向家坝工程大型沉井群混凝土施工技术.pdf

第3 6卷第 2期 2 0 1 0 年2月 水 力 发 电 向 家 坝 工 程 大 型 沉 井 群 混 凝 土 施 工 技 术 曹 中升 ，齐界 夷，张 家涛 ( 中国葛 洲坝 集 团股份 有 限公 司三峡分 公 司 向家坝 施工局 ，云 南水 富 6 5 7 8 0 0 ) 摘 要：向家坝水电站 大型沉井群由 1 0个大 型沉井组 成 ，沉井 混凝 土施工具有工程量大 、结构复杂 、施工难度大 、 建设工期 紧等特点。该 项 目成功采用整体滑模联动滑升技术 ，解决 了沉井 井身混凝 土快 速上升问题 ；并首创了沉井 填芯采用堆石混凝 土 ，解决了空间狭小 、作业难度大等施工 问题 ，确保 了沉井 群施 工正常进 行 ，满足了施工质量与 总进度要求 为向家坝水电站 2 0 0 8年按 期截流奠定 了基础 。 关键词 ：沉井群 ；混凝 土；施T技术 ；向家坝水电站 C o n c r e t e C o n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y f o r L a r g e - s c a l e S u n k S h a R o f Xi a n 舀i a b a P r o j e c t C a o Z h o n g s h e n g ， Q i J i e y i ， Z h a n g J i a t a o ( X i a n g j i a b a C o n s t r u c t i o n B u r e a u o f C h i n a G e z h o u b a G r o u p C o ， L t d T h r e e G o r g e s C o m p a n y ， S h u i f u Y u n n a n 6 5 7 8 0 0) A b s t r a c t ：T h e r e a r e t e n l a r g e s u n k s h a f t s i n X i a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n T h e s t r u c t u r e o f s h a ft i s c o m p l e x ，t h e c o n s t r u c t i o n i s d i f f i c u l t a n d t h e c o n s l r u c t i o n d ma t i o n s l i mi t e d T h e o v e r a l l f o n u w o r k s l i d i n g t e c h n o l o g y i s u s e d i n t h e c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n o f s u n k s h a ft f o r me e t i n g t h e r e q u i r e me n t o n r a p i d l i ft o f s h a ft ，a n d t h e r o c k - fi l l e d c o n c r e t e i s fi r s t l y u s e d f o r t h e i n n e r g r o u t o f s h a ft t o s o l v e t h e p r o b l e m o f l i mi t e d s p a c e T h e q u a l i t y a n d p r o g r e s s o f s u n k s h aft c o n s