重点建设项目
【技术方案研究】 地下电站压力钢管下滑方案研究 压力钢管所有管节安装于引水洞内,由于洞内空间狭小,从洞口内壁到钢管外壁设计尺寸不足1m,不具备布置大型吊装设备辅助安装条件,因此,钢管安装只能采用两种方式:方案一是从厂房内安装;方案二是从引水上平段开始布置轨道,用卷扬机和滑轮组溜放下滑就位安装,但施工难度和风险较大。由于受引水洞下平段开挖体型、进厂交通洞运输空间的限制以及厂房内安装场地的限制,方案一是不可行的,只能选用方案二即钢管下滑方案,对三峡地下电站这种直径大、重量大的钢管采用下滑方案在国内尚属首次,为确保方案的可行及安全,多次组织方案研讨咨询,并进行1:100模型试验以及改造试压环原型试验,对初始方案进行以下改进与完善。

  轨道系统:工字钢翼缘两侧用8mm钢板补强;工字钢轨顶增设34mm×80mm钢条;上弯段轨道侧增加托辊,防止下滑过程中钢丝绳与岩石刮擦;轨道系统除下平段采用钢支墩外其它部位采用混凝土支墩防止轨道失稳。

  下滑系统:钢管下滑吊耳由外吊耳改为内吊耳;增加平衡梁解决卷扬同步。

  牵引系统:由于钢管安装采用摞节下滑,实施阶段最大下滑单元重约72t(计其下滑台车及平衡梁总重约80t),大大超出常规下滑单元重量,为绝对保证下滑安全,将计算可采用2台10t下滑卷扬机(通过平衡梁调整同步)调整为2台15t卷扬机以增加安全系数。

   地下电站压力钢管消应及探伤方案研究 地下电站引水洞采用爆破开挖,围岩深度1m范围内存在松动圈,如对钢管焊缝采用爆炸消应的方式,对围岩的稳定不利,因爆破产生的冲击波是一严重的安全隐患,为研究取消爆破消应的可行性,水利部金结质检中心对焊缝的残余应力进行检测研究,通过检测发现纵、横缝表面残余应力值与钢板卷制后表面的残余应力相当,从而确定场内纵缝采用爆炸消应、安装现场横缝采用捶击消应的方式。

  按照招标文件的规定,右岸地下电站压力钢管需采用r射线进行无损检测,由于地下电站施工的特殊环境要求,如采用r射线进行无损检测不仅对施工干扰大,同时也不利于人体健康。通过三期工程机组蜗壳焊缝检测广泛应用TOFD方式,编制形成三峡工程的TOFD检测的操作规范,经过专家论证,采用以TOFD替代r射线的检测方式。

   地下引水系统上弯段混凝土施工方案研究 地下电站引水压力钢管上弯段衬砌混凝土投标方案为:木桁架外钉木面板,表面加钉宝丽板,支撑系统为钢管排架。由于投标方案相对比较简单,为确保该部位的混凝土施工质量及安全,组织施工单位委托专业厂家对模板方案进行研究,确定上弯段混凝土浇筑采用底顶模液压台车模板方案。对台车采用模块化设计,大件重量要小,便于安装,按先浇筑边顶拱后浇底拱的方式,减少单次牵引重量,并利用现有轨道系统、卷扬机及天锚进行安装和施工,底拱采用滑模分1~2次浇筑成型,便于衬砌后进行混凝土面抹面修复,对过流面质量有保障。

   地下电站尾水洞出口混凝土施工方案研究 地下电站招标阶段尾水门槽布置在上游,公路桥布置在下游,实施阶段设计对其位置进行了互换,这样导致尾水门槽部位顶拱封顶混凝土的长度增加到30m。该处封顶混凝土施工为两大方案,一是钢模台车方案,一是脚手架方案,经过对比分析,无论采用哪种方案,工期均难以满足尾水围堰拆除进度要求,而且投资巨大。经多方论证,将设计的现浇混凝土封顶方案改为预制混凝土封顶的方案,不仅解决进度问题,而且节约投资。

【工程进度管理】  管理措施 地下电站工程:主厂房肘管混凝土浇筑分层分块的调整加快施工进度。根据原设计肘管混凝土浇筑分层分块方案,肘管混凝土分二块施工,分层原则上2m,后经各方研究,采用肘管混凝土不分块,分层根据浇筑强度原则上3m~4m一层的方案,这一调整加快了混凝土浇筑工期2~3个月。

