1、氣墊式調壓室鋼筋砼夾鋼罩施工工法盧建設 鞏富一、前言山嶺地區修建引水式發電站，因受地形限制，調壓系統的調壓井施工較為困難。如若采用氣墊式調壓室替代傳統的調壓井，其調壓室高度可以大大降低，少受地形條件的限制并保護地表環境，還可布置在更接近廠房的位置，使引水洞在縱剖面上更接近于直線，縮短了引水洞的長度，減少了工程量和水頭損失，并改善了機組的調節性能。氣墊式調壓室又稱封閉調壓室、壓氣式調壓室，是一種性能優越的水錘和涌波控制措施。它的工作原理是：調壓室內一部分充水，在水面之上的密閉空間中充滿高壓空氣，形成一個氣墊，利用空氣的壓縮和膨脹性能來減小調壓室內水位的漲落幅度。由成都勘測設計研究院設計的四川華能

2、木座水電站氣墊式調壓室鋼筋砼內夾鋼罩襯砌（即頂拱和邊墻兩層砼中間夾一層厚12mm鋼板，內層砼厚度40cm，外層砼厚度80cm），具有調壓室內密閉性能好，安全可靠的特點，調壓室開挖尺寸為72×18.3×13.0m，襯砌后為69.6×16.8×10.4m（長×寬×高）。施工時采用鋼模臺車、組合小鋼模、汽車吊聯合進行鋼筋砼夾鋼罩襯砌的施工方法，保證了工程質量和施工安全，加快施工進度，取得較好的經濟效益和社會效益。在總結該工程施工經驗后編寫本工法。二、工法特點（一）施工場地受限，各工序之間相互干擾大。（二）施工組織嚴密，協調性強。（三）能保證

3、工程質量，施工安全，施工速度快。（四）施工工藝簡單，重復施工，便于施工人員掌握。（五）需較完整的配套機械設備，機械化程度高。三、適用范圍（一）適用于氣墊式調壓室鋼筋砼夾鋼罩襯砌；（二）對大洞徑的地下工程亦有參考價值。四、工藝原理（一）邊墻和端墻采用兩臺自行式鋼模臺車作為施工平臺，同時進行打插筋孔插錨桿、安裝鋼筋、平壓管安裝、鋼罩焊接、立模板、支撐模板、澆筑砼。（二）頂拱部分用1臺車進行打插筋孔插錨桿、安裝鋼筋、平壓管安裝，在2臺車上部架設定型支撐、拱架和模板，臺車和拱架支撐之間安設千斤頂，進行上下調整，便于頂拱模板立拆。（三）3自行式平板臺車，用來運載16t汽車吊進行鋼板吊裝，將16t汽車吊固

4、定在平板臺車，3臺車可在12臺車下穿行，需要移動時只需開動臺車。五、施工工藝（一）工藝流程見圖1。（二）施工方法1. 臺車設計、制安氣墊式調壓室開挖斷面為72m×18.3m×13m（長×高×寬），襯砌后斷面為69.6m×16.8m×10.4m（長×高×寬）,需要進行鋼筋安裝、平壓管安裝、鋼罩安裝、砼澆筑和模板拆裝，施工相互干擾大，采用腳手架搭拆施工，勢必影響工程進度。為加快施工進度，自行設計加工鋼模臺車,在氣墊式調壓室內鋪設軌道，安設1、2自行式鋼模臺車，臺車設計尺寸為10m×9m×14m（長&

5、#215;寬×高），臺車頂部安設欄桿，滿鋪馬道板，下部掛設安全網，臺車上設有固定照明，上下爬梯，垂直砼泵管，電焊機，安全警示標志等，確保施工安全。因氣墊式調壓室底板以下設有寬4m，高07.5m的斜中槽，吊車無法運行，設計安裝3自行式平板臺車，將16t汽車吊固定在臺車上，3臺車能在1、2臺車下自由穿行，吊車需要移動時，只需開動3臺車即可，既方便施工，又解決了鋼罩安裝和土建施工的干擾，確保了循環作業。預變形施工準備工作測量復測放線插筋孔、插筋安裝外層鋼筋鋼罩安裝探傷立模加固支撐安裝內層鋼筋砼泵管安設鋼筋加工車絲澆筑混凝土模板拆除修整砼拌制運輸鋼罩制安準備材料矯正、放樣平場地、搭平臺劃線、

