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关键词:无戗堤 土工布 粘土心墙 防渗
中图分类号:TU74文献标识码: A
一、工程概况
马里费鲁水电站项目位于马里境内塞内加尔河上,距卡伊15公里,距马里首都巴马科650公里。为了有效利用该处河流落差,充分开发塞内加尔河水电资源,马里、毛里塔尼亚、几内亚和塞内加尔四国组成了“塞内加尔河开发高等专署”简称OMVS,该组织对塞内加尔河进行综合治理。项目实施模式为EPC总承包。主要工作内容为:施工设计,引水发电系统,输电线路系统及进场路等工程。主要建筑物有:电站厂房、进水闸、分水闸、拦污栅、交通桥、开关站、225千伏输电线路、永久进场路及改建加高原当水堰;电站机组结构为灯泡贯流式,装机容量为3台21MW机组。
二、围堰断面设计
马里费卢水电站项目一期围堰,为进水口临时挡水建筑物,使用期为两年,施工洪水按50年一遇设计,相应流量Q=5200m3/s。利用挡水坝段过流,在一期围堰的保护下进行引水渠进水口、分水闸及围堰内侧挡水坝段的施工。断面设计如下图:
三、防渗处理施工方法
(一)粘土料场选择及土料制备
围堰防渗土料的料场选择在距围堰施工面1.5km处的劳工营地旁边,因当地粘土较少且土层较薄,经勘测此处土料较充足,且覆盖层较薄场地较大还便于土料制备。这样一来运距近、覆盖层剥离量小大大降低了施工成本。
土料制备采用挖沟槽泡土法,用反铲将清理覆盖层后土场挖成2米深1.5米宽的沟渠,沟长15米。根据用土量计算挖沟的数量及沟深,每条沟间距3.5米,沟与沟之间在两头顶端及中间部位联通,便于泡土放水方便且达到含水的均匀性。在沟槽挖完后安排水罐车进行放水,水一直放满且保证没有向外漏水的现象。在用土料时保证沟槽内再没有明水且表面已干燥,根据当地气候温度土料制备工作一般提前一星期左右为宜。
(二)围堰施工
在围堰填筑以前,测量工程师用全站仪在河面放出围堰轴线走向,因为河水深度在1.5m-3.5m,所以采用浮标及竹竿相结合标点,在填筑围堰过程中进一步校核和调整保证按设计施工。
1.石渣填筑
石渣料料源来自距围堰800m的引水渠道的爆破开挖料,用4辆20T自卸汽车运输的现场,石渣料填筑采用220推土机进占法推平,填筑石渣分为二个区,轴线上下游各1米外为一区,采用粒径0-100mm的石渣;轴线上下游各2米内为二区,采用0-30mm的石渣料填筑,便于二次开挖。第一层石渣填筑厚度控制在高出水面30cm左右,超出设计宽度轴线两边各1m范围内,保证碾压的安全宽度。石渣填筑分为两班作业,围堰上游每隔10m布有路灯,保证晚间施工照明。围堰下游插有标杆,作用一是控制下游填筑宽度,作用二是给运输车辆一个警示和引导作用。为了进一步保证安全期间,防止施工机械太靠边发生下滑或倾斜,故在推土机推平料过程中,将围堰上下游边预留0.3-0.5m的料头不平整,做一安全距离防护。在第一层石渣料全部填筑完后用16T自行碾进行碾压,碾压遍数为10遍,在围堰轴线两边各留1米位置不碾压,便于填筑土料时进行石渣料的二次开挖。在第二层以上填筑石渣时厚度控制在60-80cm,碾压遍数不变。石渣填筑完后堰前水位40.5m高程堰后水位39.5m高程。
2.土工布铺设
土工布铺设前进行测量放线,用白灰把围堰轴线标明,然后用PC350反铲倒推法对粘土心墙位置的石渣进行二次开挖,开挖的石渣料铺在心墙上游石渣区,开挖进度根据土工布及土料填筑进展确定,一般超前5-10m,这样即可确保土工布铺设工序衔接,也确保了石渣开挖过程中掀起的水浪不会对已填筑好的土料料头形成冲刷而造成的泡。
土工布的出场宽度为6m,长度为35m。为了便于施工将土工布裁成5-10m长,然后每间隔3米左右顺土工布宽度方向用扎丝把竹竿绑扎在土工布上,竹竿与土工布绑扎长度根据水深确定,一般超出水深0.5m,将将要下入水中土工布长度方向的一头也用竹竿连接,确保将铺设土工布时能够铺到河床底部,水深超高2m时,为避免土工布在铺设时上浮,在铺设土工布时在下入水中一头的竹竿上绑扎直径20cm的石头,确保土工布铺设到河床底部。土工布之间的搭接时,将两头的竹竿参合,然后用扎丝扎紧,确保在回填土料时不会松动或脱离,搭接长度一般在30cm左右。土工布的铺设一般超前土料填筑的5-8m。随着堰体的升高将土工布随着连接延续。
