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冷卻塔施工

白鶴灘水電站左岸進水塔、攔污柵混凝土懸臂液壓自爬升模板施工技術

文章來源:宏亞高空時間:2018-11-17
1 工程概況及模板選擇
白鶴灘水電站左岸進水口設計采用岸塔式分層取水, 8個進水塔一字排開, 單個塔體長33.2 m, 寬度20.9 m, 高度103.0 m。各進水塔均為獨立結構, 每個進水塔設5孔攔污柵, 5孔分層取水擋水閘門, 墩長6.6 m, 邊墩和中墩厚度均為2.2 m, 高度98.0 m (見圖1) 。
根據進水塔塔體及攔污柵大體積混凝土結構特點, 為方便施工, 經方案比選, 決定在塔體和攔污柵外圍采用大型懸臂液壓爬升模板, 這在特大型水利水電工程中屬首次應用。大型懸臂液壓爬升模板具有結構面成型好、安全問題少、垂直方向上能自行爬升減少起吊設備工作量等優點, 可以大大降低門機工作量。在左岸進水塔工程中閘門井、通氣孔以及攔污柵柵槽混凝土主要采用組合鋼模板澆筑, 二期混凝土結構面采用木模板, 塔體漸變段及中墩、縫墩、邊墩圓弧部位采用定型的圓弧模板;進水塔塔體外圍及縫墩、邊墩外圍采用直面懸臂液壓爬升模板, 攔污柵墩頭圓弧部位采用圓弧懸臂液壓爬升模板, 局部不規則部位采用木模板補縫。組合鋼模板及定型圓弧鋼模板主要利用門機進行吊運, 大型懸臂液壓爬升模板利用門機進行吊裝, 模板系統安裝完成后利用自帶的液壓爬升系統自行爬升。懸臂液壓自爬升模板首先應在混凝土首層澆筑完成后從第2層混凝土結構面開始安裝模板架體等構件, 但是, 懸臂液壓爬升模板可以當做普通懸臂模板使用, 因此在澆筑混凝土第1層、2層時均可以作普通模板使用。
圖1 單個進水塔與攔污柵分塊分層澆筑效果
圖1 單個進水塔與攔污柵分塊分層澆筑效果   下載原圖
2 進水塔、攔污柵混凝土施工難點
(1) 進水塔塔體、攔污柵混凝土結構復雜且為大體積, 如何保證混凝土外觀質量及體型滿足要求, 采用大模板、定型模板及模板的強度和剛度等是關鍵問題。
(2) 進水塔高度為103 m, 架子管、鋼筋、散裝模板等材料使用較多, 且吊運全部采用門機, 如何減少模板吊運工作, 降低起重作業安全風險和提高施工效率是難點。
(3) 白鶴灘水電站施工區每年11月至次年3月處于6級以上大風天氣較多, 針對大型起重吊裝施工安全管控是重點。
3 自爬升模板工藝原理
懸臂液壓自爬升模板的爬升運動通過設計頂升力為10 t的液壓油缸對導軌和爬模架交替頂升來實現。導軌和爬模架相互獨立, 兩者之間可進行相對運動。當爬模架工作時, 導軌和爬模架都支撐在預埋的爬錐支座上, 兩者之間無相對運動。退模后立即在預埋的爬錐承載接頭上安裝受力螺栓、掛座體及埋件支座, 調整上、下防墜爬升器棘爪方向來頂升導軌, 待導軌頂升到位, 就位于該爬錐支座上后, 操作人員立即轉到下平臺拆除導軌、提升后露出的位于下平臺處的爬錐承載接頭等。在解除爬模架上所有拉結之后就可以開始爬升模板, 這時導軌保持不動, 啟動液壓油缸頂升, 模板即相對于導軌運動。通過導軌和自爬升模板交替附墻, 相互提升, 自爬升模板即沿著塔體上預留爬錐承載接頭逐層提升。整個爬模系統在作業面形成一個封閉、安全并可獨立向上施工的操作空間。懸臂液壓自爬升模板利用門機進行安裝, 安裝完成后利用自帶的液壓爬升系統自行爬升, 進水塔塔體、攔污柵分層澆筑高度為2.5~3.0 m。
