高边坡框格梁施工及其质量缺陷处理应用与研究.pdf

人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45，Sup.1Jun.，2023（下转第141页）高边坡框格梁施工及其质量缺陷处理应用与研究何起，李兴朝，王铭嵩，谷安民（中国安能集团 第一工程局有限公司，广西 南宁 530000）摘要：高边坡稳定性是制约水库建设的重要因素。以金寨县中河水库左岸高边坡为例，对高边坡框格梁施工工艺及其质量缺陷处理进行了研究。框格梁外观质量缺陷包括蜂窝、孔洞、气泡、外形缺陷，通过分析框格梁外观质量缺陷产生的原因，提出了外观质量缺陷的处理措施。通过优化高边坡框格梁施工工艺，对框格梁表面质量缺陷进行了处理，从而达到了良好的施工效果及外观要求。关键词：高边坡；框格梁；表面质量缺陷中图分类号：TV523；TV697.1文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.071收稿日期：2023-02-15作者简介：何起（1989），男，安徽亳州人，工程师，主要从事水利水电工程施工管理工作通信作者：李兴朝（1993），男，山东菏泽人，助理工程师，主要从事工程技术管理工作E-mail：金寨县中河水库地处大别山腹地，位于乌鸡河上，距古碑镇黄集村、金寨县城分别为3.2、62 km。河道长12 km，流域面积24.6 km2。坝址处多年平均径流量1 455万m3。左坝肩边坡276.0 m 以上部位分八级马道施工，开挖坡比为 11。高程316.0 m 以上部位采用锚索+框格梁支护形式，高程 276.0316.0 m部位采用锚索+长锚杆+框格梁支护形式。1高边坡框格梁施工1.1框格梁支护形式左坝肩高程276.0 m以上部位框格梁分八级边坡浇筑，高程316.0 m以上坡面设置C30钢筋混凝土框格梁（断面尺寸60cm60 cm），框格梁节点布置预应力锚索，锚索长2030 m，锚固段长8 m，进入弱风化岩石内，间排距一般为5 m5 m。高程276.0316.0 m坡面设置C30钢筋混凝土框格梁（断面尺寸40cm40 cm），框格梁节点布置D36水泥砂浆锚杆，锚杆长9 m或12 m，进入弱风化岩石内，间排距为3 m3 m，同时每级边坡设置一排预应力锚索，锚索长2030 m，锚固段长8 m，进入弱风化岩石内，间距一般为 6 m。左坝肩框格梁浇筑完成后，对高程276.0 m以上坡面喷播植草。1.2高边坡框格梁施工难点（1）调整锚墩体型。左坝肩高程346 m以上边坡施工过程中按照以前施工图纸施工效率低，施工质量较难保证，因此在保证锚墩与坡面接触面最小受力面积不变的情况下，将锚墩与坡面接触面由梯形改为正方形（1.65 m1.65 m），顺时针旋转45。经计算，调整后锚墩混凝土受力面积完全满足设计需要，可正常使用。（2）锚索跟套管钻孔。左坝肩岩体较为松散、破碎，多为泥夹石，在锚索钻孔过程中塌孔现象较为频繁。左坝肩高边坡部分孤石深近6 m，地质钻机无法正常施工，部分孔位更换位置后仍无法成孔。根据左坝肩地质条件，在高程316.0 m以上边坡采用潜孔钻钻孔，同时采用直径128 mm、壁厚5.5 mm、长1 m的套管随潜孔钻机及时跟进的方式成孔。（3）卷扬机运输材料。左坝肩施工需要大量锚杆、模板、混凝土等材料。左坝肩地势陡峭，垂直高度较大，材料运输极其困难。左坝肩实际地形测量发现，坡面倾斜度约为55，从经济和实用角度考虑，将额定拉力为5T的卷扬机安装在左岸高程276.0 m下游侧附近平台处，通过槽钢滑轨运输材料。槽钢作为滑轨按1.5 m间距布置，将12#槽钢作为支撑锚固至基岩面，在面层上采用5 mm5 mm混凝土层固定槽钢，增加其稳定性。采用卷扬机运输材料和设备，大大节约了运输时间，提高了工作效率。2框格梁外观质量缺陷处理左坝肩框格梁采用泵送的方式浇筑，在混凝土中掺入适量早强剂，按照先浇筑竖梁再浇注横梁的顺序依次进行框格梁浇筑。