镇安抽水蓄能电站面板堆石坝坝前翻模砂浆固坡施工措施探究

2023-03-21 21:30宁军华
陕西水利 2023年2期
关键词:钢模板垫层砂浆

宁军华

(中国水电建设集团十五工程局有限公司,陕西 咸阳 712000)

1 工程概况

镇安抽水蓄能电站位于陕西省商洛市镇安县月河镇境内。电站距镇安县城公路里程74 km,距西安市公路里程134 km。镇安抽水蓄能电站为一等大(1)型工程。电站总装机容量1400 MW(4×350 MW),设计年发电量23.41 亿kW・h,年抽水电量31.21 亿kW・h。上水库正常蓄水位1392 m,相应库容896 万m3,下水库正常蓄水位945 m,相应库容1220 万m3。本电站枢纽主要由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及开关站等建筑物组成。

下水库大坝为混凝土面板堆石坝,坝址位于东阳村上游1.6 km 的月河干流上,大坝基岩为花岗闪长岩,坝顶高程949 m,最大坝高95.00 m,面板最大斜长163.44 m,坝顶长302.34 m,大坝上游坝坡1∶1.4,下游坝坡1∶1.4~1∶1.6,坝顶宽10.00 m。

2 方案比选

方案一:斜坡碾压施工,斜坡20 t 振动碾和牵引220 型推土机各一台,垫层料超量1.8 万m3。优点:大坝填筑能连续施工,配合人员较少。缺点:垫层料浪费较大,成本较高,斜坡碾压安全风险极高。

方案二:挤压边墙施工,砼用量约为6000 m3,两套挤压边墙机,配合人员12 人。优点:垫层料用量可控,安全风险较低,人员配合少。缺点:砼用量大,砼需要待凝,成型坡面平整度较差,需要后期人工修整。

方案三:翻模砂浆固坡施工,砂浆用量约为1800 m3,模板约450 块,人工28 人。优点:垫层料用量可控,安全风险较低,砂浆仅为5 cm 厚,极大地节约了工程成本且成型后坡面平整度较好,大坝填筑及翻模砂浆能连续施工,工艺衔接较好。缺点:一次性投入模板较大,人工投入量较大。

3 翻模砂浆固坡技术原理及施工工艺

在大坝上游面安装带楔板的定制钢模板,在模板内填筑垫层料,振动碾初碾后拔出5 cm 厚塑料楔板,拔出楔板后形成空腔,向空腔内灌注M5 砂浆,再进行终碾。由于模板的约束作用及振动作用,形成的砂浆面表面平整光滑且密实,模板随垫层料的填筑而翻升。

砂浆固坡施工后,大坝迎水面形成一道表面光滑、垫层料密实的坡面硬壳体,保证了钢筋混凝土面板的砂浆垫层、止水铜片、钢筋及浇筑混凝土基础质量,提高混凝土面板的稳定性。

翻模模板采用定制钢模板,砂浆采用M5 砂浆,砂浆由拌合站集中拌制,10 m3罐车运输至坝面,人工配合溜槽进行灌注。

施工工艺流程:测量放样→模板安装→模板检测→垫层料填筑→垫层料初碾→拔出楔板→灌注砂浆→垫层料终碾→拆除最下层模板,翻至上层[1]。

3.1 模板设计

翻模砂浆固坡采用厂家定制钢模板。模板长度60 cm,宽度69 cm,厚度为3.75 mm,肋高5.5 cm,单块重量约22 kg;楔板的长度30 cm,宽度74 cm,厚度上口5.5 cm,下口4.5 cm,楔板的下部为斜三角,安装后保证底部与砂浆面紧密结合。水平模板间以U 形卡固定,并在斜坡模板的背面连接角钢,避免顺斜坡连接模板时产生变形,上下层模板通采用螺杆相连[2]。

3.2 模板安装

楔板紧贴斜坡模板,楔模上口钻孔安装橡皮手环,便于拔出及固定在钢模外侧。连接钢筋采用¢14、长1.2 m 的圆钢,一端用燕尾卡固定在斜坡模板上,另一端制作180°弯钩穿过斜坡模板和楔板,钩在锚固装上,锚固桩采用¢20、长45 cm 的螺纹钢,锚固桩每1.2 m 布置一个,与模板上的螺栓孔布置在一条线,锚固筋要穿透垫层料,锚固深度达到40 cm以上。首层安装模板时每块模板采用两根¢14 拉锚筋固定模板,模板固定好后,检测模板安装角度及平整度。安装好后的模板应形成约36.5°的水平夹角,楔板安装时要紧贴钢模板,应安排专人检查,对安装不紧密的楔板要重新安装就位。经检查合格后将楔板用卡环与翻转模板上口固定。第二层以上翻转模板拉筋及锚固筋按照1.2 m 的间距布置。

