论文部分内容阅读
【摘 要】 西安市李家河水库引水工程位于西安市蓝田县，水库枢纽位于西安市东南约68km的蓝田县玉川乡李家河村灞河支流辋峪河上，坝址距蓝田县城23km，是解决西安市东部用水紧张的骨干供水工程之一。本文主要讨论塔身砼施工控制。
【关键词】 放水塔；施工方案；施工布置
引言：
水库放水塔紧靠引水洞进口，坐落于引水洞进口的山体上，由塔基础、塔身、闸房三部分组成，放水塔整体高度为64m其中塔基2m，塔身52m，闸房10m，施工内容包括基础石方开挖，模板安装、钢筋制安、砼浇筑、金属结构件制安、电器设备安装等。
一、风、水、电和施工道路布置
放水塔上游有长约20米宽10米的开挖山体形成的场地，场地由一条长约400m宽2.5-3米的临时道路与外界连接。场地右侧为坡度陡峭的山体，场地左侧坡度较缓，放水塔左边100m处坡顶有一处人工开挖的平台，平台上游有一台业主提供350kwa的变压器作为施工电源，一台20m3的空压机作为施工用风，一台4吋水泵自辋川河向一个容量35m3的水箱抽水为作为施工用水的来源。
二、砼施工方案及工艺
本工程放水塔砼2755m3，设计标号为C25F200P6。放水塔砼施工，先底板后塔身，分层分块按不同部位原则进行。放水塔高64m，放水塔底板砼一次浇筑，闸室一次浇筑，第一仓塔身按4.5m浇筑，此后塔身按照3m分仓浇筑，砼接缝出按照设计要求凿毛、设置键槽。
2.1砼浇筑施工机械布置
经计算放水塔砼的最大浇筑强度，选用两台500型卧轴式强制拌和机和一台1200型的自动配料机作为拌合设备，砼泵送入仓，其它辅助性设备为1台C7022塔式起重机。将塔机布置在放水塔进口回填砼平台上，C7022塔机工作幅度为15～40m，最大起重量为16t，用以起吊模板及其他。
2.2放水塔砼施工工艺
（1）基岩清面及施工缝面处理
放水塔基础浇筑前，必须按规范要求清除建基面或结合面上的杂物，用高压风冲干净，使建基面无杂物，无污垢，无积水，并在砼浇筑前保持清洁、湿润。对于分层浇筑的砼，原砼表面凿毛，清理干净，自检合格后，书面报验监理工程师进行验收，验收合格后方可进行下道工序。
（2）立模板
放水塔砼浇筑仓高3m，塔基采用镜面板拼装，塔身采用定做的定型钢模板拼装。组合钢模板起吊采用C7022塔机。放水塔进水侧墙圆弧段采用钢木组合模板。
模板安装前，首先测量放线，关键部位可多设控制点，依据测量成果和施工规范进行安装。由吊车、木模工配合拆装，经复测合格后加固稳定。
每次安装模板前，将模板表面粘结的杂物清理干净并刷涂脱模剂。
（3）埋件安装
安装前按图纸对预埋件的规格、型号、尺寸、材料进行检查，无误后再按施工详图及施工技术要求进行安装。安装时位置做到准确，用钢筋和型钢加固牢固。
在砼浇筑过程中随时检查止水等预埋件的准确位置，发现问题及时处理。
（4）砼运输、入仓、浇筑
放水塔砼由泵送入仓内，人工分层平仓振捣密实，且均匀上升。
泵送砼按照SDJ207-82中的有关规定，保证泵送砼工作的连续性。
建筑物建基面验收合格后，进行砼浇筑。岩基上的杂物、泥土及松动岩石应清除冲洗干净并排除积水，清洗后的基础面在砼浇筑前保持洁净和湿润。在浇筑第一层砼前，先铺一层2～3cm厚的水泥砂浆，砂浆标号、水灰比与砼的标号、浇筑强度相适应，铺设施工工艺应保证砼与基岩结合良好。
