水电站集水井顶板混凝土施工初探
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摘要：对乌东德左岸地下电站厂房集水井高程808.52~811.32m现浇2.8m厚钢筋混凝土顶板结构施工优化的总结表明，鉴于副安装间集水井顶板混凝土结构设计布置的特殊性，为降低施工过程中安全风险，保证现场施工有序进行，满足施工质量需要，集水井“封顶”顶板混凝土结构优化为“牛腿+预制梁板”施工措施，现场实践证明该施工措施具有简化施工复杂性、降低作业安全风险、加快施工进度、保证质量控制、施工投入和成本相对降低的施工优越性。
关键词：集水井；顶板混凝土；预制梁板；乌东德水电站
1工程概况
乌东德水电站是金沙江下游河段（攀枝花—宜宾）4个水电梯级——乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的最上游梯级，开发任务以发电为主，兼顾防洪、拦沙等综合效益。电站总装机容量10200MW，多年平均发电量389.3亿kW·h。左岸地下电站厂房靠河床侧布置于左岸山体中，共安装6台单机容量为850MW的混流式水轮发电机组。电站副安装间集水井布置在主厂房靠河床侧，左侧紧靠6#发电机组右边墩，其余三面均为基岩面。建基面设计高程为758.5m，顶部设计高程为823.2m，总高度64.7m，其中高程811.32m以下为集水井结构，从上游至下游方向依次布置检修集水井、厂外渗漏集水井和厂内渗漏集水井共8个集水井。
乌东德左岸地下电站集水井高程808.52~811.32m，为现浇2.8m厚钢筋混凝土顶板结构（楼板设计均布活荷载标准值为50kN/m2），顶板混凝土结构设置有12个深水泵吊物孔、3个吊物孔、1个进人孔等孔洞结构；电气二次电缆沟围绕深水泵吊物孔布置，排水沟沿顶板混凝土结构周边环形布置；靠下游面距6#机组分缝线1.8m处设置一个水机二期坑，水机二期坑结构尺寸为1.6m×1.6m×0.8m（长×宽×高）；顶板结构内各类金结机电埋件、埋管及土建排水管、平压管等埋管繁多；上部副安装间立柱柱体基础预埋顶板结构内。按照投标施工组织设计中集水井顶板混凝土结构“封顶”采用“满堂脚手架支撑+组合模板”方式浇筑，根据其结构情况、型式特点，主要施工难点总结如下。（1）集水井竖井井深、施工空间狭小，顶板混凝土结构在其上部现浇施工，属于高空作业，若采用原“满堂脚手架支撑+组合模板”方案，顶板混凝土结构施工需搭设操作平台及承重排架，高处作业频繁；顶板混凝土模板安装、材料运输、作业平台布置、人员及材料通道等不好布置和运行；井内作业操作空间狭小、高空、临边、通行不便及垂直交叉频繁，造成施工难度大、安全隐患多，同时顶板混凝土浇筑完成后井内空间封闭交通不畅，顶板模板拆除困难、安全风险高，如何安全组织顶板混凝土施工是混凝土施工的重点。（2）由于集水井顶板混凝土结构设计和布置的特殊性，顶板混凝土结构是对集水井井体的“封顶”施工，施工作业面极其有限，且施工工序中的钢筋、模板工程量较大，各类孔洞、电缆沟、排水沟及金结（机电）、土建埋件繁多，施工复杂。因此集水井顶板混凝土施工质量管控是该工程难点。（3）集水井顶板混凝土施工部位体型结构复杂，土建、金结工程量大；施工空间狭窄，施工通道布置困难；土建、金结安装等不同专业施工穿插进行，交叉与平行作业多，且工序复杂，起吊手段、施工通道、作业空间互相影响、相互干扰和制约，如何有序组织是混凝土施工正常进行的关键。
