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南水北调渠道底板混凝土机械化施工系统研究与

时间:2019-10-19 12:31来源:产品展示
2018年9月14日赞比亚当地时间上午10点,伴随着欢庆的鞭炮声,中设集团赞比亚卢西瓦西3×5MW水电站引水明渠主体结构顺利完成了最后一仓混凝土的浇筑工作,标志着卢西瓦西水电站455

2018年9月14日赞比亚当地时间上午10点,伴随着欢庆的鞭炮声,中设集团赞比亚卢西瓦西3×5MW水电站引水明渠主体结构顺利完成了最后一仓混凝土的浇筑工作,标志着卢西瓦西水电站4556.833m引水明渠全线贯通。 赞比亚卢西瓦西水电站工程引水明渠原设计全长4662.616m,经优化后实际施工长度为4556.833m。其中混凝土挡墙段为323.4m,挡墙与衬砌渐变段为60m,1:1.5渠坡薄壁混凝土衬砌4173.433m。整个渠道沿线共设置了13座钢筋混凝土渠下暗涵和三处直埋波纹管排水管涵,1座11.22m长5.6m宽现浇简支T梁结构的跨渠公路桥及2座长10m宽1m的跨渠检修人行便桥。 卢西瓦西水电站引水明渠自2017年5月份开始施工,至2018年9月14日渠道全线贯通,历时16个月,共计土石方工程完成35.4万m3,各类混凝土浇筑完成9915m3,钢筋制安完成79.5t,混凝土防裂铁丝网安装完成64t,各种规格渠下管涵安装完成678m,土工膜铺设完成1.3万m2,橡胶止水带安装完成1120m,单向排水阀及排水管安装完成6080个。 赞比亚卢西瓦西3×5MW水电站引水明渠主体项目工程量大、施工难度高,为本项目计划关键线路项目,施工期间需跨越当地11月至次年4月6个月的大雨季。在项目部前后方的通力协作下,现场经理部、湖南水利水电设计研究院及湖北大禹等合作单位全体员工的共同努力下,按照“精品工程,优质服务,以人为本,保护环境,持续改进,力争上游”的方针,精心组织、合理规划、攻坚克难、采用了大量新工艺,按期保质安全高效地完成了引水明渠主体项目,为本项目后续发电投产奠定了坚实基础 。

2.1入仓方式选择

大峡水电站工程枢纽由挡水坝段、溢流坝段、发电引水建筑物、厂房和变电站等组成。水库为中型水库,枢纽工程为Ⅲ等,主要永久建筑物为3级建筑物,临时建筑物为5级。工程施工后期利用坝体挡水、隧洞和溢洪道缺口联合导流,本文介绍了该工程施工后期对导流洞的封堵设计方案,包括导流洞布置、进口封堵闸门设计、混凝土堵头设计等。

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3.1渠道底板布料系统

2 导流洞布置

3.1.1渠坡混凝土输送部分

[2] 胡允楚.九峰水库导流洞封堵设计与实施[J].小水电,2010.

4.3混凝土振捣及出面

[τ]―容许剪应力,取0.2Mpa;

摘要:根据南水北调渠底施工条件的特殊性,以混凝土入仓方式选择为重点,通过分析对比汽车运混凝土、泵送混凝土、溜槽输送混凝土、布料机运混凝土的优缺点,对渠底混凝土施工系统中的布料方式进行初步设计;介绍融混凝土输送、布料、摊铺、振捣、压面为一体的渠底混凝土机械化施工方法、使用注意事项及应用效果。

封堵体立模浇筑前对导流洞四周破碎、松动的岩石予以清除并清洗干净。封堵段顶部预埋接触灌浆管,待充填混凝土初凝后,通过灌浆管灌注微膨胀水泥沙浆,充填岩石与混凝土间孔隙及裂隙。永久封堵段底部采用膨胀炸药扩挖,C20混凝土封堵,封堵段尾部8m中部浇筑时适当掺入块石,掺量不超过30%,块石使用前清洗干净。在永久性封堵体施工期间,围堰内预埋排水孔闸阀可根据实际情况随时开启,待永久性封堵体完工后,闸阀将关闭。

现对混凝土泵、移动溜槽、渠底混凝土布料机三种渠底混凝土的布料方式进行对比如下:

按以上设计方案,大峡水电站导流洞的封堵施工顺利实施。枢纽工程已于2009年3月通过竣工验收,运行良好。

2.2.2三种方案对比优化选择

A―封堵体剪切面周长,A=18.65m。

方案3:设计方案将水平皮带布料机和渠坡斜皮带布料机相结合构成,结构形式如图。在渠坡上安装一套斜皮带混凝土输送机,在渠道底部安装一套水平布料机,两套布料系统之间进行铰接构成一套混凝土输送布料系统。在斜皮带机顶部和水平皮带机上安装电机驱动轮装置,其他部位安装橡胶从动轮。渠坡斜皮带系统将混凝土从渠顶输送到渠底水平布料机上,在水平皮带系统上设有下料口用于渠底混凝土布料。水平布料机长度为9.9m,斜皮带机长度为16.8m,总重量为2.5t,行走速度为3m/s。

大峡水电站位于湖北省竹溪县境内,大坝拦截堵河西支泗河上游的一级支流,坝址以上流域面积482.70km2。该电站是泉河流域水电梯级开发的第三级,以发电为主,总库容2038万m3,装机2×10MW。工程枢纽由挡水坝段、溢流坝段、发电引水建筑物、厂房和变电站等组成。水库为中型水库,枢纽工程为Ⅲ等,主要永久建筑物为3级建筑物,临时建筑物为5级。工程经技术、经济比较后采用枯水期五年一遇(导流量129m3/s)作为初期导流标准、隧洞导流,后期利用坝体挡水,隧洞和溢洪道缺口联合导流。

