淺析新疆卡拉貝利水利工程溢洪道控制段啟閉機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)深梁施工

王 平

（新疆維吾爾自治區(qū)水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心，新疆 烏魯木齊 830000）

新疆地區(qū)自然資源十分豐富，但是水資源較為缺乏，并且存在著嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)問題。克孜河流域內(nèi)春秋兩季嚴(yán)重干旱，灌區(qū)農(nóng)田經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)受災(zāi)減產(chǎn)的現(xiàn)象，而夏季洪水多發(fā)，又給當(dāng)?shù)貛?lái)的年經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)6000多萬(wàn)元，使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生產(chǎn)生活受到嚴(yán)重困擾。卡拉貝利水利工程的建設(shè)可在一定程度上緩減水資源缺乏的狀態(tài)。

1 工程概況

新疆卡拉貝利水利樞紐工程位于新疆克孜勒蘇柯爾克孜地區(qū)烏恰縣境內(nèi)的克孜河上，是克孜河流域開發(fā)的控制性工程，以灌溉、防洪為主，兼顧發(fā)電的綜合水利工程，工程的具體參數(shù)指標(biāo)見表1。

表1 卡拉貝利水電站技術(shù)參數(shù)

卡拉貝利水利工程溢洪道控制段型采用駝峰堰，堰頂高程1758.500 m，堰高3.5 m，共3孔，設(shè)檢修門一道、弧形工作門各一道，單孔凈寬15 m，每孔間設(shè)結(jié)構(gòu)縫，控制段頂高程1775.5 m，左右閘墩厚3.0 m，中間閘墩厚2.0 m，控制段采用C30F200中抗硫酸鹽水泥三級(jí)配鋼筋混凝土襯砌。弧形閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)支鉸梁采用深梁結(jié)構(gòu)，支鉸點(diǎn)高程1763.8 m，支鉸梁傾斜角度 4.417°，斷面 2.8×（6.163）m，兩側(cè)伸入閘墩1.9 m，凈跨度15 m，梁底距地面高10.3 m。啟閉機(jī)梁后墻寬2.663 m，向上延伸與閘房啟閉機(jī)設(shè)備間深梁相接。

2 深梁梁系結(jié)構(gòu)概述

新疆卡拉貝利水利工程溢洪道控制段啟閉機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)深梁梁系結(jié)構(gòu)見圖1所示，具有以下4個(gè)主要特點(diǎn)：

1）高度較大。每個(gè)閘室的兩條深梁都上下重合，與地面的距離最低處為10.3 m。

2）跨度較大。每個(gè)閘室寬度均為15 m，梁體深入兩側(cè)閘墩，跨度大。

3）荷載較大。由于結(jié)構(gòu)梁的斷面較大，因此施工均布荷載也比較大，此外還會(huì)受到鋼筋、模板、人工和振搗等施工荷載。

4）整體性強(qiáng)。克孜河流域?qū)儆诘卣鸲喟l(fā)地帶，故將每個(gè)閘室的梁體結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成一個(gè)復(fù)合性整體并且都深入兩側(cè)閘墩1.9 m成為錨固端，下部啟閉機(jī)支鉸梁和上部閘房深梁通過啟閉機(jī)梁后墻相連接成一體，上部啟閉機(jī)設(shè)備間上下游邊墻混凝土也嵌入閘墩形成錨端。

除具有上述特點(diǎn)之外，深梁梁系結(jié)構(gòu)混凝土自重較大，對(duì)混凝土施工的支撐結(jié)構(gòu)要求較高。

圖1 深梁梁系結(jié)構(gòu)圖

3 控制段啟閉機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)深梁施工工藝

3.1 施工順序

由于新疆卡拉貝利水利工程溢洪道控制段中各個(gè)閘室深梁梁系的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，施工工期也較長(zhǎng)，故為了保障工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，控制在最短時(shí)間內(nèi)完成交通橋施工，因此在施工安排上應(yīng)該按照先完成閘墩，然后在閘墩上深梁部位預(yù)留鋼筋的二期混凝土，隨后由下至上進(jìn)行深梁施工[1]。其中深梁施工的順序如下：弧形門啟閉機(jī)支鉸梁支撐排架搭設(shè)→鋼筋制安→支鉸埋件安裝→模板安裝→混凝土澆筑→啟閉機(jī)后墻鋼筋混凝土施工→閘房設(shè)備間梁支撐排架搭設(shè)→閘房設(shè)備間底板鋼筋混凝土施工→邊墻鋼筋混凝土施工→從上至下拆除排架。