3.心墙土料填筑
土料采用土场泡制好的土料,土场在装车过程中用反铲翻捣,确保土料含水均匀,第一层与水接触的土料填筑时含水率控制在4-6,第二层以上土料填筑时含水率控制在8-10。第一层土料铺筑厚度高于已填筑好的石渣面30cm,确保土料不会受到水的泡。土料填筑时用pc200反铲对倒入回填区域的土料进行挤压,确保与水结合部位的泥水排出,土料回填时要确保土料供应的连续性,铺筑过后的土料用16T自行碾碾压8遍,第二层以上的土料压实度均达到98%以上。
四、施工难点及处理方法
由于当地地理属于卡斯特地貌,在河床底部沿围堰上下游方向有较多裂隙,围堰在填筑后土料区域出现了3处塌陷,就此现象处理方案采用了在围堰上游倒土密实闭气法进行了处理,并对塌陷处进行再次回填碾压,此处理效果很好。
五、结束语
(一)在防渗效果方面
通过此方案修筑的围堰,在围堰后的渗水量为每小时25m3,同比以往的常规围堰施工方法而言防渗效果极好;
(二)在工程量方面
因为此围堰为临时设施,在工程竣工时要拆除,所以运用此方案比常规导截留围堰省掉了戗堤的填筑工程量,即为围堰填筑的工程量的1/3量;
(三)在施工成本方面
围堰使用三年期间不用投入抽水设备及人员,围堰拆除时比普通到导截留围堰省掉了戗堤部分的挖运量,从而大大的降低了施工成本。
(四)在时间方面
[关键词]发电机定子;定子卸车;横向吊装;液压提升装置
江苏沙洲电厂一期工程2#机组为600 MW超临界变压运行燃煤直流机组,三大主机为上海锅炉厂、上海汽轮机有限公司和上海汽轮发电机有限公司设计制造。2#机组主厂房布置为:从主厂房中间10a轴到扩建端18轴依次为高压段、发电机、低压缸、高中合缸。机头朝向扩建端,发电机定子就位中心线位于主厂房12~13轴之间,中心距A列柱为15.3米。发电机定子由水路运输至现场,外形尺寸为10425×4000×4324mm,定子运输重量为345t,起吊重量352t(含一个专用吊架及一对Φ108专用吊装钢丝绳重量)。
1 定子吊装方案的选择
(1)方案一
内容:高压段缓施工,发电机定子由主厂房中间进入,在高压段基础上布置液压提升装置,利用液压提升装置将发电机定子吊装就位。然后在进行高压段厂房施工。
可行性:因为发电机定子到货时间晚,受厂用带电工期影响,高压段必须在定子吊装之前施工,因此此方案不能实施。
(2)方案二
内容:待高压段施工完毕后,加固高压段,在9~10轴之间紧靠高压段布置液压提升装置,使液压提升装置的行走机构吊着发电机定子从高压段上方通过,到达发电机就位位置。
可行性:9~10轴之间空间不足,距离仅为9500mm,且在6400mm平台处受横梁影响,发电机定子在利用运输车运进主厂房后,吊孔两侧一侧为2#机组高压段,另一侧是1#机组加热器平台,不能转向90度,因此不能满足吊装条件。
(3)方案三
内容:从发电机平台侧面布置液压提升装置,重新制造一套液压提升装置的行走机构,使之满足横向行走吊装要求,将定子由12轴13轴间送入,并调整至与发电机机座平行方向,利用改造后的液压提升装置对发电机定子进行吊装。
可行性:利用公司原有的液压提升装置吊装,安全系数高(因液压提升装置有良好的自锁功能),并且改造后,公司的液压提升装置具备纵向、横向吊装发电机定子的能力。可行性良好。
综上所述,采用方案三吊装发电机定子对其他设备安装影响小,对发电机到货的时间要求不高,更有利于发电机定子的顺利吊装。故根据上述情况,决定此次定子吊装采取横向吊装方案。发电机定子到达现场后用浮吊卸船,由运输车利用自升降功能及自制转盘90°转向将定子准确卸车至A列12~13轴之间主厂房内平行汽机平台起吊位置,再利用改造的定子横向吊装架和液压提升装置作为吊装机具进行吊装施工。#2机定子于2006年1月8日吊装就位。