3“牛腿+预制梁板”施工技术措施
由于副安装间集水井顶板混凝土结构设计布置的特殊性，根据上述顶板混凝土施工特点，结合现场实际施工情况，为降低施工过程中安全风险，保证现场施工有序进行，满足施工质量需要，因此对集水井顶板混凝土结构“封顶”施工优化为“牛腿+预制梁板”方式。
3.1“牛腿+预制梁板”施工措施
集水井结构混凝土主要采用3m分层逐层上升浇筑，采用模板拼装集水井形体结构并固化，利用主厂房桥机整体提升模板方式施工。高程806.70~808.52m采用散装钢模板+条带牛腿模板盒子浇筑，集水井高程808.52m“封顶”将新增20cm厚钢筋混凝土预制梁板作为其上部顶板现浇钢筋混凝土预制承重“模板”，解决原“满堂脚手架支撑+组合模板”施工时顶板下部模板安拆施工繁琐、困难等难题。条带牛腿、预制梁板混凝土强度达到设计要求后进行吊装、缝隙砂浆封堵施工，集水井高程808.52m预制“封顶”后先行浇筑50cm厚结构混凝土，待混凝土强度满足要求后再一次性完成最后一层2.32m混凝土浇筑，土建、金结机电管路提前预埋，整仓浇筑完成。集水井高程806.70~808.52m层混凝土施工过程中，为保证正常施工需在各井内搭设安全防护平台作为混凝土施工作业平台，通过受力计算分析具体布设方案：高程806.70m预插直径16mm的钢筋埋入混凝土20cm，外露10cm，呈90°向仓内弯折。安全防护平台采用直径25mm，间距1m的钢筋进行搭设，两端伸入混凝土结构边线内40cm，并与直径16mm的钢筋焊接加固，焊缝长10cm，在上方满铺钢跳板，形成安全防护平台，作为混凝土施工过程中的施工操作平台。混凝土浇筑至高程808.52m，预制梁板未安装前，将安全防护平台拆除。
3.2“牛腿+预制梁板”主要施工技术参数
（1）根据《水工混凝土结构设计规范》重点对现浇混凝土条带牛腿和预制混凝土梁板结构进行设计计算复核。高程808.52m以下增设现浇混凝土条带牛腿和预制混凝土梁板结构替代原“满堂脚手架+组合模板”施工措施中模板支撑体系进行“封顶”混凝土施工，高程808.52m以上仍为现浇顶板混凝土结构，预制梁板不侵占顶部混凝土结构线。（2）现浇条带牛腿高程807.37~807.97m，断面尺寸为30cm×60cm（宽×高），设计坡比1∶1。条带牛腿主钢筋直径22mm，间距20cm，副钢筋直径20mm，间距10cm，钢筋保护层3cm，混凝土标号C2830/二级配。现浇条带牛腿及预制梁板布置见图3，现浇条带牛腿钢筋混凝土结构见图4。（3）预制梁板结构高程807.97~808.52m，共设置12块预制梁板进行封顶。板结构尺寸：376cm×（213.5~309.0cm）×20cm（长×宽×高）；梁结构尺寸：28cm×55cm（宽×高）。预制板主、副钢筋直径22mm，间距20cm，预制梁主钢筋直径22mm，间距20cm，副钢筋直径20cm，间距20cm，钢筋均为环形钢筋，钢筋保护层3cm，混凝土标号C2830/二级配，预制板内按照1m×1m的间排距设置直径12mm钩筋，钩筋钩住预制板底层钢筋，外露10cm，钩住顶板混凝土底层钢筋，预制板作为顶板结构的一部分，与顶板混凝土相接处表面作为施工缝，破毛处理。（4）条带牛腿、预制梁板结构根据设计图纸埋设金结机电及土建相应埋管、埋件。
3.3“预制梁板”吊装措施
