水電站引水洞襯砌施工方案研究
時間:2022-03-24 04:01:46
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1工程概況
萬家口子水電站引水系統(tǒng)布置在右岸山體內(nèi),由進(jìn)水口、引水隧洞及壓力管道組成,采用一洞雙機的布置方式,引水隧洞進(jìn)口樁號為引0+000.00m,1#岔管洞出口樁號為引0+481.366m,2#岔管洞出口樁號為引0+485.478m。進(jìn)口中心高程為1403.00m,出口中心高程與廠房安裝高程相同,為1297.70m。由漸變段、上平段、水平轉(zhuǎn)彎段、上彎段、斜井段、下彎段和下平段、岔管段組成,自樁號引0+308.982m起往洞出口方向設(shè)計為有鋼管段。設(shè)計開挖斷面為馬蹄形,無鋼管段洞涇為7.0m,斜井有鋼管段、下彎段與下平段洞涇為6.0m,經(jīng)過分叉分為兩條直徑為4.0m的鋼管。根據(jù)施工布置實際情況,將右岸引水隧洞襯砌分為兩大類,一類為無鋼襯段,一類為有鋼襯段。無鋼襯段引水隧洞鋼筋混凝土襯砌施工需在壓力鋼管安裝完畢后進(jìn)行,該襯砌段包括上平段、上彎段及大部分斜井段,長約352m。有鋼襯段引水隧洞鋼筋混凝土襯砌施工需在壓力鋼管安裝完畢后進(jìn)行,該襯砌段包括下平段、下彎段及斜井段,長約180m。本文主要對無鋼襯段的方案進(jìn)行討論。
2施工特點
引水洞襯砌混凝土斷面尺寸不同,施工空間狹窄,混凝土入倉及澆筑施工難度大。壓力鋼管安裝與土建施工交叉進(jìn)行,工期緊,施工相互干擾大,洞內(nèi)壓力鋼管焊接作業(yè)煙塵大,作業(yè)環(huán)境較差。引水隧洞無支洞,洞內(nèi)空間有限,工期緊張,幾個工作面同時進(jìn)行施工,洞內(nèi)交通困難;洞內(nèi)無法使用大型起吊設(shè)備,混凝土澆筑材料運輸工作需要人工搬運,人員投入較大。
3施工方案
鑒于該部位工期緊,工程量大,地質(zhì)條件差的特點,項目部對引水洞襯砌制定了兩套施工方案。3.1方案一。無鋼襯段擬采取襯砌由洞出口往進(jìn)口方向分兩次澆筑,先澆底拱,再澆邊墻頂拱。底拱混凝土采用穿行式鋼模臺車施工,邊墻頂拱采用鋼模臺車施工,平面轉(zhuǎn)彎段砼混凝土施工時,適當(dāng)縮小分段長度,段間用木模過渡,上彎弧段按常規(guī)方法施工。本工程有鋼襯全長約180m,主要包括斜井段、下彎段、下平段、岔管段、1#岔管段、2#岔管段。1#岔管段襯砌施工:施工方案由于門機布置于1#岔管洞之上,根據(jù)現(xiàn)場鋼拱與巖石范圍內(nèi)進(jìn)行混凝土襯砌,襯砌分兩次澆筑,先澆底拱,再澆邊頂拱。底拱混凝土采用穿行式鋼模臺車施工,邊頂拱采用鋼模臺車施工。有鋼襯混凝土施工方案有鋼襯混凝土由斜井段往岔管段方向分段進(jìn)行施工。壓力鋼管在洞外加工成3m一段的管形,洞內(nèi)采用運管小車運到洞內(nèi)安裝焊接到一個作業(yè)段長度后,再進(jìn)行混凝土回填。3.2方案二。采用全斷面襯砌法。擬開辟多個工作面,同時進(jìn)行襯砌,規(guī)劃如下:3.2.1斜井有鋼管段、下彎段。該段壓力鋼管安裝與鋼筋綁扎輪流實施,最后再進(jìn)行一次性澆筑。3.2.2斜井無鋼管段(斜洞上半段)。該段采用組合鋼模板與鋼桁架組合拼裝的方式支模。采用一套桁架組合鋼模板,每一倉僅需進(jìn)行模板安裝即可進(jìn)行澆筑。臺車軌道隨著澆筑上升。為避免上述兩段同時施工的相互影響,在斜洞上半段與上平段施工前,將上平段臺車軌道拆除,將斜洞上半段的襯砌鋼筋(成品)預(yù)先進(jìn)洞,運至上平洞末段堆放,襯砌模板,鋼桁架、焊接、切割等小型設(shè)備也同時運入放置。此步驟完成后,斜井無鋼管段即可進(jìn)行鋼筋綁扎與預(yù)埋件埋設(shè)。桁架和鋼模板同樣運用運管臺車下運至倉面(對于首段),拼裝鋼桁架和組合鋼模板,對端頭采用散拼鋼模和木模進(jìn)行封閉,埋設(shè)止水,封頭時在洞底和洞頂部位均預(yù)留砼進(jìn)料口。