仙居下水库进出水口混凝土施工技术

7.3.3.1　施工重点、难点分析

(1)基坑场地小，施工布置艰难，施工难度极大。围堰轴线调整变更后，进/出水口建筑物压缩，原招标设计围堰轴线长270m变更为240m，进/出水口结构物总体布局压缩，围堰轴线至进出水口距离由原设计204m变更为130m，反坡段坡比由1:5 变更为1:4，同时围堰已占压进/出水口反坡段10m，由此设计变更引起的整个基坑施工布置、施工方法等均发生变化。

(2)基坑四周群山环抱，汇流面积大，且本地区为沿海气候，降雨频繁，基坑缩小后，基坑内水位难于控制，发生大暴雨极有可能淹没基坑，给混凝土施工期带来极大的安全隐患。

(3)进/出水口混凝土结构较为复杂，小体积结构较多，如拦污栅排架柱、工作桥桥墩及联系梁、贴坡混凝土等，备仓工序多，浇筑方量小，仓次浇筑强度高，施工管理困难。

(4)进/出水口主要结构垂直高度大，工期极为紧张。进/出水口拦污栅塔及闸门塔垂直高度大，闸门塔(含启闭机房)大于70m(161.5m～231.10m以上)，拦污栅塔高度56.1m(160.5m～216.6m)，混凝土有效施工期约6～8 个月，工期极为紧张。

(5)围堰占压进/出水口结构多，施工工期难于保证，施工难度显著加大。根据现有测量资料显示，围堰实际坡脚线已占压反坡段约10m，另外下基坑混凝土浇筑道路占压约10m，进/出水口反坡段已基本占压。

(6)进/出水口混凝土浇筑与泄放洞进口混凝土浇筑同步施工，但围堰变更后下基坑道路纵坡较大，通行能力有限，在一定程度将影响施工进展。

(7)进/出水口混凝土施工与其他相邻标段(监测标、厂房标、拌和站)联系密切，与其他工序(监测、金结)联系紧密，预埋件类别多，施工沟通协调难度大。

(8)混凝土外观质量标准高，大部分混凝土永久外露面为清水混凝土，同时部分部位设计有倒角、圆弧等细部美观结构，施工工艺标准高，外观质量控制难度大。

(9)混凝土施工需跨越冬夏季节，混凝土温控措施管控难度大。

(10)根据合同要求，C4 标结构混凝土为甲供材料，甲供混凝土的工作流程及质量要求等均可能存在一定的问题。

(11)拦污栅塔、闸门塔、桥梁等混凝土施工均存在高处作业。高空作业等级达到特级，安全风险大，安全管理难度大。

7.3.3.2　总体施工方法

(1)分仓分块。

依据施工图，结合混凝土施工特点，混凝土平面分块以设计结构缝设置，混凝土高度分层以工艺方法控制，一般高度3m左右，分仓分块如图7-29所示。

(2)施工布置。

1)施工道路利用开挖已有下基坑道路，同时在高程172.4m平台形成环形道路。

2)根据深窄基坑特点，优化投标阶段门机入仓方案，选择机动性灵活性较强的汽车泵入仓。

3)拦污栅、闸门塔两个高耸构筑物各布置1 台T80 塔机，满足材料垂直运输要求。

4)深窄基坑混凝土浇筑材料堆放困难，采取前池及反坡段后浇筑、马道适当扩挖等措施为混凝土施工提供必要的材料堆放场地。施工布置如图7-30所示。

图7-29　进/出水口混凝土分层分块图

图7-30　进/出水口施工平面布置图

(3)施工安排。

结合进出水口结构特点，分为3条线同时浇筑，分别为闸门塔及工作桥，拦污栅及改线高架桥，渐变段调整段扩散段及前池底板，抓住闸门塔及工作桥这条关键线路。

(4)模板选型。

为保证混凝土外观施工质量，尽量选用刚度和强度好、整体性强的大块模板，主要采用的模板有九夹板(91.5m×183m×18mm)，普通钢模P1015、P3015、P6015，大模板1m×1.5m，多卡模板3m×3m及定制异形钢模板等。

(5)混凝土浇筑方法和流程。

①“先底板后上部”，进出水口底板受基坑渗水影响大，底板提前封闭避免反复清基;

②“先高后矮”，拦污栅塔、闸门塔高度大，优先安排施工，确保关键线路工期;

③“先主要结构后次要结构”，进出水口拦污栅、扩散段、闸门塔及尾水隧洞为主要结构，应优先安排施工，而贴坡混凝土等零星混凝土后安排施工;

