淺談泄流底孔鋼襯分片分節(jié)施工技術(shù)

陳一銘

（河南新華五岳抽水蓄能發(fā)電有限公司，河南 信陽(yáng) 464000）

1 工程概述

黃藏寺水利樞紐工程泄流底孔鋼襯布置于5 號(hào)壩段左側(cè)EL2548 m 高程（底鋼襯高程），泄洪底孔孔身為矩形斷面，孔身尺寸5 m×7 m（寬×高），底孔鋼襯長(zhǎng)度47.789 m。上游進(jìn)口段布置事故檢修閘門，下游出口設(shè)弧形工作門，孔身采用鋼板襯砌。底孔鋼襯的鋼板材質(zhì)為Q235 B，鋼襯本體壁厚為 =25 mm，鋼襯橫向加勁肋，采用25 b 型工字鋼，間隔500 mm 布置。加勁肋之間縱向焊接 =16 mm 腹板，間距為1000 mm。頂鋼襯距門槽里程1300 mm 處布置 800 mm通氣孔。整個(gè)大壩底孔鋼襯制作、安裝約376.41 t。底孔鋼襯施工高峰期集中，為滿足大壩整體施工進(jìn)度，鋼襯制作和安裝將同時(shí)進(jìn)行。鋼襯施工和混凝土施工干擾大，特別是鋼襯安裝工期與大壩混凝土施工準(zhǔn)備及澆筑工作的工期沖突明顯。

2 施工難點(diǎn)分析及對(duì)策

2.1 施工難點(diǎn)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置情況、進(jìn)度計(jì)劃，施工難度。按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求，相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圖紙會(huì)審及現(xiàn)場(chǎng)施工情況綜合分析考慮。鋼襯施工主要存在以下難點(diǎn)：

（1）為保證制作質(zhì)量及進(jìn)度，泄流底孔鋼襯現(xiàn)場(chǎng)制作平臺(tái)及加工能力不足。

（2）大壩上游布置有一臺(tái)K80 塔吊，主要用于碾壓混凝土設(shè)備、材料倒運(yùn)。70 m 臂長(zhǎng)最大起重能力11000 kN，泄流底孔安裝位置距塔吊的安裝位置為約42 m，查載荷特性曲線表，4 倍率最大起重量21.83 t。塔吊不具備整節(jié)吊裝泄流底孔的能力。

（3）泄流底孔鋼襯安裝高程EL2548 m。二期混凝土基礎(chǔ)面高程EL2546 m。鋼襯總重量大，對(duì)加固支撐體系要求高。

（4）壩前右側(cè)布置有上游圍堰滲漏集水坑，左側(cè)布置EL2540 m 施工平臺(tái)。鋼襯運(yùn)輸沒有直接上壩條件。

（5）泄流底孔安裝期間，右岸碾壓混凝土還要持續(xù)澆筑，左岸碾壓混凝土因泄流底孔安裝不具備澆筑條件，按照設(shè)計(jì)要求左右岸混凝土高差不宜大于12 m。如果施工工期過長(zhǎng)，對(duì)大壩混凝土均勻上升有很大影響，且不滿足工期計(jì)劃要求。

（6）黃藏寺泄流底孔鋼襯上游進(jìn)口段布置事故檢修閘門，下游出口設(shè)弧形工作門。因此對(duì)泄流底孔鋼襯安裝、焊接、混凝土澆筑質(zhì)量控制提出了更高要求。

2.2 施工對(duì)策

為保證泄流底孔的安裝質(zhì)量，同時(shí)最大限度降低對(duì)土建混凝土澆筑施工的影響。決定采取以下對(duì)策進(jìn)行施工：

（1）泄流底孔鋼襯的制作，就近委托有制作加工能力的工廠制作。材料的采購(gòu)和排料由施工現(xiàn)場(chǎng)確定。

（2）泄流底孔鋼襯總重376.41 t，底孔斷面尺寸5000 mm×7000 mm。整節(jié)安裝支撐體系工作量大且復(fù)雜。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)，先進(jìn)行底鋼襯的施工，在底鋼襯混凝土澆筑完成后再進(jìn)行側(cè)鋼襯及頂鋼襯施工。這樣降低了對(duì)土建施工的影響，同時(shí)也減小了支撐體系的工程量和施工難度。