2 方案实施前须解决的问题
2.1鉴于沙洲现场扩建端外定子运输路线上土质松软,需对运输、卸车场地进行认真处理。处理后的运输、卸车场要求满足抗压强度大于6.5吨/平方米。
2.2运输车在驶入主厂房前需经过有大直径地埋管道的区域,需对地埋管道校核承载强度,并针对承载力才去补强措施。
2.3厂房内回填土水分含量大,难以承受循环水池外液压提升装置吊起发电机定子时每个支腿的重载。
2.4鉴于以下两个原因,需对循环水池进行处理:
(1)发电机定子在卸车时有两个支撑定子的支墩要坐在循环水坑内。
(2)发电机定子吊装时液压提升吊装架的两个支腿坐在循环水坑内。
(3)制作一套发电机定子拖运转盘配合运输车使用,并保证发电机定子进入厂房后能旋转90°,满足卸车需要。
(4)须对原液压提升装置支撑架和行走架进行改进,使其满足横向吊装的能力。
3 施工方法及技术措施
3.1施工流程
运输车的准备 定子卸船装车 定子厂外运输 定子厂内转向 定子厂内卸车 组合液压提升装置 定子试吊装 定子正式吊装。
3.2施工准备
(1)为了满足发电机定子从码头运到厂内指定地点,必须对非正式道路和不能承受6.5吨/平方米的路面进行处理。松软地面下用500mm厚碎石和石渣混合物换填,上面用三七灰土垫平并夯实。
(2)经核算管道自身强度可满足其上部6.5吨/平方米传下的均匀荷载。为保证上部荷载均匀,在地埋管道上部换填500mm厚碎石和石渣混合物并铺设路基板增加抗压面积。
(3)对循环水池外液压提升装置支腿基础的处理方法:
定子净重345吨,液压提升装置及行走架整体重量约为200吨,考虑到提升架外侧四条腿受力较大,故定子提升装置支腿地脚处最大压力为(345+200)÷4=136.5吨,考虑到行走架行走时的受力影响和整体的稳定性,需保证其地脚处承载力不低于150吨。循环水池外液压提升装置支腿地脚位置浇筑混凝土基础并在其上部铺设50mm厚的钢板,以提高定子提升装置支腿基础承载力达到起吊时的要求。
(4)对循环水坑处理如下:
循环水坑内制作钢结构支架,支撑定子支墩及液压提升装置在坑内的两条支腿。
(5)在运输上制作发电机定子运输底座,保证发电机定子运到指定位置时,通过外力使其在运输车上旋转90°角,使发电机定子纵向中心线和基础中心线平行。
(6)液压提升装置支撑架和行走架的改造由制造厂家进行,在原有的支撑架和行走架上做相应的调整,保证行走架吊着发电机定子在支撑架上横向行走。
3.3 卸车方案
定子卸车的主要步骤如下:
(1)将定子用运输车垂直于A列柱从12~13轴之间运进主厂房,使定子中心到达转向设计位置。
关键词:水利工程;土石坝;施工技术
土石坝是我国较早和较普遍采用的一种坝型,为解决我国的“洪涝灾害、干旱缺水”等水问题,发展国民经济、保障人民生活发挥了重要作用。土石坝具有就地取材,对坝基地质条件要求不高,结构简单节约三材和易于施工等优点。
1、料场规划
土石坝施工中,料场的合理规划和使用,是土石坝施工中的关键技术之一,它不仅关系到坝体的施工质量、工期和工程造价,甚至还会影响到周围的农林业生产。
施工前,应配合施工组织设计,对各类料场作进一步的勘探和总体规划、分期开采计划。使各种坝料有计划、有次序地开采出来,以满足坝体施工的要求。
选用料场材料的物理力学性质,应满足坝体设计施工质量要求,勘探中的可供开采量不少于设计需要量的2倍。在储量集中繁荣主要料区,布置大型开采设备,避免经常性的转移;保留一定的备用料场(为主要料场总储量的20%~30% )和近料场,作为坝体合龙以及抢筑拦洪高程用。在料场的使用时间及程序上,应考虑施工期河水位的变化及施工导流使上游水位抬高的影响。供料规划上要近料、上游易淹料先用;远料,下游不淹料后用。含水量高料场夏季用;含水量低料场雨季用。施工强度高时利用近料,强度低时利用远料,平衡运输强度,避免窝工。对料场高程与相应的填筑部位,应选择恰当,布置合理,有利于重车下坡。作到就近取料,低料低用,高料高用;避免上下游料过坝的交叉运输,减少干扰。
