巨型半圆筒型调压室竖井群混凝土施工技术研究

(中国水利水电第六工程局有限公司，丹东，118000)

巨型半圆筒型调压室竖井群混凝土施工技术研究

周铁军

(中国水利水电第六工程局有限公司，丹东，118000)

乌东德水电站尾水调压井为三个独立的半圆桶型竖井结构，自阻抗板向上，混凝土浇筑高度为51.3m，调压室井身混凝土51666.45m3，钢筋制安3300t。具有场地狭小、高差较大、混凝土及钢筋量巨大的特点，如何在上述苛刻复杂的环境下寻求经济、安全、便捷的施工方案，是本文研究的重点。

巨型半圆筒型 调压室竖井群 混凝土施工 先进技术 乌东德水电站

1 工程概况

乌东德水电站尾水调压井位于调压室结构的中部，下部为岔管段，上部为球冠穹顶。尾调室井身为三个独立的半圆桶型竖井结构，自阻抗板向上，混凝土浇筑高度为51.3m。井身断面型式为：下游环形墙段为半圆形结构，半径为26.5m，混凝土厚度为1.5m；上游结构较为复杂的直墙段，包含门库、闸门槽等结构。井身混凝土施工期间，有11条在开挖期间形成的通往尾调室的施工通道，在混凝土施工期间，这些施工通道亦可作为施工通道。

图1 尾调室施工支洞平面示意

2 开挖方案选定

2.1 投标方案

(1)尾水调压室井壁采用自升式大型组合钢模板工艺，进行混凝土浇筑；

(2)利用在开挖期间形成的尾水调压室交通洞顶拱增设的临时20t电动葫芦，作为尾调室闸门井施工材料吊运的垂直吊运设备；

(3)在尾水调压室穹顶井壁自爬升模板上部架设滑轮，在阻抗板802m高程设置5t卷扬机，作为穹顶井壁施工材料的提升设备；

(4)闸门井混凝土采用右厂8#、8-1#、8-2#施工支洞挂溜管、溜槽入仓为主，泵送与电动葫芦吊3m3罐辅助入仓为辅；穹顶井壁混凝土采用泵送为主，仓内挂溜筒至浇筑面。

2.2 实施方案

(1)尾水调压室井壁采用多卡模板(即悬臂模板)，上游墙采用组合钢模板，进行混凝土浇筑；

(2)安装塔机作为模板及材料垂直运输设备；

(3)尾调室混凝土主要通过在岔管段底板和阻抗板布置泵机，进行泵送接力的方式作为主要入仓手段，上游墙842m以上及环形墙靠近施工支洞部分优先考虑溜槽入仓手段。

2.3 方案对比及选择

2.3.1 投标方案特点

(1)自爬升模板价格昂贵，采用自爬升模板比悬臂模板一次性投入高一倍，但自爬升模板起升无需借助其它设备完成起升；

(2)在尾水调压室穹顶井壁自爬升模板上部架设滑轮，在阻抗板802m高程设置5t卷扬机，作为穹顶井壁施工材料提升设备的方案，对模板锚固强度要求较高，且卷扬机操作风险高。布置卷扬机较多则卷扬机运行投入较大，且施工风险成倍上升，布置卷扬机较少，钢筋人工搬运，人工成本高；

(3)自爬升模板只适用于本工程，适用范围窄。

2.3.2 实施方案特点

(1)悬臂模板价格便宜；

(2)塔机采用标准塔机，适用性广，本工程结束后也可应用到其它项目，且塔机可解决悬臂模板提升、材料垂直运输的问题；

(3)本方案一次投入与投标方案相当，但塔机作为主要施工投入，可作为单位资产长期使用；

(4)安全风险降低，与卷扬机相比，塔机可靠性更高。

3 施工方案

3.1 设备选型

3.1.1 塔机选型

右岸尾调室上下游跨度小于左岸，根据右岸尾调室结构特点，塔机安放点距上游边墙的距离为13.35m，参考当前市售的标准型号塔机，有TCT5513-6、TCT5010-4型两种塔机方案符合要求，这两种塔机平衡臂尾部半径均小于13.35m。本方案塔机主要用于提升模板、吊运钢筋，塔机实际提升重量应不低于2.2t，可选塔机型号见表1。

