贝雷桥同步提升技术在碾压混凝土坝中的应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

贝雷桥同步提升技术在碾压混凝土坝中的应用

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：许泾川赵正平张虎林

[导读] 摘要：本文针对在几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程碾压混凝土重力坝施工过程中采取跨进水口坝段贝雷桥同步提升技术，主要通过贝雷桥选型、布置及设计，实现与坝体碾压混凝土浇筑上升同步提升技术，有效解决了导流底孔坝段碾压混凝土入仓问题，并增加了进水口坝段常态混凝土入仓手段。

        中国水利水电第三工程局有限公司陕西西安 710024
        摘要：本文针对在几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程碾压混凝土重力坝施工过程中采取跨进水口坝段贝雷桥同步提升技术，主要通过贝雷桥选型、布置及设计，实现与坝体碾压混凝土浇筑上升同步提升技术，有效解决了导流底孔坝段碾压混凝土入仓问题，并增加了进水口坝段常态混凝土入仓手段。跨进水口贝雷桥采取同步提升后，施工方法步骤简单、实现方便、效率高，且混凝土施工质量易保证，有效了解决碾压混凝土大坝中间坝段被进水口结构阻断而没有施工通道的难题。
        关键词：贝雷桥；碾压混凝土；大坝；同步提升
        苏阿皮蒂水利枢纽位于“西非水塔” 几内亚西部孔库雷河中游，距下游已建成凯乐塔水电站 6km，距首都科纳克里 135km，为国家“一带一路”战略重点工程，被誉为几内亚的“三峡工程”，项目建成后将扭转几内亚国内的能源短缺局面，让几内亚由电力进口国成为电力出口国。大坝为混凝土重力坝，坝轴线总长1164m，共分为52坝段，枢纽布置自左至右分别为左岸挡水1#～17#（含5A#）坝段423.45m、发电引水18#～22#坝段97m、导流底孔23#～26#坝段60m、泄洪底孔27#坝段25m、溢流坝28#～35#坝段173.55m和右岸挡水36#～51#坝段385m。左岸挡水坝段和右岸挡水坝段为全断面碾压混凝土重力坝结构；进水口18#～21#坝段在SMK153.0m以下为碾压混凝土、SMK153.0m以上为钢筋混凝土结构，22#坝段为全断面碾压混凝土结构；导流底孔23#～26#坝段除流道层及坝前闸室为钢筋混凝土结构，其余为碾压混凝土结构；泄洪底孔27#坝段在SMK125.0m以下为碾压混凝土结构，其余为钢筋混凝土结构；溢流坝28#～35#坝段SMK195.5m以下坝体为碾压混凝土结构，溢流面均为钢筋混凝土结构。
        一、背景
        苏阿皮蒂碾压混凝土大坝施工根据总体施工规划和施工导截流安排，分两期施工，一期施工为左岸挡水1#～17#坝段、进水口18#～22#坝段、导流底孔23#～26#坝段、泄洪底孔27#坝段（25m）SMK130.0m以下、溢流坝28#坝段（23.55m）SMK121.5m以下等部位，于2017年4月2日开始施工，2020年5月30日完工；二期施工为泄流底孔27#坝段SMK130.0m以上、溢流坝28#～35#坝段、右岸挡水36#～51#坝段等部位，于2018年3月20日开始施工，2020年6月30日完工。本工程混凝土方量大（360万m3）、工期紧（碾压混凝土坝浇筑施工时长40个月），施工强度高（高峰期强度超20万m3/月）。