4 自爬升模板設計
進水塔塔體2#、4#、6#、8#進水塔單機共布置36個液壓爬模機位及72個懸臂模板支架;1#、3#、5#、7#進水塔單機共布置6個液壓爬模機位以及12個懸臂模板支架?,F場實際布置如圖2—圖5所示。
5 施工方法
5.1 爬模安裝
5.1.1 安裝準備
準備工作如下: (1) 對爬錐中心標高及模板底標高進行抄平; (2) 放軸線、結構邊線、模板邊線、架體或提升架中心線、提升架外邊線; (3) 對爬模安裝標高的下層結構外形尺寸、爬錐進行檢查, 對超出允許偏差的結構進行剔鑿修正; (4) 綁扎完成模板高度范圍內的鋼筋; (5) 模板板面需刷脫模劑, 機加工件需加潤滑油; (6) 現澆混凝土結構強度必須達到10 MPa時方可爬升或安裝爬模。
圖2 進水塔3—8層爬模機位布置 (單位:mm)
圖2 進水塔3—8層爬模機位布置 (單位:mm)   下載原圖
圖3 進水塔胸墻第8層以上爬模機位布置 (單位:mm)
圖3 進水塔胸墻第8層以上爬模機位布置 (單位:mm)   下載原圖
圖4 2#、4#、6#、8#攔污柵爬模機位布置 (單位:mm)
圖4 2#、4#、6#、8#攔污柵爬模機位布置 (單位:mm)   下載原圖
圖5 1#、3#、5#、7#攔污柵爬模機位布置 (單位:mm)
圖5 1#、3#、5#、7#攔污柵爬模機位布置 (單位:mm)   下載原圖
5.1.2 安裝流程
以白鶴灘水電站左岸進水塔及攔污柵側面爬模安裝為例, 安裝流程如圖6所示。
(1) 預埋M36/M30爬錐, 現場使用懸臂液壓模板面板澆筑第1、2層混凝土 (見圖7) 。
(2) 安裝埋件轉換座 (見圖8) , 現場搭設支撐架, 支撐架需滿足單個支架后坐力153 k N的承載需求, 整體吊裝已組拼好的懸臂模板。安裝懸臂埋件及爬模埋件, 合模澆筑第3層混凝土。
(3) 如圖9所示, 混凝土達到強度, 吊走懸臂模板架體, 安裝埋件掛座, 拆除埋件轉換座及支撐架, 吊裝已組拼好的爬模下架體及吊裝懸臂模板, 并與爬模連接成整體, 安裝懸臂模板下三角架斜撐及立桿;安裝主平臺維護以及懸臂模板、爬模埋件, 安裝外連桿及螺母, 合模澆筑第4層混凝土。
(4) 第4層混凝土澆筑完畢, 退模, 安裝埋件掛座以及液壓系統, 吊裝導軌, 單懸臂液壓爬模整體安裝, 進行液壓調試并爬升至下一層 (見圖10) 。
(5) 安裝翻板、側防護、梯子、掛安全防護網, 提高安全防護效果;搭建施工通道與操作平臺連接, 形成上下通道。
5.1.3 技術要求
(1) 安裝前的準備工作主要是對預埋件的中心標高和模板底標高應進行抄平確認, 標準層高懸臂模板預埋件距混凝土上表面400 mm, 爬模預埋件距離混凝土上表面1 100 mm; (2) 安裝三角架時, 必須使用鋼管對架體單元進行連接, 做好剪刀撐, 使架體形成穩定結構; (3) 安裝預埋件時, 爬錐孔內抹黃油擰入埋件桿, 保證混凝土不流進爬錐螺紋內, 爬錐外面用膠帶及黃油包裹以便于拆卸; (4) 確保預埋件位置的正確, 預埋時須依據“預埋定位圖”中平面預埋位置及立面預埋位置進行逐點放線預埋。
