新建睢宁二站泵站进水流道施工中方案优选

刘泽俊;高以宁;张占;李延安;黄承运;庄林翠

【摘 要】睢宁二站是南水北调江苏东线工程最后实施的一个泵站。为实现安全、质量、工期及成本的有效控制，对该工程建设中的重点和难点部位———进水流道，进行了多方面的方案优选。对流道施工是一次成型还是预留后浇带进行分次浇筑，进行方案比较后，预防控制了流道典型异形部位容易产生裂缝问题；优化设计了进水流道层的作业流程及施工分层；重点对肘形流道模板是采用砖模还是木模，进行方案优化设计，解决了异形结构的模板问题。另外还在混凝土生产系统浇筑能力、泵管及布料点设置、流道混凝土温控及施工过程中的应急措施等方面，对混凝土浇筑方案进行了重点控制。通过分析实施效果各项指标统计，该工程达到甚至优于规范要求，取得了预期成效。%10.3724/SP.J.1201.2012.06163 【期刊名称】《南水北调与水利科技》 【年(卷),期】2012(000)006 【总页数】4页(P163-166)

【关键词】睢宁二站泵站;进水流道;方案优化;肘形流道模板;优选 【作 者】刘泽俊;高以宁;张占;李延安;黄承运;庄林翠

【作者单位】淮阴工学院建筑工程学院,江苏淮安223001; 江苏淮阴水利建设有限公司,江苏淮安223005;江苏省徐州市水务局,江苏徐州221000;江苏省骆运工程管理处,江苏宿迁223800;江苏淮阴水利建设有限公司,江苏淮安223005;江苏淮阴水利建设有限公司,江苏淮安223005;江苏淮安交通勘察设计研究院,江苏淮安223001

【正文语种】中 文

【中图分类】TV51;TV544+.91

新建睢宁二站工程，与睢宁一站及运河线上的刘老涧泵站枢纽共同组成南水北调东线工程的第五个梯级。其流道部位面属于大体积混凝土，而且结构非常复杂，断面变化大，混凝土标号相对较高。为此，本文对进水流道施工中方案进行优选，达到在确保安全、质量的前提下，节约成本、工期提前，有利于下一步工程的实施。 1 工程概况

新建睢宁二站工程设计流量60.0m3／s，工程布置在现有睢宁一站西侧，相距262m。工程的主要内容有：泵站、上下游引河、站下清污机桥等。主泵房采用堤身式布置，块基型结构，站身设一块底板，顺水流长度33.5m，垂直水流长度31.8m。站身两侧设空箱岸墙兼做检修间、控制室基础。站身基坑开挖深度20.0～22.0m。进水流道层主要由下游肘型进水流道和上游空箱共同构成，其主要施工内容为肘形流道和空箱钢筋混凝土的施工，是泵站站身土建施工的重要节点，主要工作量为进水流道层混凝土约1 800m3。 2 进水流道施工方案优选

在进水流道施工中，主要进行了三方面的方案优选：肘形流道模板是采用木模还是砖模的比选；流道施工是一次成型还是分次浇筑；混凝土浇筑方案等的优选工作。其中，重点进行了肘形流道模板工程方案比选。 2.1 施工方案选择、流程及分层 2.1.1 施工方案选择

流道是典型的异形部位，容易产生裂缝，施工中有两套方案可供选择：一是一次施工成型；二是预留后浇带，分次浇筑。

（1）方案1。一次施工成型，其优点为施工工艺简单，减少了混凝土剔凿，二次立模等工序，降低了成本，加快了工序，缩短周期。缺点为一次成型混凝土浇筑方量大，温控要求高。

（2）方案2。预留后浇带，即在墩墙部位留置后浇带，将进水流道层分次浇筑完成，后浇带留置位置见图1，其优点为可以调节混凝土的收缩应力，减少裂缝。缺点为需要等待两侧的混凝土徐变及地基沉降满足要求后，一般为60d，方可封闭，增加了工序，历时较长；施工过程中杂物垃圾容易落入后浇带，清理较为困难。 （3）方案选择。由于进水流道混凝土施工处在冬季，对大体积混凝土的温度控制较为有利，混凝土收缩应力较小，另外工程工期很紧。 从以上几方面考虑，最终选择一次浇筑成型的施工方案。 2.1.2 施工流程、分层

（1）施工流程。泵站底板施工完成后，对进水流道及墩墙进行放线，对继续上升的墩墙部位进行凿毛，待底层混凝土达到一定强度，大于5MPa后，再进行上部进水流道的施工。

进水流道层作业流程如下：施工放样→钢管脚手搭设→墩墙水平钢筋绑扎→浆砌石芯墙砌筑→流道及墩墙模板安装→埋件、止水安装→进水流道及空箱顶板钢筋绑扎→检查验收→混凝土浇筑［1－3］。

（2）施工分层。进水流道施工分层以其结构特点进行划分，施工缝以水平分缝为主，分层高程为8.75m，流道进口上缘高程施工至11.3m。站身浇筑分层示意见图1，进水流道层见图中阴影部分表示［4］。 2.2 肘形流道模板工程方案比选

