动水条件下混凝土围堰的施工方法

'。_水利水电施工2010·第6期总第123期动水条件下混凝土围堰的施工方法学蔡振峰／(中国水利水电第十一局有限公司)【摘要】围堰施工成功是水工建筑物主体施工正式开始的标志。围堰形式各有不同，随边界条件的变化而改变，当受边界条件限制，常用的围堰形式无法实施时，混凝土围堰不失为理想的形式之一。然而，当河水在流动状态时，特别是水流方向和流量变化的条件下，混凝土围堰实施也遭遇到很多困难中国水利水电第十一局有限公司承建的安徽陈村电站扩机改建工程施工围堰就是在这种条件下成功实施的。【关键词】动力条件混凝土围堰陈村电站施．Y-多见，存l住以下诸多困难：1工程概况(1)模板同定十分复杂：动水条件F作用于模板上力的方I≈、大小小断改变，模板必须向同定。安徽陈村电站扩机1二程厂房布置在原安装问下游侧1(2)对操作人员要求高：整体现浇混凝土模板施1是号机尾水区与底孔出L_『段之间，宽度(左方向)为一项专业施丁，然而在水下需要作业人员同时具备潜水15．Om，长度(上下游方向)为24．9m。工与模板工双重的能力，当在动水条件下则更难。南于受现场条件的限制，设汁单位对f{已知的所(3)存动水条件下，水下地形及沉积物情况难以确有用堰形式进行比较，最终确定采Ⅲ重力式水下繁体现定。模板没计与施工将十分困难，即便是f{J潜水人员在浇混凝土堰。水下进行操作，其功效也将受到极大的限制。围堰挡水标准按3台机组满发时的下游水位高程(4)安全问题突出：电站尾水的流态复杂，潜水人员61．2m进行设计，堰顶高程为62m；在老厂小发电时，本身的稳定将非常困难，特别足在突然开机发电或关机下游尾水位为高程59．5m。同堰施T时尾水平均水深为8．Om，最大水深为12．8m；即使3台机组发电，尾水时，水下作、世人员的人身安全将受到极大的威胁。区仍有7m水深和一定流速。为此，就要解决上述r木]难。必须从施丁方法f解决堰南纵向尉堰和横向围堰组成“L”形平面，上问题：①要尽可能减少水下作、；②要尽呵能减小模板游紧贴电站尾水平台，下游与尾水左岸岸边连接。l其中面积，从而减小位面积模板上水的推力；③要采用可纵向同堰长度为j5．Om，横向嗣堰长度为42．Om。工程靠的模板结构形式且保证混凝土嗣堰的防渗性能。总量约3700m。，混凝土标号为(：1j。堰基础表层有厚约1．Om左右的砾石覆盖层，下部为石3围堰施工方案的设计英砂岩夹砂质页岩或泥质砂岩，岩性较坚硬。经实测，陶堰所处基岩的起伏差较大，高程在48．4～53．Om之间，局部高3．1围堰体形设计羞约lore。纵向匍般基础局部为老混凝土面，高程为6．Om。将“重力式整体现浇混凝土同堰”划分为若干段、按照招标文件要求，同堰施]：期间不得影响老厂发电，此，必须突破存动水条件下实施水下混凝土同堰块，如同混凝土重力坝一样。根据本工程交际条件，将施工的技术难题。横向陶堰分成16段，标准段K2．44m，每一段又分成甲、乙、丙块(顺水流方向)，甲、乙块为堰体的前后2围堰施工方法的设计思路块，宽度为2．44m，皆为干地拼装模板，用吊车将模板沉入水中灌注水下混凝土。丙块为堰体中问夹仓，宽在动水条件下实施重力式整体现浇混凝土堰似不2．Om，丙块底部浇一部分水下混凝土。中上部在夹仓内·8· 导截流工程抽干水后作旱地浇筑。纵向围堰共划分22段，纵向围堰业量；后期利用塔吊吊装模板入水，水上平台微调就位。高度仅6．5m，段长和宽度均采用2．44m的单排柱体，皆4．2钢架制作为干地拼装模板，用吊车将模板沉入水中灌注水下混凝预先做好钢架。尺寸为90cm×244cm，高度为土。经验算每段块平面尺寸采用2．44mN2．44m，能确保224cm(可根据现场情况调整，但做好后的钢架必须人能单块混凝土成型后独立稳定的同时围堰整体稳定。搬动，浮体能够载运)，可用钢管、角钢、钢筋等焊接，3．2围堰施工方法必须保证钢架的坚同性和稳定性。采用“沉模跳仓进占随即跟进加密”的施工方法：4．