水电站大坝上游围堰水下混凝土的施工技术.pdf

第l 2 期 ( 总第1 1 7 期) 中 国水能及电气化 N o 1 2( T 0 T A L N o 1 l 7 ) 2 0 1 4 年1 2 月 C h i n a Wa t e r P o we r &E l e c tr i fi c m i o n 水 电站大坝上游 围堰水 下混凝 土的施工技术 刘 魏 ( 清远市水利水 电建筑工程有限公司，广东 清远5 1 1 5 1 8 ) 摘要：在水利工程建设过程中，水下混凝土施工一直是施工的重点和难点，在保证工程质量方面具有重要意 义。基于此，本文对水电站大坝上游围堰水下混凝土的施工技术进行探讨。 关键词 ：水 电站大坝 ；上游 围堰 ；水下混凝土 ；施工技术 中图分类号 ：T V 5 5 1 文献标识码 ：A 文章编号：1 6 7 3 - 8 2 4 1( 2 0 1 4 )1 2 - 0 0 2 3 - 0 3 Co n s t r u c t i o n Te c h n o l o g y o f Hy d r o p o we r S t a t i o n Da m Up s t r e a m Co ffe r d a m Un d e r wa t e r Co n c r e t e L I U W e i ( Q i n g y u a n C i t y W a t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g C o ， L t d ，Q i n g y u a n 5 1 1 5 1 8 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Un d e r wa t e r c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n h a s b e e n t h e f o c u s a n d d i f f i c u l t y o f c o n s t ruc t i o n i n t h e p r o c e s s o f wa t e r c o n s e r v a n c y p r o j e c t c o n s t r u c t i o n ，w h i c h h a s g r e a t s i g n i fi c a n c e i n t e r m s o f e n s u r i n g e n g i n e e r i n g q u a l i t y I n t h e p a p e r ， c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f h y d r o p o w e r s t a t i o n d a m u p s t r e a m c o f f e r d a m u n d e r w a t e r c o n c r e t e i s d i s c u s s e d Ke ywo r ds： h y d r o p o we r s t a t i o n da m；u p s t r e a m c o f f e r d a m ；u nd e rw a t e r c o n c r e t e；c o n s t ruc t i o n t e c h n o l o g y 1 工程简介 某水电站大坝工程施工基坑 紧靠 泄水闸 ，在布置 上游围堰时 ，对原有 建筑物 的导墙 进行 了分段 设计 ， 为 了不 占用加 固工程的施工基 坑 ，混凝 土围堰紧挨着 导墙段进行设计 。距导墙设计部位较远 的位 置设计为 土石 围堰 。 围堰 为 重力 式 水下 混 凝土 结构 ，底 宽为 7 9 m，底部 的高 程 为 8 2 1 0 08 3 5 0 0 m。按 照 1 0年 一 遇的洪水标准进行设计。围堰最大高度为 1 5 m，顶 部高程为 8 3 7 O O m。背水面按 台阶设计 ，迎水 面按直 墙式 设 计 。设 计 围 堰 轴 长 4 5 m，混 凝 土 浇 筑 量 3 5 0 0 m 2 工程施工特点 a 由于 水 下施 工 的难 度 高 ，施 工 工 期 比较 紧 。 河水 比较浑浊 ，施工时 ，施工人员完全靠感觉进行 定 位 。此外 ，水下混凝土施工是在汛期前开始 的 ，有效 工期只有 1 l O d ，工期短。 b 由于水下 混凝 土 的施 工条 件不 好 ，存 在一 定 的安全 隐患 。