        大坝一期左岸工程除发电引水坝段SMK153.0m以上为钢筋混凝土结构外，其余均为碾压混凝土。本工程碾压混凝土主要采用自卸汽车直接入仓+斜层平推法浇筑。根据合同节点目标，在2019年9月1日大坝要具备初期下闸蓄水条件，需要具备的形象面貌为除溢流坝预留缺口达到SMK164.0m过流高程外，其余坝段均须达到SMK172.0m以上。处于中间部位的进水口22#坝段和导流底孔23#～26#坝段左岸受进水口18#～21#坝段钢筋混凝土结构、右岸受泄流底孔27#坝段钢筋混凝土结构制约，导致无碾压混凝土施工入仓手段，是制约工程按期下闸蓄水的一大难题。为解决导流底孔坝段碾压混凝土入仓问题，经研究与讨论，提出采用贝雷钢桥跨进水口布置，与坝体混凝土浇筑同步提升来满足自卸汽车直接入仓条件，解决碾压混凝土入仓难题。
        二、碾压混凝土坝贝雷桥同步提升特点
        1.施工简单，适用性好
        利用进水口坝段两侧碾压混凝土坝体做桥台，在进水口坝段上安装钢管墩柱，架设贝雷钢桥，形成跨进水口坝段的交通桥，贝雷钢桥随着坝体分层浇筑同步逐层提升，有效解决碾压混凝土采用自卸汽车直接入仓跨进水口坝段浇筑通道难题。
        2.坝体同步上升，均衡施工强度
        使进水口坝段与两侧碾压混凝土挡水坝段同步上升，改变了原计划先将进水口坝段浇筑到顶，再浇筑中间导流底孔坝段的施工规划，在蓄水目标不变的情况下，延长了左岸坝段施工工期，缓解了施工工期压力，均衡了施工强度，使62.5m高的进水口钢筋混凝土结构施工安排合理化。
        3.增加入仓手段，保障施工质量
        进水口坝段垂直手段为一台K80/115塔机，负责进水口坝段钢筋吊运、模板吊装、混凝土浇筑等工作，手段单一，难以保证施工质量。在架设跨进水口贝雷桥后，在桥面侧边设计架设多个360°旋转的活动溜槽，通过溜槽利用搅拌罐车直接卸料至仓内，增加了进水口坝段的入仓手段，加快了浇筑速度，使得进水口混凝土入仓强度平均到达35～40m3/h，极大保障了混凝土浇筑质量，加快了施工进度。
        三、碾压混凝土坝贝雷钢桥同步提升工艺原理及布置设计
        1.工艺原理
        碾压混凝土大坝跨进水口坝段交通贝雷钢桥采用“321”型装配式公路钢桥，属多跨结构，简支型式。桁架式主梁为三排单层加强型（TSR）结构。桥面系采用“321”型装配式公路钢桥钢质桥面，桥面净宽3.7m。贝雷桥设计可满足50t级三桥车辆和履带-50，挂-80设备通行。利用装配式贝雷桥快速形成跨进水口坝段施工通道，为导流底孔坝段碾压混凝土自卸汽车直接入仓创造条件。即采用进水口坝段两侧挡水坝坝体做桥台，在进水口坝段上安装钢桥墩，快速架设贝雷钢桥。贝雷钢桥随坝体混凝土上升而同步提升，在坝面宽度大于两套贝雷桥宽度时，采用上下游平行独立的两套桥墩和桥台系统，交替放置、提升贝雷桥桥身；在坝面宽度小于12m时，采用单个桥墩系统垂直提升贝雷桥。
        2.布置设计
        依据《装配式公路钢桥多用途使用手册》可以得到贝雷钢桥荷载能力，本工程选取满足50t级三桥车辆通行能力，理论最大跨径不超过24m，实际为19.8m，满足要求。桥墩结构设计为钢管柱加工字钢支座横梁结构，采用∅325*12mm钢管做桥墩柱，本工程过载车辆为三桥自卸汽车，载重荷载为50t，桥墩柱最大高度为5.47m，经计算桥墩立柱满足要求；贝雷桥横梁I28工字钢改造做桥墩支座横梁，在横梁两侧贝雷桥贝雷下方焊接加强型δ20钢板，底部与钢桥柱顶部对应位置焊接δ20钢板，钻4个∅24的螺栓孔，用M24高强螺栓与桥柱相连接。横梁顶部两侧焊40mm宽、1200mm长、δ20钢板做支座，并且两端焊接限位钢板。注意顶部δ20钢板支座采用磨光机打磨为圆弧型结构，圆弧半径大于5mm即可。