3水下清基采用旱地拼装整体模板，吊车垂直将模板沉于水中，采围堰水下清基需清除围堰基础范围内的软弱、疏松用“垂直导管法”灌注混凝土，整体模板不再拆除；然部分，并清除散布在仓面底部的各种杂物，包括石渣、后，在旱地拼装单面模板，吊车垂直将模板沉于水中，淤泥、松动岩块以及老混凝土上的淤泥、苔藓等。石渣潜水人员将单面模板固定于已浇筑完的先浇整体模板上；及松动岩块，由专业潜水人员下水清至仓号之外，淤泥最后采用“垂直导管法”灌注微膨胀混凝土。即现浇块苔藓用钢丝刷刷除。清基完成后及时进行水下立模、浇为常规混凝土，后浇块为膨胀混凝土。筑，防止造成新的杂物汇集。3．3围堰整体性与防渗措施4．4起重架及施工平台的搭设利用“整体大型钢框竹胶模板”浇筑后不拆除，块、利用浮体搭简易龙门架，完成模板拼装、混凝土浇段分缝处犹如加设了钢键槽；利用竹胶模板遇水微膨胀筑，亦可采用三角支架的方式进行，以先浇的墩子作为性能和后浇块微膨胀混凝土的收缩补偿性能，从而提高起重架的基础，在基础上搭设=三角形支架，其两个支点块、缝问的防渗性能。固定在此墩子上，垂直高度约为3．5m。另一根采用钢丝3．4围堰基础稳定与防渗处理绳作为斜拉绳，拉在此墩子前一个先浇块上，调整钢丝根据基岩实际情况，采用斜锚杆稳定基础，采用预绳的长度来控制起重架的倾斜度，从而控制起吊模板的埋套管进行固结和帷幕灌浆，解决基础防渗问题。前进方向和距离。3．5围堰拆除方案施工平台：先在两个先浇块上各横两根钢管，并与预埋钢架连接，然后在此钢管两侧各横两根钢管挑向下在平水状态下，对需拆除段的分界处进行预裂爆破一仓，在此钢管上铺马道板作为施工平台，为保持施工后，再采用密孔分次起爆方法，每次爆破至需要拆除的平台稳定，可在架子下增设支撑钢管，直到架子稳定为高程。控制每次装药总量，确保爆破震波不影响周围建止。人行道两侧设扶手，并挂安全网。筑和设施。4．5立模4主要施工方法利用浮体将模板、钢架、拉杆等物运到施工平台附近，部分物件搬至施工平台。利用手拉葫芦将钢架吊起，4．1概述以钢架为内支撑立模，将模板与钢架连接，模板之间采用~14mm扣杆对拉，间距80cm，将模板加固就位后，沉围堰为4级建筑物，其挡水标准按3台机组满发时放入水，当钢架或模板顶离水面30cm时停止沉放，开始的下游水位61．2m进行设计，堰顶高程62m，围堰基础安装下一块钢架，并与上一块连接，然后进行模板安装，除局部坐落在原有混凝土建筑物上外，其余均坐落在覆安装就绪后再沉放，直到水底，并且模板顶部必须达到盖层清理后的岩石基础上。断面尺寸有244cm、466cm和设计高程。模板底部与岩面接触的缝隙，可在模板外用688cm。根据实际探测，围堰高度在3～13．5m之间。围麻袋混凝土(或袋装黏土)封堵。堰甲、乙块共有244cmx244cm的墩子32个(不包括断面为122cmX244cm及60cmX244cm的墩子5个)，相邻后浇块也采用类似方法：先浇块上挂手拉葫芦将模先浇块之间的夹仓回填微膨胀混凝土，其中断面为板吊起，在水面以上分块安装，模板两侧各距先浇块20~40cm，模板之间采用~14mm的对托圆钢拉杆，间距200cmN244cm仓号3O个，其他尺寸仓号6个。丙块夹80cm，将模板加固就位后，沉放入水，直到底部。仓21仓，先浇丙I块，待丙I块完成后，在甲、乙块之间布设钢支撑，钢支撑布设完毕后，抽干甲、乙块之间4．6PVC管施工的集水，最后旱地浇筑丙Ⅱ块混凝土。考虑到后期横向围堰的拆除和纵向围堰基岩的支护，前期利用竹排、油桶搭设水上作业平台，在平台上搭需对施工围堰预埋PVC管，以减少后期钻孔工作量，具设筒易龙门起重架，将模板、钢架吊起，在水面上进行模体要求如下：板钢架拼装，分段安装，逐步沉放入水，尽量减少水下作(1)纵向围堰预埋~lOOmmPVC管，主要目的是后·9· 水利水电施工2010·第6期总第123期期开挖时，如果地基岩石性质太差，可利用此孔对围堰半径”)有关。水下混凝土的扩散半径与水的深度、漏斗基础补打预应力锚索或锚筋，进行岩石支护。埋管尽量距水面高度以及管下VI埋置深度有关。本工程每个浇筑布置在围堰中心，间距为300cm左右，垂直布置。块设一根导管即可。(2)横向围堰预埋~,50mmPVC管，主要目的是在后4．