  增设主厂房三角区肘管钢衬加快施工进度。地下电站主厂房尾水肘管中心线与机组中心线设计有10°的夹角,原尾水管厂家图纸中肘管钢衬结构出口部位与厂房下游边墙存在“三角区”空缺,对于“三角区”空缺如果采用混凝土施工方式,必须采用满堂脚手架支撑模板的方案,缺点是过流面质量难以保证,抗冲能力较弱,而且模板的制作不能满足现场的进度要求。经多方研究,将该“三角区”空缺采用增设肘管钢衬的方式,由尾水管厂家提供施工详图,制造安装直接委托施工单位进行,加快该部位的施工进度。

  压力钢管增开工作面加快施工进度。受地下洞室现场条件限制,引水系统压力钢管采用卷扬机牵引下滑的方式进行安装,每展开一个安装面均需要全套布置下滑系统。

  3 #施工支洞作为钢管运输及混凝土运输的唯一通道,承担着29×6=174个下滑单元和约17×6=112仓次(下弯段至上弯段部分)的混凝土浇筑施工,并穿插天锚及下滑台车荷载试验,以及材料运输及上弯段钢模台车装、拆等施工。各项作业相互制约,又紧密衔接,施工连续性难以保证。

  对单条钢管安装典型工期进行分析,总工期需要341天(约11.5个月),但考虑到多条钢管同时施工时对总工期的影响,如要确保6条压力钢管在2009年底确保安装完成(不影响地下电站发电目标要求),最后一条压力钢管安装开工时间应安排在2008年12月以前,此时,已开工安装的各条钢管均未结束。由此可见,引水系统压力钢管安装需要6条洞同时进行。

  提前改造尾水钢模台车,加快尾水渐变段混凝土施工进度。按照原尾水洞出口渐变段1、渐变段2混凝土(共20m)混凝土施工方案,采用一台钢模台车进行改造施工,具体为:顶模新制作2套(含支撑系统),边模利用已有的钢模台车边模板,先浇筑渐变段2,全部完成后再更换顶模,浇筑渐变段1。如果采用这种方式,2008年年内不能完成渐变段1混凝土施工。因此提出两套钢模台车同时改造的施工方案,但需新加工一个台车的支撑系统,约需费用50万元,采用该方案使尾水渐变段混凝土施工提前3~4个月,同时对台车顶模钢行桁架系统结构形式进行改进,确保顶、侧模板的回缩量满足提前启动门槽段混凝土施工的条件。

  表孔墩墙恢复:由于高6门机的拆除,使得剩余8个表孔(含排漂孔)墩墙恢复只能采用泵送混凝土的施工方案,为确保2008年汛前完成全部墩墙施工,对原3-3-2方案调整为5-2-1方案,具体为:高6门机拆除→泄20 #表孔~泄22 #表孔120栈桥拆除(五跨)→20 #表孔左墩墙~泄22 #表孔左墩墙及其以左墩墙混凝土施工(五个墩墙)→泄22 #表孔右墩墙~泄23 #坝段深孔120栈桥拆除(三跨)→22 #表孔右墩墙~排漂孔左墩墙混凝土施工(二个墩墙)→排漂孔坝段~右纵2 #坝段栈桥拆除(一跨)→排漂孔右墩墙混凝土施工(一个墩墙)。

   主要形象及工程量完成情况 地下电站: (1)引水系统:上平段混凝土衬砌除3 #支洞占压部位外全部完成;引水斜井轨埂混凝土施工全部完成;29 #机组已完成下平段(一)、下弯段(一)钢管外包混凝土施工;30 #机组完成下平段(一)、(二)和下弯段(一)钢管外包混凝土施工;31 #机组完成下平段(一)、(二)和下弯段(一);32 #机组完成下平段和下弯段钢管外包混凝土施工。压力钢管制作与安装:2008年,压力钢管制作32 #~29 #全部完成,28 #剩G1管节制作,27 #剩余G1-G14管节制作;压力钢管安装形象:32 #吊装G13-G49共37节,定位32节,焊接环缝共20条;31 #机吊装G16-G49共34节,定位34节,焊接环缝共21条;30 #吊装G22-G49共28节,定位26节,焊接环缝共14条,29 #吊装G22-G49共28节,定位26节,焊接环缝共10条,28 #-G40-G49共10个管节扶正。