6、下料零部件校正組裝，焊接矯正、復測對接、對焊鋼罩除銹、防腐接觸、回填灌漿分部件運輸清理、驗收圖1 氣墊式調壓室鋼筋砼夾鋼罩襯砌工藝流程2. 砼澆筑施工（1）澆筑方法在廠區安裝JSY1000BH型自動稱量砼攪拌站，按設計砼等級要求拌制砼，采用4臺砼攪拌運輸車運至澆筑工作面。將兩臺HBT60砼泵架設在氣墊式調壓室連接井處（最后頂拱澆筑將一臺砼泵調入氣墊式調壓室交通洞內），架設砼輸送泵管，泵送砼直接進入倉內。（2）澆筑順序邊墻澆筑采用自下而上，自洞口向洞內逐倉澆筑；頂拱采用自氣墊式調壓室進口向里邊逐倉澆筑。（3）模板工程澆筑模板采用定型組合小鋼模現場拼裝，定型鋼架支撐。邊墻模板支撐系統采用內拉外撐形

7、式，內拉即在系統錨桿上焊拉桿，外撐是在鋼模臺車上固定正反絲杠調整支撐鋼架加固，根據分層高度進行組裝立模，砼澆筑后模板拆除時，從下部拆除。為防止砼分層之間出現錯臺，上部一層模板留下不拆除，將其作為上一層的底部模板。頂拱圓弧段是在拱肩以下加工一鋼平臺，用鋼筋加工成弧形拱架，拱角上約30cm處加工成活動鉸接，模板固定于拱架上，拱架與平臺之間設鋼支撐，支撐架底部與鋼模臺車頂部安裝8個16t螺旋式千斤頂，升降調節操作，進行頂拱模板安拆。各分段擋頭模板用鋼絲網、鋼筋加固支撐，無須拆除，既快捷又節約。根據拱架支撐系統，在澆筑前將支撐鋼架校準調整固定好，側墻兩邊同時澆筑；頂拱則先澆鋼板下部砼，模板不拆，再澆鋼

8、板上部砼。為確保氣墊式調壓室砼的外觀質量，模板采用P3015鋼模，在澆筑過程中嚴禁在模板上開孔。模板支撐系統見圖2。圖2 模板支撐系統示意圖（4）鋼筋制安按照設計圖紙鋼筋分內、外兩層，分別布置在鋼罩兩側。鋼罩外側的鋼筋待系統平壓鋼管安裝后，鋼罩安裝前施工，鋼筋安裝后再進行鋼罩安裝，最后進行內側鋼筋安裝。內、外層鋼筋分別用25mm連接筋與鋼罩鋼板采用點對面3600焊接。為加快施工進度，鋼筋調直下料，接頭采用事先將其套絲，現場套筒連接。（5）澆筑分倉及方法氣墊式調壓室兩個端部及側墻在垂直方向分4層，長度方向控制18.0m；共16倉。拱頂澆筑沿長度方向每倉10.0m，共7倉。混凝土澆筑時，將泵管接入

9、到澆筑作業面，振搗設備采用70mm軟軸振搗棒和附著式震動器。邊墻澆筑時，要求鋼板內外兩側的砼同時均勻上升，嚴禁先澆滿一側后再澆筑另一側，澆筑結束收倉水平砼面低于模板上口5cm15cm，避免水平縫出現錯臺。頂拱澆筑：待邊墻襯砌完畢后，架立頂拱模板，砼澆筑從兩邊向頂拱中心對稱澆筑。砼入倉順序為先鋼罩下部、后鋼罩上部；鋼板外側臨巖石面的厚80cm砼澆筑，將砼泵管伸入澆筑部位，必要時部分砼泵管可埋入倉號內，施工人員進入倉號內進行振搗作業；鋼板下部厚40cm砼澆筑，則在頂拱模板預留好安裝混凝土泵管的孔口，進行垂直或水平封拱。頂拱每隔2m均需預留一個孔口進料，這樣可以保證下料的均勻。在模板上用附著式振搗器

