官地水電站斜井混凝土滑模施工技術(shù)

章世桃

(四川二灘建設(shè)咨詢有限公司，四川成都 610051)

1 工程概況

官地水電站位于雅礱江干流下游的四川省涼山彝族自治州西昌市和鹽源縣交界的打羅村境內(nèi)，系雅礱江卡拉至江口河段水電規(guī)劃五級開發(fā)方式的第三個(gè)梯級電站，總裝機(jī)容量240萬kW。其引水發(fā)電系統(tǒng)采用單機(jī)單管供水，布置4條壓力管道，壓力管道為內(nèi)徑11.8 m的圓形隧洞，單條管道總長298.353～409.122 m。壓力管道斜井段均采用全斷面C25混凝土襯砌，長度為78.22 m，混凝土襯砌前開挖尺寸為R=6.9 m的圓型斷面(初期支護(hù)后)，襯砌后凈尺寸為R=5.9 m的圓型斷面，襯砌厚度為1 m，混凝土澆筑量約為 12 600 m3，鋼筋制安 700 t。

2 官地水電站滑模施工技術(shù)

滑模施工技術(shù)是我國當(dāng)前混凝土結(jié)構(gòu)工程中較為成熟的一種施工技術(shù)，它在機(jī)械化程度、施工效率以及經(jīng)濟(jì)性方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，在我國多個(gè)水電站的斜井、豎井混凝土澆筑施工中均被成功運(yùn)用。

官地水電站壓力管道斜井混凝土采用滑模施工技術(shù)一次澆筑完成。雖然其長度較短，但由于斜井洞徑大，致使整個(gè)滑模系統(tǒng)龐大復(fù)雜。從安裝準(zhǔn)備到系統(tǒng)組裝，再到混凝土澆筑，各項(xiàng)工作量工序復(fù)雜，且其全為洞內(nèi)地下作業(yè)，現(xiàn)場施工場地狹小，面臨的施工干擾和安全風(fēng)險(xiǎn)較大，因此，斜井滑模整體施工具有相當(dāng)?shù)碾y度。

2.1 滑模系統(tǒng)的原理

官地水電站斜井滑模采用連續(xù)拉伸式液壓千斤頂抽拔鋼絞線斜井滑模系統(tǒng)，稱為LSD斜井滑模系統(tǒng)。在斜井混凝土襯砌滑模模體上安裝LSD液壓提升系統(tǒng)，該系統(tǒng)由2臺LSD連續(xù)拉伸式液壓千斤頂、液壓泵站、控制臺、安全夾持器等組成。液壓泵站通過高壓油管與千斤頂連接，然后通過控制臺操作液壓泵站及千斤頂進(jìn)行工作。液壓千斤頂通過上下夾持器的交替動作來抽拔錨固在斜井上彎段頂拱的兩束鋼絞線，以起到提升模體的作用，安全夾持器可防止鋼絞線回縮。液壓泵站設(shè)有截流閥，可控制千斤頂?shù)某隽Γ乐惯^載。模體所受牽引力與斜井軸線基本重合，以避免偏心受力。

2.2 滑模荷載理論計(jì)算及鋼絞線、液壓千斤頂選擇

荷載:荷載計(jì)算充分考慮滑模體和操作平臺自重、施工荷載、頂拱新澆筑混凝土及鋼筋自重、滑模體與混凝土之間的摩阻力、模體前后輪與軌道之間的摩擦力等荷載。經(jīng)過精細(xì)計(jì)算，滿足以上各種荷載作用下的總牽引力臨界值為90 t。

錨索錨固點(diǎn)承載力:壓力管道上彎段圍巖按Ⅲ類考慮，根據(jù)錨索鉆孔直徑及錨固長度可以計(jì)算出錨索錨固點(diǎn)承載力為352 t，承載力為滿足荷載作用下總牽引力臨界值的3.9倍。

鋼絞線選擇:選擇公稱直徑為15.2 mm、強(qiáng)度級別為1 860 MPa的7根鋼絲捻制的標(biāo)準(zhǔn)型鋼絞線，其標(biāo)記為:預(yù)應(yīng)力鋼絞線1×7－15.2－1860－GB/T5224－2003。在壓力管道上彎段安裝2根錨索，每根錨索由7束鋼絞線組成，可以計(jì)算出錨索最大牽引力為364 t，為模體總牽引力90 t的4.04 倍。

液壓千斤頂:選擇提升能力為1 000 kN的連續(xù)拉伸式液壓千斤頂2臺，可以計(jì)算出總提升力為204 t，為總牽引力90 t的2.27 倍。

2.3 LSD滑模系統(tǒng)的組成(圖1)

斜井采用LSD斜井滑模系統(tǒng)連續(xù)不間斷滑升襯砌?；Ｏ到y(tǒng)由滑模主體結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)組成，整個(gè)系統(tǒng)均采用鋼結(jié)構(gòu)。

2.3.1 滑模主體結(jié)構(gòu)

滑模主體結(jié)構(gòu)由中梁、模板和施工平臺組成。

(1)中梁:中梁為桁架結(jié)構(gòu)，分三節(jié)組裝，各節(jié)之間用高強(qiáng)螺栓連接。除此以外，中梁還包括中梁前后支腿及支撐千斤頂?shù)蔫旒芙Y(jié)構(gòu)，該支腿及桁架結(jié)構(gòu)與中梁用高強(qiáng)螺栓相連。

(2)模板:模板安裝在主平臺，模板采用4 mm厚鋼板拼裝而成，做成上口大、下口小，安裝后模板錐度為0.4%。頂拱模板高度為2 m，底拱模板高度為1.5 m。模板在水平方向的投影為橢圓形，其長軸為13.625 m，短軸為11.8 m，模板周長40 m，面積 65.5 m2。