方案1:设计方案源于倒虹吸混凝土布料机,基本是由钢构桁架和皮带构成,结构形式如图。布料机桁架横跨明渠顶部大约长度为40m,桁架本身高度为0.8m;桁架设有混凝土输送皮带和行人道板,端头安装电机滚筒;桁架底部设有电机驱动轮行走速度为4m/s,在渠底范围宽度内的桁架上设有混凝土垂直运输的串筒;总重量约为14t。

导流隧洞和永久发电隧洞布置在右岸,导流隧洞进口轴线与水流向呈 55.2°夹角,导流隧洞全长 553 m,其中与发电洞段相结合洞段长249.5m,导流洞进口底部高程 495m,出口底部高程490.2m,与发电洞段会合处桩号为(导0+256.962)。由于导流洞与引水发电隧洞的断面尺寸相差不大,且右岸岩石的成洞条件及进水条件较好,为节约工程投资,导流洞与发电洞采用两洞合一方案,(导0+256.962)~(导0+506.425) 段与发电洞共用,导流洞过流断面5m×5.4m,进口段(导0+000~~导0+370)断面采用钢筋混凝土衬砌,其它断面洞壁采用喷射8cm厚C20混凝土衬砌。导流洞封堵后,采用钢筋混凝土衬砌发电洞水平段工期长,影响工程效益的发挥。因此,桩号(发0+187.347)至发电厂房段采用Φ3.6m压力钢管铺设。

渠底水平布料部分主要由桁架、皮带、皮带托辊、下料口、电机滚筒、从动滚筒、行走驱动轮及从动轮两套。渠底桁架高度为1.3m,长度为9.9m,长度7.5m;输送皮带宽度为0.6m,总长为15m。在钢构桁架的端头设置1.5kw电机滚筒作为布料皮带的驱动装置,从动滚筒设在斜桁架和水平桁架的铰接处。在水平桁架上均匀布设四个混凝土下料口,在桁架的两端设置1.2kw电机驱动轮,并设从动轮以保持布料机行走时的平衡。

导流洞进口采取钢闸门封堵,闸门型式为7×6.175m(宽×高)实腹式钢闸门,孔口尺寸5×5.4m。导流洞进口底板高程为495m,挡水至557m,挡水设计水头62m。门体主材Q235,7根主梁,梁高1.32m,主梁最大拉应力为145MPa,最大压应力66MPa。闸门采用后止水,面板放置上游侧。闸门自重26.8t,埋件重5.2t。闸门采用滑道支承,滑块材料HT15-33。闭门时下闸水头为2m,操作条件:动水2m水头闭门,考虑封堵门槽异物等不可预见因素影响,闸门设计按3m水头动水提升,清除异物后,进行再次封堵。计算启闭力启门力350kN。导流闸门的封堵采用临时吊装设施。

混凝土搅拌车将混凝土运至施工现场,经过布料机的输送皮带将混凝土输送到水平布料机上,再经过下料口将混凝土垂直输送到仓内。布料机完成混凝土布料后向前行走继续混凝土的输送布料,随后进行混凝土的摊铺振捣。混凝土底板摊铺振捣系统行走驱动主要依靠压浆辊的转动,行走方向可以向前或向后(行走轨道由混凝土仓内两侧的8cm×8cm方管构成,方钢与方管对接要平整,前后高差应小于±3mm)。底板衬砌机驱动向前行走,螺旋找平装置启动运行,对混凝土进行摊铺找平,摊铺高度略高于两侧行走轨道2cm,以保证混凝土振捣密实。当仓内布料出现以下两种不均匀现象时,解决对策有两个:一是衬砌机前面缺料时,此时衬砌机可向前行走,螺旋找平器将混凝土摊铺,将缺料处部分摊平。二是衬砌机后面缺料时,衬砌机可向后行走,螺旋找平器将混凝土摊铺,将缺料处摊平。

[3] 杨开春.浅谈某水电站导流洞封堵门设计优化[J].云南水力发电,2016:97-98.

混凝土输送泵:渠底混凝土布料采用混凝土泵进行施工,其优点是浇筑速度快浇筑量大。但混凝土泵及附属设备安装复杂,需要投入较多的人力(例如:混凝土导管安装与拆除、脚手架搭设及混凝土泵移动等工作量大,还需要配备大于30kw以上的电源等);泵送混凝土塌落度较大,与渠道衬砌常态混凝土相比和易性较差,造成渠道混凝土出面时间晚,渠道混凝土成型后容易产生裂缝,泵送混凝土的各项性能指标不能满足渠道衬砌混凝土要求。

[1] 孝感市水利勘测设计院.湖北省竹溪县大峡水电站工程初步设计报告.2007.

3渠道底板混凝土施工系统构成

L―封堵体长度,m;

式选择适合渠底混凝土衬砌施工的混凝土运输布料设备。

式中:

2渠道底板混凝土输送布料系统设计

大峡水电站 导流洞 封堵设计

[3]钢结构编委会.钢结构设计手册[K].北京:中国建筑工业出版社,2004.

水库校核洪水位586.73m、设计洪水位565.35m、正常蓄水位565m。封堵体长度按式L≥P/([τ]*A)计算。

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