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向家坝升船机船厢室土建施工技术

1· 工程概述
    向家坝水电站开发任务以发电为主，同时改善航运条件，兼顾防洪、灌溉，并具有拦沙和对溪洛渡水电站进行反调节等作用。
    水电站通航建筑物形式采用一级全平衡齿轮齿条爬升式垂直升船机，最大提升高度114. 2 m。升船机按Ⅳ级航道设计，同时兼顾1 000 t 级单船过坝; 最大过坝船队为2 ×500 t 级一顶二驳船队，最大过坝单船为1000 t 级机动货船。一级垂直升船机布置于河道左侧，其中心线与坝轴线交角90°，左、右分别与冲沙孔坝段和厂房坝段相邻，由上游引航道、上闸首( 包括挡水坝段和渡槽段) 、船厢室段、下闸首和下游引航道( 含辅助闸室与辅助闸首) 等5 部分组成，全长约1 530 m。
    船厢室段位于升船机上、下闸首之间，由塔柱结构及其基础、顶部机房结构、船厢结构及其设备、平衡重系统、电气控制设备等组成。
    船厢室段建筑物总长116 m，在高程296 m 以上总宽47m，沿升船机中心线对称布置; 船厢室段左侧在高程292. 5m 以下与二期纵向围堰结合。船厢室宽19 m，底板顶高程255 m，建基面高程240 m，承重塔柱结构顶高程393 m，塔柱结构高度153 m，建筑物总高180. 5 m。
    4 个筒状塔柱结构对称布置在船厢室两侧，每个塔柱顺水流方向长47. 2 m，垂直水流方向宽14 m( 高程296 m 以上) ，上、下游两个塔柱间距19. 6 m，与上、下闸首之间各有1 m 的间隙。每个塔柱的内侧分别布置一个长16 m、宽5. 4 m 的凹槽，凹槽的墙壁上设有驱动机构的齿条和安全机构的螺母柱。每个塔柱内部分别设4 个用于容纳平衡重组升降运行的平衡重竖井。
    2· 施工特点与难点
    升船机船厢室位于坝后，处于升船机上闸首下游，左、右分别与冲沙孔坝段和厂房坝段相邻，下游为升船机下闸首和下游引航道，施工受相邻标段施工与施工期导流影响较大。
    本工程具有以下施工特点: 规模大，技术要求高，工期非常紧张，施工场地极其狭窄，施工道路与设备布置非常困难，与相邻标段施工干扰大，立体交叉与临江作业安全风险大，环境十分复杂，施工测量、监测控制网布置难度大，精度要求高等。
    3 ·施工技术
    3. 1 升船机设备布置
    根据施工现场条件，在船厢室左上左侧296 m 平台道路上布置一台C7050 建塔( 建塔基础预留过车孔洞) ，船厢室右侧高程296 m 增加两个混凝土牛腿并布置两台C7050 建塔，船厢室左下下游的下闸首顶面高程296 m 平台布置一台K80 建塔，C7050 建塔工作半径40 m，K80 建塔工作半径70 m，4 台建塔可满足船厢室高程393 m 以下施工需要;筒体结构均为1 m 薄墙结构，建塔浇筑速度太慢，混凝土浇筑主要采用每个筒体布置的布料杆进行。
    升船机顶部机房施工时在顶部机房上游增加一台MD1100 建塔，工作半径80 m，可覆盖顶部机房上闸首段和船厢室上块，结合筒体已布置的4 台建塔可满足顶部机房施工需要。
    3. 2 塔柱筒体模板选型
    船厢室塔柱筒体结构为高层薄墙建筑物，长47. 2 m、宽14 m，航槽侧布置一个长16 m、宽5. 4 m 的凹槽，筒体上下游各布置两个6. 3 m × 12 m 的平衡重井，平衡重井上下游墙各布置一条导轨，中间对应16 m × 5. 4 m 凹槽的部位布置电梯间、楼梯间及楼梯前厅等连接结构，筒体墙体多为1m 厚度，平衡重井内每14m 布置一层楼板，楼梯前厅等部位每3. 5 m 布置一层楼板，16 m × 5. 4 m 凹槽部位布置齿条驱动机构和螺母柱安全机构，筒体结构总体较为复杂，采用何种形式的模板成为保证筒体混凝土高质量、快速、安全施工的关键因素。结合房建施工经验和高层建筑物模板使用情况，向家坝升船机塔柱筒体选用了自爬升模板进行施工，具体使用情况如下:
