氣墊式調(diào)壓室鋼筋砼夾鋼罩施工工法

1、氣墊式調(diào)壓室鋼筋砼夾鋼罩施工工法盧建設(shè) 鞏富一、前言山嶺地區(qū)修建引水式發(fā)電站，因受地形限制，調(diào)壓系統(tǒng)的調(diào)壓井施工較為困難。如若采用氣墊式調(diào)壓室替代傳統(tǒng)的調(diào)壓井，其調(diào)壓室高度可以大大降低，少受地形條件的限制并保護(hù)地表環(huán)境，還可布置在更接近廠房的位置，使引水洞在縱剖面上更接近于直線(xiàn)，縮短了引水洞的長(zhǎng)度，減少了工程量和水頭損失，并改善了機(jī)組的調(diào)節(jié)性能。氣墊式調(diào)壓室又稱(chēng)封閉調(diào)壓室、壓氣式調(diào)壓室，是一種性能優(yōu)越的水錘和涌波控制措施。它的工作原理是：調(diào)壓室內(nèi)一部分充水，在水面之上的密閉空間中充滿(mǎn)高壓空氣，形成一個(gè)氣墊，利用空氣的壓縮和膨脹性能來(lái)減小調(diào)壓室內(nèi)水位的漲落幅度。由成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的四川華能

2、木座水電站氣墊式調(diào)壓室鋼筋砼內(nèi)夾鋼罩襯砌（即頂拱和邊墻兩層砼中間夾一層厚12mm鋼板，內(nèi)層砼厚度40cm，外層砼厚度80cm），具有調(diào)壓室內(nèi)密閉性能好，安全可靠的特點(diǎn)，調(diào)壓室開(kāi)挖尺寸為72×18.3×13.0m，襯砌后為69.6×16.8×10.4m（長(zhǎng)×寬×高）。施工時(shí)采用鋼模臺(tái)車(chē)、組合小鋼模、汽車(chē)吊聯(lián)合進(jìn)行鋼筋砼夾鋼罩襯砌的施工方法，保證了工程質(zhì)量和施工安全，加快施工進(jìn)度，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在總結(jié)該工程施工經(jīng)驗(yàn)后編寫(xiě)本工法。二、工法特點(diǎn)（一）施工場(chǎng)地受限，各工序之間相互干擾大。（二）施工組織嚴(yán)密，協(xié)調(diào)性強(qiáng)。（三）能保證

3、工程質(zhì)量，施工安全，施工速度快。（四）施工工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)施工，便于施工人員掌握。（五）需較完整的配套機(jī)械設(shè)備，機(jī)械化程度高。三、適用范圍（一）適用于氣墊式調(diào)壓室鋼筋砼夾鋼罩襯砌；（二）對(duì)大洞徑的地下工程亦有參考價(jià)值。四、工藝原理（一）邊墻和端墻采用兩臺(tái)自行式鋼模臺(tái)車(chē)作為施工平臺(tái)，同時(shí)進(jìn)行打插筋孔插錨桿、安裝鋼筋、平壓管安裝、鋼罩焊接、立模板、支撐模板、澆筑砼。（二）頂拱部分用1臺(tái)車(chē)進(jìn)行打插筋孔插錨桿、安裝鋼筋、平壓管安裝，在2臺(tái)車(chē)上部架設(shè)定型支撐、拱架和模板，臺(tái)車(chē)和拱架支撐之間安設(shè)千斤頂，進(jìn)行上下調(diào)整，便于頂拱模板立拆。（三）3自行式平板臺(tái)車(chē)，用來(lái)運(yùn)載16t汽車(chē)吊進(jìn)行鋼板吊裝，將16t汽車(chē)吊固

4、定在平板臺(tái)車(chē)，3臺(tái)車(chē)可在12臺(tái)車(chē)下穿行，需要移動(dòng)時(shí)只需開(kāi)動(dòng)臺(tái)車(chē)。五、施工工藝（一）工藝流程見(jiàn)圖1。（二）施工方法1. 臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)、制安氣墊式調(diào)壓室開(kāi)挖斷面為72m×18.3m×13m（長(zhǎng)×高×寬），襯砌后斷面為69.6m×16.8m×10.4m（長(zhǎng)×高×寬）,需要進(jìn)行鋼筋安裝、平壓管安裝、鋼罩安裝、砼澆筑和模板拆裝，施工相互干擾大，采用腳手架搭拆施工，勢(shì)必影響工程進(jìn)度。為加快施工進(jìn)度，自行設(shè)計(jì)加工鋼模臺(tái)車(chē),在氣墊式調(diào)壓室內(nèi)鋪設(shè)軌道，安設(shè)1、2自行式鋼模臺(tái)車(chē)，臺(tái)車(chē)設(shè)計(jì)尺寸為10m×9m×14m（長(zhǎng)&

