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1、高流速特大泄洪洞混凝土施工关键技术自动升送带式台车浇筑隧洞边墙混凝土施工工法中国水利水电第七工程局有限公司四 川 大 学二一四年二月目 录1 前言12 工法特点13 适用范围14 工艺原理25 工艺流程及操作要点35.1 施工流程图35.2 操作要点35.3 劳动力组织56 材料与设备67 质量控制67.1 质量标准67.2 质量控制68 安全措施79 环保措施710 效益分析710.1 经济效益710.2 社会效益810.3 环保效益811 应用实例811.1 溪洛渡水电站左岸泄洪洞工程811.2 溪洛渡水电站右岸泄洪洞工程811.3 锦屏一级水电站泄洪洞工程91自动升送带式台车浇筑隧洞边墙
2、混凝土施工工法中国水利水电第七工程局有限公司唐杰伟 韩金涛 赵海洋 万明栋 黄艳梅 1 前言水利水电工程等领域隧洞的边墙混凝土浇筑传统入仓方式为泵送，但采用混凝土泵输送大塌落度混凝土，存在水泥用量大、成本高，温控、防裂技术复杂，质量控制难度大等问题。为此，中国水利水电第七工程局有限公司通过对近年来隧洞工程施工的研究和总结，经反复设计、计算，综合利用钢模台车、电动提升机、可逆胶带输送机及吊罐等方面技术，组合设计成隧洞常态混凝土自动升送带式台车。该台车主要由边墙模板台车系统、常态混凝土垂直运输系统、常态混凝土水平运输系统三大部分组成，并通过工程实践总结形成了“自动升送带式台车浇筑隧洞边墙混凝土施工
3、工法”，在隧洞边墙浇筑中使用低坍落度混凝土，改变常规的泵送混凝土入仓，大大节约施工成本，降低温控防裂难度，确保工程质量、安全和进度，值得推广应用。“隧洞常态混凝土自动升送带式台车设计与应用”科研成果被鉴定为达到国际先进水平，获2010年度中国施工企业管理协会科学技术奖科技成果一等奖、2011年度中国水利水电建设股份有限公司科技进步二等奖；“隧洞常态混凝土自动升送带式台车”于2010年9月8日获国家知识产权局颁发的国家发明专利证书（专利号：ZL2009 1 0303226.8）。2 工法特点2.0.1 综合利用钢模台车、电动提升机、可逆带式输送机等设备的优势和技术，组合设计成“隧洞常态混凝土自动
4、升送带式台车”，将传统隧洞边墙混凝土浇筑“泵送”入仓改变为“带式”入仓，使用方便，节约水泥用量，有利于混凝土温控防裂，节约成本，节能减排；同时，“带式”入仓方式，减少了泵管安拆、疏通处理等工作及堵管造成的混凝土浪费，节省时间、减少人员投入，更能确保混凝土连续浇筑，有效保证了施工质量和施工安全。2.0.2 采用该工法施工时，台车左右各设一个混凝土吊罐，通过电动提升机提料至台车顶，卸料至可逆胶带上，通过两条皮带机循环下料至仓内溜筒，可供隧道两侧边墙同时浇筑。在溜筒末端安装的皮筒，可缓冲混凝土下落速度和混凝土对模板、钢筋的振动。3 适用范围本工法适用于水利水电、公路及铁路等领域隧洞工程的边墙混凝土衬
5、砌，尤其适用于有温控防裂和有浇筑低坍落度混凝土要求的隧洞工程。4 工艺原理隧洞常态混凝土自动升送带式台车，见图4.0.1，车架包括立柱，车架底部设有行走机构，车架上端设有门架。在门架上安装可逆胶带输送机，可逆胶带输送机的两端连接溜筒，溜筒伸入浇筑仓号内；在可逆胶带输送机的上方安装提升排架、电动葫芦。胶带输送机的输送方向通过电气控制系统改变电动滚筒的转动方向，实现可逆。施工时，常态混凝土通过自卸汽车运输到卸料平台，卸入混凝土料罐内；开启电动提升系统，通过两台电动葫芦垂直提升至台车顶部，停止垂直运输；开启水平运输控制系统，通过提升排架的水平杆上设置的槽轨和挂轮，将混凝土料罐水平运输至设定位置，停止
6、水平运输；将混凝土均匀卸入可逆胶带输送机上，通过可逆胶带输送机将混凝土水平运输送入末端安装皮筒的溜筒，再通过溜筒送入待浇筑仓号内。图4.0.1 隧洞常态混凝土自动升送带式台车5 工艺流程及操作要点5.1 工艺流程钢筋加工运输施工准备基岩面及施工缝处理测量放线预埋件安装，立堵头模钢模台车模板处理及台车就位、校模清仓、验收混凝土入仓浇筑取样试验通水冷却钢筋安装及钢筋工序验收混凝土拌制拆模、养护图5.1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 施工准备1 隧洞常态混凝土自动升送带式台车设计、制作、现场初拼。安装时可采用汽车吊协助安装。2 采用25MPa50MPa的高压水冲毛机对基础面及施工缝面进行
