陈兴军 罗应军 朱建华
(湖北大禹建设股份有限公司,湖北 武汉 430061)
在大坝混凝土趾板斜坡坡面进行帷幕灌浆施工时,一般要在趾板斜坡坡面搭设钢管脚手架灌浆平台,对趾板进行灌浆施工。施工过程要不断安装、拆卸灌浆平台,频繁吊装灌浆机等设备。三塔寺水库大坝采用自行式施工平台技术进行趾板斜坡坡面灌浆施工。该施工技术,以节约成本和方便施工为原则,平台通过自行设计、选材、加工形成。不仅改善了灌浆施工条件,取得了良好的灌浆效果,提高了工作效率,又减少了施工成本,节约了施工工期,同时能保障施工人员和设备安全,施工效果良好,工程效益明显。
三塔寺水库的工程任务为以城镇供水为主,兼顾防洪和农田灌溉等综合利用。工程设计供水人口22万人,农田灌溉面积5.18万亩。三塔寺水库承雨面积18.07km2,总库容2184万m3。三塔寺水库工程为Ⅲ等中型规模。
三塔寺水库大坝采用混凝土面板堆石坝,坝顶高程201.30m,趾板处河床建基面高程140.00m,最大坝高61.30m,坝顶宽7.00m,坝顶长297.41m。上游坝坡1∶1.4,下游坡1∶1.3。大坝混凝土趾板采用贴坡板式结构,设计宽5.0m、厚0.6m,采用C30二级配混凝土。左岸趾板长度104.56m,坡比1∶1.41;右岸趾板长度196.05m,坡比1∶2.56、1∶42。河床和两岸趾板基础均坐落于弱风化基岩,趾板基础采用三排帷幕灌浆防渗处理,梅花形布孔,孔距3.0m,排距1.25m,帷幕灌浆共计2703孔,灌浆长度16218m。趾板与面板由周边缝止水相连,是混凝土面板堆石坝防渗体系的重要组成部分。大坝趾板、帷幕灌浆孔布置见图1~图3。
图1 趾板横剖面(单位:cm)
图2 趾板帷幕灌浆孔位平面布置(单位:cm)
图3 大坝趾板平面布置(高程单位:m;尺寸单位:cm)
斜坡坡面自行式灌浆施工平台利用相似三角形(直角三角形)原理,加工制作整体移动平台,与斜坡接触形成水平灌浆施工平台,使钻探灌浆始终处在一个水平面进行施工。由电力驱动卷扬机,液压自动控制灌浆施工平台迎趾板斜坡坡面自行上下移动,达到方便频繁变换施工孔位目的。施工平台主要由导轨、施工平台、卷扬拉升设备、液压控制装置、自行式自动锁定装置、手动调节底座坡比装置以及安全防护围栏等部分组成。自动锁定装置采用液压抱闸技术,保证移动平台的安全稳定性。斜坡坡面自行式灌浆施工平台主要组成见图4。
图4 斜坡坡面自行式灌浆施工平台 (单位:cm)
导轨制作、安装固定→平台制作、安装→卷扬设备安装→施工平台固定→钻机吊装到位→系统调试→钻孔、灌浆→施工平台自行迁移→下一处钻孔、灌浆。
a.导轨应保证一定的强度、刚度和顺直度,在导轨制作及安装过程中,材料选择既要保证施工平台滑移过程的承载力及钻机施工中的振动要求,又要保证整体施工平台总的安全重量,滑升的阻力也是重点考虑的问题。特别注意导轨布设边线必须距钻灌轴线20cm以上。导轨沿斜坡坡面直顺布置,不应出现明显弯曲。
b.平台应在趾板最低高程位置进行拼装,如在趾板中段拼装,必须在施工平台下游面采用锚筋固定,防止施工平台整体下滑造成安全事故。
c.平台拼装完成后根据趾板实际坡比采用液态装置对坡度进行调节,使平台与趾板坡面贴坡结合,并处于水平状态。
d.卷扬设备所用钢丝绳必须在导轨及平台间设置滚筒以及导向装置,避免钢丝绳移动时直接与混凝土面摩擦,减小钢丝绳磨损,以免降低运行安全系数。
e.通过在坝顶埋设混凝土锚固结构安装固定滑轮。
f.平台在上下升降过程中,严格控制滑动速度,不得超过0.5m/min。
g.可通过人工在平台上左右调整钻机位置至主排或者副排钻灌轴线上,然后启动卷扬设备将平台在斜坡坡面上沿导轨上下移动到孔位上方,便可试钻,开始施工。
a.施工简单、效率高。在斜坡坡面进行钻灌施工作业时一般需用脚手架搭设施工平台。由于基础灌浆一般沿轴线布置,采用分Ⅲ序帷幕灌浆、分序Ⅱ固结灌浆加密方式,采用常规钻灌作业平台施工,需不断拆卸安装平台,频繁吊装钻机等设备,不但浪费大量人工、材料,且施工效率低下,严重影响工期。本施工技术较好地解决了这些问题,只需启动卷扬和自动锁定装置,几分钟就可移动到另一个孔位进行钻灌施工。