5、#215;寬×高），臺(tái)車(chē)頂部安設(shè)欄桿，滿(mǎn)鋪馬道板，下部掛設(shè)安全網(wǎng)，臺(tái)車(chē)上設(shè)有固定照明，上下爬梯，垂直砼泵管，電焊機(jī)，安全警示標(biāo)志等，確保施工安全。因氣墊式調(diào)壓室底板以下設(shè)有寬4m，高07.5m的斜中槽，吊車(chē)無(wú)法運(yùn)行，設(shè)計(jì)安裝3自行式平板臺(tái)車(chē)，將16t汽車(chē)吊固定在臺(tái)車(chē)上，3臺(tái)車(chē)能在1、2臺(tái)車(chē)下自由穿行，吊車(chē)需要移動(dòng)時(shí)，只需開(kāi)動(dòng)3臺(tái)車(chē)即可，既方便施工，又解決了鋼罩安裝和土建施工的干擾，確保了循環(huán)作業(yè)。預(yù)變形施工準(zhǔn)備工作測(cè)量復(fù)測(cè)放線(xiàn)插筋孔、插筋安裝外層鋼筋鋼罩安裝探傷立模加固支撐安裝內(nèi)層鋼筋砼泵管安設(shè)鋼筋加工車(chē)絲澆筑混凝土模板拆除修整砼拌制運(yùn)輸鋼罩制安準(zhǔn)備材料矯正、放樣平場(chǎng)地、搭平臺(tái)劃線(xiàn)、

6、下料零部件校正組裝，焊接矯正、復(fù)測(cè)對(duì)接、對(duì)焊鋼罩除銹、防腐接觸、回填灌漿分部件運(yùn)輸清理、驗(yàn)收?qǐng)D1 氣墊式調(diào)壓室鋼筋砼夾鋼罩襯砌工藝流程2. 砼澆筑施工（1）澆筑方法在廠區(qū)安裝JSY1000BH型自動(dòng)稱(chēng)量砼攪拌站，按設(shè)計(jì)砼等級(jí)要求拌制砼，采用4臺(tái)砼攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至澆筑工作面。將兩臺(tái)HBT60砼泵架設(shè)在氣墊式調(diào)壓室連接井處（最后頂拱澆筑將一臺(tái)砼泵調(diào)入氣墊式調(diào)壓室交通洞內(nèi)），架設(shè)砼輸送泵管，泵送砼直接進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)。（2）澆筑順序邊墻澆筑采用自下而上，自洞口向洞內(nèi)逐倉(cāng)澆筑；頂拱采用自氣墊式調(diào)壓室進(jìn)口向里邊逐倉(cāng)澆筑。（3）模板工程澆筑模板采用定型組合小鋼?，F(xiàn)場(chǎng)拼裝，定型鋼架支撐。邊墻模板支撐系統(tǒng)采用內(nèi)拉外撐形

7、式，內(nèi)拉即在系統(tǒng)錨桿上焊拉桿，外撐是在鋼模臺(tái)車(chē)上固定正反絲杠調(diào)整支撐鋼架加固，根據(jù)分層高度進(jìn)行組裝立模，砼澆筑后模板拆除時(shí)，從下部拆除。為防止砼分層之間出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，上部一層模板留下不拆除，將其作為上一層的底部模板。頂拱圓弧段是在拱肩以下加工一鋼平臺(tái)，用鋼筋加工成弧形拱架，拱角上約30cm處加工成活動(dòng)鉸接，模板固定于拱架上，拱架與平臺(tái)之間設(shè)鋼支撐，支撐架底部與鋼模臺(tái)車(chē)頂部安裝8個(gè)16t螺旋式千斤頂，升降調(diào)節(jié)操作，進(jìn)行頂拱模板安拆。各分段擋頭模板用鋼絲網(wǎng)、鋼筋加固支撐，無(wú)須拆除，既快捷又節(jié)約。根據(jù)拱架支撐系統(tǒng)，在澆筑前將支撐鋼架校準(zhǔn)調(diào)整固定好，側(cè)墻兩邊同時(shí)澆筑；頂拱則先澆鋼板下部砼，模板不拆，再澆鋼

