南水北调渠道底板混凝土机械化施工系统研究与
分类:机械设备

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 。

南水北调渠道底板混凝土机械化施工系统研究与应用

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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冠亚体育娱乐,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。

大峡水电站 导流洞 封堵设计

关键词:渠道混凝土,布料,衬砌,机械化施工

1 工程概况

1 引言

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。

南水北调中线京石段应急供水工程(石家庄至北拒马河段)直管或代建项目第二施工标,渠线总长8020m,其中渠道长7001m。标段进口桩号214 210~214 589.6段明渠底宽7.0m,桩号214 800.6~222 230段明渠底宽7.5m,渠道内边坡坡比1:2.5,纵坡1/24000,渠底为C20混凝土衬砌,渠底厚8㎝或10㎝,渠底宽度7.0m或7.5m。施工中,南水北调中线局提出了“对渠道必须采取机械化混凝土衬砌”的要求,但目前渠底混凝土衬砌成套设备缺乏,各施工单位难以在建筑机械设备市场找到适合该种工程形式的成型设备。这种状况下,本着“设备简单、节约成本、加快进度、保证质量”的原则,对渠底衬砌混凝土机械进行了研究。渠底混凝土衬砌施工需经过混凝土布料和混凝土振捣两大工序,但它又必须是融混凝土输送、布料、摊平、振捣、压面为一体的机械化施工。为此,渠道底板衬砌施工机械应分为混凝土输送布料和混凝土衬砌两大部分。

2 导流洞布置

2渠道底板混凝土输送布料系统设计

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。

2.1入仓方式选择

3 导流洞闸门设计

渠道底部混凝土衬砌首先要解决的问题是混凝土入仓方式。由于渠道底部宽度为7m~7.5m,宽度相对较小,而且衬砌混凝土下部设有聚苯乙烯泡沫塑料保温板和复合土工膜(即渠道混凝土浇筑时仓内铺设有保温板和土工膜),所以混凝土搅拌车不能在渠底仓内行走。为此,需要根据渠道底板结构形

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。

式选择适合渠底混凝土衬砌施工的混凝土运输布料设备。

4 导流洞混凝土堵头设计

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:

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。

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。

式中:

混凝土移动溜槽:移动溜槽设置在成型的渠坡上,溜槽底部设有橡胶轮,渠坡上设有行走轨道,溜槽经人工推力可以沿渠坡移动。混凝土搅拌车的出料口和溜槽的顶部集料口对中下料,经过溜槽将混凝土输送到渠底,再由人工推脚轮车接料将混凝土推到需料的部位。溜槽结构简单造价低廉,适合小方量混凝土浇筑而且渠道距离短的工程。溜槽行走需要人工推动,投入人力较多;溜槽输送混凝土要求混凝土的塌落度要大,从而影响混凝土的和易性,容易使混凝土产生裂缝。溜槽施工对渠道坡比有一定的要求,对于南水北调坡比1:2.5的渠坡,混凝土塌落度较小时,需要采用人工铁锹辅助将料输送到渠底,且需要在渠底要安排人工推脚轮车进行布料,机械化程度低,混凝土输送能力较小。

L―封堵体长度,m;

渠底混凝土布料机:渠底混凝土布料机源于移动的桁架与混凝土的布料带相结合而成,根据渠道的结构形式在渠坡和渠底上均布设桁架,桁架下部设有电机驱动轮能够沿设置好的轨道自己行走,桁架上安装皮带和电机滚筒用于混凝土的输送。渠底混凝土布料机由项目部自己进行设计加工,其成本造价估算在7万元左右。

P―封堵体迎水面承受的总水压力,MN;

2.2布料机设计方案优化

[τ]―容许剪应力,取0.2Mpa;

2.2.1方案设计

A―封堵体剪切面周长,A=18.65m。

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。

经计算,在校核洪水情况下水平推力P=19.3MN,封堵体长度L=5.2m。考虑到施工条件、岩体绕渗的影响,为安全计,设计封堵体长度取11m。导流洞封堵采取围堰、临时封堵和永久性封堵三步骤完成。为阻止闸门漏水对导流洞封堵的影响,在临时封堵体前端修筑一围堰,并在围堰底部预埋φ300mm排水管,此排水管将穿过围堰、临时和永久封堵体,露出永久封堵体外并安装闸阀,如此可根据实际情况灵活运用导流洞进口闸门及预埋排水管闸阀调节上游水位。导流洞内围堰修筑在导流桩号0 178处(围堰修筑在临时封堵体上游5m左右),采取预先装好的粘土袋堆积而成,围堰顶宽2m,高1.5m,上下游设计坡比均为1:0.5。封堵体位于右坝肩防渗帷幕与导流洞交接处(导0 183~0 194段),为三级建筑物。导流洞封堵分临时封堵段和永久封堵段两部分,临时封堵段长5m,采用二级配C20砼,并在其中掺10%微膨胀剂,立模后一次浇筑,永久段8m,浇筑方式与临时封堵段相同。洞壁四周预埋固结灌浆管,进行固结灌浆,孔深5m,排距1.5m,固结灌浆分两序进行,灌浆压力为1Mpa。灌浆孔在导流洞封堵前形成。

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