3.2 預(yù)留鋼筋和二期混凝土

由于深梁結(jié)構(gòu)的施工難度較大且工期較長(zhǎng)，因此為了保證溢洪道的施工進(jìn)度，在閘墩上水平深梁部位預(yù)留梁鋼筋和二期混凝土槽，預(yù)留高度超過梁體高度，鋼筋露出閘墩以外不少于2 m，接頭錯(cuò)開距離不少于1.5 m。由于梁體鋼筋比較密集，一期混凝土預(yù)留槽部位采用木模板拼裝封堵，拆模后人工鑿毛混凝土面。

3.3 排架搭設(shè)

新疆卡拉貝利水利工程溢洪道控制段深梁結(jié)構(gòu)荷載較大，且混凝土自重比較重，因此在施工的時(shí)采用直徑Φ219 mm、壁厚6 mm的無(wú)縫鋼管吊裝搭設(shè)。首先將四根鋼管加工成一個(gè)整體的鋼管柱，截面尺寸為2 cm×2 cm，縱向用法蘭螺栓進(jìn)行連接，橫向用12槽鋼水平和斜向兩個(gè)角度進(jìn)行焊接，在每根鋼管的底部和底部都要焊接一塊40 cm×40 cm×2 cm的鋼板，每個(gè)鋼管頂部鋼板中間焊接時(shí)要固定一臺(tái)額定起重量不得低于50 t的機(jī)械師螺旋千斤頂[2]。

架搭設(shè)采用50 T汽車吊裝，吊裝后相互兩組鋼管柱間距保持在1 m之間，用12槽鋼進(jìn)行水平連接，與墩墻距離0.5 m，并在鋼管柱排架上部和中部與兩側(cè)閘墩上原多卡模板定位錐相連接進(jìn)行固定。排架上部用H28工字鋼做橫向水平連接主梁，用H20b工字鋼做縱向水平次梁，主梁中心位于千斤頂上，并通過部分次梁焊接成為整體，次梁表面加密鋪一層木方和膠合板作為深梁底模。通過調(diào)節(jié)千斤頂?shù)捻斏旄叨葋?lái)調(diào)整底層模板達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，擰緊千斤頂止動(dòng)閥，并在施工過程中經(jīng)常檢查是否有松動(dòng)。

排架分兩次搭設(shè)，先搭設(shè)下部啟閉機(jī)梁排架，待啟閉機(jī)梁及后墻混凝土澆筑完成，再加高搭設(shè)上部閘房設(shè)備間梁排架。全部施工完畢，松開千斤頂止動(dòng)閥，降低頂伸高度，從上向下拆除排架。

3.4 模板的安裝與拆除

梁體底模采用排架支撐體系中的膠合板模板，側(cè)模采用多卡模板配3015型鋼模板組合形成，拉條固定，其中預(yù)埋件部位采用木模板拼裝。按照“對(duì)跨度不小于4 m的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁、板，其模板應(yīng)按設(shè)計(jì)要求起拱，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí)，起拱高度應(yīng)為跨度的1/1000～3/1000”的規(guī)定，考慮梁板底模起拱45 mm。起拱是解決深梁撓度的有效方式，還可以防止梁上出現(xiàn)裂縫。

模板拆除根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)同條件的試塊指導(dǎo)強(qiáng)度，符合設(shè)計(jì)要求后，方可拆模。拆除側(cè)模時(shí)，混凝土強(qiáng)度要達(dá)到1.2 MPa，保證其表面及棱角不會(huì)因拆除模板而受損后方可拆除。模板拆除吊至存放地點(diǎn)后，應(yīng)模板保持平放，然后用鏟刀、濕布進(jìn)行清理，注意還要在支模前刷脫模劑。模板拆除后，及時(shí)進(jìn)行板面清理，涂刷隔離劑，防止粘結(jié)灰漿。

