三河口水库门槽快捷施工技术研究分析

安术鑫，牛 闻，王佐荣，董旭荣，刘成斌

（1.陕西省水利电力勘测设计研究院,陕西 西安 710001；2.陕西省引汉济渭工程建设有限公司,陕西 西安710024；3.中国水利水电第四工程局有限公司,青海 西宁 810007）

1 概述

陕西省引汉济渭工程为Ⅰ等大（一）型工程,三河口水利枢纽为引汉济渭工程的两个水源工程之一,位于子午河佛坪县大河坝乡,总库容为7.1 亿m3,主要由双曲拱坝、坝身泄洪放空系统、引水系统和坝后抽水发电厂房等组成,枢纽校核水位644.70 m、设计洪水位642.95 m、正常蓄水位643.00 m、死水位558.0 m、坝顶高程646.0 m。引水系统放水塔位于坝体右侧,共1 孔,底槛高程543.0 m,塔顶高程646.0 m,取水设计流量为72.71 m3/s、可逆机组抽水流量为18 m3/s。取水方式为分层取表层水,进口设上、下层隔水闸门,隔水闸门前设1 扇通高拦污栅,隔水闸门后设1扇斜角84°布置的平面事故闸门,事故闸门后接洞径4.5 m的引水洞。放水塔闸门、拦污栅及其门槽特性参数见表1。

表1 放水塔闸门、拦污栅及其门槽特性参数表

由表1可知：该部位闸门门槽之间间距较小、高度大,门槽埋件安装属于施工工期控制环节,依据闸门设计规范［1］中8.0.2 条“闸门埋件应采用二期混凝土安装。二期混凝土宜有足够的尺寸”,采用二期混凝土安装门槽埋件,对施工安全、水工体型增大和施工工期均存在一定影响,因此有必要对门槽的安装施工进行专项研究。

2 门槽施工工艺选取

根据闸门埋件安装规范［2］和国内常规的门槽埋件采用二期安装,其主要施工工艺流程如下：

① 随土建混凝土浇筑埋设锚筋或锚板,并预留二期门槽范围,直至完成一期混凝土浇筑；

② 门槽一二期混凝土结合面全部凿毛,并冲洗干净；

③ 底槛及下部主反轨安装,测量调校,复测合格后安装模板,并浇筑二期混凝土；

④ 底槛及下节主反轨二期混凝土达到设计强度后,拆除模板后以底槛基础搭设脚手架；

⑤ 门楣及其以下埋件安装,测量调校,复测合格后安装模板,并浇筑二期混凝土；

⑥ 二期混凝土达到设计强度后,拆除模板后继续向上延伸脚手架；

⑦ 门楣以上门槽埋件分节安装,测量调校,复测合格后安装模板,分层浇筑二期混凝土；

⑧ 重复⑦～⑧步骤直至所有埋件安装完成和二期混凝土浇筑完成；

⑨ 拆除所有模板后,再拆除所有脚手架,至此完成埋件安装,验收合格后闸门可试槽。

若放水塔4 套埋件按照上述过程采用二期安装施工,百米高门槽施工中势必会出现以下问题：一期混凝土浇筑后,门槽安装就在狭窄空间内的临空作业,安全风险很高；一二期混凝土结合面凿毛处理面积大、速度慢；由于高度高埋件吊运就位难度大,测量困难多；门槽高,二期混凝土施工存在混凝土骨料分离的问题,质量不易保证；整个过程工期很长,需待一期混凝土浇筑完成后才能开始埋件安装施工。基于以上原因,对于百米高门槽采用二期门槽施工质量和安全风险控制很难,另外施工组织设计角度出发,常规二期施工方式不能满足本工程进度需要,需进行探索其他施工方法。现针对高门槽埋件安装的精度、质量和进度,考虑采用门槽快捷安装技术一期埋设门槽埋件,可简化门槽安装步骤,缩短施工工期,降低工程建设管理难度。

门槽快捷安装技术主要是闸门门槽埋件（包括主轨、反轨、门楣、侧轨、护角等）安装穿插在土建施工中进行,不需要二期施工,埋件利用门槽内安装的可升降埋件支撑装置（以下简称：云车）固定,实现埋件安装同步与水工混凝土浇筑,其主要施工工艺流程如下：

