滑模在螺丝湾电站压力斜井混凝土浇筑中的应用_

1 概述
    螺丝湾电站位于云南省迪庆洲中甸县境内的硕多岗河上，为隧洞引水式电站，电站装机3×20 mw。螺丝湾电站c4标地下工程由调压井和压力斜井组成。其中压力斜井(通过斜井筒渐变段与斜井筒连为整体)为无钢衬钢筋混凝土，断面为圆形，斜井总长178.708 m，倾角48°，开挖直径4.5 m(f15断层带开挖直径5.1 m)，衬砌厚度0.5 m(f15断层带衬砌厚度0.8 m)，衬后洞内直径3.5 m，布置双层钢筋，混凝土设计标号为r28200号。
    为确保施工质量，加快施工进度，我们采用滑升模板施工，从桩号(压)0+078.5开始起滑，滑升斜长121 m。
2 施工设施布置
2.1 拌合系统
    利用厂区拌合站，安装1台0.75 m3/次和1台0.375 m3/次拌合机及水泥库、砂石骨料堆放场地。
2.2 运输轨道
    斜井开挖完毕后，沿斜井底板中线两侧安装24 kg/m轻轨作运输轨道。轨距2 m，轨道支撑由型钢组成，撑脚焊在斜井预埋锚杆上。支撑之间用型钢相互焊接以保证其稳固。该轨道为运料小车运行之用，又为滑模运行时模体行走轮定位之用，同时在滑模移动时，轨道局部承受牵引拉杆(四根φ28 mm圆钢穿过液压系统的液压千斤顶，作为千斤顶爬行的载体)的固定架之拉力。模体滑升以后，轨道及其钢支撑全部埋入混凝土内。
2.3 运输系统
    调压井井口布置一台运料小车卷扬机(参数为8 t，绳速15 m/min)，混凝土、钢筋等材料均通过运料小车送至模体。运料小车为钢结构制造，中间为1.3 m3的混凝土罐。小车分上下两层平台，左右两边连通，一侧布置上下人行走道梯步，上层作运送钢筋等材料堆放之用，下层可载作业人员。混凝土搅拌运输车自混凝土拌合站运至调压井井口经溜槽至小车料仓内，钢筋等材料由人工从井口搬运至小车，到达模体后，混凝土由人工操作混凝土料仓弧门放料到模体主溜槽经分溜槽至仓号内，钢筋等材料由人工搬运至模体平台。
2.4 滑模
    滑模由中柱梁、放料平台、操作平台、下料平台、主平台(模板体)、抹面平台共5个工作平台及前、中、后行走轮系和液压牵引装置组成。
    中柱梁贯穿于各个工作平台并使之连接成为一个整体。各个工作平台作业人员均通过中柱梁内的走道梯步穿行；放料平台为作业人员开启运料小车弧门的工作平台，也是小车运送的钢筋等材料至主平台的过渡平台；操作平台为安放液压操作系统、电气配电柜、工具和备件备品的平台；下料平台为混凝土中转的平台，主溜槽在该平台通过支溜槽向仓号内下料；主平台(模板体)按模板上沿形状设计为水平椭圆形平面，是梆扎钢筋、混凝土平仓振捣的工作平台；抹面平台为脱模混凝土面的养护修抹的工作平台。
    钢结构模板在48°倾角的斜井内形成水平椭圆形浇筑面，沿斜井纵向长1.3 m，顶拱90°范围内长1.9 m，并向两边各延长15°斜向过渡到1.3 m。顶拱处模板较长是为了让顶拱混凝土在模板内保留较长时间，从而增大脱模强度使其不易塌块。
    液压提升系统布置有1个油泵控制台(泵站)、两只分配器、4只yco-12型双向液压穿心式千斤顶。液压系统工作程序：油泵(压力油)→分配器→千斤顶→滑模滑升。考虑到模体滑升可能会产生卡阻的不利情况，则利用辅助卷扬机和两台10 t手动葫芦配合液压系统完成模体滑升工作。
2.5 辅助卷扬机系统
    调压井井口安装两台普通卷扬机(参数为5 t，15 m/min)通过滑轮组，钢丝绳接在滑模中柱梁头部牵引架上，随着滑模上升，适当收紧钢绳。该系统有3个作用：(1)防止模体下滑，起安全保险作用；(2)作为滑模初始起动时克服较大静摩阻力的辅助牵引设备；(3)模体安装及拆除的安全保证措施。
2.6 通讯及安全系统
    在滑模体和调压井井口卷扬机处安装了对讲机、电话、电铃和信号灯等通讯工具，确保井口与模体信号畅通，并且在模体与井口卷杨机的电气控制回路都设有紧急开关，一但有紧急情况发生，井口与模体操作人员都可以切断电源使运料小车停下来，以确保运行安全。滑模系统布置见图1。