8、板上部砼。為確保氣墊式調(diào)壓室砼的外觀質(zhì)量，模板采用P3015鋼模，在澆筑過(guò)程中嚴(yán)禁在模板上開(kāi)孔。模板支撐系統(tǒng)見(jiàn)圖2。圖2 模板支撐系統(tǒng)示意圖（4）鋼筋制安按照設(shè)計(jì)圖紙鋼筋分內(nèi)、外兩層，分別布置在鋼罩兩側(cè)。鋼罩外側(cè)的鋼筋待系統(tǒng)平壓鋼管安裝后，鋼罩安裝前施工，鋼筋安裝后再進(jìn)行鋼罩安裝，最后進(jìn)行內(nèi)側(cè)鋼筋安裝。內(nèi)、外層鋼筋分別用25mm連接筋與鋼罩鋼板采用點(diǎn)對(duì)面3600焊接。為加快施工進(jìn)度，鋼筋調(diào)直下料，接頭采用事先將其套絲，現(xiàn)場(chǎng)套筒連接。（5）澆筑分倉(cāng)及方法氣墊式調(diào)壓室兩個(gè)端部及側(cè)墻在垂直方向分4層，長(zhǎng)度方向控制18.0m；共16倉(cāng)。拱頂澆筑沿長(zhǎng)度方向每倉(cāng)10.0m，共7倉(cāng)?；炷翝仓r(shí)，將泵管接入

9、到澆筑作業(yè)面，振搗設(shè)備采用70mm軟軸振搗棒和附著式震動(dòng)器。邊墻澆筑時(shí)，要求鋼板內(nèi)外兩側(cè)的砼同時(shí)均勻上升，嚴(yán)禁先澆滿(mǎn)一側(cè)后再澆筑另一側(cè)，澆筑結(jié)束收倉(cāng)水平砼面低于模板上口5cm15cm，避免水平縫出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)。頂拱澆筑：待邊墻襯砌完畢后，架立頂拱模板，砼澆筑從兩邊向頂拱中心對(duì)稱(chēng)澆筑。砼入倉(cāng)順序?yàn)橄蠕撜窒虏俊⒑箐撜稚喜?；鋼板外?cè)臨巖石面的厚80cm砼澆筑，將砼泵管伸入澆筑部位，必要時(shí)部分砼泵管可埋入倉(cāng)號(hào)內(nèi)，施工人員進(jìn)入倉(cāng)號(hào)內(nèi)進(jìn)行振搗作業(yè)；鋼板下部厚40cm砼澆筑，則在頂拱模板預(yù)留好安裝混凝土泵管的孔口，進(jìn)行垂直或水平封拱。頂拱每隔2m均需預(yù)留一個(gè)孔口進(jìn)料，這樣可以保證下料的均勻。在模板上用附著式振搗器

10、進(jìn)行振搗。澆筑過(guò)程中的砼施工縫原則上與鋼罩鋼板的水平和縱向焊縫錯(cuò)開(kāi)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。3. 鋼罩制安氣墊式調(diào)壓室鋼罩總長(zhǎng)70.4m,寬11.4m，高15.7m，鋼罩頂部半徑R6.986m，圓心夾角109°2146.8，鋼板厚度12mm，材質(zhì)為Q235C鋼板。 根據(jù)圖紙要求鋼罩制造按壓力管道和壓力容器的技術(shù)要求加工，鋼罩焊縫為類(lèi)，焊縫超聲波探傷為焊縫長(zhǎng)度的100。并在加工廠對(duì)鋼板進(jìn)行劃線(xiàn)、下料、切割、打坡口、卷壓成型、防腐，之后用汽車(chē)運(yùn)進(jìn)作業(yè)面。由于氣墊式調(diào)壓室內(nèi)施工場(chǎng)地狹窄，高度大，且底板以下又有一條寬4.0m, 高07.5m的斜坡中槽，給鋼板安裝增加了困難。為便于鋼板的吊

11、裝，在調(diào)壓室的底板上設(shè)置能在1、2鋼模臺(tái)車(chē)下穿行的自行式3平板臺(tái)車(chē)，將16t汽車(chē)吊固定在臺(tái)車(chē)上，進(jìn)行鋼板吊裝。當(dāng)需要移位時(shí)，吊車(chē)不動(dòng)，由3臺(tái)車(chē)載著吊車(chē)行走。墻面鋼罩安裝：在邊墻上按設(shè)計(jì)尺寸先焊接型鋼龍骨架，鋼板單塊（2×6.4m）運(yùn)進(jìn)調(diào)壓室后，用16t汽車(chē)吊車(chē)吊裝并與龍骨架焊接成型。頂拱鋼罩安裝：因頂拱呈弧型，弧長(zhǎng)13.34m，用兩塊鋼板對(duì)接，按設(shè)計(jì)要求加工后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)吊起，用頂拱錨桿上掛設(shè)的倒鏈拉住，調(diào)整到位后進(jìn)行焊接。六、主要機(jī)具設(shè)備主要機(jī)具設(shè)備見(jiàn)表1。七、勞動(dòng)力組織勞動(dòng)力組織人員配備見(jiàn)表2.表1 主要機(jī)具設(shè)備表序號(hào)名 稱(chēng)型 號(hào)數(shù)量用 途1自動(dòng)稱(chēng)量砼攪拌站JSY1000BH1套砼