t ru c t i o n i s me e t a n d p r o v i d e s a b a s i s f o r t h e c o n s t r u c t i o n o f c l o s u r e s c h e d u l e K e y Wo r d s ： s u n k s h a ft ； c o n c r e t e ； c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y ； X i a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n 中图分类号： T V 5 5 1 3 ( 2 7 1 ) 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 6 3 0 2 1 工程概 况 向 家 坝 水 电 站 位 f 四 川 省 宜 宾 县 和 云 南 省 水 富 县 交 界 的 金 沙 江 下 游 河 段 是 金 沙 江 河 段 规 划 的 最 末 一 个 梯 级 电 站 整 个 工 程 分 二 期 施 T 二 期 纵 向 围堰 的 大 坝 上 游 段 布 置 在 一 期 土 石 闻 堰 堰 基 坡 脚 处 为确 保 二期 纵 向围堰 地 基 开挖 能 完 全 到位 且 保 证 一 期 土 石 同 堰 稳 定 在 一 期 土 石 围 堰 和 二 期 混 凝 土 纵 向 罔 堰 上 游 段 之 间 顺 水 流 向 布 置 一 沉 井 群 作 为 施 工 挡 墙 ，为 二 期 纵 向 同 堰 地 基 开 挖 创 造 条 件 后 期 沉 井 可作 为二 期纵 向 同堰 堰 体 的一 部分 沉 井 群 位 于 左 岸 一 期 堰 基 坑 内 的 大 滩 坝 上 由 1 0个 2 3 mx 1 7 i n的 沉 井 组 成 沉 井 下 沉 最 大 深 度 5 6 m，最 浅 为 4 3 m，井 问间距 2 m沉 井 顶部 高 程 2 7 0 m。每 个 沉 井 内 分 6个 简 体 空 腔 空 腔 长 5 6 i n 宽 5 2 m。 1 0个 沉 井 井 体 混 凝 土 总 量 为 9 3 2万 采 用 C 3 0混 凝 土 ， 1 1 0号 沉 井 依 次 沿 一 期 土 石 围堰 成“ L ”形错开 布置 相邻井 间距 2 m 根 据 沉 井 下 沉 丁 艺 设 计 ，各 沉 井 采 用 分 节 浇 筑 、 分 节 下 沉 的 施 丁 方 式 待 整 个 沉 井 下 沉 到 设 计 高 程 后 冉 将 井 体 窄 腔 全 部 用 混 凝 土 回 填 沉 井 混 凝 土 施 工 内 容 包 括 井 体 混 凝 土 浇 筑 和 填 芯 混 凝 土 施 工 各 沉 井 按 照 高 度 的 不 同 分 5 6节 2 沉 井混 凝土施工 沉 井 施 工 主 要 包 括 场 地 平 整 、井 体 混 凝 土 施 工 、 井 体 下 沉 、填 芯 混 凝 土 施 1 、封 底 及 井 问 锁 口 等 6 道 T 序 其 中 井 体 混 凝 土 施 1 二 和 填 混 凝 土 施 工 是 两 个 最 主 要 的 丁 序 2 1 井体 滑模 施 工 根 据 沉 井井 壁 薄 、钢 筋 集 、作 业 空 间 狭 小等 特 点 ， 除 首 节 采 用 散 装 异 型 模 板 施 工 外 井 体 混 凝 收 稿 日期 ：2 O 】 O O 1 0 8 作者 简介 ：曹中升( 1 9 7 2 一 ) ，男，河北南皮人 ，高级T程师 ，主 要从事水利水 电T程施 技术T作 W w t e r P o u w 0 f 3 6 N o 2 固 ZU1U F Z 月 土 绝 大 部 分 采 片j 滑 模 施 1 - 2 1 1 滑模 主 要组成 及施 工流程 滑 模 主要 由 以下 系 统 组 成 ： 液 压 提 升 系 统 主 要 包 括 一 台 YK T一 3 6型 液 压 控 制 台 和 多 台 GYD一 6 0型滚珠 式 千斤顶 。 