岩壁吊车梁镜面混凝土施工技术

曹子浩,陈恒宇,向 燕

(中国水利水电第五工程局有限公司,成都 610066)

1 概述

岩壁吊车梁是抽水蓄能电站地下厂房施工的关键部位,位于地下厂房的上下游边墙位置,主要应用于地下厂房中机电设备的安装、维修等。岩壁吊车梁施工质量直接影响梁体受力机构,高质量施工是后期桥机运行安全的有利保障。

本文依托浙江天台抽水蓄能项目岩壁吊车梁混凝土施工,对岩壁吊车梁镜面混凝土施工技术进行阐述。天台抽水蓄能项目岩壁吊车梁2.85 m×1.75 m(高×宽),总长351.8 m,共31仓,混凝土外观均达到“镜面”效果。

2 施工难点

(1)岩壁吊车梁混凝土影响主厂房后续开挖施工,为满足后续施工需求,岩壁吊车梁混凝土需短时间内完成施工作业,造成施工期间强度增大,需加大资源投入、合理规划施工,以保证岩错梁混凝土施工工期要求[1]。

(2)主厂房岩壁吊车梁作为永久外露结构面,对混凝土外观质量要求高。

(3)岩壁吊车梁混凝土属于高约束区混凝土,体积大、温升高,为了保证施工质量,减少混凝土温度裂缝,须严格控制混凝土浇筑温度,采取适当的温控措施。同时,配合比设计需反复论证,尽量减少胶凝材料掺量,拌合过程中确保精准称量。

(4)岩壁吊车梁钢筋布置密集,与ABC锚杆相互交叉布置,钢筋安装施工难度大,制约岩壁吊车梁混凝土施工进度。

3 施工工艺流程及要点

3.1 施工工艺流程

岩壁吊车梁混凝土施工工艺流程详见图1。

图1 岩壁吊车梁混凝土施工工艺流程

3.2 施工要点

3.2.1 施工准备

(1)岩壁梁混凝土在第Ⅲ层结构预裂完成后再进行施工,减少后续开挖对岩壁吊车梁混凝土的干扰。

(2)采用人工清除岩壁吊车梁范围内岩面上的松动岩块、灰尘、散落的混凝土,局部遇地质光滑岩面需进行凿毛,并用清水冲洗干净,保证混凝土浇筑时岩面为湿润状态。

(3)测量员根据控制点放出岩壁吊车梁和吊顶支撑的轮廓线,以便立模和绑扎钢筋。

(4)在模板支撑架系底部采用开挖石渣回填铺筑平台,单侧平台长175.9 m、宽3.0m、顶面标高控制在高程107.200m,采用26 t振动碾分层压实,在平台上部浇筑一层20 cm厚的C30混凝土,作为脚手架搭设基础,保证脚手架基础稳定坚实。

3.2.2 盘扣架搭设

岩壁梁混凝土施工的支撑方式:以承插型盘扣式脚手架支承为主,辅以钢筋斜拉加固,侧模用预埋拉模锚筋连接拉筋的方式固定。

模板支撑架与施工脚手架分开搭设,避免因操作不当导致模板变形、移位。模板支撑架宽1.2 m,沿主副厂房轴线方向搭设,立杆纵距为0.6 m、横距为0.6 m、步距为0.9 m,连墙件间排距为3.0m×3.0m、呈梅花形布置。纵向每隔6.0m设置一道横向剪刀撑;洞轴线侧每隔2.4m设置一道纵向剪刀撑,顶部设置可调托撑、下部设置可调底座。施工脚手架立杆纵距为0.9 m、横距为0.9 m、步距为0.9 m,采用φ48 mm钢管与边墙锚杆固定连接。

主副厂房上、下游岩壁吊车梁共设置4处固定斜梯为安全通道,安全通道采用盘扣架架设,其安全通道坡比按照1∶3控制,爬梯两侧设置扶手栏杆,底部设置踢脚板。

3.2.3 钢筋安装

钢筋安装前在岩壁吊车梁岩台处设置架立筋,架立筋采用φ16钢筋20 cm×20 cm网状布置在混凝土接触岩面位置,架立筋通过焊接形成整体,设置30 cm插筋进行固定(入岩20 cm),并与ABC锚杆交叉位置通过8#铁丝绑扎固定。

保护层采用强度不低于结构设计强度的混凝土垫块,设置在钢筋与模板之间。混凝土垫块现场加工制作,制作时在垫块模具内埋设20 cmφ16钢筋,便于与结构钢筋焊接固定。垫块安装时采用交错布置,间隔1.5 m。