圖6 自爬升模板初始安裝流程
圖6 自爬升模板初始安裝流程   下載原圖
圖7 M36/M30爬錐預埋 (單位:mm)
圖7 M36/M30爬錐預埋 (單位:mm)   下載原圖
圖8 安裝懸臂埋件及爬模埋件 (單位:mm)
圖8 安裝懸臂埋件及爬模埋件 (單位:mm)   下載原圖
圖9 吊裝爬模下架體及懸臂模板 (單位:mm)
圖9 吊裝爬模下架體及懸臂模板 (單位:mm)   下載原圖
圖1 0 吊裝導軌, 液壓爬升 (單位:mm)
圖1 0 吊裝導軌, 液壓爬升 (單位:mm)   下載原圖
5.2 爬模施工
施工流程:爬升循環施工流程如圖11所示。
圖1 1 爬模循環流程
圖1 1 爬模循環流程   下載原圖
技術要求: (1) 合模前將模板清理干凈, 刷好脫模劑, 裝好埋件系統, 測量模板預埋件的位置是否與鋼筋沖突, 如有沖突, 將鋼筋適當移位處理后再進行合模; (2) 用線墜或儀器校正調整模板垂直度; (3) 混凝土振搗時嚴禁振搗棒碰撞預埋件; (4) 上層混凝土強度達到10 MPa時, 爬模提升必須由專業專職人員指揮進行, 提升前必須對架體系統 (包括架體上的雜物, 各連接部位的連接, 液壓控制系統等) 進行檢查并填寫提升前檢查記錄表, 清理架體雜物, 符合要求后方可提升; (5) 提升架體或提升導軌時液壓控制臺應有專人操作, 每榀架子設專人看管是否同步, 發現不同步, 可調節液壓閥門進行控制; (6) 拆模時先拔出插銷, 扳動后移裝置將模板后移, 后移到位后, 再插上插銷; (7) 維護、檢修主要是檢查架體系統的連接部位和防護是否符合要求, 否則及時整改, 對電氣控制系統要定期調試, 及時更換易損件。
5.3 爬模拆除
拆除準備: (1) 當結構施工完畢, 即可對爬模進行拆除; (2) 由現場起重設備配合爬模的拆除作業; (3) 專業公司提供專人負責爬模拆除過程中的技術指導, 爬模拆除前應進行書面安全交底和培訓; (4) 爬模拆除時應先清理架體上的雜物, 如腳手板上的混凝土、砂漿塊、U型卡、活動桿件及材料; (5) 爬模拆除前, 畫出拆除警戒線, 并做醒目標識, 嚴禁人員進入警戒線內。
拆除流程:自爬升模板拆模施工流程如圖12所示。
圖1 2 拆模流程
圖1 2 拆模流程   下載原圖
技術要求: (1) 整體起吊懸臂支架時吊點必須設置在懸臂支架主背楞的吊鉤上, 嚴禁設置在模板上; (2) 進行拆除作業時需拉設警戒線, 下方嚴禁站人; (3) 整體吊裝至地面解體時需做好臨時加固措施, 確保架體擺放穩固; (4) 拆除的材料分類碼放。
6 懸臂液壓爬升模板施工安全技術保障
爬模設置3層平臺, 除上平臺外, 要求其他層平臺跳板離混凝土墻面的距離不應大于250 mm;吊平臺與墻體間間隙用翻板封閉。各片架體平臺間留有100 mm的間隙, 以保證單獨架體的提升。為安全防護, 在架體與架體之間的空隙處鋪設翻板, 當架體提升時將翻板翻開, 架體提升到位后, 應立即將翻板鋪好。
各層平臺臨邊處均設置有臨邊護欄。具體如下:
(1) 在爬模裝置爬升時, 墻體混凝土強度必須大于10 MPa。