（3）泄流底孔底鋼襯寬度5250 mm，兩側(cè)鋼筋凈寬度5500 mm。為滿足施工作業(yè)要求，初步擬定由汽車吊在泄流底孔底鋼襯進(jìn)行作業(yè)吊裝。經(jīng)咨詢和選型，決定采用徐工12 t 汽車吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。吊車支腿跨距：縱向距離為4.25 m，橫向距離為5.2 m。工作幅度7 m，額定起重量5900 kg。考慮到吊索具的重量， 排料時(shí)確保最大吊裝單元重量不大于5500 kg。可滿足12 t 汽車吊的流道內(nèi)進(jìn)行吊裝作業(yè)的要求。

（4）分節(jié)施工雖然調(diào)整難度大但更有利于質(zhì)量控制。

2.3 方案的確定

2.3.1 泄流底孔鋼襯制作單元?jiǎng)澐?/p>

根據(jù)施工圖紙及設(shè)計(jì)技術(shù)要求，泄流底孔鋼襯全長(zhǎng)47.789 m。考慮到制作工期。決定鋼襯中間節(jié)制作為寬度2500 mm 的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，兩端制作為非標(biāo)節(jié)。同時(shí)寬度不大于2500 mm。經(jīng)計(jì)算最大吊裝單元外形尺寸為2500 mm×7000 mm（寬度×長(zhǎng)度）。單件最大吊裝重量約5289.87 kg。可滿足12 t 汽車吊的作業(yè)要求。

2.3.2 泄流底孔鋼襯的運(yùn)輸

鋼襯運(yùn)輸至壩前EL2540 m 施工平臺(tái)，協(xié)調(diào)壩前K80 塔吊將鋼襯吊至泄流底孔安裝壩段，采用12 t汽車吊進(jìn)行倒運(yùn)、安裝。為確保吊車安全作業(yè)，要求作業(yè)幅度不大于6.5 m。

2.3.3 泄流底孔鋼襯的吊裝

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)12 t 汽車吊整機(jī)自重約16 t。依據(jù)K80 塔吊的載荷特性表，在4 倍率的工況下，53 m 范圍內(nèi)，額定起重量16.59 t。泄流底孔鋼襯安裝壩段的最前端，距K80 塔吊的直線距離為41.72 m，可滿足將12 t 汽車吊入泄流底孔鋼襯安裝工作面的要求。

2.3.4 泄流底孔鋼襯的安裝

先進(jìn)行底鋼襯的施工，驗(yàn)收合格后移交工作面，土建澆筑回填混凝土，待混凝土強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%時(shí)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)吊裝作業(yè)。以鋼襯下游末端作為始裝節(jié)向上游安裝，先安裝側(cè)鋼襯，后安裝頂鋼襯，進(jìn)行分片組裝施工。

3 鋼襯制作

3.1 鋼襯制作施工程序

鋼板劃線、切割→鋼板對(duì)接縫→焊接主梁（工字梁）→焊接腹板→焊縫檢查→鋼襯除銹、防腐、涂裝→尺寸形狀檢查、驗(yàn)收→單片鋼襯出廠。

3.2 鋼襯制作

鋼襯在加工廠制作時(shí)分解成底鋼襯、側(cè)鋼襯、頂鋼襯4 片，同時(shí)為便于現(xiàn)場(chǎng)安裝，頂鋼襯定位節(jié)制作時(shí)小于500 mm[1］。

3.2.1 劃線、切割

鋼襯的面板材料，根據(jù)排料圖紙，采購(gòu)雙定尺板。腹板根據(jù)形狀利用CAD 進(jìn)行放樣，并提前對(duì)劃線切割人員進(jìn)行交底。用油漆分別標(biāo)出節(jié)號(hào)、分塊編號(hào)、水流方向、水平和垂直中心線、灌漿孔位置、坡口角度以及切割線等符號(hào)。

鋼襯底板全部采用內(nèi)側(cè)V 型坡口，側(cè)鋼襯采用外側(cè)V 型坡口，頂鋼襯采用外側(cè)V 型坡口。

3.2.2 鋼襯制作

泄洪底孔鋼襯只有頂板迎水面需要卷制：先將鋼板按工藝圖要求下料，卷制為瓦片。鋼板卷制時(shí)，注意卷板方向與鋼板壓延方向一致，邊卷制邊用樣板測(cè)量校正，以保證弧度符合要求；卷板時(shí)，不許錘擊鋼板，應(yīng)防止在鋼板上出現(xiàn)任何傷痕。

