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摘要:以清河水庫除險加固工程中右岸泄洪洞新建隧洞為例,結(jié)合拉模與定型模板施工工藝特點,分析了兩者在隧洞襯砌施工中設(shè)計及綜合運用。實踐證明:在隧洞襯砌施工中采用拉模與定型鋼模板綜合施工方案,既保證了襯砌混凝土質(zhì)量,又節(jié)約了工期及異型模板的制作費用,促進了在實際工程中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:泄洪洞;拉模;定型模板;襯砌
1工程概況
清河水庫位于鐵嶺市清河區(qū)境內(nèi)、遼河支流清河的下游,是遼河流域的重要水利樞紐工程之一,是一座以防洪、灌溉為主,多年調(diào)節(jié)的大(2)型水利樞紐工程[1],水庫總庫容9.68億m3。右岸泄洪洞位于清河水庫大壩右岸,為圓型有壓隧洞,洞徑4.00m。本次除險加固工程中,結(jié)合清河水庫供水取水頭部及輸水改造工程,自調(diào)壓井至出口新建長115.67m、洞徑4m的泄洪洞,全洞洞身采用全斷面C30F250W6鋼筋混凝土襯砌[2],樁號0-004.75~0-115.67段襯砌厚度0.35m,隧洞出口段(0+000~0-004.75)為鋼襯段,襯砌厚度0.7m。襯砌混凝土10m為一標準段,標準段間設(shè)伸縮縫。計劃在4月20日開始襯砌混凝土澆筑,6月10日前完成新建隧洞襯砌施工。
2襯砌施工方案選擇
右岸泄洪洞新建隧洞長115.67m,位于天然洪溝中,不宜采用鋼模臺車作業(yè)。新建隧洞襯砌混凝土553.3m3,鋼筋制安39.8t,橡膠止水175.6m。若全部采用現(xiàn)支定制異型鋼模板施工方案,每個襯砌段(長度10m)需要近33t模板及支撐,再加上混凝土等強時間,拆模支模時間[3],將會造成工期的延誤,且定制模板周轉(zhuǎn)利用率低,造成工程成本增加。拉模施工具有施工速度快、一體成型、施工質(zhì)量好、經(jīng)濟效益高的特點[4],已在諸多工程中取得良好效果。綜合考慮各施工方案的特點,本項目擬采用拉模與定型模板相結(jié)合的綜合施工方案,即每段混凝土分兩個階段澆筑;第一階段混凝土澆筑底拱∠120°范圍,采用拉模方式澆筑;第二階段澆筑邊頂拱混凝土,采用組合鋼模板形式澆筑。先澆筑樁號0-004.75至樁號0-115.67段混凝土,最后澆筑鋼襯段(樁號0-004.75~0+000)混凝土。
3襯砌混凝土澆筑施工
3.1拉模制作
拉模體系分為底部模板、支撐系統(tǒng)、軌道三個部分。底部模板采用3mm錳鋼做成弧形板箱形式(圓弧半徑2m),板箱厚度0.1m,寬1m,長4.18m(弧長)。板箱內(nèi)部每20cm焊接1道鋼肋,作為板箱內(nèi)部支撐。支撐體系主支撐采用5mm厚10cm×10cm方管,兩側(cè)副支撐采用5mm厚8cm×8cm方鋼。拉模系統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)如圖1,拉模模板立面如圖2。
3.2異型鋼模板設(shè)計制作
異型鋼模板在專業(yè)生產(chǎn)異型鋼模板廠家訂購。訂購鋼模尺寸P3010和P3012兩種,模板板厚3mm?;⌒文0鍢邮饺鐖D3?;⌒武撃0灏?個標準澆筑倉面加工生產(chǎn),每個倉面261塊P3010模板,29塊P3012模板。共計生產(chǎn)P3010模板522塊,P3012模板58塊。異型鋼模板采用鋼拱架形式支撐。鋼拱架采用16工字鋼加工,間距1m布置,共加工22榀。每榀鋼拱架支撐分圓弧段支撐和水平支撐兩部分。圓弧段鋼拱架平均分成3段加工,每段鋼拱架端頭焊接8mm厚15mm×15mm鋼板,每塊鋼板設(shè)置4個準20螺栓,兩段鋼拱架之間用螺栓連接,每段拱架連接處加鋼支撐(厚3mm鋼管)。水平支撐布置在澆筑完成的底拱混凝土面上,水平支撐長3.2m。水平支撐與圓弧段支撐連接方式,同圓弧段連接方式。每榀鋼拱架間用8mm厚5×5角鋼連接,每兩榀鋼拱架間設(shè)置角鋼3道。組合鋼模板支撐體系如圖4。
3.3施工工序
施工工序為:清基→鋼筋綁扎→底拱模板支立→安裝橡膠止水→底拱混凝土澆筑→安裝邊頂拱模板→安裝橡膠止水、預(yù)埋灌漿管→邊頂拱混凝土澆筑→脫?!炷琉B(yǎng)護→下一循環(huán)。
3.4拉模模板安裝
