三峡工程左岸引水压力管道土建施工

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三峡工程左岸引水压力管道土建施工

法律快车官方整理更新时间： 2019-12-05 00:03:35 人浏览

导读：

摘要：三峡工程引水压力管道直径大，施工条件复杂，技术含量较高。施工中设计了专用大型模板，应用了热镦粗直螺纹连接、My-box设备、高流态混凝土、拔管施工工艺等多种新方法和新工艺，保证了施工质量和生产进度。分别从模板工程、钢筋制安和混凝土施工三大

摘要：三峡工程引水压力管道直径大，施工条件复杂，技术含量较高。施工中设计了专用大型模板，应用了热镦粗直螺纹连接、My-box设备、高流态混凝土、拔管施工工艺等多种新方法和新工艺，保证了施工质量和生产进度。分别从模板工程、钢筋制安和混凝土施工三大方面叙述了引水压力管道土建施工的特点。

关键词：三峡工程；引水压力钢管；背管；施工

三峡电站引水引水管道内径为12.4 m，具有压力管道直径大、条数多、HD值(H为设计水头，D为管道内径)高等特点，经综合比选，选用钢衬钢筋混凝土联合受力结构，总的安全系数为2.0，钢衬、钢筋各自单独承担全部内水压力时安全系数分别为1.2和0.8，选用Ⅲ级钢筋作为钢管外包环向筋。

引水压力管道布置分为坝内段、坝后背管段及下水平段，桩号自20+024.172至20+123.30，中心轴线安装高程113.584～57.000 m，坝后背管由上弯段、斜直段、下弯段组成，单条钢管全长122.677m。坝内段施工条件较好，施工相对较容易。但在坝后背管和下水平段施工时存在施工空间狭小，钢筋和钢管底部钢衬密集，拉杆较多，且受高程82 m、高程120 m栈桥及压力钢管影响，钢筋安装和混凝土入仓都存在较大的困难，经过施工过程中的不断积累和总结经验，并不断地引进新工艺，引水压力管道施工已经逐渐形成了一套独具特色的施工模式。下面就模板工程、钢筋制安和混凝土施工工艺三大方面阐述三峡工程引水压力管道土建施工的特点。

1 模板工程

1.1 模板设计

三峡二期工程ⅡA标段压力管道的上斜直段和下水平段均为坝内埋管，上弯段至下弯段为2.0 m厚外包混凝土的坝外背管。模板设计为坝外背管的斜直段、上弯段、过渡段部分，按招标文件要求分层,为每层2~3 m。

坝后背管斜直段外包混凝土是半径为8.2 m的倾斜圆柱，坡度1∶0.72，其水平截面是由1/2椭圆和与其相切的线段组成。模板分两部分制作，直线部分做成平行四边形模板两块，圆柱部分按α=18°的圆心角将半圆等分成10块，每块弧长2.5761m，左右各5块，对称于钢管中心线，模板上下口边线为水平面与外包混凝土的椭圆交线，左右边线为顺水流方向的竖直平面和外包混凝土的交线，坡度均为1∶0.72，模板高度按3.0 m分层设计。为方便识别和安装，模板沿钢管中间向两边依次编号为Ⅰ~Ⅵ型模板。

坝后背管上弯段是半径为35m的圆环，通过Y轴与水平面夹角为35.7539°的平面是圆环的起始平面，随高度上升圆环逐渐接入坝后斜坡面。为与斜直段保持一致，上弯段仍按α=18°的圆心角将半圆等分成10块，并以钢管中心为对称线向两边依次编号为A~E型模板。

设计要求对背管的外观按建筑不装修的永久外表面进行施工，如何保证混凝土内实外光是施工中的一大难点，设计时对模板的强度和刚度、模板表面的平整度和光洁度均有较高的要求，并设计了专用围檩，所以加工成型后模板的整体性好，周转次数多。

1.2 模板安装

该套模板整体性强、安装精确度要求高，模板的合理设计和精细的加工工艺为现场的模板质量控制创造了良好的条件。故在实际施工中，解决好模板的变形控制和模板的定位是施工的重点：

1.2.1 模板的变形控制

由于钢模本身自重较大，加上定位锥的使用和背管椭圆截面的特点，使得安装完后模板的整体性和稳定性都很好，并在拆模过程中模板受变形影响很小。 [page]

在实际施工中，采用“样架法”施工，对模板进行调立结合施工能很好的解决模板的变形，其基本原理是：首先要求测量放样点应是本层浇筑高程的投影点或是本层浇筑高程以下30 cm内任意高程的投影点（即任意点），然后根据放样点，经过计算，用钢筋作出样架（也就是设计点位），样架也可作为内支撑使用，最后将模板定位后直接靠在样架上就完成了整个立模过程。这样既省略了调模的工序，又提高了调模的准确度（背管上密集的钢筋网，使先立后调时模板的准确度大大降低），但最重要的是这样做可以尽可能将模板在调模时的人为变形降低到最底程度。