10、進行振搗。澆筑過程中的砼施工縫原則上與鋼罩鋼板的水平和縱向焊縫錯開，可根據現場施工情況進行調節。3. 鋼罩制安氣墊式調壓室鋼罩總長70.4m,寬11.4m，高15.7m，鋼罩頂部半徑R6.986m，圓心夾角109°2146.8，鋼板厚度12mm，材質為Q235C鋼板。 根據圖紙要求鋼罩制造按壓力管道和壓力容器的技術要求加工，鋼罩焊縫為類，焊縫超聲波探傷為焊縫長度的100。并在加工廠對鋼板進行劃線、下料、切割、打坡口、卷壓成型、防腐，之后用汽車運進作業面。由于氣墊式調壓室內施工場地狹窄，高度大，且底板以下又有一條寬4.0m, 高07.5m的斜坡中槽，給鋼板安裝增加了困難。為便于鋼板的吊

11、裝，在調壓室的底板上設置能在1、2鋼模臺車下穿行的自行式3平板臺車，將16t汽車吊固定在臺車上，進行鋼板吊裝。當需要移位時，吊車不動，由3臺車載著吊車行走。墻面鋼罩安裝：在邊墻上按設計尺寸先焊接型鋼龍骨架，鋼板單塊（2×6.4m）運進調壓室后，用16t汽車吊車吊裝并與龍骨架焊接成型。頂拱鋼罩安裝：因頂拱呈弧型，弧長13.34m，用兩塊鋼板對接，按設計要求加工后，運至現場吊起，用頂拱錨桿上掛設的倒鏈拉住，調整到位后進行焊接。六、主要機具設備主要機具設備見表1。七、勞動力組織勞動力組織人員配備見表2.表1 主要機具設備表序號名 稱型 號數量用 途1自動稱量砼攪拌站JSY1000BH1套砼

12、拌制2裝載機ZL501臺上砂石料3砼攪拌運輸車8m34臺砼運輸4砼輸送泵HBT602臺砼輸送澆筑5自卸汽車8t2輛運輸鋼筋、鋼板6汽車吊16t1輛氣室內吊鋼板7汽車吊8t1輛加工廠吊鋼板8自行式臺車3臺土建、鋼罩施工9鋼筋切斷機QJ40-11臺鋼筋加工10鋼筋彎曲機401臺鋼筋加工11鋼筋套絲機12402臺鋼筋加工12電焊機BX-3005008臺鋼筋、鋼管、鋼板13軟軸振搗棒70mm4臺砼澆筑振搗14附著式震動器。1.5kW2臺砼澆筑振搗15碳弧氣刨機1臺鋼罩加工16時代逆變電焊機BX7-4006臺鋼罩焊接17埋弧自動焊機BX7-7001臺鋼罩焊接18半自動切割機2臺鋼罩加工19角向磨光機10

13、0mm3臺鋼罩加工20角向磨光機180mm3臺鋼罩加工21卷板機W12-20X20001臺鋼罩加工22超聲波探傷儀1臺鋼罩加工23倒鏈35t8臺鋼罩安裝調整24全站儀拓普康1臺測量放線復測25水準儀SD31臺測量放線復測26空壓機6m31臺噴砂除銹防腐27通風機18.5kW2臺除塵、降溫28螺旋式千斤頂16t8臺頂拱模板支撐及調整八、質量控制1、堅持對原材料進行到貨檢驗和進場后試驗，確保使用優質材料。2、砼施工符合混凝土結構工程施工及驗收規程（GB50204-92）、混凝土質量（GB/T50164-92）。3、砼強度合格，表面平整，無蜂窩、麻面，接頭錯臺不大于5mm。4、模板工程：采用標準的定

