三河口水庫門槽快捷施工技術研究分析

安術鑫，牛 聞，王佐榮，董旭榮，劉成斌

（1.陜西省水利電力勘測設計研究院,陜西 西安 710001；2.陜西省引漢濟渭工程建設有限公司,陜西 西安710024；3.中國水利水電第四工程局有限公司,青海 西寧 810007）

1 概述

陜西省引漢濟渭工程為Ⅰ等大（一）型工程,三河口水利樞紐為引漢濟渭工程的兩個水源工程之一,位于子午河佛坪縣大河壩鄉,總庫容為7.1 億m3,主要由雙曲拱壩、壩身泄洪放空系統、引水系統和壩后抽水發電廠房等組成,樞紐校核水位644.70 m、設計洪水位642.95 m、正常蓄水位643.00 m、死水位558.0 m、壩頂高程646.0 m。引水系統放水塔位于壩體右側,共1 孔,底檻高程543.0 m,塔頂高程646.0 m,取水設計流量為72.71 m3/s、可逆機組抽水流量為18 m3/s。取水方式為分層取表層水,進口設上、下層隔水閘門,隔水閘門前設1 扇通高攔污柵,隔水閘門后設1扇斜角84°布置的平面事故閘門,事故閘門后接洞徑4.5 m的引水洞。放水塔閘門、攔污柵及其門槽特性參數見表1。

表1 放水塔閘門、攔污柵及其門槽特性參數表

由表1可知：該部位閘門門槽之間間距較小、高度大,門槽埋件安裝屬于施工工期控制環節,依據閘門設計規范［1］中8.0.2 條“閘門埋件應采用二期混凝土安裝。二期混凝土宜有足夠的尺寸”,采用二期混凝土安裝門槽埋件,對施工安全、水工體型增大和施工工期均存在一定影響,因此有必要對門槽的安裝施工進行專項研究。

2 門槽施工工藝選取

根據閘門埋件安裝規范［2］和國內常規的門槽埋件采用二期安裝,其主要施工工藝流程如下：

① 隨土建混凝土澆筑埋設錨筋或錨板,并預留二期門槽范圍,直至完成一期混凝土澆筑；

② 門槽一二期混凝土結合面全部鑿毛,并沖洗干凈；

③ 底檻及下部主反軌安裝,測量調校,復測合格后安裝模板,并澆筑二期混凝土；

④ 底檻及下節主反軌二期混凝土達到設計強度后,拆除模板后以底檻基礎搭設腳手架；

⑤ 門楣及其以下埋件安裝,測量調校,復測合格后安裝模板,并澆筑二期混凝土；

⑥ 二期混凝土達到設計強度后,拆除模板后繼續向上延伸腳手架；

⑦ 門楣以上門槽埋件分節安裝,測量調校,復測合格后安裝模板,分層澆筑二期混凝土；

⑧ 重復⑦～⑧步驟直至所有埋件安裝完成和二期混凝土澆筑完成；

⑨ 拆除所有模板后,再拆除所有腳手架,至此完成埋件安裝,驗收合格后閘門可試槽。

若放水塔4 套埋件按照上述過程采用二期安裝施工,百米高門槽施工中勢必會出現以下問題：一期混凝土澆筑后,門槽安裝就在狹窄空間內的臨空作業,安全風險很高；一二期混凝土結合面鑿毛處理面積大、速度慢；由于高度高埋件吊運就位難度大,測量困難多；門槽高,二期混凝土施工存在混凝土骨料分離的問題,質量不易保證；整個過程工期很長,需待一期混凝土澆筑完成后才能開始埋件安裝施工。基于以上原因,對于百米高門槽采用二期門槽施工質量和安全風險控制很難,另外施工組織設計角度出發,常規二期施工方式不能滿足本工程進度需要,需進行探索其他施工方法。現針對高門槽埋件安裝的精度、質量和進度,考慮采用門槽快捷安裝技術一期埋設門槽埋件,可簡化門槽安裝步驟,縮短施工工期,降低工程建設管理難度。

門槽快捷安裝技術主要是閘門門槽埋件（包括主軌、反軌、門楣、側軌、護角等）安裝穿插在土建施工中進行,不需要二期施工,埋件利用門槽內安裝的可升降埋件支撐裝置（以下簡稱：云車）固定,實現埋件安裝同步與水工混凝土澆筑,其主要施工工藝流程如下：