1.2.2 模板的定位

每一块不同规格的圆弧模板，都是根据背管设计体形分解后的尺寸得到的，也就是说背管上任意一点的设计位置在模板上必有一个固定点与其相符，那么当“样架”做出后，怎样找出模板上这个固定的点与“样架”的设计点位对应，这就是模板的定位，也是控制模板质量的另一个重要因素，所以在实际施工中只要控制了背管中心线和模板上部高程就达到了模板准确定位的目的。

背管模板多采用内拉式（斜直段为半悬臂结构）的加固方法，主要就是控制拉杆大小、焊缝及拉杆锚固点符合一般的技术规范要求；模板间的连接全部为螺栓连接，并满足80%以上的连接量；上弯段、过渡段模板竖向圆弧钢管围檩按加工规格不同分类安装于相对应的模板上，以确保围檩紧贴模板。

2 钢筋制安

压力钢管外包钢筋主要由垂直于压力钢管轴线的圆弧主筋和平行于轴线的分布筋组成，圆弧主筋主要由直径32~40 mm的Ⅲ级钢筋组成，分3圈外包压力钢管，由内到外直径依次为13.2 m、15.6 m、16 m，分布筋主要是直径?28的钢筋。钢筋在后方钢筋加工厂按设计加工料表加工成半成品后运至施工现场进行对接安装。钢管距模板或预留槽侧壁的最小距离在2.0~2.3 m之间，由于在1~6#坝段预留槽基岩面上布置了较多的预应力锚墩，前期的钢筋设计在部分预应力锚墩处无法安装，经设计监理后期改进，对钢管外包钢筋的直径进行了局部调整缩小的措施避开了预应力锚墩。

钢筋经施工机械吊运到仓号后，人工倒运是钢筋安装的主要手段，背管施工中的最大单仓钢筋安装量约为90 t，钢筋制安量大，因此合理的对钢筋进行下料、尽量减少钢筋接头以及合理的利用先进的施工工艺是保证工程质量的重要因素。在钢筋焊接方面，若用传统的焊接施工，因管槽底部空间较小，大部分焊缝施焊位置不理想，施工难度大、强度低。钢筋机械连接中的镦粗直螺纹技术在背管钢筋制安的应用较好的解决了这一问题。

镦粗直螺纹连接技术是指将钢筋的连接端先行镦粗，再加工出圆柱螺纹的套筒连接技术。镦粗直螺纹连接技术在反复试验合格后于2001年5月开始应用在三峡工程泄洪坝段，后被逐渐推广和应用在三峡工程的各种部位。镦粗直螺纹钢筋接头按使用要求可分为：标准型、加长型、扩口型、正反丝扣型、加锁母型。适用于直径20~40 mm的Ⅱ、Ⅲ级热轧带肋钢筋,其屈服强度和抗拉强度要求不小于被连接钢筋标准强度的1.15倍，所以镦粗直螺纹钢筋接头在结构中任何部位（包括塑性铰区），其接头百分率也不再受限制，这就方便了施工、节约了钢材，同时也带来了很好的经济效益。

镦粗直螺纹连接技术的另一大优点在于可以先在加工车间镦粗车丝后运输到工地组装，不占用工期；不用电，不用气；现场施工简单易学，普通工人半天可学会；一把管钳可全天候施工；不影响模板施工和模板平整度；施工速度、工作强度、经济效益以及安全性能比传统的焊接工艺和冷挤压连接技术更加优越。大大的提高了背管的施工进度，保证了施工质量和施工的安全性。 [page]

镦粗直螺纹连接技术也能较方便的用于钢筋加工过程中剩余的料头，一般对于2.0 m以上的钢筋料头，在后方钢筋车间合理的利用镦粗直螺纹技术对接成前方安装所需长度的钢筋后再运到施工现场安装，可以最大限度的减少钢筋生产成本，增加经济效益。

3 混凝土施工工艺

在高程82 m以上，因压力钢管外包钢筋较密集，钢管外包混凝土相对于下料来讲空间狭小，且背管位于高程82和高程120钢栈桥的正下方，所以设备无法直接吊罐入仓。另外压力钢管安装完后，上弯段、下弯段、上平段、下平段部位压力钢管底部混凝土浇筑的质量保证也是急需解决的难题之一。经过多方借鉴和论证， My-box设备技术的利用解决了入仓设备的不足，高流态混凝土的应用解决了钢管底部不易振捣的难题，拔管施工工艺的应用进一步保证了压力钢管底部混凝土的质量。