12、拌制2裝載機(jī)ZL501臺(tái)上砂石料3砼攪拌運(yùn)輸車(chē)8m34臺(tái)砼運(yùn)輸4砼輸送泵HBT602臺(tái)砼輸送澆筑5自卸汽車(chē)8t2輛運(yùn)輸鋼筋、鋼板6汽車(chē)吊16t1輛氣室內(nèi)吊鋼板7汽車(chē)吊8t1輛加工廠吊鋼板8自行式臺(tái)車(chē)3臺(tái)土建、鋼罩施工9鋼筋切斷機(jī)QJ40-11臺(tái)鋼筋加工10鋼筋彎曲機(jī)401臺(tái)鋼筋加工11鋼筋套絲機(jī)12402臺(tái)鋼筋加工12電焊機(jī)BX-3005008臺(tái)鋼筋、鋼管、鋼板13軟軸振搗棒70mm4臺(tái)砼澆筑振搗14附著式震動(dòng)器。1.5kW2臺(tái)砼澆筑振搗15碳弧氣刨機(jī)1臺(tái)鋼罩加工16時(shí)代逆變電焊機(jī)BX7-4006臺(tái)鋼罩焊接17埋弧自動(dòng)焊機(jī)BX7-7001臺(tái)鋼罩焊接18半自動(dòng)切割機(jī)2臺(tái)鋼罩加工19角向磨光機(jī)10

13、0mm3臺(tái)鋼罩加工20角向磨光機(jī)180mm3臺(tái)鋼罩加工21卷板機(jī)W12-20X20001臺(tái)鋼罩加工22超聲波探傷儀1臺(tái)鋼罩加工23倒鏈35t8臺(tái)鋼罩安裝調(diào)整24全站儀拓普康1臺(tái)測(cè)量放線(xiàn)復(fù)測(cè)25水準(zhǔn)儀SD31臺(tái)測(cè)量放線(xiàn)復(fù)測(cè)26空壓機(jī)6m31臺(tái)噴砂除銹防腐27通風(fēng)機(jī)18.5kW2臺(tái)除塵、降溫28螺旋式千斤頂16t8臺(tái)頂拱模板支撐及調(diào)整八、質(zhì)量控制1、堅(jiān)持對(duì)原材料進(jìn)行到貨檢驗(yàn)和進(jìn)場(chǎng)后試驗(yàn)，確保使用優(yōu)質(zhì)材料。2、砼施工符合混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)程（GB50204-92）、混凝土質(zhì)量（GB/T50164-92）。3、砼強(qiáng)度合格，表面平整，無(wú)蜂窩、麻面，接頭錯(cuò)臺(tái)不大于5mm。4、模板工程：采用標(biāo)準(zhǔn)的定

14、型鋼模板，單塊模板對(duì)角誤差不大于1mm，相鄰模板面錯(cuò)臺(tái)小于2mm，相鄰模板面上口高差小于1.5mm，支撐加固牢靠。5、鋼罩施工符合壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范（DL5017-93）、鋼制壓力容器（GB150-1998），壓力容器用鋼板超聲波探傷標(biāo)準(zhǔn)（ZBJ74 003-88）。6、鋼罩的加工及拼裝尺寸不大于設(shè)計(jì)要求的偏差值。7、鋼罩安裝縱縫誤差不大于2mm，橫縫誤差不大于3mm。8、焊縫設(shè)計(jì)為類(lèi)焊縫，其內(nèi)部缺陷用超聲波探傷合格率為100。9、鋼罩施工人員需持證上崗，無(wú)證人員不得上崗操作，尤其是焊工。10、對(duì)全部上崗人員進(jìn)行崗前質(zhì)量培訓(xùn)，做好工前技術(shù)交底，做到人人心中有數(shù)，全員重視質(zhì)量。表2 勞動(dòng)