各仓按照现场实际情况及砼拌合能力，仓内选用平铺法浇筑，每层铺料厚度20～30cm左右，砼入仓内后，采用Φ70和Φ100型插入式振捣器及时振捣密实。小仓面和钢筋密集的部位采用Φ50型电动软轴振捣器或Φ30型电动软轴振捣器。浇筑砼时，严禁在仓内加水。若发现砼和易性较差，必须采取加强振捣等措施，以保证质量。浇入仓面的砼应随浇随平仓，不得堆积。仓内若有粗骨料堆迭时，应均匀地摊铺于砂浆较多处，但不得用水泥砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。砼浇筑期间，如果表面泌水较多，应及时清除。严禁在模板上开孔放水，以免带走灰浆。
浇筑砼应使用振捣器捣实到可能的最大密实度。每一位置的振捣时间以砼不再显著下沉，不出现气泡，并开始泛浆时为准。但应避免过振。振捣操作应严格按操作规程执行。振捣器距模板的垂直距离不小于振捣器的有效半径的1/2，并不得触动钢筋及预埋件。浇筑的第一层砼以及在两罐砼卸料后的接触处应加强平仓振捣。结构物设计顶面的砼浇筑完毕后，使其平整，高程符合施工详图的规定。
（5）浇筑层施工缝面的处理
在浇筑分层的上层砼层浇筑前，对下层砼的施工缝面进行凿毛处理，清除掉老砼表層的水泥浆薄膜和松弱层，缝面无乳皮，并冲洗干净，排除积水。已浇好的砼强度未达到2.5MPa前，不得进行上一层砼浇筑的准备工作。
（6）砼面的修整、修饰
砼浇筑块成型后的偏差不得超过模板安装允许偏差，特殊部位按照施工图纸的规定。拆完模板后要加强保护砼表面和棱角，分层接茬处采用砂轮打磨机打磨平整，所有外露钢筋头用切割机割掉并磨平。
砼表面蜂窝凹陷或其他损坏的砼缺陷，在修补前必须用钢丝刷或高压水冲刷缺陷部分，或凿去薄弱的砼表面，用水冲洗干净，采用比原砼强度高一等级的砂浆、砼或其它填料填补缺陷处，并予抹平，修整部位应加强养护，确保修补材料牢固黏结，色泽一致，无明显痕迹。门槽二期砼施工采用泵送入仓，二期砼施工同埋件相穿插。
1）门槽底坎二期砼：用泵送砼入仓，因底坎钢衬底板砼不易密实，故增设排气孔，边振捣、边检查脱空部位，直至排气孔出浆无脱空部位时止。砼达到强度后，再次检查，如有脱空，应补灌水泥浆，然后割除外露管，封焊，打磨。 2）闸门槽二期砼：由塔机运至受料平台，人工铲料，通过溜槽入仓，浇筑高3m。
2.3放水塔牛腿浇筑
由于牛腿突出于放水塔塔体且自重较大（约40t），对模板支撑体强度及稳定性要求较高。经我部技术人员查阅相关资料，参考类似工程施工方案后制定了以下牛腿模板支撑施工方案。
（1）在放水塔塔身高程873.500和877.500处以塔身下游右角为起点，分别沿下游墙体间隔0.9m预埋4块0.55×0.35厚度为12mm的钢板，分别沿右侧墙体间隔1.1m预埋4块相同规格的钢板。预埋时钢板外面低于模板面1cm，钢板背面焊接6根直径22mm的钢筋作为锚接筋，钢筋与钢板双面焊，焊接长度为22cm，锚固长度为1m。
877.5处的钢板上焊接H200×150×6×9的型钢作为牛腿支撑体的主梁，主梁轴线平行于牛腿轴线，主梁长度和分布宽度均宽于牛腿0.6m，主梁间每间隔0.5m布置一条同样规格型钢作为次梁。在主梁顶端和873.500处的钢板间焊接H200×150×6×9的型钢作为支撑体的立撑，承受从主梁传递下来的压力，由于立撑长径比较大，为防止立撑在受力后产生弯曲变形，在立撑中线处至877.5处钢板间焊接100×100×4的方管，用来加强立撑的刚度。
（2）在放水塔塔身下游右角高程878.500墙体内预埋三根6m长的H200×150×6×9的型钢，在安装牛腿模板时将用于固定模板的对拉螺丝的一段焊接于预埋型钢上，保证模板在受到砼浇筑时产生的侧压力时不变形。