3.1 My-box设备在混凝土浇筑中的应用

入仓设备的完善是混凝土浇筑强度和质量保证的极为重要的一环，在引进My-box设备技术以前，仓位的浇筑入仓设备主要是门机吊罐辅以溜槽、溜筒等辅助设备入仓，入仓手段较为单一，尽管使用了较高塌落度的二级配混凝土，但仍存在下料较慢，入仓强度较难保证等情况，混凝土浇筑仓面工艺设计中只能按台阶法浇筑设计。下料过程中，如果溜槽、溜筒搭设较长，则混凝土入仓后容易出现骨料分离，人工处理较慢，振捣不易，浇筑质量也就较难保证。My-box设备技术的引进较好的解决了这两方面的问题。

背管施工中的My-box设备上部为一小型授料斗，下接钢溜管，钢溜管每延伸12~15m就安装一个My-box对混凝土进行二次拌和，以保证混凝土入仓后不发生骨料分离。

背管混凝土施工在高程82.0~118.92 m之间门机基本无法吊罐入仓，在高程120 m栈桥桥面的上下游对照浇筑仓号各开两个孔，将My-box设备放置在相应的孔里，并在仓内My-box设备的出口处搭设简易的溜槽，即可利用侧卸车在高程120 m栈桥上直接下料入仓，确保了入仓强度，使平铺法施工在背管仓号顺利实施。

3.2 背管混凝土浇筑中的质量控制

引水压力钢管底部回填时，在上弯段、下弯段、上平段、下平段部位混凝土怎样入仓及入仓后怎样保证混凝土能振捣密实，在钢管底部不形成架空或脱空，是一个重要的技术问题，在施工中采用了高流态混凝土和拔管法施工回填灌浆两大新技术，保证了钢管底部的回填质量。

3.2.1 高流态混凝土

高流态混凝土的配合比是我国与日本前田工业株式会社合作，按照《水工混凝土试验规程》（SD105-82）和日本《土木学会高流态混凝土施工指南》（JISA1101）设计，使用三峡主体工程原材料，根据试验确定的配合比（见表1），该配合比试验时在不振捣的情况下，混凝土强度、抗冻、抗渗等指标满足设计要求，现场应用有较好的流动性，满足钢管底部回填浇筑要求。

表1 高流态混凝土配合比

标号级配扩散度

(cm)

塌落度

(cm)

含气量

(%)

水灰比沙率

(%)

煤灰掺量

(%)

外加剂掺量(%) 用水量(kg/m3)

DH9 ZB-1A

R28250D250S10 二 60±5 25～27 4.5～5.5 0.37 44 30 0.04 0.8 160

钢管底部回填浇筑时，对于下平段和下弯段的施工，在钢管两侧搭设溜槽或溜筒，采用门机挂吊罐转溜槽或溜筒入仓；对于上平段和上弯段的施工，在高程120栈桥上通过My-box设备利用侧卸车直接下料入仓，下高流态前在钢管底部浇筑常态二级配混凝土并振捣密实，同时在钢管两侧浇筑常规混凝土形成台阶，然后从一侧开始填充高流态混凝土，并进行平仓振捣，直至钢管底部浇筑密实。 [page]

3.2.2 拔管法施工工艺

在钢管底部采用高流态混凝土浇筑的同时，为防止仍有脱空或架空，还采取了回填灌浆措施，钢管底部回填灌浆如采用常规的在钢管壁上开孔的方法，则存在钢管壁上需开孔的数量较多、开孔控制的脱空面积较小、后期处理钢管壁上的孔较麻烦等诸多不足，所以在施工中采用了线出浆形式的拔管施工方法。

拔管法施工过程为：将塑料软管加工成可充气的拔管，在浇筑前将拔管在钢管外壁安装加固，层间装硬塑管并充满气，待混凝土浇筑完硬化后，将拔管内的气体放出并从混凝土中拔出，在紧贴钢管壁中的混凝土中形成连通的灌浆支管，将支管用硬塑管连接在塑料灌浆主管上，并将灌浆主管引入廊道，即可形成钢管底部的回填灌浆系统。

拔管法施工中钢管底部相对于钢管圆心，圆心角为120°范围内全部设灌浆支管，每两个压力钢管加劲环之间安装两根拔管形成灌浆支管，混凝土浇筑完60 d后进行回填灌浆，灌浆前用锤击法检查脱空范围和脱空面积并作好标记和记录，在回填灌浆结束14 d后对照前面的检查情况，用锤击法检查灌浆质量的效果。在已施工的1~6#压力钢管下弯段和下平段经回填灌浆后检查，灌浆前所发现的脱空部位灌浆后混凝土与钢管之间连接良好，混凝土浇筑质量得到了很好的保证。

混凝土浇筑完后，按照常规要求及时对背管内部通冷却水，外部及时进行养护和保温，以确保混凝土的后期质量。

背管施工是压力钢管施工中的难点，施工技术要求高，质量要求严，施工进度较难保证。在三峡左岸厂房坝段背管施工中，由于采取了合理的施工措施和技术方案以及大量新技术和新工艺的应用，确保了三峡工程一流的施工质量，提高了施工进度，取得了满意的效果。

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