7、冲毛处理，局部冲毛不净的部位进行人工凿毛。与台车模板搭接的混凝土拼接缝处理平直，确保与台车模板紧密结合。3 测量放线，钢筋安装完毕并验收合格。5.2.2 钢模台车模板处理及台车就位、校模1 对模板上粘附的混凝土、砂浆等杂物进行清洗、打磨。2 检查模板板面，对局部破损、凹陷变形等进行修复。重点检查模板搭接部位，保证搭接部位无变形、表面无杂物粘附，确保模板能与老混凝土拼缝严密，避免错台。3 涂刷脱模剂，避免脱模剂污染或侵蚀钢筋和混凝土。4 台车行走就位后，根据测量放出的控制点线校模。校模重点调节控制自由端模板，按照由点到线到面的调整原则进行。5.2.3 预埋件安装、立堵头模板1 铜止水根据设计要求
8、位置要求安装铜片止水。铜止水片应平整，应严格保证鼻子部位与伸缩缝位置一致，在现场焊接的接头应逐个进行外观和渗透检查，采取措施对已浇筑部位的止水片进行保护，防止变形、移位、撕裂或破坏。填充铜止水片鼻子的沥青麻绳应满足合格要求。2 橡胶止水、膨胀止水橡胶止水：橡胶止水无变形、裂纹、撕裂、孔洞；中部要正对模板楞边缘处，止水带中心线与接缝中心线安装允许偏差5mm，安装牢固；环向止水带安装于施工缝处，距迎水面60cm位置。搭接长度不小于10cm。膨胀止水：膨胀止水采用32cm膨胀止水条设置在纵缝部位，与上仓止水连接牢固，并引出堵头模板。小边墙预留膨胀止水槽，待仓号清洗完成并处理干槽内积水，混凝土下料前将
9、膨胀止水安装到位（防止提前遇水膨胀失去止水效果）。3 冷却水管采用内径25mm，壁厚3mmPE管，埋设间距1.0m，固定于边墙中部50cm处，固定牢靠，进回水管管头有足够的外露长度，注意冷却水管安装完毕后，应通水检查其密闭性及通畅性。4 透水管透水管两接头对接并用麻袋片包裹后，用扎丝绑扎牢固，并紧贴基岩面并顺基岩面平顺引出仓号。5 堵头模板安装采用P3015组合钢模板及木模板补缝，注意堵头模板与边墙模拐角拼接质量，可采用槽钢拼接或阳角模板拼接，以提高拐角部位拼缝质量，减少棱角部位的漏浆。5.2.4 清仓、验收清除仓内杂物，仓面冲洗干净，保持湿润，无积水，仓面自检验收合格后报请监理工程师验收。5
10、.2.5 混凝土拌制在拌合楼按照试验部门签发并经审核的混凝土配料单和最佳投料顺序、拌合时间拌制满足施工配合比要求的低塌落度（57）混凝土。在混凝土拌合过程中，应定时检测骨料含水量以及出机口混凝土塌落度。5.2.6 取样试验在混凝土浇筑过程中，定时在出机口和现场随机取样，进行混凝土的各项参数指标检测。5.2.7 混凝土入仓浇筑1 边墙浇筑采用平铺法，浇筑厚度50cm，由下游向上游浇筑。混凝土入仓浇筑工艺流程混凝土运输卸料混凝土料罐提升可逆胶带输送机分运料溜筒下料混凝土振捣。2 操作要点：1）混凝土运输卸料。混凝土采用混凝土搅拌运输车运输至卸料平台，卸料至混凝土料罐内。2）混凝土料罐提升。采用布置
11、在台车顶部的两台5T电动葫芦垂直提升混凝土料罐至设定位置停止垂直运输，开启电动葫芦水平运输控制系统，将混凝土料罐水平运输至设定位置停止水平运输，打开混凝土料罐下方料门，均匀将混凝土卸入可逆胶带输送机，卸料于可逆胶带输送机。3）可逆胶带输送机分运料。启动可逆胶带机，通过皮带水平运料、分料至溜筒。4）溜筒下料。混凝土通过溜筒送入浇筑仓号。为减少混凝土对模板、钢筋的振冲，可在溜筒底部设置皮筒，减缓下料速度。为避免溜筒下料直接冲击模板一侧，对模板造成扰动，造成模板下口出现“粘浆”现象，可将溜筒固定于靠基岩面一侧钢筋网上。5）混凝土振捣。采用100振捣棒，振捣间距5070cm，插入点采用正方形布置，不留