表1 可选塔机型号

以上塔机型号均满足尾调室结构要求，通过性能对比，选用TCT5513-6型塔机。

3.1.2 悬臂模板选型

悬臂模板采用3m宽大模板，模板尺寸为3m×3.3m(宽×高)。考虑尾调室工期计划，配置半个环形墙的模板(即13块悬臂模板)即可满足施工要求。上游墙结构复杂，且有闸门槽、门洞等结构，闸门槽含有大量预埋插筋，不适合采用悬臂模板。上游墙选用普通钢模板、木模板进行混凝土浇筑。

图2 井身段模板配置示意

3.2 施工布置

3.2.1 塔机布置

塔机布置在环形墙结构的圆心点，圆心点距混凝土结构面1.9m，距上游墙最近距离为13.35m，塔机作业半径为25m，可覆盖尾调室。塔机布置如图3、图4所示。

图3 塔机布置平面示意

图4 塔机布置立面示意

3.2.2 吊物孔布置

采用塔机后，材料垂直运输需从岔管段向各仓面进行垂直吊运，为便于材料垂直运输，阻抗板需预留吊物孔。根据尾调室阻抗板设计结构特点，阻抗板③或⑤区预留一区暂不浇筑，此方案已得到设计单位同意。吊物孔布置如图5所示。

图5 吊物孔布置示意

3.2.3 混凝土入仓设备布置

尾调室842m高程以下混凝土以泵送入仓为主，部分距离施工支洞较近的仓位可采用溜槽方式入仓。在阻抗板上布置两台混凝土泵(其中一台为备用)，在WT2-2#、WT2-4#、WT2-6#施工支洞内各布置一套溜管与阻抗板上混凝土泵进行接力。在岔管段布置一台混凝土泵与阻抗板布置的混凝土泵进行接力的方式作为备用手段。WT2-2#、WT2-4#、WT2-6#施工支洞均为下坡洞段，为防止车辆失控坠落，在这三条施工支洞靠尾调室侧分别设置一道挡墙。尾调室842m高程以上环形墙利用WT1-2#、WT1-3#、WT1-5#施工支洞向仓号架设管泵送入仓；842m高程以上上游直墙段在边墙布置三个溜管点作为混凝土入仓手段。

图6 混凝土入仓设备布置示意

3.2.4 施工脚手架布置

调压室上游墙采用标准模板的部位须搭设排架作为施工平台。排架为3排脚手架，门槽及上游墙局部为4排，排架搭设高度为54m。排架间排距及步距为1.2m×1.2m×1.2m。尾调室环形墙混凝土采用半幅浇筑，浇筑速度快于上游直墙，先浇筑的半幅环形墙需搭设排架作为人员通道，排架间排距及步距为1.2m×1.2m×1.2m，靠近施工支洞侧布置，可由施工支洞通过排架进入作业面。后浇筑的半幅环形墙混凝土利用上游墙施工排架作为施工通道。

尾调室闸门槽部位采用I20a工字钢按间距1.2m预埋入闸门槽混凝土形成工字钢平台，在工字钢平台上搭设闸门槽周围混凝土施工排架，排架间排距及步距为1.2m×1.2m×1.2m。

图7 混凝土入仓设备布置示意

3.3 施工方案简述

根据总体进度计划，尾调室混凝土施工总程序为4#尾调室→5#尾调室→6#尾调室错距平行作业，802m高程以上共分17层进行混凝土浇筑，除顶部一层层高为2.9m外，其它均为3m。环形墙采用悬臂模板并分左右半幅进行浇筑，上游墙采用标准组合钢模板搭设施工排架进行整体浇筑。根据设计要求，左右半幅中间的竖向施工缝需错距上升，错距距离为89cm。在每个尾调室岩墩部位阻抗板上各布置一台TCT5513-6型塔机用于钢筋入仓及悬臂模板提升。混凝土入仓以泵送为主，部分距离施工支洞较近的仓号采用溜槽方式。混凝土入仓方式主要为泵送为主、溜槽为辅。