  (2)主厂房系统:主厂房EL45.0m以下开挖支护(含集水井)于2008年3月25日全部结束;母线竖井开挖支护于2008年7月26日全部结束;岩锚梁预应力锚杆二次张拉、灌浆于2008年1月13日全部结束;安装间安Ⅰ、安Ⅱ段混凝土于2008年5月2日浇筑完毕;桥机轨道二期混凝土于2008年5月20日浇筑完毕;集水井混凝土已浇筑至EL41m;肘管一期混凝土浇筑于2008年7月20日全部结束;29 #~32 #机组肘管二期混凝土全部浇筑完毕,28 #机肘管二期混凝土浇筑完成第三层,27 #机组肘管二期混凝土完成第一层;32 #、30 #机组锥管混凝土部分已浇筑至EL46.5m;31 #、29 #机组锥管混凝土已浇筑至EL44.4m;母线廊道混凝土完成3 #~6 #机组段部位。

  肘管安装:28 #~32 #机组全部吊装完成,27 #机组剩1~3节安装。

  锥管安装:32 #、31 #机组吊装完成,30 #、29 #机组剩1节不锈钢段吊装。

  (3)尾水系统:尾水洞变顶高段混凝土2008年6月全部完成;渐变段混凝土2008年11月全部完成;扩散段底板混凝土2 #洞完成2仓,3 #洞完成4仓,5 #洞完成3仓;门槽段混凝土1 #~6 #洞已全面展开;阻尼井混凝土施工全部完成。

  尾水洞1 #~3 #、5 #洞变顶高段回填灌浆、固结灌浆(底板除外)已完成。2008年地下电站工程量完成情况见表1。

  三期尾工项目:三期下游围堰水下开挖2008年度主要开挖低渠(250m宽)50m以下部位,设计开挖量18万m 3,实际完成13万m 3。由于剩余5万m 3工作量未完成,根据实测水下现状地形,设计进行模型试验,试验结果表明:现状地形不影响右岸机组发电,但地下电站机组全部投产后对右岸电站的出力有一定影响。经研究,剩余部位的水下开挖可待右岸地下电站围堰拆除时一并开挖。

  表孔墩墙恢复施工主要是20 #表孔以右部位,采用5-2-1施工方案,即:高6门机拆除→泄20 #表孔~泄22 #表孔120栈桥拆除(五跨)→20 #表孔左墩墙~泄22 #表孔左墩墙及其以左墩墙混凝土施工(五个墩墙)→泄22 #表孔右墩墙~泄23 #坝段深孔120栈桥拆除(三跨)→22 #表孔右墩墙~排漂孔左墩墙混凝土施工(二个墩墙)→排漂孔坝段~右纵2 #坝段栈桥拆除(一跨)→排漂孔右墩墙混凝土施工(一个墩墙),混凝土量2180m 3,2008年6月完成。

  右岸厂房左山墙恢复2008年10月开始施工,截止2008年底已浇筑5层(3m一层),计划2009年3月完成。

【工程质量管理与控制】  管理措施 推行精品工序、精品仓面奖励活动。开展创“精品”活动,以此作为“消灭顽症 誓创一流”劳动竞赛活动的延伸,从保证工程施工质量入手,通过树立标杆、量化考核、及时奖励等方式,持续强化“一次做到位”和精益求精的质量精品意识。

  推行钢管安装压缝单项设计制度。根据上一节钢管上下左右4点中心的测量数据对下节钢管安装的趋势进行分析,对下节钢管出厂的相关数据提前进行压缝单项设计,以控制压缝间隙,过程控制中环缝间隙按4mm进行控制,对局部间隙大于5mm的部位同时进行处理单项设计,并报监理审核同意后施工。

  2008年下半年,压缝38条,环缝局部间隙最大为10mm,间隙最大值平均为5.9mm。

  编制三期工程金结机电安装案例分析。编写《厂坝二、三期工程金结机电及埋件质量案例汇编》,针对现阶段的安装项目,从汇编中找出相应的案例进行分析和研究,制订金结机电安装测量管理办法,统一各标段的测量基准,加强监理对重要控制点的独立复测,特别加强标段交界面部位测量控制点的沟通与协调;制订压力钢管标段交界面管理办法,重点控制压力钢管与伸缩节、压力钢管与蜗壳的接口关系,提出对接管口的安装精度等要求;制订焊缝返修管理办法,严格控制返修的程序、次数、质量及资料记录。制定项目管理工作流程,明确相关程序。