模 板 系统 模 板采 用标 准 钢 模 板 用 U 形 卡 和 铁 丝 捆 绑 连 接 提 升 架 采 用“ 兀” 形 门 架 ， 立 柱 采 用1 4号 槽 钢 ， 横 梁 为 l 2号 槽 钢 立 柱 与 横 梁 采用 高强 螺 栓 连 接 并 设 构 造 焊 加 掖 门 架 布 置 间距 为 1 4 1 m 左 右 围 圈 沉 井 嗣 圈 沿 水 平 方 向 布 置 在 模 板 背 面 k、 下 各 两 道 形 成 闭 合 框 ，用 于 固 定 模 板 并 带 动 模 板 滑 升 围 罔 采 用 8 号 槽 钢 七下 围 圈 间 距 为 5 0 0 操 作 平 台 系 统 。 操 作 平 台 由 外 三 角 架 、井 字 梁 、楞 木 和 铺 饭 组 成 。 内平 台为 8号 槽 钢 焊 接 而 成 的 刚 性 井 字 梁 平 台 下 设 内 吊 脚 手 架 外 平 台 采 月 J 外 挑 l二 角 架 长 1 5 I l 1 主 要 由 8号 和 6 3号 槽 钢 焊 接 而 成 由 螺 栓 及 西 2 5 mm 圆 钢 与 提 升 架 连 接 下 设 外 吊 脚 手 架 内 外 侧 防 护栏 杆 采 用 长 1 5 n l的 5 0 mmx 5 0 i i l r i 1 角 钢 中间 穿 三 道 西1 2 mm 的钢 筋 外 加 防护 网 。 滑 模 施 工 流 程 为 ： 滑 模 配 件 、加 工 制 作 一 滑 模 配 件 质 量 检 验 一 钢 筋 安 装 、检 查 一 支 撑 杆 、 门 架 安 装 一 模 板 及 围 圈 安 装 一 平 台 斜 架 及 平 台 安 装 一 吊 架 安 装 一 模 板 定 位 一 千 斤 顶 安 装 一 机 电 安 装 一 滑 模 整 体 检验 一 浇 筑 混 凝 土一 混凝 土 每 浇 筑 9 0 c 川 模 板 滑 升 3 0 c m一 混 凝 土 浇 完 终 凝 后 滑 模 升 高 2 1 2 模 板 滑升 f 1 ) 滑 升 速 度 的 确 定 滑 升 速 度 与 混 凝 土 模 强 度 有 关 规 范 规 定 混 凝 土 出 模 强 度 宦 控 制 在 0 2 0 4 MP a 滑 升 前 由试 验 室 试 配 3种 凝 结 速 度 的 配 合 比供现 场 选 用 同 时 根 据滑 升时 的气 温 、原 材 料 变 化 随 时 调 整 实 际施 工 中确 定 2 4 h滑 升 高 度 为 1 5 m 。 ( 2 )滑 升 巾水 平 度 和垂 直 度 的控 制 。 水 平 度 的控制 用水 准 仪 在 承 力杆j 一 测 定 同一 标 高 做 好 标 志 每 滑 升 1次 用 钢 尺 检 查 承 力 杆【 二 的 标 高 与 平 台 的 距 离 并 进 行 校 平 模 板 每 滑 升 1个 周 期 川 水 准仪 在 承 力杆 上 进 行 1 次 水 V - 检 测 。 垂 直度 的 控 制 在 矩 彤结 构 四角 各 布置 1个 l 0 k g的垂 球 进 行 控 制 在 与垂 球 相 对 应 的 混 凝 土 壁 做 好 标 志 ，每 次 检 查 垂 球 与标 志 之 间 的 距 离 作 为 控 制 依 据 ，每 滑 升 6 0 c m 检 查 1次 2 I 2井体 混凝 土浇 筑 混 凝 土 配 合 比设 计 时 ，考 虑 到 混 凝 土 早 强 、 防 渗 、可 泵 性 、 和 易 性 等 要 求 ， 以 及 泵 送 高 度 大 等 因 素 设 计 坍 落 度 为 1 6 1 8 c l n初 凝 时 间 不 少 于 2 h 。 