3.3 垫层料填筑及初碾

垫层料填筑,虚铺厚度45 cm,填筑时采用自卸汽车后退法间隔卸料,挖掘机粗平,人工配合精平,模板内侧三角区域采用人工辅助填筑及整平,填筑完毕后人工采用钢筋或钢管贴着钢模板进行插捣,尽可能使垫层料密实,防止粗料集中或出现架空现象,22 t 自行振动碾碾压,碾压前需要对铺填平整的垫层料采用车洒水,水量以填筑层表面不积水为原则,冬季施工不洒水。碾压时距模板边界不10 cm~15 cm,先静碾1 遍,再振动碾5 遍,初碾完成后对模板进行检测,有变形时立即调整。

3.4 灌注砂浆

垫层料初碾达到30 m 以上立即开始拔出楔板,同时进行砂浆灌注,砂浆在拌合楼集中拌制,10 方罐车水平运输至工作面,经梯形溜槽入仓,人工配合整平。禁止污染坝面垫层料,污染后要立即清除。砂浆的稠度以目测砂浆灌注时能明显流入楔形槽内为准。砂浆灌注完成后,及时对灌注完成区域进行检查,发现砂浆因为沁入垫层料而造成砂浆面下沉的,要及时进行复灌,直到砂浆饱满为止。

3.5 垫层料终碾

砂浆灌注结束后,振动终碾2 遍。振动碾碾压时距离模板距离须控制在10 cm~15 cm,并安排专人进行引导。振动碾无法到达部位,采用平板夯压实垫层料。终碾结束后对模板进行检测,有变形时立即调整。

3.6 模板翻转提升及养护

终碾结束后,即可拆除最下层模板并拼装到最上一层模板上。一般拆模时间不小于24 小时。拆模后开始洒水养护,不少于7 日。

4 质量控制

(1)模板下方三角区内垫层料必须采用人工辅助喂料,保证填充饱满,以防在拔出楔板后未灌注砂浆时造成坍塌。人工喂料时尽量选用细颗粒料,以防后续灌注砂浆时砂浆流入垫层料形成板结;

(2)在垫层料碾压过程中,振动碾速度不大于2 km/h,安排专人引导,振动碾钢轮边缘与模板距离为10 cm~15 cm;

(3)两岸坡周边缝结合部位,采用异形木模板现场制作安装,使成型后的砂浆固坡与周边缝趾板紧密结合;

(4)每层模板安装前必须测量放线,禁止用线绳延坡面方向顺引;

(5)锚固筋安装定位时必须向内侧形成一定夹角,以防拉筋挂钩脱落;

(6)锚固筋布置在距钢模板65 cm 处,主要考虑拉筋与模板要趋于垂直受力,以防拉筋受力后模板变形。

5 结语

(1)钢模板采用人工拆卸爬升,设计时以轻巧为主不宜过重。设计制作楔板时要选择不易变形且轻便,便于人工拔出;

(2)拉锚筋不宜小于¢14,锚固筋不宜小于¢20;

(3)在垫层料碾压过程中,振动碾速度不大于2 km/h,安排专人引导,振动碾钢轮边缘与模板距离为10 cm~15 cm 为宜;

(4)固坡砂浆外露钢筋在面板钢筋安装完毕后再割除,可以用于钢筋的架立筋用;

(5)模板下部的斜三角区域填筑采用人工填料,填筑完毕后人工采用钢筋或钢管贴着钢模板进行插捣,尽可能使垫层料密实,防止粗料集中或出现架空现象,否则砂浆渗入垫层料内,造成大量浪费;

(6)砂浆的稠度控制是形成砂浆面的关键,开始浇筑砂浆前应充分考虑环境因素影响砂浆的塌落度损失;

(7)两次碾压完后的模板检测至关重要,这是保证成型后的砂浆固坡平整度的关键;

(8)选择振动碾激振力不宜过大,20 t、22 t 为宜。否则易造成模板变形,影响砂浆成型效果。

镇安抽水蓄能电站下库大坝固坡砂浆近3 万m2,砂浆超用量仅为8%,经测算比传统挤压边墙节约成本约250 万元,工期提前3 个月,比斜坡碾压施工节约垫层料约1.8 万m3,节约成本近200 万元。通过对坝前翻模砂浆固坡施工整个过程进行跟踪分析,总结和积累了一些相关的施工数据及施工工艺,更好的进行了优化施工,节约了成本及工期,提高了经济效益,可为类似工程施工起到借鉴作用。

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