在混凝土浇筑时，浇筑作业连续进行，边浇筑边振捣。框格梁浇筑完成后发现存在部分外观质量缺陷。2.1框格梁外观质量缺陷分类中河水库左坝肩高边坡框格梁在浇筑C30混凝土后发现部分部位存在外观质量缺陷，包括：蜂窝，表现为表面缺少水泥砂浆造成石子外露，石子外露大于5 mm，但小于保护层厚度；孔洞，表现为混凝土中孔穴深度、长度超过保护层厚度；气泡，表现为施工中浆集比偏小，集料不密实，形成孔隙；外形缺陷，表现为缺棱掉角、棱角不直、翘曲不平、飞边凸肋等。2.2框格梁外观质量缺陷原因蜂窝形成的原因：混凝土配合比不准确、搅拌不均匀、浇筑方法不当、模板严重漏浆等。孔洞形成的原因：局部缺少混凝土，骨料粒径过大、钢筋配置过密、混凝土和易性差、分层离析、振捣不实。气泡形成的原因：混凝土振捣不均匀、振捣时间不够、混凝土浇筑过厚、骨料级配不合理等。外形缺陷产生的原因：模板浇筑前湿润不够，棱角处混凝土水分被模板吸收，混凝土强度降低，拆模时造成棱角损坏；模板接缝不严密，支撑刚度不够造成线条不直1。2.3框格梁外观质量缺陷处理措施（1）蜂窝处理。用钢钎将松动的石子凿除，形成深度2.53.0 cm的“U”形槽；用水将“U”形槽内的混凝土残渣及乳皮冲洗干净，并保持修补基面湿润；采用预缩砂浆修补前，在修补面涂厚约1 mm、水灰比为0.400.45的水泥浆；用木槌拍打捣实至出现少量浆液，层间用钢丝刷刷毛，逐层连续作业；对于外露面，将黑、白水泥掺和均匀，调成与原混凝土颜色一致或接近时抹平表面；修补完成48 h内设专人养护，填补完成后保湿养护7d。修补预缩砂浆强度达到5 MPa后，用小锤敲击表面，声音清脆为合格，声音沙哑或有空壳声说明内部结合不良，需凿除重补2。（2）孔洞处理。用钢钎将周围松散的混凝土凿除，孔洞顶部凿成斜面，并用水冲洗干净；用比更高一级强度的细石混凝土分层浇筑，并捣振密实；混凝土强度达到标准，且初凝前，用1:2的水泥砂浆将其表面抹平。（3）气泡处理。修补前清除气泡表面薄层，将气泡内污垢乳皮清洗干净；将黑、白水泥掺和均匀，拌制后砂浆强度不低于M30，调成与原混凝土颜色一致或接近时对缺陷部位进行修补、抹平并压光；处理后混凝土表面无瑕疵，均匀密实。（4）外形缺陷处理。针对缺棱掉角部位，若缺陷部位较小，则凿除石子，用钢丝刷、清水洗干净后，用水泥砂浆填补抹平；对缺失较大的棱角，凿掉附近混凝土后，重新支模，用高强度细 139人 民 黄 河2023年S1（上接第139页）石混凝土填补。3结语在水库建设过程中，高边坡框格梁的施工质量好坏关系到坝肩边坡的稳定性，严重影响主体工程的施工进度。中河水库左坝肩框格梁施工面临重难点问题分析，可为后续类似工程的施工提供理论指导。针对框格梁外观质量缺陷采取了不同的处理措施，以符合外观质量标准要求，具有良好的工程应用价值。参考文献：1 李兴朝，苗延强，董泉林.不良地质条件下高边坡开挖支护技术应用与研究 J.水利水电技术（中英文），2021，52（增刊2）：223-226.2 刘云虎，李雨腾.建筑工程现浇混凝土结构外观质量缺陷原因与控制 J.品牌与标准化，2022（5）:81-83.【责任编辑吕艳梅】下时，机组可以正常运行，当机组过机含沙量大于40 kg/m3时，机组主轴密封磨损严重。2020年首次安装新式主轴密封的2号机组在过机含沙量79 kg/m3情况下连续运行7 d保持完好；其他部分机组短时过机含沙量达到4050 kg/m3。2021年机组过机含沙量在1020 kg/m3之间累计运行10 d左右，检查主轴密封未有明显磨损。在综合主轴密封磨损、顶盖淤堵、尾水管淤积后，停机避沙原则从过去的最高80 kg/m3修改为持续大于20 kg/m3过机含沙量判定，水库水位较低时，机组振动偏大，有较大的安全风险，经过分析研判，增加库水位约束条件，最终确定停机避沙原则为过机含沙量持续大于20 kg/m3或库水位低于215 m。