紅花二線船閘浮式系船柱預(yù)埋件一期安裝技術(shù)

◎ 陳超 中交四航局第三工程有限公司

1.工程概況

現(xiàn)如今，清潔能源的使用范圍越來越廣。隨著水利水電工程項(xiàng)目建設(shè)速度不斷加快，船閘建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量也持續(xù)增加。通常情況下，船閘主要以設(shè)置浮式系船柱結(jié)構(gòu)為主，浮式系船柱的主要由縱向滾輪、橫向滾輪、系船架、護(hù)角以及導(dǎo)軌共同構(gòu)成浮式系船柱[1]。

該工程項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容為二線船閘土建Ⅲ標(biāo)施工建設(shè)項(xiàng)目，閘室到下閘首是主要的施工內(nèi)容。閘室全長270m。其中下閘首長65m，其中閘室墻共32塊，每塊閘室墻中間設(shè)置一座浮式系船柱。浮式系船柱預(yù)埋件出廠每6m一單元節(jié)，每單元節(jié)約重8t。

在傳統(tǒng)的船閘工程浮式系船柱導(dǎo)槽預(yù)埋件安裝施工時(shí)，需要做好以下幾個(gè)方面的工作：首先將一期結(jié)構(gòu)預(yù)留槽安裝就位；其次，進(jìn)行浮式系船柱導(dǎo)槽預(yù)埋件安裝并及時(shí)校正；最后進(jìn)行混凝土澆筑施工。但是由于該施工技術(shù)的一期拉桿和預(yù)留槽插筋比較多，易于出現(xiàn)蜂窩麻面。二期結(jié)構(gòu)作用空間不夠?qū)挸ǎ愿呖兆鳂I(yè)為主，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)比較大。加之，船閘工程浮式系船柱導(dǎo)槽預(yù)埋件二期施工項(xiàng)目建設(shè)施工時(shí)，施工工期比較長，成本投入比較高，施工效率也會(huì)比較差。為解決上述難題，需要通過變更設(shè)計(jì)方案，取消二期混凝土澆筑，采用預(yù)埋件一期安裝技術(shù)，在閘墻模板安裝前進(jìn)行系船柱導(dǎo)槽埋件安裝，最后完成整體的澆筑混凝土。

2.安裝浮式系船柱預(yù)埋件

施工工藝流程：測量放線→起重設(shè)備就位→預(yù)埋件吊裝→測量復(fù)核→預(yù)埋件加固→完成安裝。

2.1 預(yù)埋件組裝

在已經(jīng)硬化的場地根據(jù)浮式系船柱預(yù)埋件設(shè)計(jì)尺寸，利用槽鋼和工字鋼制作內(nèi)撐輔助拼裝平臺(tái)，拼裝平臺(tái)應(yīng)小于設(shè)計(jì)尺寸，在拼裝平臺(tái)上固定調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整預(yù)埋件尺寸，使用鋼管、槽鋼等鋼材對調(diào)整好的預(yù)埋件進(jìn)行加固成一個(gè)整體。由于單節(jié)浮式系船柱導(dǎo)槽預(yù)埋件由對稱的兩葉預(yù)埋件組成，每葉預(yù)埋件由一片導(dǎo)軌和一片護(hù)角組成，所以平臺(tái)由兩部分組成，一部分為兩個(gè)單葉拼裝平臺(tái)，另一部分為一個(gè)整體拼裝平臺(tái)。

將對稱的兩片導(dǎo)軌和兩片護(hù)角分別在兩個(gè)單葉拼裝平臺(tái)就位，使用固定在拼裝平臺(tái)的調(diào)節(jié)螺栓對預(yù)埋件進(jìn)行尺寸微調(diào)，調(diào)整尺寸，焊接護(hù)角和導(dǎo)軌。