12、振捣死角，快插慢拔以无大气泡冒出、砼不再明显下沉为宜，无漏振、无过振。混凝土振捣初振20min后进行复振，复振要求：用100振捣棒在离模板侧20cm30cm位置进行复振，振捣间距50cm，快插慢拔，反复进行两次缓缓将气泡带出。5.2.8 通水冷却当混凝土温度高于水温时，即可进行通水冷却。冬季（12月、1月、2月）通常温水冷却，其余时段通制冷水冷却，冷却水温1618。通水流量2.0m3/h，通水冷却15d，使混凝土温度与水温差不超过22。如果温升过快，应及时增加通水流量。5.2.9 拆模、养护1 拆模堵头模板在浇筑完成后12小时，开始拆模；拆模时应根据锚固情况遵循“先装的后拆，后装的先拆”原则分
13、批拆除。边墙模板在浇筑结束24h后可进行脱模，行走至下一段。2 养护采用35mm塑料管，每隔2030cm钻1小孔，铺置在边墙上部保护层处，进行流水养护。）养护时间28天。5.3 劳动力组织劳动力组织见表5.3。表5.3 劳动力组织情况表序号工种或岗位人数备 注1技术人员3按一仓隧洞边墙施工来算2质量安全人员43测量人员44汽车司机85钢筋工86模板工87混凝土浇筑工88杂工6合计486 材料与设备表6 材料设备配置表序号设备名称型号及规格数量备注1钢模台车1台长9.0m，总重185T，总功率81.6KW2可逆胶带输送机2台混凝土输送皮带采用聚酯帆布带EP-100型，带宽650mm；电动滚筒采用
14、YD-7.5-1.25-920-400油浸式电动滚筒，运行功率7.5kw，带速1.25m/s。3提升系统4台CD1型10T双电动提升机，行走额定速度8mmin，提升额定速度9 mmin4混凝土料罐3.23m31个立式双位双开弧门料斗，3m1.5m1.5m，自重1.23T，装载容积3.23m35汽车吊30T1台6溜筒40m7混凝土搅拌运输车6m33辆8插入式振捣器1002台9台车轨道18#槽钢2400m7 质量控制7.1 质量标准7.0.1 水工混凝土施工规范（DL/T5144）。7.0.2 水工混凝土钢筋施工规范（DL/T5169）7.0.3 水工混凝土模板施工规范（DL/T5110）7.2
15、质量控制7.2.1 混凝土浇筑严格按照仓面设计进行。7.2.2 台车模板的定位严格按照设计测量放点进行调整，确保建筑物位置及偏差满足设计及规范要求。7.2.3 根据浇筑部位钢筋密集程度选择合理的混凝土配合比。加强交通协调，确保混凝土入仓强度。7.2.4 为减小料斗在提升环节对模板的扰动，在提升及水平运输环节应避免急停。7.2.5 为减少混凝土表面错台、挂帘的出现，要求模板与模板之间及模板下部与老混凝土之间加固紧密，保证模板结合处不留缝隙。7.2.6 混凝土入仓后立即振捣，防止出现仓面混凝土堆集。振捣时，以混凝土泛出浮浆、无明显气泡冒出且不显著下沉为准，不允许过振或漏振，确保混凝土拆模后内实外光
16、。混凝土铺料厚度控制在50cm。7.2.7 加强混凝土浇筑的过程控制，在下部1.5m浇筑过程中，每完成一层的振捣，就需要对下口模板进行一次紧固。随时进行模板变形监测，发现模板变形及时调整。7.2.8 拆除模板后，设专人负责混凝土的养护。8 安全措施8.0.1 台车轨道必须设置在坚实的基础上，能够满足承载力要求。8.0.2 所有机械设备操作人员必须持证上岗。8.0.3 台车行走前应进行喊话，以确保台车行走过程中不会造成人员挤伤和人员因台车的突然晃动而高空坠落；台车行走到位后，沿轨道前后应设置夹轨器或者挡板；台车电动机必须设置防护罩，以免行走过程中转动伤人。8.0.4 电动提升机上升和下降通道应设
17、置限位装置，电动提升机起吊过程中下方严禁停放车辆和严禁人员通行。8.0.5 对台车进行日常检查和保养，台车的作业人员在作业前要经过安全技术交底和安全培训。8.0.6 在下料点应适当增宽导料槽，并且注意皮带清扫器的安装，避免因骨料溢出造成的皮带打滑和骨料飞落伤人现象。9 环保措施9.0.1 及时清理施工垃圾并及时清运，装运时严禁随意凌空抛洒。9.0.2 施工现场的材料和大模板等存放场地必须平整坚实，现场材料等堆放整齐有序。9.0.3 施工台车上严禁焚烧各类废弃物。9.0.4 台车废弃的油料集中处理，不得随意倾倒。9.0.5 作业台车平台上应经常进行洒水清扫降低粉尘。9.0.6 每一班做到“工完、
