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巴基斯坦某水电站高速过流面新型施工技术研究

作者:admin 来源: 日期:2017/6/1 人气:938 评论:0

一、项目背景

工程混凝土骨料取自当地料源,用其配制的混凝土抗压强度和抗冲耐磨性能很难达到设计要求。由于巴基斯坦国内不生产硅粉,若采用掺加进口硅粉的方式来提高混凝土性能,将大幅增加工程造价。因此,设计综合考虑工程所在流域水文特点、地质情况和经济性等因素,最终选择抗压强度远大于设计强度且抗冲耐磨性能极佳的花岗岩作为溢洪道和消力池底板表面抗冲耐磨材料。

二、技术原理

水电站工程溢洪道、消力池为局部变更项目。花岗岩单块质量约280kg(少量非标准块约450kg),与常规铺砌工艺不同,花岗岩不能直接附着于其基础层材料上。高速过流面共分为三层不同结构,自下而上分别为结构混凝土、高强度混凝土和花岗岩。

一、项目背景

工程混凝土骨料取自当地料源,用其配制的混凝土抗压强度和抗冲耐磨性能很难达到设计要求。由于巴基斯坦国内不生产硅粉,若采用掺加进口硅粉的方式来提高混凝土性能,将大幅增加工程造价。因此,设计综合考虑工程所在流域水文特点、地质情况和经济性等因素,最终选择抗压强度远大于设计强度且抗冲耐磨性能极佳的花岗岩作为溢洪道和消力池底板表面抗冲耐磨材料。

二、技术原理

水电站工程溢洪道、消力池为局部变更项目。花岗岩单块质量约280kg(少量非标准块约450kg),与常规铺砌工艺不同,花岗岩不能直接附着于其基础层材料上。高速过流面共分为三层不同结构,自下而上分别为结构混凝土、高强度混凝土和花岗岩。

为保证三层结构的整体性,高速过流面结构混凝土完成之后,先安装花岗岩,再灌注高强度混凝土。花岗岩安装时,采用型钢支撑架将标准花岗岩块悬空安装到设计位置。花岗岩支撑架采用角钢、扁钢以及弃料螺纹钢在仓位中焊接制作。钢支撑架制作完成之后,人工配合小型轮胎吊将花岗岩块吊装至支撑架上,摆放间距为四周各5cm。二期混凝土采用灌注方式入仓,采用布料机或者塔机吊罐在预留的浇筑口灌注高强度混凝土(E50双纤维混凝土)。主振捣器采用ø60mm插入式振捣器,花岗岩边缝处采用ø35mm小型插入式振捣器振捣。混凝土填满和振捣密实后,边缝部位人工收光表面。然后安装灌注口处预留的花岗岩块,最后通过花岗岩块体上的通孔灌浆。为增强花岗岩与混凝土的粘结力,花岗岩安装前,其底部均已安装了一根弯头锚筋。弯头锚筋的安装方式为:在花岗岩岩体上钻孔,将加工好的锚筋置入孔内固定,注入含有一定浓度膨胀剂的浆液,待浆液终凝后入仓。

该新型施工技术在巴基斯坦某水电站工程溢洪道和消力池底板大面积的应用,既充分利用了花岗岩具有极佳的抗冲耐磨特性,又避免了大规模进口硅粉等材料的高额成本,成功解决了当地混凝土骨料强度不足的不利因素,同时也避免了富含胶凝材料的高强度混凝土带来了高水化热和温度应力问题,避免了高速过流面的温度裂缝及其带来的高额修补费用。

三、操作流程及使用说明

3.1花岗岩施工工艺流程

3.2 花岗岩材料选择及成品制作

厂家根据设计的花岗岩块尺寸、质量等要求,将花岗岩切割成标准尺寸的块石。为增强花岗岩与底板混凝土上的粘结力,在花岗岩和底板混凝土之间设计了一根弯头锚筋以增加两者之间的连接强度。因此在花岗岩出厂前,厂家在花岗岩块石底部正中位置加工φ36锚筋孔。锚筋孔分为两类,一类是数目较多的盲孔,盲孔深度为花岗岩块石高度的2/3(花岗岩块设计高度60cm),采用“孔内先注浆后插杆”的方式安装弯头锚筋;另一类是设计在预留花岗岩上数目较少的通孔,采用直锚筋自上而下穿过该通孔并插入到混凝土一定深度。