兩葉預(yù)埋件拼裝好完畢后吊至整體拼裝平臺(tái)，使用固定在平臺(tái)上的調(diào)節(jié)螺栓和手拉葫蘆調(diào)節(jié)整體尺寸，最后使用鋼管、槽鋼等鋼材將兩葉預(yù)埋件采用內(nèi)撐法連接成一個(gè)整體。

2.2 預(yù)埋件測量控制

1）將測量控制點(diǎn)設(shè)置預(yù)埋件底部混凝土面上，確保預(yù)埋件安裝精度，為后續(xù)的檢查調(diào)整提供便利。

2）使用十字線法進(jìn)行測量控制工作，不僅能夠保證測量施工精準(zhǔn)度，還能夠及時(shí)地開展復(fù)核操作。

3）以測量控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，將預(yù)埋件底部托架設(shè)置在混凝土上，預(yù)埋件的固定點(diǎn)和支撐由托架來承擔(dān)，托架的主要材質(zhì)為I12工字鋼，托架標(biāo)高要保持在51m左右。

2.3 預(yù)埋件底層單元節(jié)（首裝節(jié)）安裝

1）安裝預(yù)埋件底層時(shí)，要對高程、垂直度和中心位置進(jìn)行合理化的管控。

2）底部托架高程已經(jīng)過水平校核，預(yù)埋件安裝時(shí)標(biāo)高不會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。

3）預(yù)埋件運(yùn)至現(xiàn)場后由75t履帶吊進(jìn)行安裝，吊裝提升過程中15m周邊嚴(yán)禁人員進(jìn)入。

4）在安裝施工時(shí)，將4臺(tái)10t螺旋千斤頂設(shè)置在托架的4個(gè)角點(diǎn)位置處。

5）將預(yù)埋件吊運(yùn)到托架中心位置以后，使用工具對其進(jìn)行仔細(xì)檢查，一旦出現(xiàn)偏差，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整工作，確?？刂泣c(diǎn)與中心線對齊。測量底部中心與預(yù)埋件下部中心完全吻合以后，使用吊線錘對其垂直度進(jìn)行再次的檢查。

6）剛性整體組裝時(shí)，應(yīng)在制造廠內(nèi)完成施工建設(shè)任務(wù)。

7）在上、下游側(cè)面和背水面施工時(shí)，需要在預(yù)埋鋼筋上使用12#槽鋼來對預(yù)埋件進(jìn)行斜拉固定，將千斤頂撤掉后，對中心位置進(jìn)行再次的檢查，確保沒有任何問題以后，方可將吊繩撤掉[2]。

8）在加固焊接施工的過程中，受焊接收縮的影響，預(yù)埋件會(huì)有位移的情況發(fā)生，所以在型鋼加固施工時(shí)，一端要使用搭接焊接的方式處理，最后才能焊接施工。

吊裝鋼絲繩選用計(jì)算：采用φ28mm、公稱強(qiáng)度1850MPa的6×37股鋼絲繩，最小破斷力為544.5kN。其計(jì)算公式如下：

P=Q/ncosα

公式中：每根鋼絲繩所受的拉力設(shè)置為P，單位為kN；起重設(shè)備的重力設(shè)置為Q，單位為kN；使用鋼絲繩的根數(shù)設(shè)置為n，單位為根；鋼絲繩與鉛垂線的夾角設(shè)置為α，單位為度（°）。

即：P=80/（2×0.53）=75.47kN

544.5/75.47=7.21＞6，則保險(xiǎn)系數(shù)為7.21＞6，滿足規(guī)范要求。

2.4 中間單元節(jié)安裝

安裝中間單元時(shí)，要對其垂直度和平面位置進(jìn)行合理化的控制，下段單元節(jié)預(yù)埋件已經(jīng)完全固定好，經(jīng)過復(fù)測已經(jīng)滿足施工建設(shè)的相關(guān)要求，在對接上段和下段時(shí)，需要與下段的單元預(yù)埋件保持對齊的狀態(tài)，確保垂直度滿足設(shè)計(jì)的要求，使用雙面滿焊的方式處理連接位置處。