图1跨进水口坝段贝雷桥立面布置图

图2 跨进水口坝段贝雷桥断面图

        图3贝雷桥简易支座设计图
        四、碾压混凝土坝贝雷桥同步提升工艺流程及操作要点
        1.施工工艺流程
        （1）贝雷交通桥交替提升工艺流程：桥台及引桥（相邻坝段）混凝土浇筑→钢桥墩制安→贝雷钢桥安装→桥体连接部位处理→荷载试验及验收→通车浇筑所在层混凝土→下游侧第二次桥台混凝土浇筑→下游侧第二次钢桥柱安装→贝雷钢桥提升→荷载试验，以此类推。（2）贝雷交通桥垂直提升工艺流程：门型提升架安装→贝雷钢桥提升临时悬吊固定在门型提升架上→钢桥墩制安→桥台混凝土浇筑→贝雷钢桥落桥→桥体连接部位处理→荷载试验及验收→通车浇筑所在层混凝土，以此类推。
        2.施工工艺要点
        A.贝雷桥交替提升工艺要点
        （1）桥台及引桥混凝土。在进水口坝段两侧相邻坝段贝雷钢桥布置轴线上浇筑7m宽桥台及引桥，桥台高度3m。桥台及引桥采用与坝体同标号碾压混凝土。
        （2）钢桥墩制安。进水口坝段浇筑至155m高程时，在18#坝段右侧、21#坝段左侧收仓面预埋钢板埋件，在桥墩基础节通过与埋件焊接固定。桥墩标准节采用φ325、壁厚12mm的焊接钢管制作，钢管接长时，接口四周采用角钢焊接加强。在钢桥柱准确位置测量放样埋设4根φ25 L=115cm插筋，入混凝土100cm，控制桥墩柱基础混凝土面平整度，即人工找平基础面。之后将吊装基础节钢桥墩与基础插筋焊接牢固，吊装时控制桥墩柱的垂直度，然后用[10槽钢连接桥墩柱，最后安装桥柱顶部支撑I28工字钢，将工字钢与桥墩顶部钢板连接牢固。基础节桥墩安装后，底部浇筑100×100×100cm混凝土墩，混凝土桥墩为C20。为保证桥墩柱稳定，可在钢管内部填充砂浆，将墩柱钢管回填密实。砂浆填充完成后在，在桥墩顶部吊装I28工字钢，将工字钢与桥墩钢管焊接牢固。持续交替提升时，钢桥柱在已安装的基础节上接6m高标准节。
        （3）贝雷钢桥安装。首次贝雷钢桥安装采用地面组合+吊装方式，在进水口坝段规划出组装区域，按确定的长度组装好贝雷钢桥。几内亚苏阿皮蒂工程贝雷钢桥总长78m，分两段组装和吊装，单长为39m。贝雷钢桥组装完成并验收后，采用70t或80t汽车吊和K80/115塔机抬吊就位。本工程优先吊装20#、21#坝段贝雷钢桥，之后完成18#、19#坝段贝雷钢桥吊装。
        （4）桥体连接部位处理。贝雷钢桥吊装就位后对应桥墩位置，每排贝雷片两侧焊接[10槽钢进行桁架加固。两段贝雷桥连接处、贝雷桥与桥墩接触位置底部铺设16mm钢板做过渡连接板。
        （5）荷载试验及验收。贝雷钢桥结构安装完成，系统检查各连接件紧固无误后，进行50t荷载试验，现场采用测量仪器对贝雷钢桥挠度进行监测，三桥自卸车50t级加载，单跨跨中最大挠度不超过210mm，则贝雷桥可正常投入使用，随后按验收要求对该层贝雷桥进行验收。
        （6）通车浇筑所在层混凝土。贝雷桥安装验收合格后，通车浇筑中间导流坝段碾压混凝土及进水口坝段结构混凝土。
        （7）贝雷钢桥提升及桥墩标准节安装。贝雷钢桥提升随进水口混凝土浇筑上升同步进行。本工程在进水口坝段153m～191m高程布置两套桥墩系，交替提升，以便缩减贝雷钢桥提升吊装时间。在191m以上坝面上游布置一套桥墩系，此时在进水口坝段安装提升架，作为贝雷桥提升时的临时支撑架。贝雷桥提升时，拆除两端贝雷桥连接处的钢板，解除端头限位。检查确保桥面系与桥墩、桥台处的紧固、限位全部拆除后，采用70t或80t吊车与K80/115塔机将贝雷桥分段吊离，安装至另一侧桥墩系。双桥墩系时，采取循环提升就位的方式。即，桥梁位于下游桥面系时，下一循环提升至上游桥墩系。提前完成上游桥墩系桥墩标准节的安装等工作。