对于泵站工程，施工的难点、重点是流道部分，该部分施工的关键是解决好异形结构的模板问题。施工中有两套方案可供选择：一是采用砖模；二是采用木模。 2.2.1 砖模做法

图1 泵站站身浇筑分层示意图Table1 Schematic diagram of layer pouring for the pumping station

在2010年实施的工程中，采用过砖模。当时的泵站选用4台3000ZLQ29.4－3.7立式轴流泵，配2 000kW立式同步电机4台，泵站站身底板顺水流向长为34.5m，垂直水流向长33.7m。站身采用直接挡水的堤身式块基型结构，肘形进水流道，整体虹吸式出水流道。4台立式轴流泵机组安装在一块底板上，泵房内部自下而上为进水流道层、水泵层、出水流道层、联轴层和电机层。进水流道采用肘形流道，底板面自高程8.7m下降至6.93m，呈倾斜状。

进水流道模板，在直线段采用竹胶板，肘形段采用砖模。施工程序为：样架片制作→样架片现场定位→样架加固→砖模施工。砖模施工前，首先将砖用水适当湿润。砌筑时，外围部分用标号稍高的砂浆砌筑，中间部分用标号稍低的砂浆砌筑，有利于砖模的整体稳定和浇筑后拆模方便。砖模砌好后，用高标号防水砂浆粉刷，用水准仪进行检查，对局部进行修补，直至符合标准为止。

将流道断面分为处于不同高程的剖面，并依次编号，由于33号至45号断面位置底部与底板顶面垂直距离较小，在底板浇筑时，底板顶部已浇筑至45号断面，此处垂直底板顶面37cm，可以满足砖模施工的操作空间。同时考虑整体砖模的重心必须在45号断面下游的底板上，这样在砖模形成强度后，拆除底部支撑不会失稳。必要时，为了保持砖模的整体稳定，也可以在砖模肘形悬挑部位设立钢托架支撑，浇筑混凝土时将钢支撑浇入混凝土中。砖模施工中，按30～50 cm分层增加拉接钢筋，对砌体起拉接和抗剪作用。采用流水作业，从33号至60号断面分4～5个作业块。对砖模进行喷塑施工，大面积采用进口电动高压无气喷涂机，局部喷涂机难以喷涂的地方采用人工涂刷。

经过对砖模稳定计算分析，逆时针方向力矩为1 394.658kN·m，而顺时针方向力矩仅为6.507kN·m，所以肘形砖模在整体上是稳定的。

2.2.2 木模做法

在睢宁二站工程中，墩墙、空箱模板和进水流道顶模板均采用竹胶板，进水流道的肘形部位采用木模，墩墙模板以钢管为纵横围柃，两边墩外侧固定采用搭两排脚手，以钢管斜撑打入土中使脚手稳定，用钢管将模板的围柃与脚手相连，以使模板固定，边墩内侧及中墩采用钢管满堂支架固定。在流道底板上搭钢管网络支架满堂脚手，支架间距为90cm×90cm，可作流道顶板及墩墙模板的支撑。支架顶部安装可调高的托盘，托盘上放置钢管，在垂直钢管向铺10cm×5cm木方，上铺竹胶模板，作为流道顶模板。

（1）肘形流道木模板制作。肘形进水流道异形模板制作，在加工厂进行，共4套。制作时，先根据施工图进行模板放样，然后再进行加工。木模采用三等以上的木材加工成型，每个断面样架片按设计图纸提供的断面（即流道31号至57号断面）制作并编号，共27个断面，在断面样架模板加劲板撑中预留进人洞，以便日后进人检查、加固。线型样架分为上下两块，分别控制肘形部分上、下曲线线形，线形样架上刻有各断面样架的编号锯口，用于拼装对应的断面样架，样架内采用型钢骨架支撑。木模拼装完成后，为了确保进水流道混凝土表面光滑平顺，在肘形模板制作成型检查验收合格后，先将模板细缝用小木条嵌缝，然后在模板表面用腻子均匀涂刮，最后用两层油漆喷涂处理，肘形流道木模施工流程见图2，样架拼装见图3，模板加固、表面嵌缝见图4，涂刮表面腻子见图5。

（2）肘形模板安装。先将底板南侧超挖土方回填压实至底板表面高程，然后在底板31号至45号断面位置架立槽钢钢筋支架，以固定肘形模板。为保证安装位置准确，支架事先用线形样架进行校准，校准无误后将支架与底板上预留钢筋头焊死

固定，以确保支架稳固。安装肘形模板时，拟采用平板拖车将制作成型的4套肘形模板逐一从闸塘南侧马道运至南侧二级平台，再用70t吊车将其吊入流道指定位置，缓缓落在支架上。肘形模板下口对准支架槽钢南边缘，即31号断面，肘形中心线对准支架中心，安装全过程，要跟踪控制高程、坐标，确保安装准确无误［5－6］。