一段澆筑完,進(jìn)入上部段循環(huán)作業(yè),模板及桁架由下部段拆轉(zhuǎn)使用,臺車軌道隨澆筑上升而逐段拆除。3.2.3上彎段、局部上平段、水平轉(zhuǎn)彎段。采用與斜井無鋼管段同樣的施工方案,上彎段單倉12m或15m,上平段末段采用單倉12m,水平轉(zhuǎn)彎段采用單倉15m,均采用對拼裝鋼模板后余出的縫隙部位,采用木模板現(xiàn)場鑲補。3.2.4上平段(鋼模臺車襯砌段)。上平段A1段(引0+015.000~引0+073.473)及A3段(引0+117.159~引0+207.159)模板采用全圓針梁式鋼模臺車。臺車制作時間為40d。針梁式臺車襯砌時,底、邊、頂一次性成型,立模、拆模由舉升油缸、脫模油缸完成,定位找正由舉升油缸和平移油缸執(zhí)行。臺車為自行式,安裝在臺車上的卷揚機使鋼模和針梁做相對運動,臺車便可向前移動。砼澆筑。由引水洞上游進(jìn)水口的泵機供料,砼直接由泵管入倉,不需溜槽輔助。清理出一小段后即刻進(jìn)行鋼筋綁扎,砼澆筑由引水洞上游進(jìn)水口的泵機供料。3.2.5漸變段。該段由方變圓,襯砌厚度為1000mm,施工難度較大,耗時長,同時又是引水隧洞的入口段,為輸送材料的必經(jīng)之路,該段的施工影響了洞內(nèi)材料的運輸。首先進(jìn)行該段底部小部分施工,再搭設(shè)可通車的排架進(jìn)行剩余部分的襯砌施工。進(jìn)口漸變段(引0+000~引0+015.000)整套模板由方木條桁架和木面板兩部分組成,面板大部分使用20mm厚杉木板,桁架采用60mm×80mm方木條,面板所有縫隙都刮膩子嵌縫,涂脫模劑。邊墻部位使用定型組合鋼模板。漸變段擬分為6個單元,2.5m做一個單元,一個單元內(nèi)放置5個木桁架,單元內(nèi)兩個桁架直接間距為0.61m。模板分榀在木模廠室內(nèi)平臺制作成單元,在室外平臺預(yù)裝。制作完畢后,在室外拼裝平臺上預(yù)拼裝,經(jīng)測量檢查合格后,吊運到現(xiàn)場安裝。漸變段分三個施工階段,先完成底部施工,再搭設(shè)可通車進(jìn)洞內(nèi)的排架,再進(jìn)行剩余部分的施工。
4方案比選
4.1工期。(1)方案一:依據(jù)以往該類工程施工經(jīng)驗,將控制工期的各工序施工(注:部分鋼管外包回填泵送混凝土施工不在直線工期上)總工期約269d。(2)方案二:采用全斷面襯砌法。首先進(jìn)行斜坡洞段的襯砌施工,之后進(jìn)行上平段與漸變段的施工,上平段采用全圓針梁式鋼模襯砌臺車進(jìn)行施工。擬開辟多個工作面,同時進(jìn)行襯砌,總工期182d。4.2成本對比。(1)方案一:資源及人力配置相應(yīng)成本為3490.25萬元。(2)方案二:資源及人員配置相應(yīng)成本為847.91萬元。4.3方案選擇。從兩套方案綜合性對比分析結(jié)果看,方案一底拱和頂拱分開施工,相對簡單,施工干擾小,易于組織施工,但是工期明顯比方案二長,且成本高。方案二施工復(fù)雜,必須由經(jīng)驗豐富,技術(shù)強的施工隊伍精心組織,合理安排,才能完成。但方案二在成本花費及工期方面都有巨大優(yōu)勢,因此選擇方案二作為正式施工方案。廣西水電工程局按此方案施工,實際工期為178d,實際花費成本830萬元,將技術(shù)方案轉(zhuǎn)化為工程成果,取得良好效果。
5結(jié)語
萬家口子水電站已經(jīng)發(fā)電投產(chǎn)兩年左右,在發(fā)電機組停機檢修期間,對引水隧洞進(jìn)行檢查,洞身完好無損,說明通過采取新技術(shù)、新型機械設(shè)備,可以保證施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]張志誠,陳緒春,林義興,等.三峽工程右岸地下電站引水洞襯砌混凝土施工全過程監(jiān)測及仿真分析[J].大壩與安全,2005(4):44-46.
作者:劉國峰 單位:廣西桂能工程咨詢集團有限公司
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