(3)施工平臺:模體共設(shè)2層平臺，分別為主平臺和懸掛平臺，各施工平臺承擔(dān)不同的施工作用。主平臺主要承擔(dān)混凝土下料、澆筑振搗，懸掛平臺主要承擔(dān)混凝土養(yǎng)護(hù)、質(zhì)量檢查和混凝土缺陷處理等工作。平臺用撐桿和拉桿與中梁桁架結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)用螺栓相連。

圖1 斜井滑?；炷翝仓到y(tǒng)施工布置示意圖

2.3.2 行走系統(tǒng)

滑模臺車軌道采用P38重型鋼軌，鋼軌每段長6 m，軌道在斜井開挖基礎(chǔ)面安裝并做條形基礎(chǔ)混凝土。模體的前輪在鋪設(shè)好的軌道上行走，其軌距為5 m。后輪在已澆筑完成的混凝土面上行走，作用于混凝土底板中心線位置。為防止后輪對混凝土面產(chǎn)生壓痕，采用［20槽鋼墊在后輪下，［20槽鋼長2 m。模體輪子行走過后拆除相應(yīng)段的軌道。

2.3.3 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)采用2套LSD液壓提升系統(tǒng)牽引兩束鋼絞線提升模體。提升系統(tǒng)由安全夾持器、液壓千斤頂、構(gòu)件夾持器組成。液壓千斤頂安裝在中梁上，安全夾持器固定在千斤頂前的的桁架橫梁上，鋼絞線通過構(gòu)件夾持器與滑模體相連。2個(gè)千斤頂由1臺主控制臺進(jìn)行控制，主控制臺可對千斤頂進(jìn)行聯(lián)動控制，也可進(jìn)行單臺分動控制，在需對模體校偏時(shí)采取分動方式，以保證模體平穩(wěn)滑升。如需對千斤頂進(jìn)行維修，先將安全夾持器鎖住，再將千斤頂拆下進(jìn)行維修。

3 滑模澆筑需重點(diǎn)注意的幾個(gè)問題

斜井滑?；炷猎谑┕み^程中由于筒倉直徑較大，襯砌段鋼筋為雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋制安及預(yù)埋件安裝工作量大，且由于滑?；炷潦┕み^程中鋼筋制安、混凝土澆筑、滑模滑升、抹面修復(fù)從開倉到完成澆筑是一個(gè)不間斷的動態(tài)過程，施工過程中面臨諸多影響施工質(zhì)量和安全的因素。因此，應(yīng)嚴(yán)格做好斜井滑模施工質(zhì)量和安全管理工作。

(1)控制好滑模的滑升速度。滑?；^程的控制對混凝土施工質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。若滑升過早過快、混凝土未達(dá)到成型強(qiáng)度，易崩塌掉塊;若滑升太晚過慢，模板與混凝土粘結(jié)牢固，滑升可能拉裂混凝土。若要對滑?；俣茸龊每刂菩缘恼莆?，首先要確保混凝土的拌和質(zhì)量，并保證混凝土澆筑過程中坍落度、和易性的恒定?；Ｊ┕で?，要做好混凝土初凝及滑模試滑升的試驗(yàn)，精準(zhǔn)掌握混凝土初凝及滑?；臅r(shí)間和速度。在滑?；炷翝仓^程中，要安排具有豐富滑模施工經(jīng)驗(yàn)的人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場施工。

(2)控制好滑模系統(tǒng)模板及平臺的剛度及穩(wěn)定性?；Ｊ┕な且粋€(gè)動態(tài)滑升過程。由于筒倉直徑太大，模板及平臺受自重、施工荷載、混凝土及各種荷載的作用影響，容易產(chǎn)生變形，對整個(gè)滑升過程產(chǎn)生很大影響，從而影響施工質(zhì)量及安全。為確?；Ｏ到y(tǒng)滑升過程中的安全順利，模板及平臺的剛度和穩(wěn)定性必須滿足相應(yīng)的施工要求。在滑模施工前，應(yīng)對滑模模板及平臺的剛度及穩(wěn)定性進(jìn)行周密的計(jì)算，組裝過程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確?；Ｏ到y(tǒng)各構(gòu)件的剛度及穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。在滑模施工過程中，要安排專人做好監(jiān)測工作，一旦發(fā)現(xiàn)滑模模板及平臺產(chǎn)生變形，要采取相應(yīng)的措施及時(shí)糾正，確保將各種因素影響控制在可控范圍之內(nèi)。

(3)確?；Ｊ┕み^程中鋼筋制安及預(yù)埋件的施工質(zhì)量?；；炷翝仓且粋€(gè)動態(tài)澆筑過程，因此必須確保鋼筋制安、預(yù)埋件安裝及混凝土澆筑的施工質(zhì)量及連續(xù)性。鋼筋制安必須緊隨滑?；粩喔M(jìn)，故滑模施工對鋼筋的連接施工工藝提出了較高要求，無論是采用綁扎、焊接，還是機(jī)械連接，施工速度和質(zhì)量必須跟得上滑模的滑升需要。在滑模的滑升過程中，對于有預(yù)埋件部位的地方要引起重點(diǎn)關(guān)注，施工過程中應(yīng)及時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求埋設(shè)各種埋件，嚴(yán)防出現(xiàn)錯埋、漏埋，這就要求在滑模施工中各個(gè)工種還需做好相應(yīng)的協(xié)調(diào)和配合工作。