且 由于施 工 区距 离泄 洪闸进 口比较 近 ， 库区中的流态比较复杂。从资料来看，3 4月的温 度大约在 8 o C 左右 ，河 水温度 过低 ，会对人 在水下 进 行立模 、清基工作造成影响 。 c 对施工质量和施工技术要求 比较高。该工程 施工技术 C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y 采用的重力式挡 土围堰 ，要求具有 良好 的防渗能力和 稳 定性能 。由于在浇筑混凝土时无法进行振 捣 ，主要 利用浆柱 自身重力进行密实，因此，无法准确了解浇 筑情况。为保证施工质量 ，需要将混凝土 的配合 比设 计 好。 3 水 下混凝土 围堰设计 3 1 围堰高程设计 在设计围堰 高程 时 ，挡水 按照 1 2月至 次年 5月 洪水频率的 2 5 进行 ，由于水位 为 1 3 3 0 0 2 m，洪峰 流量为 9 4 2 m 。 s 。根据河水的壅高和围堰的安 全高度 ， 确定上游 围堰 堰顶 的 高程 为 1 3 3 1 2 3 m ，则 围堰 的 高度 为 3 2 16 8 4 m 。 围 堰 堰 体 的 背 水 面 坡 比 为 0 5 1 ，迎水 面坡 比为 0 ，顶部 宽度 为 0 8 1 IT I ，围堰轴 线断面底部的最大宽度为 4 2 2 m。 3 2 围堰结构断面的设计 该工程 设 计 围堰 堰 顶 的最 高 高 程 为 1 3 3 1 2 3 m， 则围堰最大高度为 3 2 1 6 8 4 m，围堰堰体的顶部宽 度为 0 8 1 m，背水 面 坡 比为 0 5 l ，迎 水 面 的坡 比为 0 。围堰轴线底部的最大宽度为 4 2 2 m。 3 3 计算混凝土 围堰的稳定性 主要设计参数如下 ：将质地坚硬的岩石作 为建基 面，设置围堰高度为 3 2 1 6 8 4 m，如果单宽堰体为 1 m，则 围堰 的 荷载 主要 来 自水压 力 和 自重 。进行 灌 浆 防渗处理后对基底扬压力进行计算 。 a 计算抗剪断强度。采用下式计算 ： K =( 1厂 W+ C A ) P 、 一 一 。 式中K 抗滑稳定安全系数 ，取 3 1 ； 厂 基岩接触面和堰 体底板 混凝 土之 间的抗 剪断摩擦系数 ，取 0 9 1 ； 基础截面和堰体底板接触面的面积； c 基岩接 触 面 和堰 体 底 板 混 凝 土 的 黏 结 力 ，取 0 3 1 MP a 。 经计算 ，抗 滑稳 定 安 全 系 数 为 7 1 ，大 于 3 0 。 达到 了抗剪断的强度要求 。 b 计算抗剪强度。采用 下式计算 ： 24 F= 厂 P 式 中 K 抗剪稳定 安全系数 ，取 1 0 6 ； _厂 _基岩接触面与围堰堰体底板混凝土的抗 摩擦系数，取 0 6 6 ； P 作用在基础截面 上的 总水平力； 作用在基础截面上的总垂直力。 经计算，抗剪强度的 为 1 1 4 6 ，大于 1 0 5 ，符 合抗剪强度 的要求 。 4 上游 围堰水下混凝土施 工 4 1 施工前准备 施工前 ，按照 围堰设计 图纸进行结构边线 和轴线 控制点 的测定 ，并利用水上浮标将标记做好 ，将 对应 的线和点引至陆地上。同时将浮箱 、制作模板、专业 人员、供电供风系统 、施工器具等水下混凝土施工的 准备工作做好 。 4 2 开挖水下土方 在开挖水下土方时，该工程使用小型挖泥船进行 施 工 ，在施工前 ，水 电站 有 3 d时间可 以进 行放水 冲 沙 ，在将 水 库 的水 位 降低 到 8 2 4 0 0 m 时 ，安 排使 用 P C 4 0 5反铲对淤积层进行挖掘 。 4 3 搭设施工平台 由于该工 程是 水 上施 工 ，需 要 搭设 水 上 施工 平 台 。施工平台主要 由浮箱拼接而成 。其 中浮 吊船 、模 板安装 船 、工 作 船 各 一 艘 ，利 用 6个 大 小 为 6 m X 1 5 m 3 m的浮箱拼成浇筑船 ，在浇筑船的中问围成 宽度 为 8 6 m、长度 为 1 2 m的空腔来 作为混 凝土浇 筑 和安装模 板 的通 道。在布 置混凝 土 围堰 浇筑仓 面 时 ， 要在距离边线 l m以上的范围内将下料管布置好 ，各 个导管之间的距离控制在 4 1 m。 4 4 对基面的淤泥进行清理 当水下土方挖到基岩后 ，安排潜水 人员潜入水 中 用高压水枪 和清淤管对基岩进 行清理 ，使用直 径 2 5 c m的钢管作为清淤管 ，并利用空压机进行供气 ， 在潜水员使用高压水枪扰动基岩上的淤泥后 ，利 用清 施工技术 C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y 淤管将淤泥排到施工 区外部 。 