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理论与实践:圆形有压隧洞钢模板衬砌施工工艺的研究

2015-12-11 09:34:12 安装信息网

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作者:张毅

l概述

    碧流河水库工程位于新疆奇台县碧流河乡境内,距奇台县55km,是碧流河干流上的控制性工程,以灌溉供水为主,结合防洪、生活及工业供水,具有综合利用任务,工程总投资2. 52亿元。碧流河水库为中型Ⅲ等工程,水库总库容1440万m3,大坝为碾压式沥青混

凝土心墙坝,其最大坝高84. 8m,最大坝长175m。

碧流河水库导流隧洞布置在左岸,承担冲沙、放水、泄洪任务,为一条多功能的全段有压隧洞。隧洞为圆形断面,设计最大泄流量90. OOm3/s,隧洞长400. 83m.洞径3. 5m,衬砌厚度0.5m,隧洞洞身底部圆心角120°范围采用C45F200W6现浇钢筋混凝土衬砌,其洞身圆心角120°以上部位采用C25 F200W6钢筋混凝土衬砌。原隧洞混凝土衬砌设计方案为采用两台针梁式全圆断面钢模台车,由于隧洞洞挖施工过程中受到天气、地质岩性等多方面因素的影响,工期滞后严重,为不影响整个项目的工程进度及大坝的正常截流,需对其隧洞衬

砌施工技术进行改进。考虑到若采用钢模台车衬砌,其隧洞衬砌最多只有两个工作面;且该隧洞工程有一处弯道不宜使用钢模台车,若采用钢模台车衬砌,将使该处衬砌不连续;加之考虑设计钢模台车较长,比较笨重,不易移动操作等因素,经过不断的研究讨论,决定将原设计衬砌方案改为采用圆弧定型组合钢模板进行衬砌,通过跳仓浇筑的方法,克服了工作面少,弯道不易施工等困难,最终达到快速衬砌的施工目的。

2三套组合钢模板跳仓浇筑施工工艺流程

    要提高隧洞衬砌的速度,跳仓浇筑是快速衬砌的关键。该工程衬砌采用了三套(A、B、C)钢模板,配备两班混凝土浇筑工、两班模板工和二班钢筋工。钢筋的绑扎、模板的安装均以跳仓的型式进行施工,为提高钢筋的绑扎速度,钢筋采用套管连接。

工艺流程:1号仓浇筑完成3天后可拆A模板,此时,3号仓的B模板安装及钢筋绑扎已完成,准备开始浇筑;5号仓的钢筋已绑扎完成,C模板正在安装;7号仓钢筋已完成绑扎,准备开始用l号仓拆除的A模板进行7号仓的模板安装;9号仓准备开始钢筋绑扎工作,每三至四天一循环,平均每天浇筑一段,最后逆序(8号、6号、4号、2号)跳仓浇筑未浇筑的仓段。如此循环,平均每天浇筑一仓,最后逆序返回浇筑。按此顺序管线比较容易布置,不产生较大干扰,最终可有效地提高衬砌速度(施工工艺流程如图l所示)。

    按进度要求及计划的施工流程,可实现3 -4d一循环,平均浇筑速度1. 3d/仓(每仓9m),隧洞衬砌速度可达到207 m/月。

3组合钢模板施工保证技术

3.1  模板的设计

根据该工程的实际情况,采用P3015的圆弧钢模板,模板尺寸为:长1. 5m,宽30cm,厚5.0mm(如图2所示)。模板间用模板扣连接,同时,对于组合钢模板的内支撑采用钢管脚手架加工成型的圆弧钢管进行支撑。

3.2模板的安装

在安装模板时,先安装底部模板,定位模板,以隧洞中心底板架立筋为分界点,中心位置为一块P3015圆弧钢模板,然后安装其两侧模板,每侧安装6块P3015圆弧模板,再将整个仓号的底模安装好后,最后安装脚手架圆弧钢管。在安装脚手架圆弧钢管时,要使脚手架圆弧钢管与模板紧贴,然后用铅丝将拱架和模板连为整体。仓号内模板安装完毕后,纵向要使用脚手架钢管将每榀圆弧钢管拱架连为整体,从而增加模板的整体连接强度,有效防止模板位移(如图3所示)。