混 凝 土 用 6台 6 in 3 混 凝 土 搅 拌 车 运 送 到 沉 井 施 现 场 ， 再 南 2台 输 送 泵 车 配 布 料 杆 人 仓 下 料 高 度 控 制 在 2 m 以 内 。 采 用 平 浇 法 浇 筑 均 匀 对 称 布 料 ，每 层 厚 度 3 0 c m，一 般 从 沉 井 长 边 的 中部 开 仓 对 称 浇 筑 ，浇 筑 完 一 层 后 再 从 前 一 层 的 起 点 开 始 浇 筑 。 为 避 免 不 均 匀 沉 陷 和 模 板 变 形 四 周 混 凝 土 高 差 不 大 于 混 凝 土 分 层 厚 度 混 凝 土 采 用 7 0 mm 的 振 捣 棒 振 捣 每 仓 配 备 6 8台 振 捣 时 振 捣 棒 插 入 下一 层 混 凝 土 5 1 0 e l i 1 ，棒头 不 能 接 触 钢筋 、模 板 及 预 埋 件 。 振 捣 时 间控 制 在 l 5 2 0 8左 右 2 。 3 填 芯混 凝土 施工 填 芯 混 凝 土 最 初 设 计 方 案 为 间 隔 施 工 法 浇 筑 大 体 积 常 态 混 凝 土 。 此 方 案 工 期 长 难 度 大 浇 筑 质 量 和 工 期 难 以 保 证 经 过 反 复 试 验 采 用 抛 石 自 密 实 混 凝 土 填 芯 施 工 方 案 填 芯 混 凝 土 为 C1 0抛 石 型 堆 石 混 凝 土 即 采 用 自 密 实 混 凝 土 作 为 堆 石 混 凝 土 的 主 要 胶 结 材 料 无 需 振 捣 依 靠 自重 填 充 密 实 、 混 凝 土 拌 和 物 质 量 按 照 抗 离 析 型 自 密 实 混 凝 土 质 量 标 准 控 制 即 ： 坍 落 度 2 4 2 8 c m： 坍 落 扩 展 度 5 5 _+ 5 c n l ： V 形 漏 斗 通 过 时 间 2 0 4 0 s ：在 满 足 扩 展 度 要 求 的情 况 下 扩 展 度 2 h损 失 5 c m 施 工 时 根 据 抛 石 高 度 的 不 同 在 抛 石 前 浇 筑 自密 实 混 凝 土 缓 冲 层 其 施 工 质 量 控 制 标 准 见 表 1 。 表 1 抗 离 析 型 自密 实 混凝 土 质 量 标 准 白 密 实 混 凝 土 缓 冲 层 浇 筑 完 成 后 将 石 块 抛 入 仓 【人 J 抛 入 一 定 体 积 的 石 料 使 自磷 实 混 凝 土 上 升 l m后 继 续 浇筑 自密 实 混凝 土 再 使 其 上 升 1 m然 后 再抛 石循 环施 T 块 石抛 入 前按 照 粒 径大 小将 其 分 为 两 类 8 3 0 c I l l为 小 块 石 3 0 c m 以 上 为 大 块 石 抛 入 时 将 大 小 块 石 间 隔 抛 人 仓 内 人 为 抛 成 具 有 级 配 的 堆 石 收 仓 时 抛 入 粒 径 相 对 较 小 的 石 块 以减 少抛 石对仓 内石 块 的撞击 在 沉 井 堆 石 填 芯 混 凝 土 完 工 后 ，对 堆 石 混 凝 土 进 行 了 钻 孑 L 取 芯 、注 水 试 验 和 堆 石 混 凝 土 芯 样 体 劈 拉 试 验 等 各 项 榆 测 结 果 表 明 沉 井 填 芯 所 采 取 的堆 石 混 凝 土 达 到 了 设 计 提 出 的 C1 0常 态 混 凝 土 技 术 要 求 堆 混 凝 土 技 术在 沉井 填 芯 中 的应 用 是 成 功 的 3 结语 向 家 坝 水 电 站 沉 井 群 施 工 用 时( 下 转 第 6 7页 ) 弟 36雹 弟 2期 恸 志 ： 兰 r土) 匠茂疋 上 1 -t - I_-J I暮I 厦 堤 廿 闩 日 7 塑性混凝土质量控制 对 上 游 围 堰 防 渗 墙 前 期 浇 筑 的 1 3个 槽 