2.4、牛腿砼及施工荷载计算书
牛腿底模板面积为8.3m2，低于本次浇筑砼顶面3.773m，砼自重为24KN/m3，参考砼施工手册，考虑到施工人员及设备荷载和振捣砼时产生的荷载时应在砼荷载数值乘以1.4的系数。牛腿底模板荷载为24×3.773×1.4×8.3=1052KN。
支撑体系共设8条主梁，则每条主梁承受荷载为131.5KN。
2.5、主梁受力分析
支撑体系共设8条主梁，两侧主梁总长度为4m，立撑位置在3.4m处，梁上安装有4根直径5cm钢管作为模板支撑。考虑到两侧主梁长度最长，若两侧主梁强度满足使用，则其余主梁强度均足够使用要求。
主梁受力图如下
F3×sin75°×3.4-32.9×sin45°×（0.85+1.7+2.55+3.4）=0
F3=58.07KN
F1=32.9×sin45°×4-F3×sin75°=32.83KN
F2=32.9×cos45°×4-F3×cos75°=8.23KN
主梁剪力图
主梁弯矩图
H200×150×6×9的抗弯截面模量为276.57cm3，弹性模量为200GPA，面积为37.92cm2。
主梁最大弯曲正应力为
δ=36.04×1000×1000÷（276.57×10-6）=130.03MPA<235MPA
主梁弯曲半径为R=276.57×10-6×200×109÷（36.04×1000）=1399.3m
挠度为1mm，满足使用。
三、立撑受力分析
立撑受到主梁的轴力为58.07KN，H200×150×6×9的惯性矩506.57cm4，根据欧拉公式计算立撑的临界荷载为
P=π2×506.57×10-8×200×109÷（0.5×6）2÷1000=1109KN>58.07KN，满足使用。
四、高程877.500预埋钢板受力分析
根据力与反作用力相等方向相反的原理，参照主梁受力分析结果，F1=32.83KN
F2=8.23KN
F1由预埋钢板直径22mm锚固钢筋的剪切力抵抗，锚固钢筋的最大抗剪切强度为0.011×0.011×π×6×335×106÷1000×0.7（经验系数）=534KN>F1，满足使用要求。
F2由预埋钢板直径22mm锚固钢筋与C25砼的握裹力抵抗，根据砼施工规范规定：C25砼锚固钢筋的长度为40d时钢筋可发挥其最大抗拉强度。我部锚固钢筋长度为1m，锚固钢筋抗拔力为
0.011×0.011×π×6×335×106÷1000=763KN>F2，满足使用要求。
五、高程873.500预埋钢板受力分析
根据力与反作用力相等方向相反的原理，F1大小等于立撑所受轴力，方向相反，F1=58.07KN
F1的水平分力由C25砼承担
F1水平分力=58.07×sin15°=15.03KN
钢板面积为0.55×0.35=0.19m2，C25砼7天抗压强度按照12MPA考虑
C25砼可承受压力为0.19×12=2280KN>F1水平分力，满足使用要求。
F1的垂直分力由锚固钢筋承受
F1垂直分力=58.07×cos15°=56.1KN
锚固钢筋的最大抗剪切強度为0.011×0.011×π×6×335×106÷1000×0.7（经验系数）=534KN>F1垂直分力，满足使用要求。
六、焊接要求
按照钢结构焊接规范，聘请有高级职称的技师进行焊接，焊接完毕后对焊缝进行逐个检验，保证焊接达到规范及使用要求。
