫面設置插筋，縱縫周邊設置橡膠止水帶，縫面采用沖毛處理。

根據倉位分層設計圖，流道底分為4層，側墻分為4層，頂板分為2層，進行分層澆筑，每層高度為1～3 m不等。

4.2 混凝土入倉

混凝土由左岸180 m3/h拌合樓供應，12 m3自缷車及攪拌車運輸。流道底板混凝土入倉主要采用臂長為22 m的長臂反鏟，D800型塔機配6 m3臥罐輔助入倉；側墻及頂板采用D800型塔機及275 m3/h伸縮式皮帶機入倉；二期混凝土采用泵送混凝土與150 t履帶吊、D800型塔機配2 m3吊罐相結合的入倉方式；部分倉內搭設受料平臺及溜槽，保證混凝土和易性。流道主要混凝土入倉設備參數見表1所列。

表1 流道主要混凝土入倉設備參數對比表

4.3 混凝土澆筑

與常規混凝土單級配及單坍落度、單一的澆筑方法不同，針對流道不同澆筑部位采用不同級配混凝土及澆筑方法，以保證混凝土澆筑質量。

1)漸變段混凝土澆筑

漸變段分為底板、側墻和頂板3部分澆筑。其中，底板混凝土采用分塊跳倉澆筑，根據倉號面積大小采用臺階法或平鋪法澆筑；底板與圓弧相連接水平部位混凝土采用刮軌法，人工抹面收光。側墻澆筑時兩側對稱下料，均勻上升，采用薄層平澆法澆筑。頂板澆筑時，為保證質量及安全，首次澆筑厚度不小于50 cm，而且不得大于100 cm。

漸變段周邊1 m鋼筋密集部位采用二級配、9～11 cm坍落度混凝土，其余范圍采用三級配、7～9 cm坍落度混凝土，澆筑順序按從低處向高處鋪料。與常規漸變段施工相比，在不同級配及坍落度混凝土分界處安裝免拆模板鋼絲網，有效隔離了混凝土的混串，保證了漸變段混凝土澆筑質量。

2)二期混凝土澆筑

管型座二期混凝土澆筑時，采用薄層澆筑，鋪料厚度不大于300 mm，對稱下料，高差控制在200 mm以內，同時控制入倉澆筑速度≤30 cm/h。采用φ50 mm軟軸振搗器進行振搗，澆筑中安排專人進行觀測，確保管型座不發生位移等變形情況，并安排專人敲擊檢查是否漏振、脫空。

尾水管二期混凝土澆筑時，由于鋼筋較密集、埋件多、作業空間狹窄，與常規二期混凝土僅采用微膨脹混凝土不同，唐家渡電航工程采用了二級配微膨脹自密實細石混凝土，坍落度控制在11～13 cm，保證了二期混凝土澆筑的密實性。

5 應用效果

唐家渡電航工程廠房流道混凝土共計3.9萬m3，鋼筋980 t，施工用時11個月。從流道拆模后的外觀檢查情況判斷，流道表面線形流暢、平整光滑，沒有出現架空、掛簾或蜂窩狗洞現象，流道幾何尺寸及平面位置均符合設計要求。流道縱縫未出現開裂、滲水等現象。二期混凝土未出現脫空，機電設備變形在允許范圍之內。

6 結論

從唐家渡電航工程廠房流道順利實施來看：①通過設置縱縫，將廠房流道進水口段先行施工，避免了鳳臺大橋交叉施工干擾，保證了節點工期；②尾水出口圓變方漸變段的弧形模板采用定制鋼模，澆筑后線形流暢、平整光滑，雖然增加了直接成本，但是保證了澆筑質量，社會效益顯著；③通過采用多種入倉方式，大幅減少了塔機工作量，加快了澆筑速度，控制了混凝土坍落度，降低了水泥用量，減少了水化熱，利于流道大體積混凝土溫度控制；④縱縫通過設置插筋、止水帶及沖毛處理，保證了施工質量，減少了施工工序，不僅節約了施工成本，而且加快了現場施工進度。

為避免鳳臺大橋交叉干擾影響，采用履帶吊替代進水口門塔機，起吊速度快，但覆蓋范圍存在死角，水平垂直運輸受周邊構筑物干擾較大，例如，在安裝間上游儲門槽壩段處布置門塔機，最終解決了履帶吊的這一缺點。