钢筋安装前检查成品钢筋型号规格、外形尺寸和数量等是否与设计图纸及配料单相符;测量放样的架立筋位置、每肢钢筋安装位置是否准确。检查合格后进行钢筋逐肢拼装。首先,依次将C28、C25结构筋摆放在架立筋上并绑扎固定;同时,将岩壁吊车梁斜面部分C16箍筋按由下至上的顺序套至结构筋底端,结构筋固定后,先安装底部斜面箍筋,再安装上部箍筋,最后将C22水平纵向钢筋穿至各层箍筋位置并绑扎固定。水平纵向钢筋采用焊接的方式进行安装便于后续的钢筋连续作业。

3.2.4 模板施工

岩壁吊车梁混凝土浇筑模板采用平整度、强度较好的木模板+PE板,仓面内不设拉筋。端模采用免拆模板,便于钢筋连续安装施工不受堵头模板施工影响。底模在盘扣架上布置角钢支撑桁架,以进行底模加固。为保证底模安装平顺,在上钢筋之前根据测量放样点定出岩壁吊车梁底部边线,用砂浆进行岩面找平。模板在拼装场地提前拼装完成,要求木模板拼装平整无错台,PE板错缝平铺于木模板上。待钢筋绑扎完成、支撑桁架安装就位后开始安装底模及侧模。

岩壁吊车梁模板采用外拉内撑的方式进行加固,在模板外侧水平方向布置[10槽钢,间距45 cm;竖向布置双拼I16槽钢,间距1m。拉筋采用20的精轧螺纹钢及对应的螺母,垫板采用15 cm×15 cm的钢板,厚度为1.5 cm。为方便模板加固,在每2根槽钢中间增加1根50 mm×10 mm方木。堵头模板采用5 cm×10 cm@30 cm方木作为背带,背带后采用φ48 mm×3.6 mm@80 cm钢管和φ12拉筋进行加固。键槽及模板缝间采用双面胶填满、密封。

3.2.5 埋件安装

岩壁吊车梁混凝土内预埋件包括冷却水管、接地扁钢、排水管、照明管路和桥机轨道埋件等。

预埋件安装时先由测量人员按照设计图纸所示预埋件位置分类计算预埋件放样数据,现场实地按照审核的预埋件放样数据放样中心点,采用红色喷漆标定在钢筋网或模板上,管线预埋件按照图纸所示预埋件位置分别在模板上开孔。桥机轨道螺栓连接件采用手工电弧焊固定在钢筋网上,照明埋管、观测埋管、排水管埋件穿越钢筋网的位置设置“井”字加强筋固定,采用手工电弧焊固定在钢筋网上,上、下端口顶在模板面上并密封。

混凝土在浇筑过程中,振动棒避免与预埋件直接接触,在预埋件附近,需小心谨慎,边振捣边观察预埋件,及时校正预埋件位置,保证其不产生过大位移。混凝土成型后,需加强混凝土养护,防止混凝土产生干缩变形引起预埋件内空鼓,同时,拆模要先拆侧面模板,放松螺栓等固定装置,轻击预埋件处模板,待松劲后拆除,以防拆除模板时因混凝土强度过低而破坏锚筋与混凝土之间的握裹力,从而确保预埋件施工质量。

3.2.6 混凝土浇筑及养护

混凝土施工采取跳仓浇筑,相邻混凝土块间歇龄期为7 d,每仓钢筋预留4～5根钢筋不绑扎固定,作为仓面清理的进人孔,仓面清理完成后再按照钢筋安装要求绑扎或手工电弧焊接固定。

混凝土采用25 t汽车吊配合1.0m3侧斜式放料吊罐垂直运输入仓,混凝土分层浇筑、薄层平铺、对称下料,最大摊铺厚度控制在30 cm左右,浇筑时由一端向另一端逐层推进,混凝土入仓后及时采用φ50振捣棒平仓振捣,不得堆积。浇筑过程中发现骨料堆积,采用人工及时清理,使其均匀分布在砂浆较多处,不得用水泥砂浆覆盖,以免造成局部混凝土缺陷。

浇筑过程中,安排模板工和钢筋工对仓位进行巡视检查,发现变形、漏浆、异响等异常情况及时处理,同时现场质检人员采用温度计监测混凝土浇筑时的温度变化情况并做好记录[2]。

采用φ70型插入式振捣器配合φ50型插入式振捣器及时振捣混凝土,φ70型振捣器用于仓面大面积振捣,φ50型振捣器对仓面边角模板边缘等狭小区域进行辅助振捣。在混凝土浇筑过程中安排专人每平铺一层混凝土后,及时对模板上部迸溅在模板上的水泥浆进行擦除,保证模板的清洁。

混凝土运至现场后,项目部试验人员针对开仓部位按照规范要求现场成型混凝土抗压标准试件及同期养护试件(两者均不少于1组),其中混凝土抗压标准试件作为甲供混凝土质量校核试样,同期养护试件作为混凝土养护效果、确定最佳拆模时间的验查试样。