李家河水库放水塔工程施工经过精心论证，最后按照此方案进行施工，施工过程中严格控制各种参数，施工质量优良，特别是垂直度控制误差仅为4mm。
【关键词】 放水塔；施工方案；施工布置
引言：
水库放水塔紧靠引水洞进口，坐落于引水洞进口的山体上，由塔基础、塔身、闸房三部分组成，放水塔整体高度为64m其中塔基2m，塔身52m，闸房10m，施工内容包括基础石方开挖，模板安装、钢筋制安、砼浇筑、金属结构件制安、电器设备安装等。
一、风、水、电和施工道路布置
放水塔上游有长约20米宽10米的开挖山体形成的场地，场地由一条长约400m宽2.5-3米的临时道路与外界连接。场地右侧为坡度陡峭的山体，场地左侧坡度较缓，放水塔左边100m处坡顶有一处人工开挖的平台，平台上游有一台业主提供350kwa的变压器作为施工电源，一台20m3的空压机作为施工用风，一台4吋水泵自辋川河向一个容量35m3的水箱抽水为作为施工用水的来源。
二、砼施工方案及工艺
本工程放水塔砼2755m3，设计标号为C25F200P6。放水塔砼施工，先底板后塔身，分层分块按不同部位原则进行。放水塔高64m，放水塔底板砼一次浇筑，闸室一次浇筑，第一仓塔身按4.5m浇筑，此后塔身按照3m分仓浇筑，砼接缝出按照设计要求凿毛、设置键槽。
2.1砼浇筑施工机械布置
经计算放水塔砼的最大浇筑强度，选用两台500型卧轴式强制拌和机和一台1200型的自动配料机作为拌合设备，砼泵送入仓，其它辅助性设备为1台C7022塔式起重机。将塔机布置在放水塔进口回填砼平台上，C7022塔机工作幅度为15～40m，最大起重量为16t，用以起吊模板及其他。
2.2放水塔砼施工工艺
（1）基岩清面及施工缝面处理
放水塔基础浇筑前，必须按规范要求清除建基面或结合面上的杂物，用高压风冲干净，使建基面无杂物，无污垢，无积水，并在砼浇筑前保持清洁、湿润。对于分层浇筑的砼，原砼表面凿毛，清理干净，自检合格后，书面报验监理工程师进行验收，验收合格后方可进行下道工序。
（2）立模板
放水塔砼浇筑仓高3m，塔基采用镜面板拼装，塔身采用定做的定型钢模板拼装。组合钢模板起吊采用C7022塔机。放水塔进水侧墙圆弧段采用钢木组合模板。
模板安装前，首先测量放线，关键部位可多设控制点，依据测量成果和施工规范进行安装。由吊车、木模工配合拆装，经复测合格后加固稳定。
每次安装模板前，将模板表面粘结的杂物清理干净并刷涂脱模剂。
（3）埋件安装
安装前按图纸对预埋件的规格、型号、尺寸、材料进行检查，无误后再按施工详图及施工技术要求进行安装。安装时位置做到准确，用钢筋和型钢加固牢固。
在砼浇筑过程中随时检查止水等预埋件的准确位置，发现问题及时处理。
（4）砼运输、入仓、浇筑
放水塔砼由泵送入仓内，人工分层平仓振捣密实，且均匀上升。
泵送砼按照SDJ207-82中的有关规定，保证泵送砼工作的连续性。
建筑物建基面验收合格后，进行砼浇筑。岩基上的杂物、泥土及松动岩石应清除冲洗干净并排除积水，清洗后的基础面在砼浇筑前保持洁净和湿润。在浇筑第一层砼前，先铺一层2～3cm厚的水泥砂浆，砂浆标号、水灰比与砼的标号、浇筑强度相适应，铺设施工工艺应保证砼与基岩结合良好。