充分合理地利用开挖弃渣料,对降低工程造价和保证施工质量具有重要的意义。作到弃渣无隐患,不影响环保。在料场规划中应考虑到挖、填各种坝料的综合平衡,作好土石方的调度规划,合理用料。料场的覆盖剥离层薄,有效料层厚,便于开采,获得率高。减少料物堆存、倒运,作好料场的防洪、排水、防止料物污染和分离。不占或少占农业耕地,作到占地还地、占田还田。
在料场的规划和开采,考虑的因素很多而且又很灵活。对拟定的规划、供料方案,在施工中不合适的即使进行调整,以取得最佳的技术经济效果。
2、土石料开挖运输
土石坝施工中,从料场的开挖、运输,到坝面的平料和压实等各项工序,都可由互相配套的工程机械来完成,构成“一条龙”式的施工工艺流程,即综合机械化施工。在大中型土石坝,尤其在高土石坝中,实现综合机械化施工,对提高施工技术水平,加快土石坝工程建设速度,具有十分重要的意义。
2.1开挖运输方案
坝料的开挖与运输,是保证上坝强度的重要环节之一。开挖运输方案,主要具坝体结构布置特点:坝料性质、填筑强度、料场特性、运距远近、可供选择的机械型号等多种因素,综合分析比较确定。土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种。
2.1.1正向铲开挖,自卸汽车运输上坝
正向铲开挖、装载、自卸汽车运输直接上坝,通常运距小于10km。
2.1.2正向铲开挖、胶带机运输
国内外很多水利水电工程施工中,广泛采用了胶带机运输土、砂石料。如:国内的大伙房、岳城、石头河等土石坝施工,胶带机成为主要的运输工具。
2.1.3斗轮式挖掘机开挖、胶带机运输、转自卸汽车上坝。
2.1.4采砂船开挖、有轨机车运输、转胶带机(或自卸汽车)上坝。
2.2开挖运输机械设备容量确定分期施工的土石坝
应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量,为了充分发挥自卸汽车的运输效能,应根据挖掘机械的斗容选择具有适当斗容量(或载重量)的汽车。挖掘机装满一车斗数的合理范围应为3~5斗,通常要求装满一车时间不超过3.5~4min,卸车时不超过2min。
2.3土料压实
2.3.1土料压实特性
土料压实特性,与土料自身的性质,颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。
2.3.2土石料的压实标准
土料压实得越好,物理力学性能指标就越高,坝体填筑质量就越有保证。但土料过分的压实,不仅提高了压实费用,而且会产生剪力破坏,反而达不到应有的技术经济效果。可见对坝料的压实应有一定的标准,由于坝料性质不同,因而压实的标准也各异。
2.3.3石渣及堆石体(坝壳料)
石渣或堆石体作为坝壳材料,可用空隙率作为压实指标。根据国内外的工程实践经验,碾压式堆石体空隙率应小于30% ,控制空隙率在适当范围内,有利于防止过大的沉陷和湿陷裂缝。一般规定其压实空隙率为22%~28% 左右(压实平均干表观密度为2.04~2.24t/m3)以及相应的碾压参数。
2.4压实机械及压实参变数
压实机械对工程进度,工程质量和造价有很大的影响。压实机械的选择原则:应根据筑坝材料的性质、原状土的结构状态、填筑方法、施工强度及作业面积的大小等,选择性能能达到设计施工质量标准的碾压设备类型。如按不同材料分别配置不同的压实机械,就会出现机械闲置的情况。所以确定机械种类和台数时,还应从填筑整体出发,考虑互相配合使用的可能。
2.5坝体填筑
土石坝的坝基开挖、基础处理及隐蔽工程等验收合格后,就可以全面展开坝体填筑。坝体填筑包括基本作业(卸料、平料、压实及质检)和辅助作业(洒水、刨毛)清理坝面和接触缝处理)。
坝面流水作业分为:
2.5.1坝面流水作业:土石坝填筑必须严密组织,保证各工序的衔接,通常采用分段流水作业。