14、型鋼模板，單塊模板對角誤差不大于1mm，相鄰模板面錯臺小于2mm，相鄰模板面上口高差小于1.5mm，支撐加固牢靠。5、鋼罩施工符合壓力鋼管制造安裝及驗收規范（DL5017-93）、鋼制壓力容器（GB150-1998），壓力容器用鋼板超聲波探傷標準（ZBJ74 003-88）。6、鋼罩的加工及拼裝尺寸不大于設計要求的偏差值。7、鋼罩安裝縱縫誤差不大于2mm，橫縫誤差不大于3mm。8、焊縫設計為類焊縫，其內部缺陷用超聲波探傷合格率為100。9、鋼罩施工人員需持證上崗，無證人員不得上崗操作，尤其是焊工。10、對全部上崗人員進行崗前質量培訓，做好工前技術交底，做到人人心中有數，全員重視質量。表2 勞動

15、力組織人員配備表序號崗位及工種人 數工 作 內 容1總指揮1指揮協調總施工2現場調度2落實計劃、協調現場各工序干擾3技術人員3現場值班、全面負責施工技術4質檢人員3對現場施工的質量進行控制和監督5汽車吊司機2鋼罩倒運、吊裝6汽車司機12材料和混凝土運輸7電工2現場照明、電器及供電線路維護8拌和機工2負責砼拌和工作9裝載機司機2負責砼拌機上砂石料10模板工16立模加固、拆除、校正、清理刷油11鋼筋工16鋼筋加工、倒運、安裝12砼工12砼泵管架設、澆筑振搗、缺陷處理13電焊工24鋼罩、平壓管和鋼筋焊接、14機械工6負責鋼罩和臺車加工15起重工2負責鋼罩和材料起吊16噴砂工2負責鋼罩除銹防腐17探傷

16、工2負責鋼罩焊縫探傷檢查18普工40現場材料倒運及輔助工作九、安全措施1、對全員進行安全教育，增強職工安全意識，貫徹執行“安全第一，預防為主”的方針。2、建立健全各項規章制度，加強崗位責任制。嚴格施工紀律，嚴格按操作規程作業，重要崗位要持證上崗。3、進入施工現場的工作人員，必須按規定正確佩帶防護用品，遵章守紀，聽從指揮。4、工作面必須有足夠的照明。5、施工用電符合用電管理規定，電氣設備必須按照電氣安裝規范安裝，并接有可靠的接地和觸電保護裝置，確保安全用電。6、高空作業所用材料堆放平穩，不可放在臨邊或洞口附近，也不可妨礙通行和裝卸，上下傳遞物體禁止拋下丟棄。7、高空作業所搭設的腳手架或支撐系統必

17、須經過技術員和安全員的驗收，確保其施工安全穩定，腳手架上的馬道板按照規定要求綁扎牢固；8、高空作業時嚴禁向下隨便扔物品，防止出現意外傷人事故；9、高空架搭設按要求掛安全網和搭設防護欄桿；10、原則上不允許進行雙層或多層高空作業，如出現雙層或多層作業時，必須有安全員現場警戒，以防發生意外事故。11、起吊重物時嚴禁下面站人，起重工與司機密切配合，確保吊運萬無一失。12、施工現場符合消防安全規定進行，施工現場配備消防器材，一切符合文明施工的要求。13、開好班前安全會，要求每個職工從思想上高度重視，專、兼職安全員跟班作業，隨時監督。十、效益分析在氣墊式調壓室內采用鋼筋砼夾鋼罩，質量可靠，發電運行成本低，與木座水電站上游自一里水電站的氣墊式調壓室不襯砌相比較，每年僅補氣費用就節約200300萬元，且不需要維修。采用鋼筋車絲套筒連接、鋼模臺車、汽車吊聯合施工，方便快捷，施工安全，進度快，成本低，與搭設滿堂紅腳手架（有時需要反復拆搭）相比，解決了場地狹窄，干擾大的施工難題，形成循環作業面。可節約原材料5%，節約勞動力30%，縮短工期25%，經濟和社會效益顯著。十一、工程實例由中國水利水電第十一工程局承建的四川華能木座水電站氣墊式調壓室