④混凝土施工流程:施工准备→测量放样→钢筋、预埋件安装→模板安装→验仓→混凝土浇筑→拆模及缺陷处理→养生。

7.3.3.3　混凝土施工关键技术

(1)多卡模板施工技术。

各类混凝土施工过程中，模板方案的选择十分重要，模板选取是否正确直接影响到工程施工进度及混凝土的外观质量。多卡模板使用方便、操作安全、易于掌握，在各类大体积混凝土施工中已广泛运用，无论是在施工进度还是在经济方面以及混凝土外观方面均要优于普通钢模板施工。进/出水口混凝土施工多卡模板主要应用在检修闸门塔塔身结构、扩散段侧墙、贴坡混凝土等大面混凝土中，多卡模板施工示意图如图7-31所示，主要施工方法如下:

1)定位锥、B7 螺栓预埋。建基面第一仓采用普通P6015 型钢模板浇筑，为预埋定位锥、蛇形钢筋及支架预留空间，根据多卡模板安装规范，每块多卡模板需预埋两根蛇形钢筋及两套定位锥，按要求进行预埋件的安装。

2)在前仓已浇混凝土达到一定强度后拆除钢模板，搭设简易扶梯，以保证施工作业人员上下作业的安全，再采用塔机将多卡模板吊装至施工作业面，按照多卡模板的施工要点及使用前进行试验的各项施工参数进行模板的安装。

图7-31　多卡模板施工示意图

3)模板辅助加固采用Φ12 螺纹钢筋作为拉条，间隔50cm与模板背面楞相连接进行加固，为减少多卡模板在施工过程中对B7 螺栓的拉力，在模板上部(如图7-31所示)增设一道拉杆与边坡支护锚杆所连接，根据模板施工规范在安装过程中模板边沿要求顺直方正，拼缝严密，并采用双面胶贴缝处理以保证接缝良好、不漏浆，立模前模板表面应清理干净并刷隔离剂一道，方便脱模，同时保证混凝土结构表面的光洁度与色泽的均匀度。

(2)模板承重体系施工技术。

进/出水口主要构筑物为板、梁、柱结构，承重现浇板、梁结构多，结构错综复杂，最大承重结构度高达44m，支撑系统施工难度较大;结合工程实际情况，采用脚手架支撑、型钢+脚手架支撑及贝雷片+脚手支撑等多种支撑系统结合方式，有效解决复杂条件下不同承重结构建筑物支撑方案。

1)支撑方案选择。

由于脚手架及其他各类承重支撑系统均为临时结构，主体结构施工完成后承重支撑系统均需进行拆除，因此承重支撑方案的选择运用成为工程施工的重点、难点，本工程在混凝土浇筑过程中主要运用钢管脚手架支撑、型钢+钢管脚手架支撑及贝雷片+钢管脚手架支撑。

2)各类支撑方案的特点及应用。

①脚手架支撑系统:普通承重脚手架支撑系统主要利用国标钢管及各类将钢管连接成结构的“扣件”按照相应的施工规范搭设而成，利用立杆作用将上部重力传递至支撑面，横杆及外部剪刀撑来保证承重排架整体稳定性，影响其承载力的主要因素主要有:一是立杆的长细比及立杆间排距，二是扣件的抗滑力。普通承重脚手架施工较为简单，但承重脚手架搭设高度不宜超过30m，大面积顶板现浇情况下钢管数量投入大，对成本控制不利，钢管承重脚手架一般用于现浇顶距地面高差不大情况下，本工程钢管脚手架主要使用在支撑高度不超过15m现浇板梁施工。

②型钢+钢管脚手架支撑系统:主要是利用在结构混凝土内预埋一定规格工字钢作为支座，在支座上部再放置不同规格工字钢作为纵梁、横梁从来形成很简易支撑平台，最后利用工字钢梁形成的支撑平台搭设普通承重脚手架，此方案主要需验算各类工字钢的型号、尺寸以及数量，以确保工字钢强度能满足施工要求。由于型钢的预埋一般较为简单、施工安装简单，并且与结构物施工高度影响不大，适用范围较广。本工程主要用于下部未搭设承重钢管脚手架的检修闸门塔上部现浇平台板梁的施工，承重支撑系统使用效果如图7-32所示。