2.5 單元節(jié)內(nèi)支撐拆除

混凝土滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)后，方可拆除內(nèi)部支撐。在拆除施工時(shí)，施工順序?yàn)樽陨隙?，在拆除施工的過程中，對焊點(diǎn)進(jìn)行打磨，使其保持光滑的狀態(tài)，打磨施工結(jié)束以后，及時(shí)開展防腐處理工作。

2.6 預(yù)埋件焊接要求

1）對接焊縫。使用對接焊的方式處理預(yù)埋件，將坡口在預(yù)埋件上預(yù)留好，使用二氧化碳?xì)怏w來完成保護(hù)焊施工。以施工圖紙為依據(jù)，使用三類焊縫的方式處理預(yù)埋件。焊縫外形要確保飽滿、均勻，不得出現(xiàn)氣孔、咬邊的情況發(fā)生[3]。

2）驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。如表1所示。

表1 預(yù)埋件焊接驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

3）檢測標(biāo)準(zhǔn)。以《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》(NB/T 35045-2014)的相關(guān)規(guī)范為依托來開展新相關(guān)的檢測工作。

2.7 預(yù)埋件防腐要求

1）在金屬結(jié)構(gòu)噴鋅施工以前，需要將其表面的銹跡處理干凈，除銹等級要保持在Sa2.5等級以上。

2）噴鋅施工結(jié)束以后，應(yīng)及時(shí)開展涂料封閉處理施工任務(wù)，使用兩道環(huán)氧富鋅底漆來當(dāng)做封閉材料，厚度要保持在0.04mm以上。預(yù)埋件防腐涂料厚度要求如表2所示。

表2 預(yù)埋件防腐涂料厚度要求

3）本預(yù)埋件出廠時(shí)已統(tǒng)一進(jìn)行防腐，現(xiàn)場防腐主要是焊接部位。防腐材料由預(yù)埋件制作廠家統(tǒng)一提供或采購相同材料。

4）在具體的施工過程中，以廠家的防腐施工技術(shù)要求為依據(jù)，涂層要確保噴涂的均勻，不能有漏噴的情況出現(xiàn)，確保其施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)的要求完全一致。

5）采用涂層厚度測量儀進(jìn)行厚度檢測，每個(gè)預(yù)埋件檢測不少于10個(gè)點(diǎn)，合格率≥85%。

2.8 安裝質(zhì)量控制

紅花二線船閘浮式系船柱預(yù)埋件一期安裝質(zhì)量控制需要從以下三個(gè)方面展開：

1）安全方面：隨著倉位的不斷升高會(huì)逐漸形成安裝和土建相互交叉作業(yè)、高空作業(yè)等情況，時(shí)間緊、任務(wù)重、工期短，需要做好安全方面的工作。

2）進(jìn)度方面：由于船閘浮式系船柱預(yù)埋件制造的缺陷，將其暫定為不可預(yù)見的因素，這一因素的出現(xiàn)將會(huì)對預(yù)埋件的安裝質(zhì)量帶來直接影響，增加安裝難度，使安裝工作不具備連續(xù)性。

3）質(zhì)量方面：船閘浮式系船柱預(yù)埋件安裝的主要目的是保證浮筒能夠在導(dǎo)軌內(nèi)升降自如，避免出現(xiàn)卡堵的情況。

2.9 維護(hù)與保養(yǎng)

要想消除船舶安全過閘中的危害，其中也包括由于浮柱卡柱對船舶安全構(gòu)成的威脅，只有保證了浮柱良好的工作狀態(tài)，才能夠保證過閘的安全。因此，對于浮柱卡柱的問題可采取如下應(yīng)對措施：

1）滾輪上時(shí)間浸泡在水中發(fā)生銹蝕。解決辦法：定期檢查并按時(shí)涂抹油脂、避免碰撞，一旦發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行排除和修復(fù)。