① 随土建底板钢筋网施工,固定底槛及下部主反轨安装,测量调校,复测合格后浇筑底板混凝土；

② 土建底板混凝土达到设计强度后,安装云车和第一层门槽埋件（与钢筋同步）,并与云车采用螺栓紧固及焊接加固固定,测量调校,复测合格后完成模板闭合,浇筑第一层混凝土；

③ 第一层混凝土初凝后松开活动模板,云车提升,调整云车提升不同步值后锁定云车；

④ 继续安装并固定上层埋件,测量调校,复测合格后再继续浇筑混凝土；

⑤ 重复第③～④步直至埋件安装与土建混凝土同步完成；

⑥ 拆除云车,埋件验收合格后闸门可试槽。

根据门槽快捷安装技术施工工序,每孔门槽需各设1套云车,共需4套。云车主要由空间桁架结构、提升装置、连接固定件等组成,利用桁架将埋件连接成整体,依靠联合受力体系,提高埋件安装质量。门槽埋件安装就位后,通过调整云车与门槽顶紧的螺杆长度,经测量调校,确保埋件一期安装精度符合要求后,再将云车与埋件通过连接件固定牢固。云车通过专门的提升设计,采用上部悬挂施工和自爬升,保证每层埋件随土建混凝土浇筑进度同时完成。

3 施工质量

每套云车设计应根据其应用的门槽宽深和埋件尺寸确定,设计时应保证足够的强度和刚度,严格控制云车结构在最不利情况下的各项指标。为保证制造精度和质量,应在工厂内完成云车的加工制造,制造后在工厂进行组装实验、空载提升,测量其制造误差、提升设备的不同步值,并进行校准,最后检测门槽云车的提升速度、安全可靠性等,符合要求后设备再出厂。

为确保门槽埋件安装质量,浇筑每层混凝土前多次多点测量埋件的安装精度,并实现浇筑过程中对云车及门槽埋件实时监测,云车提升后对门槽埋件复测,确保在施工过程中埋件安装精度满足设计图纸和规范要求。本工程放水塔闸门、拦污栅等4 套门槽埋件采用门槽快捷安装技术进行安装,其公差或极限偏差均满足设计图纸和规范允许值,合格率达到100%,限于篇幅,本文仅给出的事故闸门门槽埋件测量数据,见表2。

表2 事故闸门门槽埋件安装的公差或极限偏差值单位：mm

4 施工工期

采用门槽快捷安装技术各门槽埋件穿插在混凝土作业期间安装,不再占用直线工期,能保证同步于土建施工。放水塔4套门槽埋件基本随土建同高程安装,各高程单元构件由开工至完工日期记录,见表3。

表3 放水塔4套门槽埋件安装工期表

续表3

由表3 可知,百米高的四孔门槽共分为18 层安装门槽埋件,每层埋设高度为6 m,每层施工周期约10 天,则四孔门槽埋件采用快捷安装技术理论工作日约180 天。若门槽埋件采用二期安装,四孔门槽埋件施工理论工作日约360 天,且其需待土建完成后方才开始施工。但门槽埋件快捷安装技术其施工会受土建延期或分期施工影响,导致安装工期不确定性,如表3 第10 层至第11层,中间因土建等因素影响,停工约7个月左右。

5 施工造价

门槽埋件采用快捷安装技术一期埋设安装,一般需要根据孔口数量成套采购云车,每孔均要设置一套云车,但与常规门槽埋件二期施工相比,已基本无一期预埋件、二期混凝土、模板、脚手架等项目及其所需的施工工序和作业人员。门槽埋件采用快捷安装和常规二期施工可节约造价达50%左右,以拦污栅门槽埋件安装为例造价见表4。

表4 拦污栅门槽埋件主要施工工艺造价表

6 结语

对于高门槽采用门槽埋件快捷安装技术施工,不仅安装质量上可靠有保证,还能节约工程建设工期和成本、使施工人员劳动强度降低、避免高空作业风险等,并且云车设备可回收再利用、无混凝土面凿毛等工序减少对环境污染,应在水利工程中积极推广应用。