b.制作简便、质量有保证。斜坡坡面自行式施工平台技术采用全焊接工艺,整体性好,刚度高,能自动行走、自动锁定,自重大,能确保钻孔时的稳定性,能较好控制钻孔偏斜率和减小施工作业面的抬动应力。
c.施工效率高、可缩短工期。斜坡坡面自行式施工平台移动灵活,免去了钻灌分序作业频繁移动产生的大量工作,尤其对待凝时间较长的孔位,无须等待,可移动平台至其他同序孔施工。消除了因赶工期导致待凝时间不足、扫孔复灌的质量隐患,同时大大缩短了工期。
d.适应性强。斜坡坡面自行式施工平台前端采用轴销连接,尾端铅直固定采用方牙螺杆连接,可根据不同坡比手动调节,且加装锁片装置,使平台具有可调节性及稳固性,能适应各种坡比施工,达到重复使用和普遍应用的目的。
e.采用多重防护、安全可靠。斜坡坡面自行式施工平台具有三重防护措施:①卷扬设备有断电瞬时抱闸装置;②液压自动锁定装置夹持爪用硬质毛面橡胶板铆固而成,且有足够大的接触面,增加了摩擦系数;③平台稳定后,采用钢绞索和锚桩牵引固定,确保平台100%不滑动,且周围的安全防护围栏永久性存在,消除了工人因反复拆装安全设施思想松懈引起的安全隐患。
f.有利于文明施工。斜坡坡面自行式施工平台施工面积固定,空间利用率高,杜绝了常规坡段施工时大量材料乱堆乱放的现象,促进了文明施工。
a.导轨选用轻型工字钢轨,轨轮与之匹配。平台垂直支撑及水平铺设采用[100槽钢,斜撑及剪刀撑采用φ48.3×3.6mm钢管脚手架,平台周边安全防护采用方钢及密织安全网。
b.平台移动牵引选用8t级卷扬设备,液压自动锁定装置自行制作安装。施工平台面积为2m×2.5m(可根据趾板排距设定),钻机根据钻灌要求配置。
斜坡坡面自行式施工平台必须按拟定的设备、材料计划制作安装,材料要满足强度刚度要求,卷扬机等设备要按规定型号配置,特别是卷扬机转速要严格按变速比控制。移动定位装置按设计孔位布置,确保钻孔孔位符合规范和设计要求,平台刚度要高,重量要大,保证钻孔时的稳定性,控制好钻孔偏斜率和施工作业面的抬动应力。
a.在施工现场进出口、电源、机械设备附近设置安全标识,提醒非施工人员勿进入现场。
b.进入施工现场的人员,必须按规定穿戴好安全防护用品和必要的安全防护用具。
c.特种作业人员(如地质钻机操作手、电工等)必须经培训考试合格后持证上岗。
d.焊、割作业与氧气、乙炔瓶等物品的距离不得小于10m,与易燃易爆物品的距离不得小于30m。
e.严格执行机械设备定期保养制度,严禁机械设备超负荷运行。
f.所有施工设备、材料码放整齐,废弃材料应集中处理,不得随地乱扔。
g.废水、废浆经沉淀后才能排放。
h.施工期间,节约使用水、电和原材料等。
2015年11月至2017年4月,在大悟县三塔寺水库工程建设中,采用斜坡坡面自行式施工平台技术对大坝左、右岸混凝土趾板进行灌浆施工,满足了大坝在汛前脱险的要求,保证了灌浆施工质量,加快了施工工期,未发生一起安全事故。大坝于2017年10月9日正式通过下闸蓄水验收,开始蓄水。左、右岸趾板灌浆工程28个单元工程全部合格,此分部工程质量达到优良等级。
采用斜坡坡面自行式灌浆施工平台进行大坝趾板灌浆施工比搭设常规脚手架施工速度加快了30%~40%;一套斜坡坡面自行式灌浆平台造价约为45万元,脚手架施工平台造价包括人工、材料费预算约90万元,节约了成本45万元,节约率达50%。
斜坡坡面自行式施工平台技术特别适用于各类大坝趾板斜坡坡面和混凝土重力坝廊道内斜坡坡面的固结、帷幕钻灌施工,也可用于其他斜坡坡面灌浆施工,适用坡比大于1∶1的斜坡坡面。在大悟县三塔寺水库、建始县木桥河水库、竹溪县白沙河电站中低坝的左、右岸趾板灌浆施工中成功应用,取得良好的效果,表现出了诸多优点,可为其他同类工程的施工提供参考和借鉴,但在坝高大于100m的高坝施工中应用还需进一步研究、论证。