2）槽鋼軌道發(fā)生銹蝕或者有異物卡入其中，原因?yàn)橥繉拥谋ｐB(yǎng)時(shí)間間隔太長，水上漂浮物較多。解決辦法；定期對軌道進(jìn)行除銹和涂刷防銹漆，靜止在閘室內(nèi)拋棄雜物，一旦發(fā)現(xiàn)槽內(nèi)有懸浮物質(zhì)應(yīng)當(dāng)立即清除。

3.預(yù)埋件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

以施工技術(shù)規(guī)范為依據(jù)，對于浮式系船柱預(yù)埋件來說，驗(yàn)收工作中，要對導(dǎo)軌槽進(jìn)行仔細(xì)的核驗(yàn)，具體檢驗(yàn)的內(nèi)容詳見表3 ，浮式系船柱垂直度檢測項(xiàng)目的具體內(nèi)容詳見表4。

表3 導(dǎo)軌槽檢驗(yàn)

表4 系船柱垂直度檢測

4.技術(shù)特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

相對于傳統(tǒng)的浮式系船柱導(dǎo)槽二期安裝技術(shù)，一期安裝技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1）與傳統(tǒng)的浮式系船柱預(yù)埋件施工項(xiàng)目比較，二期安裝施工技術(shù)與一期安裝施工技術(shù)比較接近，操作性較強(qiáng)，施工技術(shù)更先進(jìn)。浮式系船柱預(yù)埋件一期安裝技術(shù)在原傳統(tǒng)的二期安裝澆筑的工藝基礎(chǔ)上取消了二期結(jié)構(gòu)，減少了一期預(yù)留槽模板安裝、一期預(yù)留插筋安裝、二期模板安裝、二期結(jié)構(gòu)混凝土澆筑等工序，提高了施工效率。同時(shí)，二期安裝技術(shù)還減少了這些工序施工過程中的人工費(fèi)、吊機(jī)臺(tái)班費(fèi)、泵車臺(tái)班費(fèi)、其他機(jī)具使用費(fèi)、材料費(fèi)等方面的各項(xiàng)費(fèi)用，節(jié)約了成本。

（2）采用浮式系船柱預(yù)埋件一期安裝技術(shù)，作業(yè)人員直接在整體結(jié)構(gòu)倉面進(jìn)行預(yù)埋件安裝，作業(yè)空間大，且可以利用邊墻模板平臺(tái)作為操作平臺(tái)，避免了二期安裝狹小空間的高空作業(yè)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，該技術(shù)不需改變原結(jié)構(gòu)分層高度，不增加因此而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）采用浮式系船柱預(yù)埋件一期安裝技術(shù)，取消了一期結(jié)構(gòu)預(yù)留槽，降低了出現(xiàn)蜂窩麻面等質(zhì)量通病，有效避免了一期與二期結(jié)構(gòu)之間的錯(cuò)臺(tái)問題。

5.結(jié)語

在廣西柳江紅花水利樞紐二線船閘土建Ⅲ標(biāo)工程項(xiàng)目建設(shè)施工時(shí)，浮式系船柱預(yù)埋件的長度＞1000m，安裝施工精度與設(shè)計(jì)的要求完全一致，合格率也比較高。該技術(shù)自應(yīng)用以來，未出現(xiàn)安全、質(zhì)量事故，縮短了二期結(jié)構(gòu)施工工期約4個(gè)月。

對于船閘浮式系船柱預(yù)埋件一期工程項(xiàng)目來說，其安裝技術(shù)具有較強(qiáng)的可操作性，施工工藝先進(jìn)。該技術(shù)的應(yīng)用，可提高船閘整體施工質(zhì)量，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約施工成本，提高施工效率，有利于縮短閘首施工工期和項(xiàng)目整體完工時(shí)間，對船閘主體結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度和節(jié)點(diǎn)按時(shí)履約提供了有力保證。

船閘浮式系船柱預(yù)埋件一期安裝技術(shù)的應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)二期安裝的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、高效、安全的目標(biāo)。