基礎(chǔ)面驗收后,進行鋼筋綁扎施工,然后進行拉模軌道安裝。拉模軌道采用14號軌道鋼作為軌道,安裝時,在邊拱巖壁上側(cè)放出軌道中心線,根據(jù)軌道中心布置軌道錨筋,然后進行軌道安裝。軌道鋼固定方式為沿軌道方向布置上下2排錨筋,錨筋間距1m,錨入巖壁40cm。錨筋采用手風(fēng)鉆鉆孔,錨固劑錨固的方式固定。錨筋與軌道焊接牢固。軌道安裝加固完成后,將拉模模板體系安裝后在軌道上進行試車,經(jīng)驗收合格后,進行混凝土澆筑。拉模模板體系在澆筑時采用牽引力為5t手扳葫蘆牽引行進。手板葫蘆在邊拱兩側(cè)各設(shè)置1個?;炷翝仓霸诰嚯x待澆面10m位置,邊拱兩側(cè)預(yù)埋C25錨筋,錨筋外露10cm,錨入巖壁深度0.5m,并用錨固劑錨固。手板葫蘆固定在錨筋上,牽引端與拉模模板體系預(yù)設(shè)牽引點相連,澆筑時牽引拉模模板體系向前行進。
3.5組合鋼模板安裝
模板安裝前,應(yīng)檢查開挖斷面輪廓、中線及高程,將模板板面清理干凈,并涂刷脫模劑。模板支立時符合下列規(guī)定:相鄰兩塊模板間高差不大于2mm;模板局部表面不平整度小于5mm;軸線位置允許偏差小于5mm;底模上表面標高允許偏差小于5mm。模板與混凝土的接觸面及各塊模板接縫處,結(jié)合緊密,防止漏漿,以保證混凝土表面的平整度及密實性。由于開挖輪廓不規(guī)則,模端封堵可采用木模板,與安裝止水片同時進行。端頭封堵面要平整、牢固、密實。鋼模板采用鋼拱架進行加固,加固時鋼拱架支撐桿底部應(yīng)加設(shè)鋼墊板,支撐在已完成的底拱混凝土面上,然后依次安裝邊頂拱鋼拱架。鋼拱架支撐間距為每榀1m。安裝時用鐵絲將鋼模板固定在鋼拱架上,使鋼拱架與模板緊貼。每榀鋼拱架之間用角鋼連接,使倉面內(nèi)鋼拱架形成整體。鋼模板及鋼拱架組裝要牢固、穩(wěn)定,以免影響混凝土襯砌質(zhì)量。
3.6頂拱進料口設(shè)置
每個澆筑倉段(10m)頂拱位置設(shè)6個進料口(間距5m),以便澆筑混凝土。其位置至混凝土待澆面高度不超過1.5m,并滿足振搗要求,保證振搗密實;其次為振搗人員提供便于平倉振搗的作業(yè)空間,可采用間隔預(yù)留一塊P3015模板為后裝模板。邊頂拱混凝土進料口設(shè)置如圖5。
3.7襯砌混凝土澆筑
混凝土澆筑前,對倉面進行檢查。檢查內(nèi)容包括:基面處理、已澆筑混凝土面的清理及模板、鋼筋、止水帶等埋設(shè)和安裝,待監(jiān)理驗收合格后,方可進行混凝土澆筑。底拱混凝土澆筑時,由下至上依次下料澆筑,澆筑時控制混凝土入倉速度?;炷寥雮}后及時振搗。當(dāng)澆筑的混凝土強度達到0.2~0.4MPa時進行滑行,滑行后根據(jù)面層情況進行人工抹面處理,抹面的同時在兩側(cè)邊拱混凝土面中心布置一排5cm×8cm木枋,木枋深入混凝土面5cm,待混凝土終凝前取出,形成凹槽(止水槽)。邊頂拱混凝土澆筑時,兩側(cè)邊墻混凝土澆筑面高差控制在50cm以內(nèi),在鋼模上預(yù)留有進料口,混凝土泵管由預(yù)留進料口入倉,操作人員也通過預(yù)留進料口進行攤鋪、振搗。當(dāng)澆筑到頂拱時,混凝土從中間進料口下料逐漸退至澆筑段端口,最后在壓力狀態(tài)下封拱。振搗采用準30軟軸插入式振搗器振搗,附著式平板振搗器輔助振搗?;炷翝仓绕絺}后振搗,嚴禁以振搗代替平倉。振搗時間以混凝土粗骨料不再顯著下沉,并開始泛漿為準,避免欠振或過振[5]。鋪料厚度不得大于振搗棒長度的1.25倍?;炷琳駬v時振搗間距不大于振搗器影響半徑的0.5倍,振搗上一層混凝土?xí)r將振搗棒插入下一層混凝土5cm。底板混凝土澆筑時,混凝土因澆筑速度及壓力易產(chǎn)生氣泡,出現(xiàn)蜂窩、麻面現(xiàn)象。振搗時加強對該處振搗,防止過振或漏振。
3.8出口鋼襯段混凝土澆筑
鋼襯段(樁號0-004.75~0+000)混凝土在壓力鋼管安裝完成后施工。鋼襯段混凝土采取全斷面一次澆筑完成,澆筑時由里向外分層澆筑。混凝土采用混凝土輸送泵送混凝土入倉,混凝土入倉時控制混凝土澆筑速度。在澆筑邊拱時兩側(cè)混凝土面高差不大于50cm。混凝土入倉時人工平倉,準30軟軸插入式振搗器振搗。
4結(jié)語
(1)本項目建設(shè)過程中,采用拉模施工與定型模板相結(jié)合的綜合施工方案,解決了單獨使用拉?;蚨ㄐ湍0迨┕r工期和費用之間的難題,既保證了襯砌混凝土質(zhì)量,又節(jié)約了工期和投資,取得了良好的效果。(2)拉模施工仍有不足之處需要改進,模體自重、混凝土和模板之間的摩阻力及操作平臺上的荷載,都是通過軌道傳給兩端的支撐桿,因此拉模行走裝置的精度控制、支撐桿的加固方式及穩(wěn)定性需要進一步研究。
參考文獻:
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作者:張傳傳 單位:遼寧省清河水庫管理局有限責(zé)任公司