各仓按照现场实际情况及砼拌合能力，仓内选用平铺法浇筑，每层铺料厚度20～30cm左右，砼入仓内后，采用Φ70和Φ100型插入式振捣器及时振捣密实。小仓面和钢筋密集的部位采用Φ50型电动软轴振捣器或Φ30型电动软轴振捣器。浇筑砼时，严禁在仓内加水。若发现砼和易性较差，必须采取加强振捣等措施，以保证质量。浇入仓面的砼应随浇随平仓，不得堆积。仓内若有粗骨料堆迭时，应均匀地摊铺于砂浆较多处，但不得用水泥砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。砼浇筑期间，如果表面泌水较多，应及时清除。严禁在模板上开孔放水，以免带走灰浆。
浇筑砼应使用振捣器捣实到可能的最大密实度。每一位置的振捣时间以砼不再显著下沉，不出现气泡，并开始泛浆时为准。但应避免过振。振捣操作应严格按操作规程执行。振捣器距模板的垂直距离不小于振捣器的有效半径的1/2，并不得触动钢筋及预埋件。浇筑的第一层砼以及在两罐砼卸料后的接触处应加强平仓振捣。结构物设计顶面的砼浇筑完毕后，使其平整，高程符合施工详图的规定。
（5）浇筑层施工缝面的处理
在浇筑分层的上层砼层浇筑前，对下层砼的施工缝面进行凿毛处理，清除掉老砼表層的水泥浆薄膜和松弱层，缝面无乳皮，并冲洗干净，排除积水。已浇好的砼强度未达到2.5MPa前，不得进行上一层砼浇筑的准备工作。
（6）砼面的修整、修饰
砼浇筑块成型后的偏差不得超过模板安装允许偏差，特殊部位按照施工图纸的规定。拆完模板后要加强保护砼表面和棱角，分层接茬处采用砂轮打磨机打磨平整，所有外露钢筋头用切割机割掉并磨平。
砼表面蜂窝凹陷或其他损坏的砼缺陷，在修补前必须用钢丝刷或高压水冲刷缺陷部分，或凿去薄弱的砼表面，用水冲洗干净，采用比原砼强度高一等级的砂浆、砼或其它填料填补缺陷处，并予抹平，修整部位应加强养护，确保修补材料牢固黏结，色泽一致，无明显痕迹。门槽二期砼施工采用泵送入仓，二期砼施工同埋件相穿插。
1）门槽底坎二期砼：用泵送砼入仓，因底坎钢衬底板砼不易密实，故增设排气孔，边振捣、边检查脱空部位，直至排气孔出浆无脱空部位时止。砼达到强度后，再次检查，如有脱空，应补灌水泥浆，然后割除外露管，封焊，打磨。 2）闸门槽二期砼：由塔机运至受料平台，人工铲料，通过溜槽入仓，浇筑高3m。
2.3放水塔牛腿浇筑
由于牛腿突出于放水塔塔体且自重较大（约40t），对模板支撑体强度及稳定性要求较高。经我部技术人员查阅相关资料，参考类似工程施工方案后制定了以下牛腿模板支撑施工方案。
（1）在放水塔塔身高程873.500和877.500处以塔身下游右角为起点，分别沿下游墙体间隔0.9m预埋4块0.55×0.35厚度为12mm的钢板，分别沿右侧墙体间隔1.1m预埋4块相同规格的钢板。预埋时钢板外面低于模板面1cm，钢板背面焊接6根直径22mm的钢筋作为锚接筋，钢筋与钢板双面焊，焊接长度为22cm，锚固长度为1m。
877.5处的钢板上焊接H200×150×6×9的型钢作为牛腿支撑体的主梁，主梁轴线平行于牛腿轴线，主梁长度和分布宽度均宽于牛腿0.6m，主梁间每间隔0.5m布置一条同样规格型钢作为次梁。在主梁顶端和873.500处的钢板间焊接H200×150×6×9的型钢作为支撑体的立撑，承受从主梁传递下来的压力，由于立撑长径比较大，为防止立撑在受力后产生弯曲变形，在立撑中线处至877.5处钢板间焊接100×100×4的方管，用来加强立撑的刚度。
（2）在放水塔塔身下游右角高程878.500墙体内预埋三根6m长的H200×150×6×9的型钢，在安装牛腿模板时将用于固定模板的对拉螺丝的一段焊接于预埋型钢上，保证模板在受到砼浇筑时产生的侧压力时不变形。
2.4、牛腿砼及施工荷载计算书