关键词:抽水蓄能电站 坝施工 施工组织 碾压砼 砼施工技术 入仓
1概述
回龙抽水蓄能电站下库大坝为碾压混凝土重力坝,包括挡水坝段、溢流坝段、泄洪坝段、泄洪排沙底孔和电站尾水洞共6个坝段,坝顶轴线长175m,宽5m,上游坝面垂直,下游坝坡为1∶0.75,最大坝高53.3m,坝顶高程507.3m;尾水洞穿过2号坝段,3号坝段有泄洪底孔、溢流孔及左右导墙等构筑物;溢流堰顶部高程为502m,碾压混凝土在497m高程结束,上游还采用常态混凝土浇筑的塔架,施工布置较复杂。
混凝土工程总量102328m3,其中碾压混凝土85391m3、常态混凝土14335m3、预制混凝土2602m3。施工道路布置困难,交通运输不便;混凝土类型较多,各部位混凝土入仓手段不一致;施工暴露面大,温控要求严格;碾压混凝土技术要求高,摊铺时要防止骨料分离而形成微小渗漏;层面结合、层面抗剪强度是碾压混凝土施工的重点等特性。
2混凝土入仓方案
下库大坝,左岸岸坡较陡峭,最陡处坡度为1∶0.7,在高程470m有一个6m宽的台阶;右岸坡度较缓,坡比为1∶1.5~1∶3,加之右岸坝坡又无交通道路,对施工方案的选择非常不利。经过方案比较,决定采用低线公路自卸汽车直接入仓和高线公路左岸真空溜槽入仓方案。即高程454m~470m利用坝下道路自卸汽车直接入仓,基础垫层常态混凝土入仓采用低线公路至基坑出渣道路,自卸汽车直接入仓,装载机平仓。高程470m~502m采用左岸真空溜槽和塔吊配合3m3吊罐组合入仓,高程502m以上混凝土,先浇筑溢流坝段以左部分坝段,待溢流坝段交通桥安装后,利用该桥进行右侧坝段浇筑。大坝进/出水口、泄洪底孔塔架和进口箱涵及其支墩、拦污栅等常态混凝土由塔吊配合3m3吊罐入仓。
2.1入仓道路布置
2.1.1仓外道路
根据现场地形条件,布置两条入仓道路,一条由207国道通往大坝左岸回车场的上坝公路,长0.198km,混凝土水平运输到左坝肩,经真空溜槽二次倒运入仓;另一条由207国道通往大坝基坑,长0.525km,路基宽7m,从顺河4号公路开始到高程465m段,纵坡不大于8%,宽度不小于6m,作为混凝土水平运输直接入仓道路。当浇筑达到高程470m以上时,混凝土预制件、钢筋等材料由此运输到大坝下游侧,通过塔吊运输入仓。
2.1.2仓内道路
考虑施工强度以及坝体结构,充分发挥碾压混凝土产量高、速度快的优势,每层碾压混凝土施工时,均分为左右两仓。其中最大仓号面积为1320m2。因此,先施工左岸仓号,后施工右岸仓号,且先施工的仓号端头不设模板,而设10%的斜坡面,以便右岸仓号浇筑时汽车运输。但由于廊道、尾水洞、泄水底孔等坝体结构的影响,该层混凝土左右仓号的高差不断加大,最大达2.9m,故考虑在分仓处布置一条10%的施工道路,道路上游侧用挡块作模板,随着左岸混凝土施工,延长施工道路和收缩道路宽度。
2.1.3入仓口的布置
将4号道路延伸到坝下0+042.89,道路宽4.5m。用石渣垫平,其尾部10m段铺5cm~10cm厚粗骨料,用于机械设备的冲洗和透水。为便于运输混凝土的汽车以及平仓、碾压设备的进出,在3号坝段0+068.102以左范围内预留一4.5m宽的入仓口,先不立模板,随着仓号混凝土的上升,逐层用P3015模板将预留入仓口封堵,施工道路也同时跟着入仓口的封堵而逐层上升。
2.1.4仓内设备临时停放场
由于第一层混凝土施工仓面高低不平,故必须设置一个停放振动碾、反铲等设备的临时停放场。布置在4号施工道路的尾部,场地宽约4m,长约8m,由Ⅱ标洞挖石渣垫平,并有3m宽的碎石道路与施工道路相连。
2.1.5自卸汽车冲洗场
布置在4号施工道路旁距离基坑约20m处,面积约30m2,用粗骨料铺成,并有3m宽的碎石道路与施工道路相连。
2.2混凝土施工设备
2.2.1混凝土拌和设备