① 隨土建底板鋼筋網施工,固定底檻及下部主反軌安裝,測量調校,復測合格后澆筑底板混凝土；

② 土建底板混凝土達到設計強度后,安裝云車和第一層門槽埋件（與鋼筋同步）,并與云車采用螺栓緊固及焊接加固固定,測量調校,復測合格后完成模板閉合,澆筑第一層混凝土；

③ 第一層混凝土初凝后松開活動模板,云車提升,調整云車提升不同步值后鎖定云車；

④ 繼續安裝并固定上層埋件,測量調校,復測合格后再繼續澆筑混凝土；

⑤ 重復第③～④步直至埋件安裝與土建混凝土同步完成；

⑥ 拆除云車,埋件驗收合格后閘門可試槽。

根據門槽快捷安裝技術施工工序,每孔門槽需各設1套云車,共需4套。云車主要由空間桁架結構、提升裝置、連接固定件等組成,利用桁架將埋件連接成整體,依靠聯合受力體系,提高埋件安裝質量。門槽埋件安裝就位后,通過調整云車與門槽頂緊的螺桿長度,經測量調校,確保埋件一期安裝精度符合要求后,再將云車與埋件通過連接件固定牢固。云車通過專門的提升設計,采用上部懸掛施工和自爬升,保證每層埋件隨土建混凝土澆筑進度同時完成。

3 施工質量

每套云車設計應根據其應用的門槽寬深和埋件尺寸確定,設計時應保證足夠的強度和剛度,嚴格控制云車結構在最不利情況下的各項指標。為保證制造精度和質量,應在工廠內完成云車的加工制造,制造后在工廠進行組裝實驗、空載提升,測量其制造誤差、提升設備的不同步值,并進行校準,最后檢測門槽云車的提升速度、安全可靠性等,符合要求后設備再出廠。

為確保門槽埋件安裝質量,澆筑每層混凝土前多次多點測量埋件的安裝精度,并實現澆筑過程中對云車及門槽埋件實時監測,云車提升后對門槽埋件復測,確保在施工過程中埋件安裝精度滿足設計圖紙和規范要求。本工程放水塔閘門、攔污柵等4 套門槽埋件采用門槽快捷安裝技術進行安裝,其公差或極限偏差均滿足設計圖紙和規范允許值,合格率達到100%,限于篇幅,本文僅給出的事故閘門門槽埋件測量數據,見表2。

表2 事故閘門門槽埋件安裝的公差或極限偏差值單位：mm

4 施工工期

采用門槽快捷安裝技術各門槽埋件穿插在混凝土作業期間安裝,不再占用直線工期,能保證同步于土建施工。放水塔4套門槽埋件基本隨土建同高程安裝,各高程單元構件由開工至完工日期記錄,見表3。

表3 放水塔4套門槽埋件安裝工期表

續表3

由表3 可知,百米高的四孔門槽共分為18 層安裝門槽埋件,每層埋設高度為6 m,每層施工周期約10 天,則四孔門槽埋件采用快捷安裝技術理論工作日約180 天。若門槽埋件采用二期安裝,四孔門槽埋件施工理論工作日約360 天,且其需待土建完成后方才開始施工。但門槽埋件快捷安裝技術其施工會受土建延期或分期施工影響,導致安裝工期不確定性,如表3 第10 層至第11層,中間因土建等因素影響,停工約7個月左右。

5 施工造價

門槽埋件采用快捷安裝技術一期埋設安裝,一般需要根據孔口數量成套采購云車,每孔均要設置一套云車,但與常規門槽埋件二期施工相比,已基本無一期預埋件、二期混凝土、模板、腳手架等項目及其所需的施工工序和作業人員。門槽埋件采用快捷安裝和常規二期施工可節約造價達50%左右,以攔污柵門槽埋件安裝為例造價見表4。

表4 攔污柵門槽埋件主要施工工藝造價表

6 結語

對于高門槽采用門槽埋件快捷安裝技術施工,不僅安裝質量上可靠有保證,還能節約工程建設工期和成本、使施工人員勞動強度降低、避免高空作業風險等,并且云車設備可回收再利用、無混凝土面鑿毛等工序減少對環境污染,應在水利工程中積極推廣應用。