   质量情况 引水系统 下平(弯)段压力钢管外包混凝土质量控制:开仓前对照仓面设计认真核对资源到位情况,并检查缝面是否二次污染,缝面是否保持湿润,无积水,冲洗洞等模板缝洞是否封堵,底口拉条是否上紧,顶口拉条是否带到位,满足要求后方可开仓;浇筑时须先平仓后振捣,振捣应有序,凡钢筋网下有操作空间的,工人必须下到钢筋网下进行振捣,没有操作空间时,必须使用长柄振捣棒振捣,严禁采用短柄振捣棒“钓鱼”振捣。下料高度控制在1.5m以内,混凝土浇筑坯层厚度不得大于40cm。自密实混凝土与常态混凝土结合部位必须人工振捣;对压力钢管下部45°范围自密实混凝土采用“挤浇法”由一侧进料,向另一侧浇筑,第一坯层应有作业人员进入压力钢管底部进行人工赶料且溜筒须穿过压力钢管下滑轨道。钢管底部浇平后应及时通过检查封头模板排浆孔了解混凝土浇筑密实情况,如发现未浇筑密实应采用软轴振捣器进行振捣直至排浆(气)孔排净浮浆;压力钢管下部加劲环部位和底部反弧段浇筑区,下料时不宜距钢管过近,应用振捣棒赶料逐步填满该部位并加强振捣及复振,以利排气;顶拱泵管与溜筒接头部位应在钢筋网上铺设彩条布,防止浇筑时混凝土料外溢及散落污染仓面;溜筒悬挂须顺直流畅,确保下料顺利。

  引水系统衬砌混凝土2008年评定44个单元,优良42个,合格率100%,优良率95.45%。

  尾水系统 尾水洞变顶高及渐变段衬砌混凝土质量控制:加强泵机的维修和保养,确保三台泵机正常运行(均为高压泵,一台备用),合理配备混凝土搅拌车(若拌和楼开专线宜配四台),并在运输和待料时保持搅拌,在高温季节必须对混凝土搅拌车采取降温措施;泵机下料处派有经验的人员监察,对坍落度过小等不利泵送的混凝土料严禁入泵机。出现异常情况时意见要高度统一并及时处理;钢模台车最底口搭接板作为仓位验收的最后一道工序,将缝面打磨平整冲洗干净,夹双面胶并由监理验收后才能合底口模板;混凝土浇筑要求连续进行,左右侧墙对称浇筑,仓内标明50cm的分层线,控制浇筑上升速度小于1m/h,班浇筑强度不大于180m 3;配备三角耙等分散集中的粗骨料,确保上下游堵头和止水周边粗骨料均匀分布,设专人划分责任区,配备水桶、水瓢等,利用观测窗有序排除混凝土浮浆及泌水;加强钢模台车表面锈污、粘浆打磨处理,然后刷脱模剂。施工过程中加强对模板污染物的处理,补刷脱模剂,顶拱第一层浇筑常态混凝土一次成型,进人振捣,上层铺设自密实混凝土;拆模时间按2天控制,拆模后的冷却水通水及养护严格按温控要求执行;针对钢模台车多次使用后,钢模变形量逐次累积,造成衬砌混凝土体型与设计体型产生偏差较大的情况,要求细致检查分析成因,制订积极有效的体形保证措施,加大措施执行力度,精细化施工管理,提高钢模台车刚度,促使体形质量得到不断提高。同时,通过现场开仓前检查钢模台车模板支撑杆,对弯曲变形的支撑杆及时更换,对未旋紧到位的丝杆进行旋紧直至到位,严格按厂家要求规范操作程序,坚持拆模后、立模时、浇筑前的检测工作,增加模板拉线检查的频次,浇筑时限制上升速度,确保模板支撑体系牢固,控制模板变形。通过上述各种措施、制度的有效实施,有效减小了因钢模台车变型造成的衬砌混凝土型体偏差,尤其是钢模台车搭接角模经过整修加固后,混凝土面衔接平顺,基本消除了错台;泵送混凝土铺设管线长、行程高差大,采用坍落度较大的混凝土料流动性优、可泵性好,但在保证粉煤灰掺量20%不变的前提下,由于水泥、砂用量多,水灰比大,使得表面浮浆较多,要求施工单位在满足泵送条件的情况下适当调小混凝土料塌落度,仓内严格控制振捣工艺,杜绝过振情况,严禁在下料口用振捣棒拖料等,采取一系列优化措施,仓面浮浆产生量得到控制。