进 行 了 机 口取 样 统 计 分 析( 此 时 1 7 2 1号 5个 前 期 槽 混 凝 土 龄 期 已 到 2 8 d) 1 7号 和 2 1号 槽 孔 机 口混 凝 土 2 8 d 抗 压 强 度 仅 为 2 9 MP a和 3 8 MP a 其 他 3个 槽 段 2 8 d抗 压 强 度 也 只 有 4 1 4 3 MP a 其 7 d强 度 偏 低 分 析 认 为 7 d强 度 偏 低 的原 因 为 ：配 合 比设 计 时 没有 考虑 强 度 增加 值 和 保 证率( 膨 润 土性 质 不 够 均 匀 ) 砂 的 含 水 率 波 动 太 大 混 凝 土 成 型 后 前 期 养 护存 在 问题 等 经采 取 相 应 措施 后 面 施工 的几 个 槽 段 的 7 d抗 压 强 度 均 达 到 2 4 MP a以上 其 塑 性 混 凝 土 强 度 已趋 于 正 常 塑 性 混 凝 土 施 工 质 量 控 制 主 要 采 取 了 以下 措 施 ： f 1 )加 大 物 资 储 备 锦 屏 前 期 砂 石 系 统 生 产 的 砂 石 骨 料 含 水 率 极 不 稳 定 为 此 尽 可 能 地 提 前 储 备 人 工 砂 、 石 以 便 脱 水 确 保 含 水 量 满 足 施 工 要 求 。 ( 2)加 大 对拌 和 楼 生 产设 备 的校 验 力 度 和 拌 和 过 程加 料 准确 性 控 制 定 期 对拌 和 系 统 的计 量 设 备 进行 效 验 ：每 仓 浇筑 前 由监理 和 三 检 人员( 试 验 员 ) 一 起 对 膨 润 土 、外 加 剂 进 行 随 机 抽 查 超 出 计 量 标 准 的一 律 不 得 使 用 ：对 成 包 的 水 泥 也 进 行 抽 查 ， 如 果 出 现 较 大 误 差 就 适 当 调 整 其 他 掺 料 用 量 ： 在 拌 和 加 料 过 程 中加 强 对 投 料 顺 序 和 投 料 准 确 性 的监 督 如注意 水泥 拆包 后必 须将水 泥 全部投 入 料 斗 水 泥 、 外 加剂 、膨 润土等 必 须靠料 斗前 面投 料 等细 节控 制 提 高投料 计 量准确 性 f 3)适 当调 整 配合 比 根据 当前 的原 材 料 尤 其 是 砂 石 骨 料 的 生 产 现 状 并 取 得 监 理 工 程 师 同 意 后 对 配 合 比进 行 了 适 当 局 部 调 整 如 根 据 砂 的 含 石 情 况 适 当 减 石 或 加 砂 ；根 据 骨 料 含 水 量 调 整 加 水 量 等 等 。 针 对 前 期 施 工 槽 段 混 凝 土 7 d强 度 靠 近 设 计 下 线 的 情 况 ，对 施 工 配 合 比 进 行 了 微 调 其 原 则 是 ： 保证 胶凝 材 料 总 量不 变 ，适 当增 加 水 泥用 量 减 少 膨 润 土 用 量 ( 4)严 格 执 行 拌 和 程 序 及 控 制 搅 拌 时 间 混 凝 土 拌 和 过 程 中严 格 执 行 先 干 拌 后 湿 拌 的拌 和 程 序 ： 同 时 严 格 控 制 搅 拌 时 间 为 干 拌 4 0 S和 湿 拌1 2 0 S 拌 和过 程 中经 常检 查混 凝 土 的均匀 性 保证 将 胶 凝 材 料尤其 是膨 润土 搅拌 均匀 ( 5)严 格 控 制 混 凝 土 性 能 塑 性 混 凝 土 强 度 比 较 低 ，并 且 存 在 膨 润 土 不 均 匀 性 任 何 微 小 的 失 误 都 可 能 导 致 混 凝 土 强 度 的 波 动 因 此 在 混 凝 土 生 产 过 程 中 ，加 大 了对塑 性 混 凝 土施 工 性 能参 数 的 检 测 频率 ，严 格 将 混凝 土 的坍 落度 、含 气量 等 控 制 在设 计 范 围 内 在 满 足 现场 施 工 的 条件 下 ，尽 可能 地将 坍 落 度 、扩 散 度控 制在 设 计 指 标下 线( 即坍 落 度 约 2 2 c 1T I 扩 散 度 约 4 0 c m) 。 ( 6 )改 善试 验 工 作 条件 。塑 性 混凝 土 掺 合 料 掺 量 较 大 强 度 较 低 强 度 增 长 缓 慢 ， 如 果 前 期 养 护 条 件 达 不 到要 求 很 容 易 导致 混 凝 土 强 度偏 低 。因 此 尽 可 能 地 把 取 样 混 凝 土 送 到 标 准 实 验 室 内 成 型 ， 混 凝 土 成 型 后 拆 模 时 间 控 制 在 6 0 7 2 h：增 加 试 模 数 量 增 加 取 样 试 件 组 数( 1 0 0、2 0 0、3 0 0 13 3 s 内 分 别 取 1 、2、3组 抗 压 试 件 ， 超 过 3 0 0 IT I 3 取 4组 抗 压 试 件 该 取 样 频 率 不 含 监 理 取 样 ) 提 高 取 样 的 代 表 性 ：严 格 控 制 混 凝 土 养 护 间 的 养 护 条 件 确 保 养 护 温 度 及 湿 度 8 施工质量检测 施 工 质 量 检 测 结 果 为 ： ( 1 ) 塑 性 混 凝 土 拌 和 质 量 。 坍 落 度 平 均 值 为 2 3 4 em，扩散度平均值为 4 3 3 c m，含气量平均值为 2 8 。 ( 2)力 学 性 能 2 8 d抗 压 强 度 平 均 值 为 5 - 3 MP a ：弹性 模 量平 均值 为 1 8 6 7 MP a ( 3 ) 注 水 试 验 。 防 渗 墙 0+ 4 7桩 号 孔 深1 0 r n。 混凝 土 防 渗墙 渗 透 系数 为 1 9 4 x 1 0 e m s ：0 + 6 7桩 号 孔 深 1 0 m渗 透 系 数 为 8 4 8 x1 0 - 8 c m s ：0 + 9 1 5桩 号 孑 L 深 1 0 1T I ，渗 透 系 数 为 4 5 4 x l 0 - 7 c r r g s 注 水 试 验 结 果 全 部 满 足 混 凝 土 防 渗 墙 渗 透 系 数 小 于 k x l 0 - 7 c m s的 设 计 要 求 ( 4)钻 孔 取 芯 检 查 。 在 1 7、2 1号 槽 孔 进 行 了 钻 孔 取 芯样 检 测 ，取 芯率 高 墙体 浇筑 密 实 抗 压 强 度 分 别 为 5 5、5 1 MP a 。 防渗 墙 塑 性 昆凝 土 2 8 d抗 压 强 度 保 证 率 为 9 3 1 抗 压 强度 离 差 系 数 为 0 1 8混 凝 土 生产 质 量 达 到优 秀 水 平 ：渗 透 系 数 和破 坏 比 降 合 格 率 均 为 1 0 0 混 凝 土 质 量 达 到 优 秀 水 平 在 后 期 基 坑 开 挖 施 工 过 程 中 ， 基 坑 渗 水 很 少 ， 说 明 塑 性 混 凝 土 在 这 种 复 杂 地 质 、 地 层 中 的 运 用 是 成 功 的 ， 为 类 似 T 程 提 供 了 参 考 经 验 ( 责任编辑 常 青) 毒 l上 S 屯 喜 I L L $ 址 L L 址 ； ； t S 屯 $ 止 S 止 S 止 址 址 S L舢 S ( 上接 第 6 4页 )1 5年 顺 利 完 工 其 施 工 规 模 和 难 度 在 国 内 外 均 属 罕 见 。 沉 井 混 凝 土 施 工 采 用 滑 模 施 工 工 艺 ，保 证 了 井 体 施 工 质 量 和 进 度 ：沉 井 填 芯 混 凝 土 施 工 中 ， 研 究 应 用 了 井 内 自 密 实 混 凝 土 施 工 工 艺 和 方 法 ，满 足 了 沉 井 施 工 总 进 度 要 求 为 工 程 2 0 0 8年顺 利截 流奠 定 了基础 ( 责 任编 辑焦 雪梅 ) W a t e r P o u e l V o 1 3 6 o 2 囫