根据计算,下库大坝碾压混凝土施工最大仓号面积达1320m2,位置约在高程475m。工程的施工质量及混凝土的碾压质量,主要取决于混凝土的拌和质量和强度。为保证RCC在碾压层间结合良好,必须在碾压混凝土初凝前进行下一层碾压。根据经验及试验成果,RCC层面允许暴露时间受气温高低、空气相对湿度大小及风速等因素影响;当气温低于25℃时,混凝土的初凝时间在10h以上,若按8h覆盖一层(碾压混凝土层厚30cm)计,最大混凝土需用量为396m3/8h。考虑到混凝土平仓、碾压对铺料干扰,拟定混凝土拌和的净工作时间为6h,则需要混凝土拌和系统生产能力为66m3/h。故采用生产能力为90m3/h的拌和楼,其实际生产能力为72m3/h。在实际施工中,由于大坝碾压混凝土施工时有各种级配混凝土要不断调整以及生产变态混凝土、日常制作预制混凝土,同时也为保证HZF90拌和站有效出力和日常检修,本工程还安装了一台HZF60拌和站。
2.2.2垂直运输设备
1)塔吊:采用C7050(10t/25t)定臂塔吊,其基础中心位于坝下0+35.2,桩号为0+024~0+034,后期延长至桩号0+059,塔基坐落于高程472m,塔顶高程529.3m,起吊高度44.5m。其中最大起吊半径为10t时40.0m、25t时18.0m。
2)真空溜槽:布置在左岸,负责坝体高程470m以上碾压混凝土的垂直运输。长33m,生产能力为120m3/h。
2.2.3水平运输设备
通过试验总结,60站搅拌时间70S,90站为50S,两站同时拌合,强度可以达到60m3/h~70m3/h,下库混凝土搅拌站距下库大坝平均按300m考虑,自卸汽车行速按约20km/h计,考虑到装、卸、会车等因素,每车往返一次按12分计,每车装运3m3,运输强度可达到15m3/h,需5部15t自卸汽车。另到高程470m以上,由于使用真空溜槽垂直运输,混凝土需二次倒运再增加2辆自卸汽车。
2.2.4仓内设备布置
1)8t汽车吊和25t汽车吊布置在仓号内负责坝体开仓前上游模板起吊工作。
2)反铲(PC220)布置在仓内,负责坝基常态混凝土、碾压混凝土的平仓以及混凝土浇筑过程中坝体下游侧预制混凝土挡块的安装工作,以及局部自卸车不易到位的地方,转运混凝土入仓。
3)装载机(ZL40)布置在仓内,负责坝基常态混凝土、碾压混凝土的平仓,局部混凝土的转运。
4)推土机(TY220)布置在仓内,负责坝基常态混凝土、碾压混凝土的平仓。
5)自卸汽车(东风康明斯)布置在仓内,负责从真空溜槽出料口向大坝右岸转运碾压混凝土。
2.3混凝土入仓施工
坝体上升按照坝体上下游面DOKA模板的爬升原则,结合结构物特点,分为20层,最大层厚3.1m,随坝体上升逐层施工。其中底孔常态混凝土,待底孔封顶结束、达到一定厚度后再进行浇筑;底孔出口隔墙常态混凝土随着坝体进行浇筑;溢流坝面常态混凝土待坝体上升至坝顶后再行浇筑;底孔塔架、进出口塔架混凝土随着坝体同步上升;坝后常态混凝土待塔吊拆除、坝后石渣清理干净后浇筑;坝前进出水口浇筑利用坝体上升过程中的间歇时间进行,其中先进行箱涵支墩混凝土浇筑,再进行坝前便道混凝土浇筑,接下来进行桥台砌筑和混凝土浇筑;待坝体上升至高程479m后,开始箱涵混凝土浇筑,在坝体上升至高程488m后,完成箱涵浇筑、部分起吊架浇筑和拦污栅安装,待箱涵浇筑完成后进行交通桥混凝土施工。
2.3.1低线公路自卸汽车直接施工
1)下库坝基灌浆前混凝土(高程454m~458m)上游起自桩号0-005,下游终止于坝下0+042.894,横跨2号、3号坝段;底部自0+053起,至0+073止;设计宽度20m,顶部宽度约26.8m,分两层浇筑,采用自卸汽车直接入仓、倒行卸料的方法,以反铲平仓为主、人工配合为辅,形成边卸料、边平仓、边碾压的有序作业循环。
2)高程458m~470m范围及高程470m~480m局部范围内各层浇筑主要考虑到坝体灌浆廊道、交通廊道、泄洪排砂底孔苗子筋,以及泄洪排砂底孔两侧交通的影响,同时0+062以左入仓口要求预留,无法采用通仓和斜层平推法施工。因此以坝体0+062分缝线为界,将仓号分为左右两部分施工,在汽车不能直接入仓时用反铲倒运后人工平仓、振捣。在底孔的坝下0+10.8至0+15.3处随仓号混凝土浇筑而逐层放入挡块,做为底孔两侧交通道路。