  2008年,尾水洞衬砌混凝土评定192个单元,优良177个,合格率100%,优良率92.19%;灌浆工程评定59个单元,优良58个,合格率100%,优良率98.3%。

  主要施工项目:引水2 #施工支洞封堵体顶部回填灌浆,主厂房27 #~32 #机组肘管底部钢支撑回填灌浆及其肘管底部随机固结灌浆孔。尾水27 #-29 #、31 #机组变顶高段顶部回填灌浆顶部及两侧墙固结灌浆,28 #、31 #扩散段无盖重固结灌浆见表2。

  从表2可以看出,4个已施工洞段的平均单位注入量普遍较小,说明洞室顶部衬砌混凝土密实性良好。各部位灌浆结束满7天后,根据灌浆资料对灌区进行钻孔压浆检查,1 #洞布检查孔9个,已施工4个,2 #洞布检查孔10个,3 #洞布检查孔10个,5 #洞布检查孔14个,布检查孔43个,已施工38个,初始10min压入2:1水泥浆液量均小于10L/min,全部合格。检查结果见表3。

  2008年,尾水固结灌浆施工顶供及侧墙2964个孔,灌浆14794m,灌入水泥7010.5kg,平均单位注入量0.47kg/m。

  主厂房系统 肘管混凝土质量控制:为确保肘管下部混凝土浇筑密实和后期回填灌浆正常进行,根据肘管二期混凝土结构特点,制定以下措施进行控制。

  肘管底部开设下料和振捣孔,在孔口溢料并确认混凝土浇筑密实后进行封堵,肘管底部最后一个坯层采用自密实混凝土;开仓前,对埋设在肘管底部的灌浆管和塑料拔管的通畅、密封性进行检查并做好现场标示和备案记录,在混凝土浇筑期间,安排专人对灌浆管和塑料拔管进行检查加气,确保混凝土浇筑完成后拔管能正常拔出;为保证混凝土入仓强度,要求采用2台泵机和2台桥机下料,并在仓内配备足够的振捣设备;妥善处理外来水,安排专人及时排除仓内泌水和浮浆。

  2008年,抽检入仓温度634次,最大14.0℃,最小7.1℃,平均9.8℃;抽检浇筑温度552次,最大18.0℃,最小7.8℃,平均12.63℃,均未出现超温点。混凝土温度计观测温度一般为32℃~35℃,无超温现象。

  2008年,单元工程评定验收571个,合格单元571个,优良单元539个,单元工程优良率为94.4%。具体统计结果见表4。
   压力钢管制作质量 压力钢管制作几何尺寸:出厂的58个摞节、34个单节管口平面度最大偏差3.0mm,管口周长与设计周长最大偏差12mm,管口圆度最大偏差19mm,纵缝对口错边量最大为1mm,纵缝对口错边量最大为3mm,相邻管口周长差最大8mm,全部满足标准。压力钢管制作防腐出厂验收的管节涂装漆膜厚度及针孔质量抽检全部符合标准。

  压力钢管安装质量:2008年1月16日,地下电站引水洞压力钢管开始下滑,至11月底下滑139个单节(不含2 #引水洞11个单元12个节),安装验收118节定位节,里程偏差最大5mm,拟合中心偏差最大5mm,垂直度偏差最大3mm,检测数据合格;其它管节,拟合中心偏差最大10mm,环缝错边最大3.8mm,堆焊后最大间隙4.0mm,检测数据合格。

  2008年4月9日,地下电站引水洞压力钢管现场焊缝开始焊接,至11月底焊接67条环缝,监理独立完成61条环缝探伤抽检,一类焊缝32条总长度1296.947m,环缝UT抽检长度333.6m,抽检比例25.722%,抽检合格率100%;二类焊缝29条总长度1229.919m,环缝UT抽检长度270.5m,抽检比例21.993%,抽检合格率100%。

(乐 丰)
信息来源:中国三峡建设年鉴
发布日期:2009年03月17日