图7-32　型钢+脚手架承重系统效果图

③贝雷片+钢管脚手架支撑系统:该支撑方案主要施工特点与型钢支撑系统方案相似，主要是在结构混凝土内预埋型钢或是利用结构物本身联系梁作依托形成受力支撑作为贝雷片受力支撑点，同时贝雷片平台上部搭设普通承重脚手架。由于贝雷片比一般型钢轻巧、易于安拆且贝雷片的受力稳定性好，施工过程中只考虑安装贝雷片支撑点能否满足荷载要求，因此在对大跨度现浇板梁中承重效果更为突出，受施工作业环境条件制约不大，在各类工程施工中使用较为广泛。本工程中主要借鉴于现浇筑桥梁的支撑方案，此类支撑系统运用于拦污栅墩上部门现浇机轨道梁以及改线高架桥现浇部位中，承重支撑系统使用效果如图7-33所示。

图7-33　贝雷片+脚手架支撑系统效果图

(3)预制梁制作施工技术。

1)概述。

下库进/出水口改线高架桥(交通桥)共44 片预制梁，工作桥共20 片预制梁，共64 片，预制梁结构如图7-34、图7-35所示。

图7-34　22.5m预应力梁结构三维图

图7-35　预制梁横截面图(22.5m、16.5m、13m)

2)模板设计。

①模板选择。

根据施工总体安排，综合考虑工期及木模周转次数，13m、16.5m、22.5m预制梁全部采用定型钢模。

②底模设计。(www.xing528.com)

13m、16.5m、22.5m预制梁底宽均为50cm，底模采用混凝土浇筑，混凝土预埋Φ80PVC 管，便于模板对拉螺杆连接，同时混凝土顶部预埋∠4cm角钢，角钢顶部再铺8mm钢板，与角钢焊接牢固，形成牢固底板，保证底模平整同时，避免预制梁吊装时损坏底模。底模形式如图7-36所示。

图7-36　预制梁底模结构图

3)定型钢模设计。

13m、16.5m、22.5m预制梁均设有横隔板，定型钢模标准节确定为3m，横隔板位置采用非标准节设计，模板全部采用型钢支架加固;模板各节间采用螺杆连接，左右侧模采用对拉螺杆固定。定型钢模结构如图7-37所示。模板设计应注意以下几点:

①模板加工长度按设计要求左右分别预留2cm的伸长量，即加工模板实际长度应为22.46m，16.46m及12.96m;

②模板重量综合考虑变形及重量，保证不变形前提前便于安拆;

③预制梁横隔板设计宽度18cm，模板设计时，考虑横隔板内侧及顶部考虑各放宽2cm，形成向下向外的梯形结构，便于脱模;

④定型钢模标准节及非标准节间接触部位填橡胶垫片，防止拆模板时接缝部位摩擦力太大难以脱模，同时模板设计时，应考虑橡胶填缝垫片厚度及数量，在模板总设计总长中扣除该部分长度，确保预制梁长度满足设计要求;

⑤由于每种长度预制梁翼板宽度不同，模板设计时，翼板按最宽尺寸设计，翼板上设置可调节梳筋板，便于不同规格翼板预制梁预制;

⑥每种长度预制梁中梁及边板横隔板布置形式不同，模板设计时，每套模板按中梁设计，同时增加半套边梁模板，便于模板灵活重复使用;

⑦左右侧模翼板以下部位设置附着式振捣器。

图7-37　定型钢模结构图(横截面)

4)工艺控制。

预制施工过程中，应重点把握以下几点:

①模板安装及拆除。

预制梁模板严格按照设计图纸进行拼装，连接，特别是每片模板间连接处按设计要求填塞橡胶垫片，便于脱模;模板拆除时间根据实际天气等情况确定，一般以24h 左右为宜。

②埋件施工。

施工前，组织技术人员、质检人员及现场施工工员需认真审阅设计图纸及相关设计修改通知，确定每片预制梁上埋件类型、形式及数量，编制每片预制梁详细特性表(包含预埋件类型及数量)，便于更好地指导现场施工及验收。

③混凝土浇筑。

预制梁施工入仓采用龙门吊配合吊罐入仓、台阶法分层浇筑。分层高度以40cm左右为宜，翼板以下主要采用附着式振捣器振捣配合手持式振捣棒振捣，翼板主要采用手持式振捣棒振捣;混凝土浇筑过程中严格控制操作工艺，减少气泡产生。

④张拉施工。

张拉是预应力梁至关重要的一个环节，张拉前做好充足的准备，同时混凝土强度应达到设计要求的90%并且混凝土龄期≥7d，按设计要求顺序及张拉力进行张拉。本工程预应力钢束张拉顺序为:100%N1→50%N2→100%N3→100%N2。为保证张拉效果，张拉应采用张拉力和伸长量双控;伸长量可按公式1 进行计算，但应考虑锚头内缩量，实际施工时，按照误差±6%考虑。

公式1:△L=2×(L0.2-L0.2)+(Lcon-L0.2)