鋼板卷制前，清除板面附著硬質(zhì)金屬絲、氧化皮等雜物，卷制過程隨時(shí)清理。

由于頂鋼襯迎水面寬度為5000 mm，卷板機(jī)寬度3000 mm，為便于運(yùn)輸和卷制擬分兩瓣卷制，卷制焊縫按順?biāo)鞣较蝾A(yù)留。坡口型式選用外側(cè)V 型坡口。卷制完成后廠內(nèi)預(yù)拼，檢查合格后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接。分瓣面之間增加腹板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。為便于運(yùn)輸所有錨鉤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接。

4 泄流底孔鋼襯的安裝

4.1 鋼襯安裝施工程序

施工準(zhǔn)備→測(cè)量、放樣、校核基準(zhǔn)點(diǎn)→底鋼襯支撐制作→底鋼襯安裝、調(diào)整→底鋼襯焊接→底鋼襯驗(yàn)收→混凝土澆筑→鋼襯分片、分節(jié)安裝→鋼襯附件安裝→鋼襯安裝、調(diào)整→鋼襯焊接→焊縫無(wú)損檢測(cè)→工作面移交[2］。

4.2 底鋼襯支撐安裝

選用厚20 mm，邊長(zhǎng)為300 mm 鋼板作為基礎(chǔ)。20#H 型鋼作為立柱，焊接底鋼襯支撐體系。支撐體系上平面高程控制在-2 mm 以內(nèi)。以壩下鋼襯安裝的終點(diǎn)里程向上游每隔2.5 m 安裝一個(gè)支墩，確保支墩位置為底鋼襯分節(jié)位置。以鋼襯軸線為中心，距中心兩側(cè)2 m 各安一個(gè)支墩，用槽鋼進(jìn)行加固防止鋼支撐傾倒，見圖1。

圖1 底鋼襯支撐示意圖

4.3 底鋼襯安裝

以下游第一節(jié)為始裝節(jié)，安裝好定位節(jié)后從下游向上游安裝，安裝過程中復(fù)測(cè)高程、中心、里程符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，進(jìn)行焊接、直至安裝完成，見圖2。

圖2 底鋼襯安裝

4.4 底鋼襯混凝土澆筑

焊縫無(wú)損檢測(cè)、安裝驗(yàn)收合格后，移交工作面進(jìn)行底鋼襯混凝土澆筑，見圖3。

圖3 底鋼襯混凝土澆筑

4.5 側(cè)鋼襯安裝

從下游向上游開始安裝，確定側(cè)鋼襯的起始安裝里程，安裝位置，并焊接擋塊，便于鋼襯的定位。鋼襯就位后，千斤頂、手拉葫蘆等工具調(diào)整側(cè)鋼襯里程、垂直度，確定無(wú)誤后進(jìn)行焊接加固。另一側(cè)鋼襯與前一塊側(cè)鋼襯的安裝方法相同，需注意的是應(yīng)控制兩塊側(cè)襯最高處的水平度，見圖4。

圖4 側(cè)鋼襯安裝

4.6 頂鋼襯安裝

頂鋼襯安裝時(shí)首先進(jìn)行劃線，劃出頂鋼襯的中心線，與側(cè)鋼襯焊接的邊線。并在安裝位置焊接擋塊。并測(cè)量側(cè)鋼襯頂面的平面度。然后進(jìn)行安裝，安裝時(shí)注意調(diào)整頂鋼襯的高程、中心、里程。確定位置無(wú)誤時(shí)進(jìn)行加固、焊接，見圖5。

圖5 頂側(cè)鋼襯安裝

4.7 安裝完成

重復(fù)側(cè)鋼襯-另一側(cè)鋼襯-頂鋼襯的安裝步驟，邊安裝邊加固邊復(fù)核邊焊接，直至安裝完成。每節(jié)側(cè)鋼襯安裝完成后安裝頂鋼襯可以形成一個(gè)較穩(wěn)定的支撐體系。下一節(jié)側(cè)鋼襯安裝完成后利用翼板與前一節(jié)側(cè)鋼襯進(jìn)行焊接加固。便于質(zhì)量控制，并確保施工安全。重復(fù)上面步驟完成全部鋼襯的施工。

5 結(jié)語(yǔ)

采用泄流底孔鋼襯分片施工技術(shù)，降低了對(duì)起重設(shè)備起重能力的要求，減小了加固支撐體系的工程量，保證了施工質(zhì)量，降低了對(duì)土建施工的影響。實(shí)施效果安全可靠、操作簡(jiǎn)單、具有良好的實(shí)用性，值得同類工程鋼襯安裝施工借鑒。