（1）吊装准备。为保证吊装顺利在预制梁板结构制作时严格按照设计要求控制结构尺寸，并对相应预制梁板的进行编号标示。检查预制梁板尺寸是否符合要求，对尺寸超标的进行磨除。清理条带牛腿工作面，对不符合要求的条带牛腿做如下处理：对条带牛腿面层高程高于设计高程的做表面凿除、打磨、找平处理；对低于设计高程的坐浆至设计高程。预制梁板运装车辆铺设软性材料，装车完成后用钢丝绳和手拉葫芦对预制梁板进行固定。梁板与梁板间、钢丝绳与梁板间做好防护隔离，防止运装时碰撞损坏预制梁板结构。（2）吊装作业。预制梁板采用桥机吊运安装，由一侧向另一侧逐块吊装，桥机吊运预制梁板至竖井上方，必须待预制梁板稳定后方可匀速下降至竖井口。预制梁板到达设计条带牛腿上部时，应缓慢、匀速下落，避免预制梁板在下落过程与预留牛腿碰撞，使用撬棍等小型工具适当调整梁板方位、角度，使预制梁板平稳放置在条带牛腿上，安装调整，使预制梁板安装位置达到设计要求，检查其稳定性符合要求后方可脱钩。安装完成后，用M30水泥砂浆将预制梁板四周填实。仓面预制梁板吊装作业，做好安全管控，警戒设置、指挥观察人员布设到位，注意人员避让，指挥人员及时反馈吊装情况，做出细化调整部署指挥，尽量避免预制梁板下放过程出现倾斜、旋转、碰撞竖井等情况。
4“牛腿+预制梁板”施工措施优越性
现场实践证明采用优化的“牛腿+预制梁板”施工措施切实可行，从结构安全性考虑该措施并未对设计结构产生影响，“牛腿+预制梁板”方案与原“满堂脚手架支撑+组合模板”技术措施相比主要有以下优越性。（1）明显降低施工复杂性。集水井顶板结构处于64.7m高空悬空作业，且顶板混凝土结构施工相对独立，施工场地受限，排架加固及模板作业困难，安全防护量大，起吊机械施工频繁，受相邻作业影响交叉作业施工条件有限。顶板混凝土结构作为副安装场集水井中重难点施工部位，施工进度快慢直接影响副安装场的直线工期，采用“牛腿+预制梁板”预制装配式措施将大大减少承重排架的搭设和模板安装工作量，降低施工复杂性。预制梁板结构安装采用人工配合吊车（桥机）吊运安装，安装方便快捷，就位后直接嵌缝处理即可，不需另外搭设排架，施工过程简单方便，且干扰小。（2）施工进度更快。预制梁板根据施工进展提前制作不占直线工期，其吊装施工省去了承重排架和顶板混凝土底部模板的安装拆除工作量，预制梁板制作简易，安装方便快捷，与原方案“满堂脚手架支撑+组合模板”相比施工明显简便快捷，进度更快。（3）施工安全风险大大降低。预制梁板安装后直接进行上部混凝土结构浇筑不需拆除，且无明显缺陷需要修补，高空临边作业及交叉施工大幅减少，安全防护简单可靠，排架和模板施工量减少的同时，减弱了高空坠落的发生概率，为集水井顶板施工提供了安全保障。（4）施工质量更易控制。预制梁板结构吊装完成为顶板混凝土结构的钢筋、金结（机电）及土建埋件的安装提供了可靠的利用空间，钢筋、金结（机电）、土建埋件安装更加方便快捷，安装质量更有保障。（5）施工投入更少，成本相对降低。承重排架的搭设和模板安拆工作量、材料用量大大减少，相对“满堂脚手架支撑+组合模板”技术方案其施工复杂性降低，施工简便，工期缩短，资源投入更少，施工成本降低。
5结语
乌东德水电站左岸地下电站主厂房集水井高程808.52~811.32m现浇2.8m厚钢筋混凝土顶板结构采用“牛腿+预制梁板”施工措施，不仅降低了施工成本，而且可以提高施工安全性，降低施工复杂性，保证施工质量，加快了施工进度。通过对集水井“封顶”顶板混凝土结构采用“牛腿+预制梁板”施工措施的总结分析，以期为类似工程施工提供借鉴。
作者:罗平 彭涛 张祥 单位:长江三峡技术经济发展有限公司