(4)预制梁吊装施工技术。

1)概述。

改线高架桥及工作桥预制梁共64 片(改线高架桥44 片，工作桥20 片)，其中22.5m预制梁32片，最大单片重约65t;16.5m预制梁12 片，最大单片重约33t;13m预制梁20 片，最大单片重约25t，如图7-38所示。

图7-38　改线高架桥及工作桥预制梁平面布置示意图

2)起吊方法。

①因改线高架桥第一跨左侧为至开关站公路，用架桥机施工喂梁平台宽度不够，因此采用130t汽车吊吊装，如图7-39所示。

②改线高架桥第2～6 跨采用QJLY40/150 型步履式架桥机吊装。

③工作桥全部采用QJLY40/150 型步履式架桥机吊装，如图7-40所示。

3)预制梁吊装施工流程。

预制梁吊装施工流程如图7-41所示。

图7-39　130t吊机起吊第一跨梁

图7-40　架桥机吊装第2～6跨梁

图7-41　预制梁安装工艺流程图

①预制梁形式多样，应在梁场做好编号，一一对应吊装，避免混淆、错吊。

②起吊前，桥墩支座垫石应测量中轴线、检查平整度。对垫石表面凹凸不平的混凝土面采用抹光机处理平整。

③架桥机安装完成后，按特种起重设备规范进行验收及备案，并应做空载、静载、动载试验。

④运输预制梁应采用1 套三轴轮胎式运梁车(含主动车、被动车)，运输过程中应采用钢丝绳捆绑牢固。

⑤预制梁起吊应采取捆绑式，并且钢丝绳在梁边角位置垫设橡胶垫，避免钢丝绳磨损，捆绑起吊角度与水平夹角大于45°，捆绑方法如图7-42所示。

图7-42　预制梁吊装钢丝绳捆绑方法(左为边梁，右为中梁)

⑥单跨梁应遵循从左到右或从右到左的次序依次起吊，预制梁的中轴线与垫石中轴线对齐，局部偏差不得大于2cm。边跨梁起吊安装时，应在架桥机两侧行走轨道上设置限位块，避免失控发生安全事故。

⑦T 形梁临时就位后，应在其两端横隔板底部垫枕木放平，避免偏心倒塌。

⑧单跨预制梁吊装完成后，及时对预制梁横隔板主筋相互连接焊接牢固，使单跨梁形成整体，后续运梁车行走时应在单片梁腹板位置，确保施工安全。

(5)提前下放闸门挡水施工技术。

进/出水口主要结构垂直高度大，工期极为紧张。进/出水口拦污栅塔及闸门塔垂直高度大，闸门塔(含启闭机房)大于70m，(161.50m～231.10m以上)，混凝土有效施工期6～8 个月，工期极为紧张，若采用常规模板分层浇筑上升，闸门塔将不能满足检修闸门安装节点工期要求，故利用172.4m平台优先安装闸门，当闸门混凝土浇筑至门楣以上(约高程176m)时，闸门预埋件、尾水隧道衬砌灌浆跟进施工，具备条件后提前安装检修闸门。

1)检修闸门安装。

检修闸门塔结构混凝土浇筑至高程176m后，组织对检修闸门塔门槽与二期混凝土的施工，强度满足要求后，在172.4m平台上进行闸门吊装，闸门安装完成后，再进行176m高程以上混凝土浇筑。

2)检修闸门的防护。

在检修闸门安装完成后，需对已安装好的闸门进行防护，主要是防止高程176m以上闸门塔混凝土浇筑过程产生的漏浆、进/出水口调整段与扩散段施工时产生的各类粉尘对闸门腐蚀以及尾水隧洞洞内爆破作业所产生的飞石对闸门的破坏。二期混凝土浇筑时，比一期混凝土浇筑低1m左右，在已浇筑完成的混凝土面上采用膨胀螺栓及Φ18 钢筋焊接形成两层钢筋网，每层钢筋网上面铺设一层复合土工膜，土工膜与四周混凝土接触部位用塑料膜堵塞密实，防止混凝土施工过程中产生的水泥浆往下流，主要措施如图7-43所示。

图7-43　检修闸门防护图

7.3.3.4　小结

(1)通过优化施工方案，采用多卡模板、合理布置规划、提前下闸挡水及架桥机安装预制梁等技术措施，确保了关键工程项目按期完成。

(2)进/出水口混凝土施工质量达到优良标准，已验收评定553 个单元，合格单元553 个，优良单元531 个，优良率96%。

(3)混凝土外观质量较好，得到参建各方的一致好评。