4 质量标准及控制过程

4.1 质量控制措施

(1)混凝土施工前，对现场施工人员及作业队伍进行质量培训并做好相应培训记录、影像资料等；

(2)木模、定型模板加工严格按照《水电水利工程模板施工规范》等相关规范的要求进行控制，散装钢模的平整度等符合规范要求；

(3)模板安装前，必须由测量人员按设计图纸进行现场测量放样，并在结构的明显位置标出高程，以利于现场检查校正，放样数据由测量部以书面形式向工点、质检进行交底；

(4)模板支撑体系应严格按照设计图纸的间排距及步距进行搭设；剪刀撑以及斜撑的布置应满足施工图纸要求，钢管搭接长度等满足规范要求；

(5)模板安装前，要对先浇混凝土面进行打磨、取直并粘贴双面胶，模板与基岩以及模板与模板之间的接缝位置必须平整、密合，严禁超标；

(6)模板表面涂刷清质色拉油进行保护，脱模剂涂刷应控制有效时间，保证脱模剂实效，一般超过2天应重刷；

(7)在模板及支撑排架上，严禁堆放超过设计荷载的材料及设备，保证排架牢固、稳定；

(8)混凝土浇筑期间，安排专人负责检查模板的位移变形情况，及时采取有效的加固处理措施，以保证混凝土浇筑质量和施工安全；

(9)拉条焊在普通砂浆锚杆、插筋上，拉条的搭接焊缝长度满足规范要求，焊缝必须饱满连续，焊接时，焊缝不允许从上焊到下，必须从下往上焊；

(10)焊接后的拉条必须平直，不允许有起弯和松脱现象，拉条焊完后，应及时将瓦斯上紧绷直，对于紧封头模板的拉条，以手感到受力为准，且不能使堵头模偏转移位；

(11)在混凝土浇筑前，冷却水管中通不低于0.2MPa压力的循环水检查。浇筑过程中注意保护水管，以防止冷却水管移位或破环；

(12)土建施工注意与其它专业施工相互配合、协调，确保埋设准确，不漏项、不错项；

(13)混凝土拌合应严格按批准的设计配合比进行。浇筑过程中，因含砂率和含水率等原因导致混凝土入仓性能较差不利于施工时，必须由试验人员进行调整；

(14)带料人员需注意观察拌合楼出楼料子质量等情况，对不符合要求的料子严禁送入施工部位；

(15)对施工仓位坯层线进行画线控制，混凝土浇筑时，严格控制混凝土的坯层厚度，其浇筑坯层厚度最大不超过50cm，其浇筑方向和下料顺序应严格按照批准的仓面设计执行；

(16)严格控制收仓线，现场质检人员在混凝土快收仓时，严格控制料子用量，确保混凝土收仓线与设计图纸相同；

(17)施工缝面冲毛需在混凝土收仓后进行试冲毛，确定最佳冲毛时间，冲毛以粗砂微露即可；

(18)浇筑现场应按要求配备两台拖式泵和足够长度的泵管作为备用入仓手段，以保证浇筑的连续性；

(19)做好混凝土防爆工作，防止成型的混凝土被破坏；

(20)模板要求接缝平顺，错台和板面缝隙控制在2mm内，局部不平(2m靠尺检查)控制在5mm内，结构边线误差在10mm内；

(21)钢筋、铜止水、橡胶止水带等施工过程严格按照图纸及规范要求进行。

4.2 工程质量管理制度

(1)工程质量的“三检制”。即班组自检、施工队复检，项目部质检员终检后报监理工程师验收签证；

(2)岗位责任制。实行“谁施工、谁负责质量”，以优良的工作质量来保证优质的施工质量；

(3)质量奖惩责任制。实行施工质量与工资奖金分配挂钩，并建立质量奖惩基金，重奖重罚，逐月兑现。

5 结语

大型竖井混凝土施工作业具有空间跨度大、垂直高差大、混凝土及钢筋工程量大的特点，施工组织难度大，施工安全风险高。在开挖施工阶段就为后期混凝土施工通道、布料方式等重要方案进行提前谋划，为该类巨型半圆筒型调压室竖井群混凝土在施工中的质量、安全、进度等各方面提供强有力的技术保障。

TV554∶TV544

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2095-1809(2017)06-0088-04

周铁军(1973.03-)，男，河北玉田人，中国水利水电第六工程局有限公司西南分局、新疆分局局长，工程师，主要从事水利水电工程建设。