水电站大坝上游围堰水下混凝土的施工技术

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水电站大坝上游围堰水下混凝土的施工技术

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-01-21 2501


摘要:在水利工程建设过程中,水下混凝土施工一直是施工的重点和难点,在保证工程质量方面具有重要意义。基于此,本文对水电站大坝上游围堰水下混凝土的施工技术进行探讨。

关键词:水电站大坝;上游围堰;水下混凝土;施工技术

1工程简介

某水电站大坝工程施工基坑紧靠泄水闸,在布置上游围堰时,对原有建筑物的导墙进行了分段设计,为了不占用加固工程的施工基坑,混凝土围堰紧挨着导墙段进行设计。距导墙设计部位较远的位置设计为土石围堰。围堰为重力式水下混凝土结构,底宽为7.9m,底部的高程为821.00~835.00m。按照10年一遇的洪水标准进行设计。围堰最大高度为15m,顶部高程为837.00m。背水面按台阶设计,迎水面按直墙式设计。设计围堰轴长45m,混凝土浇筑量3500m3。

2工程施工特点

a.由于水下施工的难度高,施工工期比较紧。河水比较浑浊,施工时,施工人员完全靠感觉进行定位。此外,水下混凝土施工是在汛期前开始的,有效工期只有110d,工期短。b.由于水下混凝土的施工条件不好,存在一定的安全隐患。且由于施工区距离泄洪闸进口比较近,库区中的流态比较复杂。从资料来看,3~4月的温度大约在8℃左右,河水温度过低,会对人在水下进行立模、清基工作造成影响。c.对施工质量和施工技术要求比较高。该工程采用的重力式挡土围堰,要求具有良好的防渗能力和稳定性能。由于在浇筑混凝土时无法进行振捣,主要利用浆柱自身重力进行密实,因此,无法准确了解浇筑情况。为保证施工质量,需要将混凝土的配合比设计好。

3水下混凝土围堰设计

3.1围堰高程设计在设计围堰高程时,挡水按照12月至次年5月洪水频率的25%进行,由于水位为1330.02m,洪峰流量为942m3/s。根据河水的壅高和围堰的安全高度,确定上游围堰堰顶的高程为1331.23m[1],则围堰的高度为3.21~6.84m。围堰堰体的背水面坡比为0.51,迎水面坡比为0,顶部宽度为0.81m,围堰轴线断面底部的最大宽度为4.22m。3.2围堰结构断面的设计该工程设计围堰堰顶的最高高程为1331.23m,则围堰最大高度为3.21~6.84m,围堰堰体的顶部宽度为0.81m,背水面坡比为0.51,迎水面的坡比为0。围堰轴线底部的最大宽度为4.22m。3.3计算混凝土围堰的稳定性主要设计参数如下:将质地坚硬的岩石作为建基面,设置围堰高度为3.21~6.84m,如果单宽堰体为1m,则围堰的荷载主要来自水压力和自重。进行灌浆防渗处理后对基底扬压力进行计算。a.计算抗剪断强度。采用下式计算:K'=(f'∑W+CA)/∑P≥[K']式中K'———抗滑稳定安全系数,取3.1;f'———基岩接触面和堰体底板混凝土之间的抗剪断摩擦系数,取0.91;A———基础截面和堰体底板接触面的面积;C———基岩接触面和堰体底板混凝土的黏结力,取0.31MPa。经计算,抗滑稳定安全系数为7.1,大于3.0。达到了抗剪断的强度要求。b.计算抗剪强度。采用下式计算:F=f∑W/∑P≥[K]式中[K]———抗剪稳定安全系数,取1.06;f———基岩接触面与围堰堰体底板混凝土的抗摩擦系数,取0.66;∑P———作用在基础截面上的总水平力;∑W———作用在基础截面上的总垂直力。经计算,抗剪强度的K为1.146,大于1.05,符合抗剪强度的要求。

4上游围堰水下混凝土施工

4.1施工前准备施工前,按照围堰设计图纸进行结构边线和轴线控制点的测定,并利用水上浮标将标记做好,将对应的线和点引至陆地上。同时将浮箱、制作模板、专业人员、供电供风系统、施工器具等水下混凝土施工的准备工作做好。4.2开挖水下土方在开挖水下土方时,该工程使用小型挖泥船进行施工,在施工前,水电站有3d时间可以进行放水冲沙,在将水库的水位降低到824.00m时,安排使用PC405反铲对淤积层进行挖掘。4.3搭设施工平台由于该工程是水上施工,需要搭设水上施工平台。施工平台主要由浮箱拼接而成。其中浮吊船、模板安装船、工作船各一艘,利用6个大小为6m×1.5m×3m的浮箱拼成浇筑船,在浇筑船的中间围成宽度为8.6m、长度为12m的空腔来作为混凝土浇筑和安装模板的通道。在布置混凝土围堰浇筑仓面时,要在距离边线1m以上的范围内将下料管布置好,各个导管之间的距离控制在4.1m。4.4对基面的淤泥进行清理当水下土方挖到基岩后,安排潜水人员潜入水中用高压水枪和清淤管对基岩进行清理,使用直径25cm的钢管作为清淤管,并利用空压机进行供气,在潜水员使用高压水枪扰动基岩上的淤泥后,利用清淤管将淤泥排到施工区外部。4.5锚杆的施工方法锚杆的作用主要是对模板进行加固。施工时,使用HPR2034型的液压动力钻进行钻孔,孔的大小为46mm,孔钻好后,利用高压水枪进行清孔。检查过孔的深度以及孔的清理情况后,进行锚固剂的安放以及插杆的施工。使用卷式水下锚固剂,锚固剂在进场后,要做好检查工作。合格后才可以使用。4.6模板的施工技术使用可以自由拆卸的组合钢模板作为水下模板,根据仓面的大小,使用螺栓在浇筑船上进行连接,然后使用浇筑船运输到施工位置后,再将其吊入到水中。使用简易型三角支架和手葫芦进行配合吊装。模板安装前,将定位缆绳固定后,调整型钢模板的水平位置,并使用缆绳对型钢模板的位置进行调整。使用交会法进行定位测量,测量位置由经纬测量仪和测距仪进行控制。利用挂