牛腿底模板面积为8.3m2，低于本次浇筑砼顶面3.773m，砼自重为24KN/m3，参考砼施工手册，考虑到施工人员及设备荷载和振捣砼时产生的荷载时应在砼荷载数值乘以1.4的系数。牛腿底模板荷载为24×3.773×1.4×8.3=1052KN。
支撑体系共设8条主梁，则每条主梁承受荷载为131.5KN。
2.5、主梁受力分析
支撑体系共设8条主梁，两侧主梁总长度为4m，立撑位置在3.4m处，梁上安装有4根直径5cm钢管作为模板支撑。考虑到两侧主梁长度最长，若两侧主梁强度满足使用，则其余主梁强度均足够使用要求。
主梁受力图如下
F3×sin75°×3.4-32.9×sin45°×（0.85+1.7+2.55+3.4）=0
F3=58.07KN
F1=32.9×sin45°×4-F3×sin75°=32.83KN
F2=32.9×cos45°×4-F3×cos75°=8.23KN
主梁剪力图
主梁弯矩图
H200×150×6×9的抗弯截面模量为276.57cm3，弹性模量为200GPA，面积为37.92cm2。
主梁最大弯曲正应力为
δ=36.04×1000×1000÷（276.57×10-6）=130.03MPA<235MPA
主梁弯曲半径为R=276.57×10-6×200×109÷（36.04×1000）=1399.3m
挠度为1mm，满足使用。
三、立撑受力分析
立撑受到主梁的轴力为58.07KN，H200×150×6×9的惯性矩506.57cm4，根据欧拉公式计算立撑的临界荷载为
P=π2×506.57×10-8×200×109÷（0.5×6）2÷1000=1109KN>58.07KN，满足使用。
四、高程877.500预埋钢板受力分析
根据力与反作用力相等方向相反的原理，参照主梁受力分析结果，F1=32.83KN
F2=8.23KN
F1由预埋钢板直径22mm锚固钢筋的剪切力抵抗，锚固钢筋的最大抗剪切强度为0.011×0.011×π×6×335×106÷1000×0.7（经验系数）=534KN>F1，满足使用要求。
F2由预埋钢板直径22mm锚固钢筋与C25砼的握裹力抵抗，根据砼施工规范规定：C25砼锚固钢筋的长度为40d时钢筋可发挥其最大抗拉强度。我部锚固钢筋长度为1m，锚固钢筋抗拔力为
0.011×0.011×π×6×335×106÷1000=763KN>F2，满足使用要求。
五、高程873.500预埋钢板受力分析
根据力与反作用力相等方向相反的原理，F1大小等于立撑所受轴力，方向相反，F1=58.07KN
F1的水平分力由C25砼承担
F1水平分力=58.07×sin15°=15.03KN
钢板面积为0.55×0.35=0.19m2，C25砼7天抗压强度按照12MPA考虑
C25砼可承受压力为0.19×12=2280KN>F1水平分力，满足使用要求。
F1的垂直分力由锚固钢筋承受
F1垂直分力=58.07×cos15°=56.1KN
锚固钢筋的最大抗剪切強度为0.011×0.011×π×6×335×106÷1000×0.7（经验系数）=534KN>F1垂直分力，满足使用要求。
六、焊接要求
按照钢结构焊接规范，聘请有高级职称的技师进行焊接，焊接完毕后对焊缝进行逐个检验，保证焊接达到规范及使用要求。
李家河水库放水塔工程施工经过精心论证，最后按照此方案进行施工，施工过程中严格控制各种参数，施工质量优良，特别是垂直度控制误差仅为4mm。