3.3  模板支撑固定

内支撑钢拱架由钢管脚手架加工成圆弧型,间距为60cm,每榀内支撑钢拱架分两段,半圆钢管脚手架弯曲成型后用Φ8钢筋连接固定,防止变形。组合模板拼装结束后,用加工成型的脚手架圆弧钢管进行支撑,每榀脚手架圆弧钢管的纵向间距为60cm,每榀脚手架圆弧钢管的横向、纵向均采用脚手架钢管连接加固。在每仓浇筑段的两侧横断面上用脚手架钢管做剪刀支撑,剪刀支撑脚手架钢管的两端顶撑到岩石上,这样有利于提高在混凝土浇筑过程中模板的抗浮、抗偏能力(如图4所示)。同时,用于剪刀支撑的脚手架钢管衬砌完后切断,后期可用作固结灌浆的灌浆孔。

3.4进料口设置

在模板上预留进料口,供混凝土泵管进入以便输送混凝土。其布置首先要满足浇筑混凝土自由跌落高度不超过1. 5m及振捣要求,保证振捣密实;其次为振捣人员提供便于平仓振捣的作业空间,可采用间隔预留一块P3015模板为后装模板。同时,在其顶拱部分的预留进料孔可兼做回填灌浆孔用,达到一孔多用的效果(进料口设置如图5所示)。

3.5  混凝土浇筑质量的控制

    为保证混凝土质量,混凝土采用混凝土泵泵送人仓,混凝土的自由跌落距离不宜大于1. 5m,、其振捣方式采用振动棒结合附着振捣器振捣,底拱、边拱及顶拱主要采用Φ50软轴式振捣器振捣,然后再用附着式振捣器加强振捣,以便于排气。顶拱部分主要采用附着式振捣器振捣,振捣器安设间距为1m,并且尽可能加大附着振捣器的振捣时间,以确保混凝土的密实度。边拱和顶拱进行混凝土浇筑时两侧对称下料,混凝土料铺筑厚度每层50cm,保持混凝土面均匀上升,从而确保混凝土的浇筑质量。

4结论

    通过现场施工的比较与总结,组合钢模板较钢模台车的优点有:组合钢模板运输移动灵活、快捷,对模板组装技术性要求低,模板制作简单且造价低,适用于中小断面隧洞混凝土衬砌;缺点有:组合钢模板对其支撑固定强度及精度技术要求高,容易出现模板位移现象,抗浮力能力差,且用组合钢模板浇筑完成后的混凝土有冷缝存在,其混凝土外观上较钢模台车浇筑的要差。

该工程通过综合比较及对工程现状的不断分析研究,在保证质量的前提下,为加快工程进度,节约工程成本,均衡工程进度、工程质量及经济造价之间的关系,选用定型组合钢模板并在实际施工中实施运用,不断创新,完善施工细节,达到快速衬砌施工的目的。新的工艺及技术的改进,还处于摸索、总结经验的过程中,希望此技术为今后小中型隧洞混凝土快速衬砌提供有效的依据及经验。

5摘  要

 新疆昌吉州奇台县碧流河水库导流隧洞混凝土衬砌采用传统的定型组合钢模板,其隧洞的衬砌采取跳仓、全断面一次性浇筑完成,从而有效达到快速衬砌施工的目的。在施工过程中,为克服隧洞内工作面小、钢筋间连接工作效率慢、模板抗浮能力差等技术上的困难,不断改进施工方法,总结出了一些切实可行的施工技术、本文对此施工工艺流程及施工保证技术加以总结,以期为今后小圆形断面隧洞的混凝土衬砌提供施工方面的经验和参考依据。

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