    1) 为避免频繁倒换模板并加快施工进度、减少楼板施工产生的必要工期，结合船厢室塔柱筒体结构特点，筒体混凝土采用先施工墙体、后施工梁板的方法解决以上问题，即先将楼板、梁预留，将墙体施工完毕、模板上升后再进行楼板、梁施工。
    2) 自爬升模板是依靠自身的提升机构上升，施工综合悬臂模板和滑模工艺及施工特点的一种模板，具有悬臂模板和滑模的共同优点，尤其适用于超高层建筑物的施工。自爬升模板采用大型胶合板面板施工，采用三角架将模板系统挂设在混凝土墙面的定位锥上，三角架形成基础操作的0#平台; 利用上下层的定位锥安装自爬升模板的导轨系统，导轨系统可利用上下层的定位锥固定在混凝土墙面上，自爬升模板可在导轨上爬升从而实现模板上升的目的。
    自爬升模板0#平台底部设置自爬升系统的液压操作层－ 1 平台和已用完的定位锥拆除及混凝土墙面清理的－ 2 平台，0#平台以上设置模板操作平台+ 1、+ 2 平台，大型模板主要采用高强螺杆对拉加固。
    自爬升模板的使用，保证了塔柱筒体的结构施工精度、质量，减小了建塔、吊车工作压力，提高了施工的安全性，相应地加快了施工进度。
    3) 自爬升模板布置原则为筒体墙体内外侧。
    4) 各层楼板及梁采用钢管排架支撑组合钢模板施工。
    3. 3 高程393 m 大跨度纵、横梁施工技术
    向家坝升船机船厢室段筒体高程382 m 以下为独立结构，高程382 ～ 393 m 设计了交通桥、纵梁、箱型梁和横梁等现浇连系梁结构，将4 个筒体连接成整体，高程393 m以上为顶部机房结构。
    交通桥、箱型梁架设在上下块筒体的牛腿上，净跨度17. 1 m，交通道梁截面尺寸2. 1 m × 1. 5 m，箱梁截面尺寸4. 8 m × 6. 8 m，箱梁第一层浇筑厚度2 m; 纵梁布置在齿条螺母柱凹槽内，净跨16 m，截面尺寸1. 5 m × 8. 3 m，第一层浇筑厚度2. 3 m; 横梁布置在左右侧筒体间，长19 m，截面尺寸1 m × 3 m，两端底部布置有3 m 宽、3. 5 m 高的梯形牛腿，横梁第一层浇筑厚度2. 5 m; 这些梁跨度和重量都非常大。横梁中部还布置有两根间距6 m 的次梁，次梁截面0. 6 m × 1. 5 m，横梁和次梁之间的空档布置厚度0. 3m 的平台板。
    3. 3. 1 施工方法比选
    这些主要梁系若采用贝雷架施工，根据贝雷架的性能参数来计算，一根17. 1 m 的箱梁就需使用15 排双层贝雷架支撑( 贝雷架数量17. 1 /3( 进位取整) × 15 × 2 = 180 榀) ，升船机船厢室顶部纵横梁所需的贝雷架租赁费、设计费、运输费、安装拆除费等所有支撑系统费用已超出包干总价。而叠合梁施工技术受施工手段的制约( 两台建塔抬吊仅为16 t) 而使得第一层的预制梁厚度只能控制在0. 4 m 以内，不可能做太大，而不大的预制梁又不可能承受上部现浇梁的重量，故叠合梁方法无法实施。预制梁施工技术由于梁重量过大无法吊装更不能实现。
    故经过研究计算和结合布置的建塔起重能力，升船机船厢室顶部纵横梁采用钢桁架技术施工，钢桁架施工材料总量约350 t，施工总费用可控制在总价包干以内。
    3. 3. 2 纵横梁施工技术
    1) 交通道梁、箱梁、纵梁均采取底部用钢桁架支撑的方式施工。在梁两端的墙面上预埋定位锥固定钢牛腿支撑钢桁架，在钢桁架和钢牛腿之间加设帽梁以便于钢桁架的拆除，钢桁架之间加设水平剪刀撑和竖向剪刀撑以加固钢桁架。支撑式样如图1( 图1 以箱梁钢桁架支撑为例) 所示。