长丝土工布具有良好的力学功能,透水性好,并能抗腐蚀,抗老化,具有隔离、反滤、排水、保护、稳固、加筋等功能,能适应凹凸不平的基层,能抵抗施工外力破坏,蠕变小,长期荷载下仍能保持原有的功能。特性:强 度—— 同等克重规格下,各向拉伸强度均高于其它针刺无纺布;抗紫外线光照——具有极高的抗紫外线能力;耐极高温性能——耐高温达230℃,高温下仍保持结构完整及原有的物理性能;渗透性及平面排水性——土工布较厚且是针刺成型的,具有良好的平面排水和垂直透水性,多年后仍能保持此性能;耐蠕变性——土工布耐蠕变性优于其它土工布,因此长效性好。它能耐土中常见化学物质的侵蚀以及耐汽油、柴油等的腐蚀;延展性——土工布在一定应力下有很好的延伸率,使之能适应凹凸不平的不规则基面。

重球的方法检查模板的垂直度。在测量时,将一个竖向的圆钢焊接在钢模板的中心,并在钢模中心涂抹红白油漆,以此对中心点进行标注。在岸上使用两台仪器分别对准中心和轴线,并安排专人对安装进行指挥。在制作模板时,由于对模板的平整度要求比较高,使用法兰螺栓在模板的四周进行可调支撑,在实际安装的过程中,根据实际情况进行调整。分别在模板的四周打斜撑,底部打定位桩,以此来将模板固定好。对于底部存在缝隙的位置,使用模板进行封堵。使用16mm以上的圆钢作为模板的拉条。按照梅花形进行对穿拉条的布置。将梯形键槽设置在围堰轴线的施工缝上,并以此来保证围堰整体的稳定性。4.7混凝土浇筑施工技术在进行混凝土浇筑时,使用二级配的泵送混凝土,强度等级为C25。混凝土的坍落度控制在17cm左右。为保证水下混凝土的施工质量,首先要设计出合理的配合比。根据多次施工的相关经验,在设计水下混凝土的配合比时,要使流动性达到要求,胶凝料要大于421kg/m3。使用导管法进行浇筑施工,首先横向布置两根间距为4m的导管,然后纵向布置三根间距为4m的导管,导管的直径为255mm。在浇筑的过程中,要使用导管轮流进行浇筑,保证浇筑一次性完成。导管的长度分别为0.5m和2m。为了可以在提升的过程中,轻松完成导管的拆卸工作,每一套导管都需要搭配好短导管和长导管。使用简易三角配筋手动葫芦对导管进行提升,根据导管的提升长度和下料量来对埋深进行判断,提升由人工完成。在水下浇筑混凝土时,要保证埋入混凝土中的导管深度在80cm以上,首批进入导管的混凝土要超出1.6m3。根据施工经验,该工程在浇筑混凝土时,当水下浇筑的深度为15m左右时,取最小埋深0.81m。一般情况下,在浇筑水下混凝土时,将上升速度控制在0.31m/h,参考仓位的大小算出入仓的强度为28.6m3/h。混凝土使用两部0.76m3的搅拌机进行搅拌,生产力可以达到31m3/h,混凝土搅拌后使用HB-60B型泵车进行输送,输送距离为200m,每小时可输送60m3混凝土,满足浇筑要求。4.8拆除模板和处理缝面拆除模板要等到混凝土终凝后进行,使用浮吊车配合施工。浮吊低昂模板吊起后,潜水员利用气焊在水下将螺杆割除,脱落后,使用浮吊将其缓慢吊起。对于水下的缝面,人工挖好键槽后,在埋设间进行插筋。钢筋之间的距离为1.6m。

5结语

综上所述,为保证混凝土施工的稳定性,水下混凝土浇筑过程中,混凝土尽量不和水接触,要加入外加剂来保证混凝土在水中不离析、不分散。该工程经过一个多月的努力,混凝土的水下浇筑工作圆满完成,具有施工速度快、投入少等优点,值得同类工程借鉴引用。


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