15、力組織人員配備表序號(hào)崗位及工種人 數(shù)工 作 內(nèi) 容1總指揮1指揮協(xié)調(diào)總施工2現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度2落實(shí)計(jì)劃、協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)各工序干擾3技術(shù)人員3現(xiàn)場(chǎng)值班、全面負(fù)責(zé)施工技術(shù)4質(zhì)檢人員3對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的質(zhì)量進(jìn)行控制和監(jiān)督5汽車(chē)吊司機(jī)2鋼罩倒運(yùn)、吊裝6汽車(chē)司機(jī)12材料和混凝土運(yùn)輸7電工2現(xiàn)場(chǎng)照明、電器及供電線(xiàn)路維護(hù)8拌和機(jī)工2負(fù)責(zé)砼拌和工作9裝載機(jī)司機(jī)2負(fù)責(zé)砼拌機(jī)上砂石料10模板工16立模加固、拆除、校正、清理刷油11鋼筋工16鋼筋加工、倒運(yùn)、安裝12砼工12砼泵管架設(shè)、澆筑振搗、缺陷處理13電焊工24鋼罩、平壓管和鋼筋焊接、14機(jī)械工6負(fù)責(zé)鋼罩和臺(tái)車(chē)加工15起重工2負(fù)責(zé)鋼罩和材料起吊16噴砂工2負(fù)責(zé)鋼罩除銹防腐17探傷

16、工2負(fù)責(zé)鋼罩焊縫探傷檢查18普工40現(xiàn)場(chǎng)材料倒運(yùn)及輔助工作九、安全措施1、對(duì)全員進(jìn)行安全教育，增強(qiáng)職工安全意識(shí)，貫徹執(zhí)行“安全第一，預(yù)防為主”的方針。2、建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度，加強(qiáng)崗位責(zé)任制。嚴(yán)格施工紀(jì)律，嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，重要崗位要持證上崗。3、進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的工作人員，必須按規(guī)定正確佩帶防護(hù)用品，遵章守紀(jì)，聽(tīng)從指揮。4、工作面必須有足夠的照明。5、施工用電符合用電管理規(guī)定，電氣設(shè)備必須按照電氣安裝規(guī)范安裝，并接有可靠的接地和觸電保護(hù)裝置，確保安全用電。6、高空作業(yè)所用材料堆放平穩(wěn)，不可放在臨邊或洞口附近，也不可妨礙通行和裝卸，上下傳遞物體禁止拋下丟棄。7、高空作業(yè)所搭設(shè)的腳手架或支撐系統(tǒng)必

17、須經(jīng)過(guò)技術(shù)員和安全員的驗(yàn)收，確保其施工安全穩(wěn)定，腳手架上的馬道板按照規(guī)定要求綁扎牢固；8、高空作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁向下隨便扔物品，防止出現(xiàn)意外傷人事故；9、高空架搭設(shè)按要求掛安全網(wǎng)和搭設(shè)防護(hù)欄桿；10、原則上不允許進(jìn)行雙層或多層高空作業(yè)，如出現(xiàn)雙層或多層作業(yè)時(shí)，必須有安全員現(xiàn)場(chǎng)警戒，以防發(fā)生意外事故。11、起吊重物時(shí)嚴(yán)禁下面站人，起重工與司機(jī)密切配合，確保吊運(yùn)萬(wàn)無(wú)一失。12、施工現(xiàn)場(chǎng)符合消防安全規(guī)定進(jìn)行，施工現(xiàn)場(chǎng)配備消防器材，一切符合文明施工的要求。13、開(kāi)好班前安全會(huì)，要求每個(gè)職工從思想上高度重視，專(zhuān)、兼職安全員跟班作業(yè)，隨時(shí)監(jiān)督。十、效益分析在氣墊式調(diào)壓室內(nèi)采用鋼筋砼夾鋼罩，質(zhì)量可靠，發(fā)電運(yùn)行成本低，與木座水電站上游自一里水電站的氣墊式調(diào)壓室不襯砌相比較，每年僅補(bǔ)氣費(fèi)用就節(jié)約200300萬(wàn)元，且不需要維修。采用鋼筋車(chē)絲套筒連接、鋼模臺(tái)車(chē)、汽車(chē)吊聯(lián)合施工，方便快捷，施工安全，進(jìn)度快，成本低，與搭設(shè)滿(mǎn)堂紅腳手架（有時(shí)需要反復(fù)拆搭）相比，解決了場(chǎng)地狹窄，干擾大的施工難題，形成循環(huán)作業(yè)面?？晒?jié)約原材料5%，節(jié)約勞動(dòng)力30%，縮短工期25%，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。十一、工程實(shí)例由中國(guó)水利水電第十一工程局承建的四川華能木座水電站氣墊式調(diào)壓室