4 5 锚杆 的施工方法 锚杆的作用主要是对模板进行加固。施工时，使 用 H P R 2 0 3 4型的液 压动 力钻 进行 钻孔 ，孔 的大小 为 4 6 m m，孔钻好后，利用高压水枪进行清孔。检查过 孔的深度以及孑 L 的清理情况后，进行锚固剂的安放以 及插杆的施工。使用卷式水下锚固剂，锚固剂在进场 后 ，要做好检查工作。合格后才可以使用。 4 6 模板的施工技术 使用可 以 自由拆卸 的组 合钢模 板作 为水 下模 板 ， 根据仓面的大小，使用螺栓在浇筑船上进行连接，然 后使用浇筑船运输到施工位置后 ，再将其吊入到水中。 使用简易型三角支架 和手葫芦进行配合 吊装。模板 安 装前 ，将定位缆绳 固定后 ，调整型钢模板 的水平位置 ， 并使用缆绳对型钢模板的位置进行调整。使用交会法 进行定位测量，测量位置由经纬测量仪和测距仪进行 控制。利用挂 重球 的方法检查 模板 的垂 直度。在测 量 时 ，将一个竖 向的圆钢 焊接在钢模板 的中心 ，并 在钢 模中心涂抹红白油漆，以此对中心点进行标注。在岸 上使用两 台仪器分别对 准 中心和轴线 ，并安排 专人对 安装进行指挥 。在制作模 板时 ，由于对模板 的平 整度 要求 比较高 ，使 用法兰螺栓在 模板 的四周进行 可调支 撑 ，在实 际安 装 的过程 中，根 据实 际情况 进行 调整 。 分别在模板的四周打斜撑 ，底部打定位桩，以此来将 模板 固定 好。对 于底 部存在缝 隙的位置 ，使用 模板进 行封堵。使用 1 6 ra m 以上 的圆钢作为模板的拉条 。按照 梅花形进行对穿拉条的布置。将梯形键槽设置在围堰 轴线 的施工缝上 ，并以此来保证 围堰整体的稳定性。 4 7 混凝土浇筑施工技术 在进行 混 凝 土浇 筑 时 ，使 用 二 级配 的泵 送混 凝 土，强度等级为 C 2 5 。混凝土的坍落度控制在 1 7 c m 左右。为保证水下混凝土的施工质量 ，首先要设计出 合理的配合 比。根据多次施工的相关经验，在设计水 下混凝土的配合比时，要使流动性达到要求，胶凝料 要大于4 2 1 k s m 。使用导管法进行浇筑施工 ，首先 横 向布置两根间距 为 4 m的导管 ，然后 纵 向布 置三根 问距为 4 m的导管 ，导管 的直径为 2 5 5 m m。在浇筑 的 过程 中 ，要使用导管轮流进行浇筑 ，保证 浇筑一次性 完成。导管的长度分别为0 5 m和 2 m。为了可以在提 升的过程 中，轻松完 成导管 的拆卸 工作 ，每一套导 管 都需要搭配好 短导管和长导管。使用简 易三角配筋手 动葫芦对导管进行提升，根据导管的提升长度和下料 量来对埋深进行判断 ，提升 由人工完成 。在水下浇 筑 混凝土时，要保证埋入混凝土中的导管深度在 8 0 c m 以上 ，首批进入导管的混凝 土要超 出 1 6 m 。根据 施 工经验 ，该工程在浇筑混凝土时 ，当水下浇筑 的深度 为 1 5 m左右时 ，取最小 埋深 0 8 1 IT I 。 一 般情况下 ，在浇筑水下混凝土 时，将上 升速度 控制在 0 3 h n h ，参考仓位的大小算出入仓的强度为 2 8 6 m h 。混凝 土使 用 两部 0 7 6 m 。的搅 拌机 进行 搅 拌 ，生产力可以达到 3 1 m h ， 昆 凝土搅拌后使用 H B 一 6 0 B型泵车 进行 输送 ，输送 距离 为 2 0 0 m，每 小 时可 输送 6 0 m 混凝 土 ，满足浇筑 要求 。 4 8 拆除模板和处理缝面 拆除模板要等到混凝土终凝后进行，使用浮吊车 配合施工 。浮 吊低 昂模板 吊起后 ，潜水员利 用气焊在 水 下将 螺杆割 除 ，脱 落后 ，使 用浮 吊将其 缓慢 吊起 。 对于水下的缝 面 ，人工挖好键槽后 ，在埋设 间进行插 筋。钢筋 之间的距离 为 1 6 m。 5 结语 综上所述 ，为保证 混凝 土施工 的稳定性 ，水下 混 凝土浇筑过程中 ，混凝 土尽量 不和水接触 ，要加入 外 加剂来保证混凝土在水中不离析、不分散。该工程经 过一个多 月 的努力 ，混凝 土 的水 下 浇筑 工 作 圆满 完 成 ，具有施工速度快 、投入少等优点 ，值得 同类工 程 借鉴引用 。 参考文献 1 蒋青 水运工程混凝 土施工 技术 M 北 京： 中 国水 利水 电出 版社 ， 2 0 0 6 ： 2 3 1 - 2 3 2 2 杨立新 航道 整 治工 程 M 北京 ： 中 国水 利 水 电出版 社 ， 2 0 0 4： 7 8- 7 9 3 J _r J 2 8 7 一 - 2 0 0 5内河航道维护技术规范 s