2.3.2高线公路左岸真空溜槽入仓施工
1)当大坝浇筑到高程475.1m时,考虑到尾水洞横跨坝体,同样桩号0+062处将仓号分为1号、2号坝段左岸施工区和3号、4号、5号坝段右岸施工区,仓内交通同泄洪底孔一样处理。其中左岸由自卸汽车直接入仓,右岸由真空溜槽和塔吊相互配合入仓,反铲和ZL40装载机平仓。
2)从高程480m开始,主要通过G207国道和2号施工道路运输混凝土至左岸真空溜槽入仓,在仓内用一辆自卸汽车二次倒运,坝后道路不再作为主要施工道路。在尾水洞封顶后,右岸施工区采用斜层平推法,从右往左进行,自卸汽车倒运,反铲平仓。当料投到0+088后,此处设模板,混凝土垂直运输由C7050塔吊负责,在仓内采用两辆翻斗车运输混凝土,人工平仓,小振动碾碾压。左岸施工区采用平层浇筑,由真空溜槽和塔吊负责混凝土垂直运输,装载机倒运,反铲平仓,小型振动碾配合YZ14JC振动碾压。3号坝段由于结构复杂,碾压混凝土浇筑到高程498.6m,待碾压混凝土全部施工完后,单独进
行常态混凝土施工。
2.3.3塔吊吊装入仓施工
从高程501m起,真空溜槽全部拆除,大坝下游面采用DOKA模板立模,由C7050塔吊负责混凝土运输入仓,先浇筑1号、2号坝段,待溢流坝交通桥建成后再由汽车直接入仓,进行右岸坝段施工。
高程506.7m~508.3m内大坝均为常态混凝土施工。
【关键词】TBM、同步衬砌、连续皮带机、维护使用
TBM连续掘进长度不断增加,有轨运输出渣已完全不能满足长大隧道TBM施工时出渣运输的需求,连续皮带机系统运输效率高、可靠性高,基本不受运输距离的延长而影响运输速度,已经成为TBM掘进施工出渣运输的主流方式。连续皮带机系统虽然具有安全高效等优点,但系统相对比较复杂,任何一个环节出现问题,都会导致整个出渣系统无法运转,进而导致TBM无法施工,影响工程进度。
同步衬砌技术在我国的应用时间较短,在中天山铁路隧道的TBM掘进中首次采用此种技术,并在实际应用中取得理想效果[1]。西秦岭隧道工程也同样采用同步衬砌技术,西秦岭隧道全程19.8km,掘进出渣采用皮带机运送模式,这点和中天山隧道不同,该工程采用的连续皮带机需要穿越过同步衬砌车,所引来的衬砌车其结构以及整体设计都有工程自己的特点[2]。在出渣情况下,衬砌混凝土受到的动载震动还会对混凝土的凝固质量造成影响,在出渣及衬砌过程中,皮带机需保持运动姿态不变,这些问题都影响着工程有效开展,这点也是本文研究的重点。
1.工程概况
西秦岭隧道工程位于兰渝铁路中段,在甘肃省陇南市境内,隧道全长约为28.24km,于左右线分别设置2条单线隧道,最大埋深约为1.4km,依照工程设计,本隧道工程以TBM掘进方式及钻爆法联合进行,1段全程约5.59km,2段全程约7.34km。TBM1段掘进在出口处进行通风及出渣,2段则于斜井处出渣及通风。
2.连续皮带机出渣系统
连续皮带机出渣系统主要包括:卸载滚筒总成、主驱动及电器驱动控制系统、储带仓总成、皮带张紧机构总成及电器驱动控制系统、皮带调偏及延伸安装窗口、移动尾段、急停系统、皮带托辊支架和皮带[3]。
西秦岭TBM配套连续皮带机采用ST2000型钢丝皮带,皮带宽度914mm,运行速度达3.05m/s,输送能力达600m?/h。整条皮带机采用4套300KW变频电机配减速机驱动,驱动滚筒直径约1098.6mm,表面采用带陶瓷片的覆盖,以减少皮带打滑的可能性。储带仓总长87.075m,包括18个改向和张紧滚筒,共能存储10层皮带,共计650米。
3.同步衬砌技术的应用分析
3.1同步衬砌施工方案
本次施工依照同步衬砌台车不同的位置设置,一共设计了两种同步衬砌的具体方案:同步衬砌车和TBM设计成一个配套整体,另一方案为使同步衬砌车和TBM始终保持一个合理间距,每种方案使用的模板并非同一类型,分别是液压钢模与穿行液压钢模[4]。