混凝土封仓后12 h左右在混凝土顶面覆盖养护毯并洒水养护,洒水养护时间不少于28 d。

3.2.7 混凝土温控措施

岩壁吊车梁混凝土属于高约束区混凝土,体积大、温升高,为了保证施工质量,降低混凝土水化热,采取一定温控措施可以有效解决水化热反应,比如浇筑预冷混凝土、在混凝土内不埋设冷却水管、布置冷水机组,进行通水冷却,降低混凝土内部温度。

(1)控制混凝土温度

厂房岩壁吊车梁混凝土计划在12月-翌年1月浇筑。技术要求规定混凝土入仓温度严格控制在18 ℃以下,内外温差小于20 ℃。根据往年混凝土浇筑温度记录显示,混凝土入仓温度普遍在15～18 ℃,满足岩壁吊车梁混凝土浇筑温度要求。当混凝土温度超过18 ℃时,拌合站增加冷水机组,采用冷却水进行混凝土拌合,并对骨料进行冷水冲洗降温。

(2)混凝土浇筑过程中的温度控制

开仓前要编制仓面设计,并将施工方法、资源投入、质量要求、仓面规划等内容体现在仓面工艺设计中,进而指导作业队施工[3]。为了保证混凝土浇筑过程中的温度控制,采用小分层铺筑的方法进行施工,分层厚度按30 cm控制;同时,为减少混凝土层间间隔时间,要保证混凝土入仓强度,进而改善混凝土层间结合质量。

(3)通水冷却

通水冷却主要用于控制最高温度、基础温差和内外温差在设计允许范围内,将混凝土冷却到要求的温度。为了防止通水冷却时水温与混凝土温差过大、冷却速度过快和冷却幅度太大而造成混凝土产生温度裂缝,冷却过程中要根据现场实际情况对冷却水温、流速、时间进行调整。在混凝土开始浇筑即开始初期通水,通水时间一般为14 d。混凝土温度与水温之差不超过25 ℃,冷却水温度不高于22 ℃,通水流量1.5～2.0m3/h,冷却时混凝土日降温不应超过0.5～1.0 ℃,冷却水进出口方向应24 h交换一次。

(4)温度监测

在每仓混凝土内埋设3支无线温度采集器,对混凝土内部温度进行监测,在开始浇筑的3 d内应每隔4 h监测一次,3 d后每天至少测温2次。混凝土浇筑期间按每4 h/次频率监测原材料温度、仓内外空气温度、出机口温度、入仓温度等,并对冷却水进出口温度、压力、流量及混凝土内部温度变化过程等内容进行监测记录,同时,做好相关数据分析,针对温度变化情况及时调整相关温控措施。温度计埋设位置详见图2。

图2 温度计埋设位置

4 关键施工技术

(1)在原木模板表面增加一层3 mm厚PE板,PE板具有韧性高、抗拉、耐腐蚀、耐低温、耐磨性能好等特点;PE板与原模板缝交错布置,可有效减小错台和模板缝,提高岩锚梁模板平整度;PE板表面光滑,表面具有一层保护膜在模板安装前拆去,无需再涂刷脱模剂即可达到镜面效果。

(2)在混凝土浇筑过程中安排专人每平铺一层混凝土后,及时对模板上部迸溅在模板上的水泥浆进行擦除,保证模板的清洁。

(3)加强混凝土振捣控制,靠模板侧采用小型号的混凝土振捣器进行振捣,同时,固定有经验的振捣工对模板侧进行振捣施工。

(4)采用自制混凝土垫块,混凝土垫块制作时先预埋设20 cmφ16钢筋,与结构钢筋焊接固定,增强垫块支撑强度,避免钢筋露筋。

(5)模板支撑体系采用定型钢支撑,在混凝土仓外设置拉筋,避免了混凝土后期拉筋处理问题,大大提高了混凝土外观质量。

(6)加强岩锚梁混凝土温度监测,根据温控数据实时调整温控措施,温度监测系统采用多路远程防水型无线温度监测仪,可以保证数据及时收集分析,电源采用24V的固定蓄能电池确保数据稳定接收。

(7)岩梁混凝土水泥用量较大,因而混凝土水化热温升较大,为避免温度应力超限导致混凝土开裂,施工应采取必要的温控措施,混凝土入仓温度应严格控制在18 ℃以下,混凝土内外温差小于20 ℃,当混凝土与冷却水温度差超过20 ℃后,应立即停止通水冷却并做好外部保温,有条件的可以通温水冷却。

5 结语

目前我国的风、光等新能源产业快速发展,处于绿色低碳能源转型的关键时期。根据新能源产能的特点,需要调节电源进行辅助以保证产能的有效运用,避免资源浪费,进而对抽水蓄能开发提出更高需求。岩壁吊车梁作为抽蓄电站地下厂房施工的重中之重,也是地下厂房质量控制重点,通过岩壁吊车梁施工技术研究,总结形成优异的岩壁吊车梁镜面混凝土施工工艺,进而打造高质量、强竞争的精品抽蓄产业品牌。