(2) 禁止超載作業, 結構施工時, 爬模施工荷載 (限兩層同時作業) 小于3 k N/m2, 嚴禁在操作平臺上堆放無關物品。在操作平臺上進行電、氣焊作業時, 應有防火措施和專人看護。
(3) 架體提升和清理模板完畢后, 應立即將架體上的模板靠近墻體, 并用模板對拉螺栓將模板與墻體進行剛性拉接。
(4) 爬模專職操作人員在爬模的使用階段應經常 (每日至少兩次) 巡視、檢查和維護爬模的各個連接部位, 確保爬模的各部位按要求進行附著固定。
(5) 非爬模專職操作人員不得隨便搬動、拆卸、操作爬模上的各種零配件和電氣、液壓等裝備。在爬模上進行施工作業的其他人員如發現爬模有異常情況時, 應隨時通報爬模專職操作人員進行及時處理。
(6) 六級 (含六級) 以上大風應停止作業, 大風前須檢查架體懸臂端拉接狀態是否符合要求, 大風后要對架體做全面檢查符合要求后方可使用。
(7) 每施工3層或施工進度較慢及施工暫時停滯時每個月都應對掛座、液壓系統等進行檢查保養, 以保證架體的正常使用。
(8) 施工過程中, 專職技術人員、安全員等進行爬模架體的檢查, 確保施工過程安全。
7 結語
(1) 懸臂液壓爬升模板可以結合混凝土結構體型量身定做成大模板, 減少模板拼縫, 且整體結構非常穩固扎實。從已澆筑完成的混凝土外觀看, 混凝土面光潔度高, 無常規普通模板澆筑容易出現的拼縫印記、錯臺、砂線等混凝土缺陷。同時, 在混凝土脫模后經過全站儀測量體型偏差為±11 mm, 達到設計和規范要求。大體積混凝土結構采用大模板可以有效提高混凝土外觀質量, 同時, 液壓懸臂爬升模板可以根據結構體型組裝, 分單片和兩片為一組操作更方便。
(2) 懸臂液壓爬升模板與常規的懸臂模板相比, 其在基礎部位安裝完成以后只要人工操作就可以自行完成模板的脫模、爬升、就位工序, 不需要起重設備吊運。并且懸臂液壓爬升模板的脫模、爬升、就位、支模安裝、校核每班只需要4個工人就可以完成所有工作, 以進水塔單個塔體為例, 33.2 m×20.9 m×3.0 m (長×寬×高) 一個倉位, 經統計4個人2.5 d時間即可完成模板工序, 具備驗收條件。在同樣的施工環境下懸臂模板需要吊運、拆除、安裝的時間為3.5 d, 模板工每班需要8人、1臺起重設備專門配合作業。因此, 從資源投入和安全風險上對比, 液壓懸臂自爬升模板在日常使用方面投入比懸臂模板小, 成本明顯降低, 吊運安全風險排除, 施工效率明顯提高。
(3) 白鶴灘水電站每年11月至次年3月大風天氣較多, 且根據相關氣象短信超過6級大風占比60%, 門機和起重設備在超過6級大風均不得吊運施工。因此, 在進水口采用液壓懸臂爬升模板基本省去了模板吊運工序, 有效提高了施工效益并降低了成本。
(4) 液壓懸臂爬升模板整個安全封閉系統健全, 操作平臺、作業通道、自帶封閉網、人行爬梯等設計合理, 施工安全有保障, 在復雜的施工環境中能夠保證施工人員安全是該模板體系的一大優點。
綜上, 液壓懸臂爬升模板在白鶴灘水電站進水塔、攔污柵的成功應用, 從該模板的安全、質量方面發揮出來的效益比較顯著, 因此本工程的成功案例可為其他類似水工建筑提供借鑒。
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