3.3花岗岩成品运输

花岗岩脆性大,边角部位极易破碎。在花岗岩运输装车之前,将若干块花岗岩整体打包成一个大立方体,用窄木板紧贴大立方体各棱边形成一个木框架,最后用铁皮带捆绑大立方体防止内部的花岗岩块相对滑动。花岗岩长距离运输时,装货不宜过高,一般采用挂车配集装箱运输。

3.4钢支撑架制安及注意事项

(1)钢支撑架的顶高程由永久过流面的高程决定,在施工阶段,其制安精度影响溢流面的成型精度,制作过程中应严格控制支腿高度,须多次测量复核。

(2)斜面上的钢支撑架应增加侧向支撑,以防止花岗岩块倾翻。

(3)钢支撑架采用焊接方式,焊接时不应与结构钢筋焊接。布置支腿时应尽量错开结构钢筋,不得损坏结构钢筋网。

(4)由于一期混凝土(底板最下层)表面为临时施工面,钢支撑架加工之前该临时面会被冲毛处理。对于冲毛后形成的凹凸面,应根据实际高度适当增加或减少支腿长度以保证安装所需的钢支撑架顶高程。

3.5花岗岩安装及二期混凝土浇筑注意事项

(1)采用小型灵活的起吊设备配专门的夹具可有效提高花岗岩安装进度,施工过程中需经常检查夹臂的磨损情况,防止吊装过程中发生滑落。

(2)安装时,花岗岩应错缝摆放以增强高速过流面花岗岩层的整体抗剪性。

(3)花岗岩的悬空安装会造成花岗岩底部混凝土仓位的封闭,因此花岗岩安装前,务必对花岗岩所在的高强度混凝土仓位提前进行冲洗,并采取临时挡水措施防止污水流入。

(4)花岗岩应逐排依次摆放,如块石松动不稳,应及时微调整位置或增加垫片使其稳定。

(5)根据混凝土振捣器的有效作用面积,合理布置预留块位置以便灌注下部混凝土。

(6)灌注混凝土的塌落度不宜过大,一般采用30-70mm塌落度的高强度混凝土。

(7)大小振捣器配合使用,确保边缝位置处振捣密实。

(8)在灌注混凝初凝前完成预留浇筑口处花岗岩和直锚筋安装。在灌注混凝土初凝后,完成预留花岗岩块的接触灌浆施工,灌浆时可采用千分表等仪器监测因灌浆压力过大对花岗岩的抬动。

四、技术要点及要求

(1)合理地分析工程所在地的水文气象、地质条件、当地资源以及高速过流面使用年限等因素

(2)花岗岩与二期混凝土之间采用φ25mm螺纹弯头钢筋或直钢筋增强锚固,并用添加一定浓度膨胀剂的浆液固定,直钢筋则在仓位浇筑后二期混凝土终凝前插入。

(3)花岗岩的支撑方式为钢支撑架,钢支撑架可有效控制过流面的平整度;花岗岩吊装至钢支撑架后,超高宜用砂轮机打磨块石底部,欠高宜采用2-10mm厚度的钢垫片插垫。

(4)花岗岩安装时,同一仓内花岗岩块应错缝摆放,相邻仓位之间设置方形齿状施工缝,以增强高速过流面花岗岩层的整体抗剪性能。

(5)二期混凝土为等级E50的高强度双纤维混凝土。浇筑时应充分振捣,包括块与块之间的缝隙应采用小振捣棒振捣。

(6)二期混凝土终凝之后,复测过流面平整度,采用手持砂轮机打磨局部凸起的部位。

五、结论

实践表明在经历一个完整洪水期后,该技术施工的花岗岩护面表面质量完好无损,体现了很强的抗冲刷、抗撞击和耐磨特性。与大坝上游的同类型水电站溢流面相比,该新型技术的工程质量得到了质的提升,延长了永久工程生命周期,经济、社会效明显,具有较大的推广用前景。

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