3.5 鋼筋及埋件安裝

梁鋼筋需要按照設(shè)計(jì)圖紙要求下料制作，啟閉機(jī)大梁鋼筋制作中，對(duì)于尺寸的把握非常嚴(yán)格，否則將影響鋼筋連接和安裝的質(zhì)量及梁截面的大小[3]。卡拉貝利水利工程溢洪道控制段大跨梁鋼筋綁扎安裝時(shí)，首先應(yīng)該在已支好的梁底模上彈好梁寬的控制線，然后由下而上逐一安放主筋，主筋接頭應(yīng)盡量少，采用套筒連接，箍筋主要采用綁扎固定。啟閉機(jī)梁埋件主要有預(yù)埋M39地腳螺栓和二期混凝土插筋，主要集中在距閘墩2.0 m范圍以內(nèi)。M39螺栓每25根一組，采用全站儀測(cè)量定位，安裝方式采用兩塊100 cm×80 cm×10 mm厚鋼板，在鋼板上相應(yīng)螺栓位置穿孔，穿入螺栓，每一組螺栓埋件點(diǎn)焊固定成一個(gè)整體，再整體焊接固定在結(jié)構(gòu)鋼筋上。混凝土澆筑前，在二期混凝土預(yù)留槽木模板上打孔，插設(shè)預(yù)埋插筋，插筋焊接在結(jié)構(gòu)鋼筋上固定并妥善保護(hù)。此外，由于大梁的鋼筋較多，自重較大，梁底保護(hù)層墊塊則采用與梁混凝土同級(jí)別的細(xì)石混凝土特別制作。同時(shí)由于下部模板為木質(zhì)膠合板，鋼筋安裝過程中要盡量減少焊接，防止焊渣、電火花飛濺引起火災(zāi)，同時(shí)要做好防護(hù)工作[4]。

3.6 混凝土級(jí)配調(diào)整

卡拉貝利水利工程溢洪道控制段深梁結(jié)構(gòu)的鋼筋量大，分布較密集，如啟閉機(jī)大梁表層Φ28主鋼筋和箍筋安裝后，凈間距不足10 cm×10 cm，混凝土鋼筋含量達(dá)到123 kg/m3。采用原設(shè)計(jì)C30三級(jí)配混凝土澆筑時(shí)，大骨料極易產(chǎn)生分離且會(huì)向兩側(cè)集中，混凝土振搗也十分困難，不能保證混凝土質(zhì)量。因此需要對(duì)深梁結(jié)構(gòu)混凝土的級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，閘房上下游墻體調(diào)整為一級(jí)配，其余部位調(diào)整為二級(jí)配。

3.7 混凝土澆筑

工程混凝土澆筑分啟閉機(jī)梁、后墻、閘房底板、閘房上下游墻五部分，從下至上進(jìn)行。混凝土由拌和站供料，攪拌車水平運(yùn)輸。由于深梁整體位于控制段交通橋正下方，受交通橋影響，需要根據(jù)各部位的高度和具體位置采用不同的入倉(cāng)方式，具體情況見表2。

表2 不同部位的入倉(cāng)方式

澆筑混凝土?xí)r從梁板中部向四周擴(kuò)展的通倉(cāng)平層方式澆筑，以使支撐排架均勻受力，混凝土鋪料厚度40～60 cm，使用φ100型插入式振搗器振搗密實(shí)。閘房上下游墻位于交通橋正下方，且墻頂與橋面底部相接，無(wú)法進(jìn)行混凝土澆筑，擬調(diào)整混凝土級(jí)配為一級(jí)配，在模板上預(yù)留混凝土進(jìn)料口，采用混凝土泵車接軟管入倉(cāng)，下部用插入式振搗器振搗，上部在模板上安裝輔助振搗器。澆筑過程中，注意對(duì)螺栓預(yù)埋件進(jìn)行保護(hù)，混凝土下料和振搗時(shí)，盡量避開埋件，防止碰撞變形，并加強(qiáng)測(cè)量定位檢查，一旦發(fā)現(xiàn)變形立即進(jìn)行恢復(fù)調(diào)整。

此外，在澆筑完成12 h之后，必須要對(duì)混凝土表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，將毛氈覆蓋在混凝土表面，然后對(duì)其進(jìn)行灑水，保證混凝土面濕潤(rùn)。還必須要控制混凝土溫度，防止內(nèi)外溫差過大出現(xiàn)收縮裂縫。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合新疆卡拉貝利水利樞紐工程，探討在大型水利工程中溢洪道控制段啟閉機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)深梁施工技術(shù)，分析施工順序、預(yù)留鋼筋和二期混凝土、排架搭設(shè)、模板的安裝與拆除和混凝土澆筑等具體的施工過程和注意事項(xiàng)。通過對(duì)新疆卡拉貝利水利工程溢洪道控制段啟閉機(jī)復(fù)合結(jié)構(gòu)深梁施工分析，可以為同類工程施工提供借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)

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