7．5原材料选择及配合比期围堰拆除时作炮孔用。每个先浇块和后浇块各布置一(1)骨料：最大粒径小于管径的1／4，选用二级配。个，间距为lOOcm左右，尽量布置在每个浇筑块的中间，(2)砂：宜选用中粗砂，砂率一般比普通混凝土提高垂直布置。6～8％。(3)在横向围堰靠近纵向围堰侧，埋管需加密布置，(3)水灰比：根据对混凝土强度和施工和易性要求，间、排距均为50cm，梅花形布置。如埋管与模板或拉杆通过试验确定，一般用0．6。相矛盾，则埋管位置可适当调整，此处埋管也作炮孔用。(4)坍落度：根据导管直径及作用半径，坍落度可选由于此处距纵向围堰(完工后，纵向围堰不用拆除)较用不同数值，一般控制在l6～22cm。开始浇筑时用较小近，必须使用加密孔爆破。的坍落度，以后可用较大的坍落度。4．7混凝土灌注(5)外加剂：#lqJiJ剂的掺量通过试验确定。混凝土由拌和站集中拌制，混凝土输送泵输送，采4．8丙块浇筑及钢支撑布设用导管法浇筑，将拌和好的混凝土通过导管借助其自重在乙块和丙I块未施工完时外围围堰不得完全封闭，压力使之扩散。可在外围围堰预留一定宽度的缺口，使围堰内外侧水位4．7．1灌注程序始终保持一致。将导管置于灌注部位，下端管口距基础面小于当围堰甲块和乙块施工完毕以后，开始对丙I块进lOcm，准备一木球或袋装混凝土，木球挂尼龙绳，将木行施工，丙I块施工完成后，在甲块、乙块之间打钢支球放入导管，尼龙绳引出导管，然后开始下料(首次下撑(钢支撑采用~75mm钢管制作，钢管头上用铁楔子料坍落度要小一些)，料与尼龙绳推带着木球往下走，慢楔紧)，首先在略低于59．OOm处打一排(不抽水的情况慢放绳使球到达导管的底部，顶住岩石面，固定好绳索，下)，间距为lm。此支撑打完后，开始抽甲块、乙块之然后开始储料，导管以及导管上的漏斗、溜槽上的储料间的水，抽水时速度不宜太快，并要不断对围堰进行观斗、自卸汽车都要储满，确保一次灌注导管埋人混凝土测检查记录，观察渗水情况，水位下降1．5m后，再打的长度不小于lOOcm。料储够后，继续下料，可将绳索支撑，间距为1．5m。这样重复以上过程，一直到水剪断并同时将导管慢慢提起。剪绳索时，现场操作人员抽完。一定要分工明确，各负其责，相互配合，剪断绳索后漏通过抽水检查可确定渗水情况，如围堰渗水过大则斗绝不可断料，要连续下料，直到所储的料一次下完，要考虑进行灌浆，如围堰渗水小，则可直接在丙I块上并将导管内的水全部压出导管外。随后继续下料灌注，分仓，旱地浇筑混凝土，期间钢支撑不拆除，直接浇入边灌注混凝土边提升导管，导管每次提升高度应控制在混凝土中。0．2～O．6m，并逐节拆卸导管，至少每30rain测量一次仓内混凝土面高度和导管内混凝土面高度。最后直到混凝5基坑排水土浇至设计高程。4．7．2注意事项发电厂房基坑顺水流方向长约55m，垂直水流方向在灌注过程中，导管不得左右移动；导管埋人已浇宽约42m，所占总面积约2200m2。依据招标文件地质资混凝土内的深度始终保持不小于50-80cm。一经开始灌料，扩机厂房基坑范围内场地平整，仅表面有少量推移注，就要将混凝土连续灌注完毕。质覆盖，下部为石英细砂岩夹砂质页岩或泥质砂岩，岩灌注要控制混凝土面的上升速度，以减少混凝土对石较坚密，渗透系数较小，平均水深按7m考虑，则基坑模板的侧压力。排水量为15400m3。计划配备3寸泵5台，可以满足厂4．7．3导管设计房基坑排水条件。导管由漏斗、中间管和脚管组成。中间管两端有丝围堰施工完毕后，利用围堰顶，在62m高程搭设抽扣，中问管长度一般为每节1～2．5m，脚管为2m，其一水平台，布置水泵集中抽水，引管路排至围堰以外下游端有丝扣。河道内。为满足厂房干地施工需要，在基坑开挖过程中，导管直径选用58mm，采用普通钢管，壁厚围堰内侧设置排水沟，布置集水坑，集中抽排至围堰外。2．5mm。导管混凝土通过能力约2Om3／h。考虑到围堰稳定及安全，在基坑抽水过程中，一定4．7．4导管布置要边抽水边观察，严格控制基坑内的降水速度，确保围导管的布置与混凝土的扩散半径(亦称导管“作用堰安全。·1O·'