        B.贝雷钢桥垂直提升工艺要点
        贝雷钢桥垂直提升工艺操作与交替提升工艺操作在工序上有所不同，在工艺上基本相同，增加了临时支撑提升架安装工艺。临时支撑提升架在加工厂制作成型，在贝雷钢桥提升前安装在进水口坝面上，支撑架与混凝土面用插筋加固牢固。
        五、质量及安全措施
        1.质量控制
        （1）钢桥柱安装位置须正确，垂直度偏差不得大于3mm。（2）钢桥柱持续升高采用焊接连接，与钢板之间焊缝高度不小于7mm。（3）贝雷桥安装完成后或提升吊装后，检查各种销子、螺栓、横梁夹具及抗风拉杆是否齐全，有无松动，随时保持良好状态。
        2.吊装安全措施
        （1）在吊装区域内，设立完善的安全施工标志，提醒作业人员注意作业环境安全状况，以利于尽可能早的采取庇护措施，保护自身安全；（2）吊装人员严格执行操作规程和本岗位安全标准，遵守劳动纪律，进入施工现场，按劳保规定着装和使用安全防护用品，禁止违章作业；（3）贝雷桥吊装范围内必须设置警戒线，吊装作业时警戒线内不得站人；（4）起重吊装用的钢丝绳，吊装前应仔细检查，发现破损，必须及时更换；（5）起吊操作人员持证上岗，派专人指挥；（6）起吊吊点选取在两端第一节和第二节贝雷片下部，用∅32圆钢做吊点与钢丝绳间用30t吊环连接，起吊前缓慢将钢丝绳拉紧后再吊离支座。
        3.贝雷桥运行安全措施
        （1）每周定期检查贝雷桥的螺栓、横撑、斜撑等有无松动，各构件是否发生变形，并做好检查记录。（2）及时紧固松动的螺栓，销轴。变形的构件及时组织进行更换；（3）桥头设置限速、限载等安全告示牌，两端安排专职指挥人员，严禁超载车辆通行，非施工车辆和人员不得随意通行；（4）贝雷钢桥只允许两辆车在间隔一个桥墩跨距以上通行，严禁三辆及以上车辆同时上桥。
        六、结语
        几内亚苏阿皮蒂水利枢纽工程大坝碾压混凝土施工过程中，采用跨进水口贝雷钢桥实现进水口坝段与两侧碾压混凝土坝段浇筑同步上升，贝雷钢桥同步提升技术，充分的利用了贝雷桥架设快、拼装迅速、适应性强的特点，解决了苏阿皮蒂大坝混凝土浇筑过程中的混凝土运输入仓难题；同时，利用贝雷桥增设进水口坝段常态混凝土入仓手段，大力提升了常态混凝土的入仓强度，极大的保证了施工质量。贝雷钢桥作为混凝土运输通道投入使用后，利用贝雷钢桥浇筑上升59m，共提升20次，施工过程中未发生任何质量、安全事故。贝雷钢桥同步提升技术施工简单，适用性好，可在因进水口、闸墩、溢洪道等结构阻断的碾压混凝土大坝工程中推广应用，还可用于跨箱涵等工程中。
        参考文献：
        [1]张兆华.橙子沟水电站工程建设贝雷桥的应用[J].黑龙江科技信息. 2017(18):188-189
        [2]罗冉等.贝雷桥在观音岩水电站GIS楼施工中的运用[J].四川水利. 2016(03):15-17.
        [3]谢绍思.贝雷桥施工工艺及施工安全控制[J].云南水力发电.2015(04): 73-76.
        【作者简介】许泾川（1983.06-），男，汉族，陕西西安市人，大专学历，中国水利水电第三工程局有限公司工程师，主要研究方向：工程施工技术与管理。