18、料尽、场地清”，做到节约能源保护环境。9.0.7 机械设备定期进行维护保养，降低噪声污染。10 效益分析10.1 经济效益隧洞常态混凝土自动升送带式台车变“泵送”为“带式”的浇筑方法，简化了入仓方式，并有效地节省了每方混凝土中材料用量：其中节约水泥用量43kg/m3、水12kg/m3、粉煤灰14kg/m3及砂120kg/m3，同时降低了运输成本；此外，施工中减少了裂缝发生，混凝土施工质量提高，缺陷处理费用大大降低。10.2 社会效益隧洞带式台车混凝土升送浇筑技术工法将可广泛应用于水工、公路及铁路隧洞等隧洞边墙混凝土衬砌，目前溪洛渡工地左、右岸泄洪洞、四川长河坝工地已经采用此技术，此工法促进了行
19、业新技术的推广应用，社会意义较大。10.3 环保效益经过混凝土配合比优化，可有效节省每方混凝土中的水泥、水、粉煤灰、砂等材料的用量，节约了资源。同时由于水泥、粉煤灰等原材料用量的减少，达到了节能减排、低碳环保，环保效益显著。11 应用实例11.1 溪洛渡水电站左岸泄洪洞工程溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷中，溪洛渡水电站枢纽由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物等组成。溪洛渡水电站左右岸共布置4条泄洪洞，设计泄洪流量为15432m3/s，最高流速达50m/s，其中左岸布置2条泄洪洞。溪洛渡左岸泄洪洞采用有压接无压洞内“龙落尾”型式。针对泄洪洞具有大泄量、高水头、
20、高流速、使用频率高等特点，及混凝土衬砌满足体型精准、光滑平整、高强防裂的设计要求，在左岸泄洪洞无压段边墙衬砌施工中，成功采用了自动升送带式台车浇筑隧洞边墙混凝土施工工法，从2010年6月开始浇筑至2012年12月底，施工完成左岸泄洪洞边墙混凝土浇筑约3.4万m3，最小施工强度9m3/h，节约混凝土施工成本22.48元/m3，且施工质量优良，得到三峡集团公司的高度评价。11.2 溪洛渡水电站右岸泄洪洞工程溪洛渡水电站泄洪洞采用有压接无压型式，无压段为城门洞型，由上直坡段和龙落尾段组成，上直坡段纵坡约2.3；龙落尾段由奥奇曲线段、斜坡段及反弧段组成，龙落尾段纵坡约22.5，龙落尾衬砌后的标准断面为
21、14.0m19.0m的城门洞型。溪洛渡水电站左右岸共布置4条泄洪洞，设计泄洪流量为15432m3/s，最高流速达50m/s。其中右岸布置2条泄洪洞。针对溪洛渡泄洪洞洞室体型复杂多变、使用频繁的特点及设计对泄洪洞体型精准度，表面平整度、防裂和抗冲磨等的高质量要求，结合溪洛渡左岸泄洪洞无压段的施工情况，在右岸泄洪洞无压段边墙衬砌施工中，也采用了自动升送带式台车浇筑隧洞边墙混凝土施工工法，从2010年8月开始施工至2012年12月底完成右岸泄洪洞边墙混凝土浇筑约3.4万m3，施工质量得到了保证，施工进度有了很大提高，并节约了人力、材料及设备等，节约了成本，产生了可观的效益。11.3 锦屏一级水电站泄
22、洪洞工程锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上，是雅砻江下游从卡拉至河口河段水电规划梯级开发的龙头水库。本工程泄洪洞进口底高程1830.00m，出口底高程为1681.27m，为有压洞接无压洞型式。泄洪洞总长1389.5565m，其中有压洞段长度560.19m，纵坡0.00934。有压洞为圆形断面，洞径为14.50m；无压洞为圆拱直墙式，断面尺寸为13.016.0 m（宽高）。工作闸门孔口尺寸13.00m10.50m（宽高）。本工程具有工程规模大、洞室结构复杂、工期紧、施工强度高、施工干扰大、安全隐患突出等特点，业主对工程的工期、质量、安全、文明施工及环境保护的要求高，对施工单位管理水平提出了很高的要求。本工程衬砌施工中应用了自动升送带式台车浇筑隧洞边墙混凝土施工工法。工程于2011年1月开始泄洪洞衬砌，2012年12月衬砌完成，泄洪洞边墙混凝土浇筑约2万m3自动升送带式台车浇筑隧洞边墙混凝土施工工法的应用改变了传统混凝土“泵送”入仓为“带式”入仓的方式，减小了混凝土发热量及裂缝发生的机会，保证了施工质量；同时降低了水泥、粉煤灰等的用量，达到了节能减排的效果。9