3.2应对措施为避免机组停机后流道出现严重泥沙淤积问题，停运机组采取全关机组进口快速闸门，排空压力钢管，全开筒阀，导叶保持5%开度，并投入空气围带，全关机组尾水防淤闸等措施，并实时监视机组尾水含沙量和尾水进人门压力上升情况，有效解决了机组因长时间停机流道泥沙淤积板结等严重后果。4实际效果2022年调水调沙期间，小浪底电站按照既定的停机避沙策略，及时采取停机避沙措施，汛期结束后检查发现机组主轴密封浮动环运行正常，没有出现往年因泥沙造成的严重磨损、大轴补气管冒水等异常问题，有力保证了发供电设备运行安全。从表4可知，调水调沙期间多次测量机组浮动环高度变化值，检查发现浮动环高度值均在正常范围内，机组浮动环平均磨损量（负值为磨损）为：1号机+0.195 mm、2号机-0.925 mm、3号机-0.048 mm、4号机-0.118 mm、6号机+0.115 mm，可以看出1号、3号、4号、6号机在测量误差范围内无磨损，2号机磨损不到1 mm，顶盖内死角处仅有局部淤积，主轴密封各部件无异常。表320182021年停机避沙原则年份停机避沙原则201820 kg/m3时停运2台40 kg/m3时停运4台100 kg/m3时全停201920 kg/m3时停2台40 kg/m3时停4台80 kg/m3时全停202010 kg/m3时停运2台20 kg/m3时停运4台40 kg/m3时全停202110 kg/m3时停运2台20 kg/m3时停运4台40 kg/m3时停运5台60 kg/m3时全停机组编号1号2号3号4号6号+X+0.3-0.8-0.28-0.1-0.3+X、+Y夹角+0.14-0.6-0.2-0.06-0.06+Y0-2.3+0.1-0.2-0.2+Y、-X夹角+0.24-1-0.1-0.1+0.7-X+0.12-0.9-0.1-0.1+0.8-X、-Y夹角+0.3-0.8-0.1-0.02+0.2-Y+0.1-0.1+0.3-0.16+0.2-Y、+X夹角+0.36-0.90-0.2-0.1表4机组主轴密封磨损情况mm5结论（1）通过过机含沙量和库水位综合判断停机避沙时机，同时采取排空压力钢管，保持导叶小开度，全关尾水防淤闸等措施，保证了机组设备安全，也避免了后汛期“有清水、无机组”的情况，为汛期机组运行方式优化积累一定经验。（2）近两年按照优化后的停机避沙原则，主动停机避沙，虽有效避免了机组出现过流部件严重磨损停运检修的被动情况，但出现迎峰度夏期间机组长时间停运无法发电的困境，保供电和停机避沙之间的矛盾更加突出。因此有必要深入研究泥沙特性及对机组影响机理，精准优化机组停机避沙策略，尽最大可能参与电网调峰。（3）结合近几年调水调沙期间机组的运行情况不难发现，主轴密封已成为严重制约机组安全运行的关键因素，虽进行了全面升级改造，仍未经历高含沙水流下长时间运行的考验，因此，仍需深入研究不同负荷、不同过机含沙量下的主轴密封泵运行规律，拓宽浑水发电的运行区间，在保证机组安全的基础上，提高水能利用率。参考文献：1 魏向阳，杨会颖，赵咸榕，等.黄河“一高一低”水库调度实践与思考 J.中国水利，2021（9）：3-6.2 刘法贵，周苗苗.黄河小浪底花园口段泥沙沿程淤积与溯源淤积模型仿真分析 J .华北水利水电大学学报（自然科学版），2021，42（5）：74-81.3 赵琰鑫，陈岩，王东，等.推进黄河流域生态环境保护的行动纲领：黄河流域生态环境保护规划 解读 J .环境保护，2022，50（14）：12-16.4 尤相增，焦玉峰.小浪底工程2018年高含沙水流泄洪排沙运用实践 J.人民黄河，2019，41（增刊2）：14-16.5 李锐，张凡，王全洲，等.小浪底水电站水轮机泥沙磨损研究 J.人民黄河，2010，32（12）：237-239.6 张磊，陈小明，吴燕明，等.水轮机过流部件抗磨蚀涂层技术研究进展 J.材料导报，2017，31（17）：75-83.7 李鹏，黄维华，韩宏斌.小浪底水电厂发电机顶部出水原因及应对措施 J.人民黄河，2021，43（增刊1）：241-242.【责任编辑张帅】141