图5 “窝壳”部位涂刮表面腻子Fig.5 Scraping the surficial putty at the volute area 2.2.3 优选结果

采用砖模的优点为：（1）本次进水流道浇筑，正值冬季，气温较低，由于砖砌体为实体，采用砖模可以蓄热保温，减小混凝土内外温差；（2）在浇筑混凝土时，由于砖模重量大且为实体不易变形，也不会发生偏位位移或上浮现象；（3）砖模施工方便，本工程主体施工时间较短，从开工到流道施工时间间隔较短，采用砖模，从样架架立到砌筑成型，只需约1个月时间，对工期控制有利；（4）进水流道曲面变化较大，砖模可以用砂浆对曲面部位进行修整，较易控制，可保证流道混凝土表面自然平滑。但是，砖模砌筑施工毕竟需要1个月左右的时间，而木模施工可以提前进行，制作过程与工程主体可以同步或提前平行施工，待具备条件时，吊装就位即可；另外，砖模技术落后，“人海战术”，人工消耗大，在目前人工费高且上涨的情况下，不利于成本控制。结合上述两种方案，针对睢宁二站工程特点，为了确保安全、质量及工期等指标要求，最终决定采用木模。 2.3 混凝土浇筑方案

（1）混凝土生产系统浇筑能力。混凝土生产主要利用工地现场配备的75m3／h搅拌站和60m3／h搅拌站，拌和站每小时混凝土生产能力按式（1）计算。

式中：t－混凝土拌和时间，为1.5min；V1－搅拌机容量，75 m3／h拌和站为

1.5m3，60m3／h拌和站为1.0m3；K1－容量利用系数，取0.9；K2－时间利用系数，取0.8；可得：75 m3／h拌和站每小时混凝土生产能力为43.2m3，60m3／h拌和站每小时混凝土生产能力为28.8m3。考虑施工时的各种因素影响，结合泵站底板浇筑时的实际情况，总拌和能力按60m3／h计算。浇筑时拟采用平层法分层浇筑一次成型，每层厚度40cm，每层浇筑时间为：327.6×0.4／60＝2.2h，满足分层浇筑要求。站身主体流道混凝土方量1 722m3，预计浇筑30h，水平浇筑面积见图6。

图6 水平浇筑面积示意图Fig.6 Schematic diagram of horizontal pouring area （2）泵管及布料点设置。为提高混凝土浇筑速度，根据泵站底板的浇筑经验，结合现场布料点情况，采用两级输送方案，即先用两台拖泵分别将75m3／h搅拌站和60m3／h搅拌站搅拌的混凝土输送到汽车泵，再用汽车泵将混凝土输送到需要浇筑部位，汽车泵靠近浇筑部位架立，保证混凝土布料的均匀性，结合现场实际情况，将49m汽车泵和37m汽车泵均架立在泵站南侧二级平台上。

（3）流道混凝土温控措施。睢宁二站工程防裂措施中，控制浇筑速度及温升，加强混凝土养护和表面处理，采用新材料——模板膜，预防早期、后期裂缝；在温度控制方面，严格控制混凝土出机口温度和浇筑温度，采用冷却水管通水降温技术，降低混凝土内外、上下温差，减少温度应力；在施工方面，加强质量管理，科学合理地进行施工布署，改进施工工艺，确保混凝土质量，提高混凝土抗裂性能［7－8］。

（4）混凝土施工过程中应急措施。在混凝土施工过程中，可能出现泵管堵塞、拌和站、拖泵机械故障、停电、突发雨雪等不利状况。对此，应急措施如下。a.泵管堵塞。混凝土泵启动后先泵送适量水，以湿润混凝土泵的料斗、混凝土缸和输送管等直接与混凝土接触的部位，泵送水后再采用泵送水泥砂浆润滑上述部位，润滑用的水泥砂浆分散布料，不得集中浇筑在同一地方；发生堵塞后，迅速安排用木槌敲

击等方法查明堵塞部位，待混凝土击松后重复进行反泵和正泵运行，以排除堵塞；若上述方法无效，人工拆开堵塞部位，排出堵塞物后重新泵送。b.突降雨雪。施工前了解最近3d的天气情况，选择天气好的时候浇筑进水流道层，并配备足够的彩条布。浇筑过程中突降雨雪时，及时调整拌和用水量和混凝土坍落度，并加强仓内排水。中雨及以上天气则立即停止进料，将已入仓的混凝土振捣密实后采取彩条布覆盖，雨后先排除仓内积水，如混凝土还能重塑，加铺2～3cm同标号砂浆后继续浇筑，否则按施工缝进行处理［9］。 3 结语

本文针对睢宁二站泵站工程施工特点，从流道施工是一次成型还是分次浇筑、肘形流道模板选用等方面进行了优化、比选；优选效果较好，不仅工期提前35d，而且节约成本60万元，且没有发生安全问题，质量控制良好。通过该工程实践，积累了木模施工、温控经验，对同类工程实施，有很好的指导作用，并在积极申请申报工法。

建议在以后实施的工程中，从设计上能尽量是同直径流道，达到有钢模可以租赁使用于流道“窝壳”部位，便于施工，节约成本，有利工期、质量及安全控制。 参考文献（References）：

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