通过对两种方案的综合对比,将同步衬砌车装置于TBM的后配套处构成一个整体的施工方案并不能适用于本次工程中。而另一种衬砌车和TBM始终保持一定间距,利用穿行钢模的方式,因空间布局较难,也同样不可取,因此本次工程最终确定为衬砌车和TBM后配套始终保持一定间距,并选取液压钢模作为模板的施工方案。
3.2同步衬砌施工规划
本次施工以TBM掘进施工和二次衬砌平行操作,二次衬砌在TBM掘进之后适时进行。衬砌台车的结构设计必须将连续皮带机、水管、通信电缆、高压电缆、通风软管以及运行车辆穿行的因素考虑在内,且台车在操作过程中必须保证TBM所需材料运输、皮带传送、高压供电、照明通风、给排水及通讯的持续进行[5]。
TBM掘进段的衬砌施工需安排2台基准班级为452cm的大型模板液压衬砌车(以下成车1,车2),紧跟TBM施工,车1需紧跟TBM进行施工,对于围岩情况差的洞段进行及时衬砌,可进行多次施工,车2设置于车1后,预先留置横通道等施工位置进行施工,TBM的掘进速度为平均0.6km/月。
3.3施工流程
TBM在进入洞口时,车1、车2同时紧跟入洞,在洞口约100m处停车,待矮边墙施工完成且满足一定强度,再跟至TBM后方的适当处,开始和TBM同步衬砌。车3跟车1、车2同时入洞,首先进行洞口处的V级围岩衬砌,之后接着进行预备洞中可进行二次衬砌的施工段,最终达到TBM的出发洞之后暂停,等TBM掘进第一阶段彻底完成,且连续皮带机和给排水、通风等管道拆除之后,车3再从内部开始向外进行预备洞中其它部分的二次衬砌。
4.存在的问题及原因分析
本次工程在实际操作中存在几点影响施工的重点问题,具体如下:
(1)工程初期偶见皮带机跑偏以及石渣坠落的故障,影响施工正常开展,经分析得知连续皮带机的运行要求较高,在运转时皮带架须始终维持在出渣时的位置及状态,主要是因为没有良好固定位置,造成此类问题的出现。
(2)工程施工中曾出现衬砌车偏载的情况,对施工造成不利影响,经分析得知这是由于皮带机的静态荷载所造成的,此外在运转时,还会因动态荷载致使养护状态下的混凝土出现质量下降等情况,进而造成开裂、质量差等问题。
(3)皮带机在穿越衬砌车时其位置不能发生改变,这就要求台车上需要留有固定且足够的空间,此外台架下还需要有轨运输车不断运行,这也是台车台架以及模板设计的一大难题。
5.解决方案
5.1为保证无论台车是何种工况,皮带机都能维持在出渣时的状态机位置,我们采取的解决方案是在台架与模板见流出足够大的专用通道与滑轨空间,以此可承载皮带机。为保障皮带机持续出渣运行,在穿越台车时,单纯对在洞壁固定用的三角支撑进行拆除,并由台车上设置的专用滑轨来承载皮带机,在台车的移动过程中,将前方皮带机上的三角支撑进行拆除,同时在后部将三角支撑进行安装。
5.2为防止偏载以及震动对于台车和混凝土的影响,我们采用的方案是利用荷载转移与综合减振法,以此防止皮带机在运行时产生的振动向模板和台架传送。
5.3为了解决空间通行要求,在施工条件进行实地勘察,并对台车的结构、材料等参数进行多次计算,以此来确定台车的断面设计,来满足空间通行要求。
6.结论与讨论
西秦岭隧道以本文所分析的施工方案,现已全面完工,并于2014年7月正式全线贯通,通过实践证明该种方案的同步衬砌车可实现良好稳定运转,各个工序在此方案下实现紧密衔接,并通过施工组织中的不断磨合,施工后期的衬砌速度不断提升。总之,西秦岭隧道的连续皮带出渣条件下TBM掘进和二次衬砌同步施工方案是国内首创,在实践中也取得良好实效,此种方案具有显著实践意义,值得推广。
参考文献:
[1]许金林,徐赞,王艳波. 西秦岭特长隧道连续皮带机出碴施工关键技术[J]. 隧道建设,2011,31( 6) : 678 - 685.
[2]徐双永,陈大军. 西秦岭隧道皮带机出碴 TBM 同步衬砌技术方案研究[J]. 隧道建设,2010,30( 2) : 125 - 127.
[3]戴润军,杨永强.西秦岭隧道连续皮带机出碴下的同步衬砌施工组织管理[J].隧道建设,2011,31,(4):494―499.