    交通道梁、纵梁宽度不超过2. 1 m，底部钢桁架用建塔直接拆除; 箱梁为两根一组，底部总宽度12. 8 m，采用两个3 t 葫芦将中间的钢桁架拖至箱梁边缘后再用建塔拆除的方法施工，具体方法为将3 t 葫芦一端挂设在帽梁上的钢桁架拆除端，另一端挂设在拴住钢桁架端头的钢丝绳上，两个葫芦同时动作牵引钢桁架至箱梁边缘拆除，施工要点为帽梁与钢牛腿需连接固定，避免帽梁移动。
    2) 横梁底部混凝土牛腿与筒体仓位一同浇筑，筒体施工完毕后施工横梁。
    横梁底部混凝土牛腿采用三角架作为支撑施工，三角架采用定位锥固定在混凝土墙面上，混凝土牛腿底部斜面用专用木桁架支撑。施工样式如图2。

3) 横梁、次梁。横梁采用钢桁架支撑，每一根横梁采用两根钢桁架支撑，两根钢桁架之间加设水平剪刀撑和竖向剪刀撑以加固钢桁架，减小钢桁架水平变形，支撑钢桁架的钢牛腿安装在横梁底部混凝土牛腿的侧面上。施工样式如图3。

    次梁也采用钢桁架支撑，次梁钢桁架架设在横梁钢桁架顶面上。施工样式如图4。
    两根横梁之间的空档作为横梁的和次梁的施工平台使用，施工平台采用钢管桁架支撑竹跳板形成，钢管桁架上弦杆架设在横梁钢桁架上。
    4) 平台板。船厢室高程393 m 平台为全封闭平台，若采用底部支撑模板方式施工，后期拆除平台板底部支撑材料非常困难，为此，此部位采取预制板支撑平台板的技术施工。具体方式为，在平台板底的横梁侧边上增加一条宽20 cm 左右的条带牛腿，在条带牛腿上铺设支撑平台板钢筋混凝土的预制板，把预制板作为免拆模板的施工技术。预制板铺设前需将底部横梁、次梁施工用的钢桁架、操作平台、钢牛腿、定位锥等材料全部拆除。
    3. 4 顶部机房施工技术
    升船机顶部机房长138. 31 m，宽47 m，上游24. 3 m 从上闸首高程382 m 平台起至顶部高程422. 2 m，下游114 m从船厢室高程393 m 平台起至顶部高程422. 2 m，上闸首段与船厢室段之间1 cm 隔缝。
    升船机顶部机房上闸首段高程393 m 以下共布置24 根排架柱，高程393 m 以上共布置18 根排架柱; 船厢室段共布置42 根排架柱; 顶部机房高程393 m 以上排架柱均布置在顶部机房周边; 顶部机房上闸首段高程392 m 以下排架柱为独立结构，无连系梁及连系墙，高程392 ～ 393 m 布置纵、横向连系梁及20 cm 板结构，高程393 m 以上除上游墙中间12 m 宽、16. 5 m 高的玻璃幕墙范围布置的连系梁外，其他位置均布置了30 cm 的连系墙; 顶部机房船厢室段左右两侧墙中间82. 8 m 宽、16. 2 m 高的范围及下游墙中间19 m 宽、16. 5 m 高的范围布置了玻璃幕墙，采用5 层联系梁连接，其他部位全部布置了30 cm 的连系墙; 顶部机房左右侧高程410. 5 m 布置了2. 8 m × 1. 3 m 的桥机轨道梁、高程417. 5 m 布置了2 m × 1 m 的屋顶网架梁、高程419. 5m 以上布置了天沟梁，上下游墙高程410. 5 m、417. 5 m、421. 6 m 各布置了一根连系梁。
    3. 4. 1 排架柱施工
    原投标施工技术中，顶部机房排架柱、梁均采用工字木芬兰板模板，支撑采用对拉形式，该施工技术独立排架柱加固困难、质量难度大。经综合研究和现场试验，独立排架柱采用翻转模板施工可以满足混凝土浇筑外观质量，且翻转模板易于加固，质量控制简单，还可以采用高升层施工，减少备仓时间，加快了独立排架柱施工进度; 连系墙排架柱部位采用操作平台+ 芬兰板的施工方法，将排架柱与连系墙一起施工，操作平台主要作为模板底口支撑和人员操作平台，辅助支撑模板，模板主要采用对拉拉条加固。施工中排架边角漏浆的问题在采用了一项对边模板对拉技术后得到了很大改善，消除了漏浆现象。
    3. 4. 2 玻璃幕墙连系梁及桥机轨道梁施工
    顶部机房两侧的玻璃幕墙连系梁处于桥机轨道梁底部，上下游墙的玻璃幕墙连系梁处于高程410. 5 m 连系梁底部，玻璃幕墙连系梁共5 层，截面尺寸30 cm × 60 cm，经过分析，此部位采用排架施工比采用钢桁架施工简便，并且由于每根玻璃幕墙连系梁混凝土方量较小，采用排架施工可以同时施工多根连系梁。
    桥机轨道梁跟顶层的玻璃幕墙连系梁相连，根据两根梁底部结构设计的钢管桁架可以简化此部位的支撑及结构。施工样式如图5。

连系墙部位的桥机轨道梁距底部的平台高度在16m 左右，采用钢桁架支撑比排架支撑施工简便。施工样式如图6。

屋顶网架梁和天沟支撑高度均在6 m 以内，均可采取排架支撑或钢桁架支撑。

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点击次数：更新时间：2016-6-21 14:46:59 【打印此页】【关闭】

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