3 风、水、电、照明等辅助设备
    沿斜井洞壁布置风管、水管、电缆。风管为斜井固结灌浆钻孔供风；水管供脱模混凝土养护等用水；电缆为模体滑升、照明、通讯、控制等提供动力电源。
4 滑模、运料小车的制作与安装
4.1 滑模的制作与安装
    中柱梁分3段制作，模板体与主平台、围圈为一体，轮系与中柱梁焊接连接。制作时模板的脱模斜度要在设计保证范围内，模板表面要平整光滑以便于混凝土脱模。以上几大件制作完成后与另外几个工作平台分件运进洞内组装。
    利用上室卷扬机系统配合安装，在调压室井口按模体先后顺序将模体各大部件吊入轨道焊接组装。用辅助卷扬机系统将模体缓缓放至滑模起始滑升部位再进行辅助设施的完善和液压系统的调试工作。
4.2 运料小车的制作与安装
    为安全起见，现场制作小车时，将车轮轮缘加高，各部特别是与卷扬机钢绳相连部位要焊接牢固。
    将运料小车整体运进调压室，利用上室卷扬机系统放入轨道。
5 滑模混凝土配合比设计
    压力斜井滑模施工，其混凝土脱模强度以顶拱混凝土不坍塌为标准。本滑模设计模板在顶拱90°范围内，其模板长度相对侧面和底板纵向长300 mm，其脱模时间较长。该处混凝土脱模强度取值应不小于0.7 mpa。
    混凝土配合比设计。依据滑模提升速度4～7 h脱模(混凝土强度将达到0.3～0.7 mpa)进行混凝土配合比设计(混凝土拌制时掺加适量早强剂)。
6 滑模滑升
6.1 滑模尾部封堵
    在滑模模板尾部用3 cm异形木板呈环形安装封头，用φ25 mm锚杆作模板支撑，锚杆下部做成支撑牛腿。纵向钢筋按设计尺寸穿过木板。浇筑前把木板与岩壁间的缝隙堵死，防止混凝土浇筑时漏浆。
6.2 滑升工艺流程
    滑升工艺流程框图见图2。

6.3 初滑
    各种准备工作就序后，于1998年8月23日开始试滑。由于运料小车往返井口一次需30min，考虑到混凝土在运料小车内存贮时间较长，为确保混凝土的施工质量，在初滑阶段拌制混凝土时取消了早强剂。为使混凝土脱模顺利进行，混凝土入仓严格按顶拱、边拱、底拱的顺序进行。混凝土分层均匀浇筑，每层控制在40 cm以内，当第一层贯入阻力达到0.7 mpa(顶拱部位)时，进行第一次初滑。滑模启动和滑升时平稳，无任何异常情况发生。
6.4 正常滑升
    经过试滑后，我们针对试滑中出现的具体问题对液压滑升系统、井口卷扬机系统、运料小车、下料平台进行了调整，使之更加适应施工的需要，并于1998年9月24日正式滑升。
    滑模施工实施24 h不间断滑升。钢筋的绑扎、焊接作业在混凝土入仓、振捣的施工间隙穿插进行；对于脱模后极个别顶拱掉块情况，脱模后立即在抹面平台上用预缩砂浆处理；滑升后模体表面如粘有混凝土块，应立即清除干净并刷上脱模剂，以确保混凝土的不间断施工。
    1998年11月7日，滑模滑升至引水隧洞末端，在此处采用异型木板组立，从而顺利完成了最后部位的混凝土浇筑。
    正常滑升耗时46 d，扣除处理欠挖和其它不可预见的自然因素(如公路塌方停工3.5 d)，实际滑升时间32 d。平均滑升速度3.5 m/d，浇筑平均强度49 m3，最大日滑升5.68 m，最大日浇筑强度81 m3。
7 滑升效果
    由于滑模滑升是不间断进行，滑升后，混凝土面光滑平整，混凝土无脱空、蜂窝、麻面现象，外观质量优良。
    1999年1月6日，业主、监理、施工三方对压力斜井进行了充水前的外观质量检查，检查结果表明：混凝土表面无裂纹、冷缝，整个滑升段混凝土无渗漏水现象、无脱空现象发生；
    1999年1月10～14日，螺丝湾电站对引水隧洞、调压井、压力斜井进行了充水试验。1月16日压力斜井放空后，经设计、监理、业主、施工四方检查：混凝土无掉块及渗漏水现象发生，滑模混凝土质量符合设计要求。
    2000年3月，螺丝湾电站又对压力斜井进行了放空检查，仍未发现混凝土掉块和渗漏水现象。
8 质量控制
    在工程施工的全过程中，笔者作为滑模施工负责人有幸参加了螺丝湾电站压力斜井滑模施工。充分感受到滑模施工作为一项新技术有其独到的优越性：混凝土连续上升，能保证混凝土质量，并使施工进度大大加快；滑模为整体设计，施工过程安全可靠(滑模施工期间，无任何安全事故发生)。斜井滑模在我局是首次应用。不可否认，在施工过程中，也出现了一些未曾预料到的问题，有待今后我们去改进和完善，以确保滑升混凝土的质量。
8.1 斜井开挖
    斜井按设计线开挖是滑模正常滑升的保证。
    螺丝湾电站压力斜井开挖采用上导硐领进全断面扩挖的方式进行。在开挖过程中，由于受种种主客观原因的影响，造成斜井局部超欠挖较严重，为此，增加了轨道安装的难度。在正常滑升时，因f15断层部位超挖严重，造成单位延米混凝土浇筑量加大，直接影响了滑升速度。
8.2 滑升
    为避免模体在滑升中被“抱死”的现象发生，保证混凝土滑升质量，每次模体滑升的间隔时间为1～1.5 h，最多不能超过2 h；每次滑升行程不小于5 cm。
    在施工过程中，当停电或液压系统出现故障时，则采用2台10 t手动葫芦进行模体滑升，但也必须坚持模体滑升间隔时间和滑升行程的要求。
8.3 轨道
    轨道质量是滑模正常滑升的保证。
    模体滑升过程中，曾发生运料小车和模体前行走轮跳轨事故，增加了处理时间。究其原因是轨道支撑排架整体稳定性较差，致使轨道产生局部变形。
8.4 运料小车和卷扬机
    运料小车设计罐容量为1.3 m3，试滑后扩大为1.5 m3。但在f15断层带，因仓面较大，加之运料小车往返一次时间达30 min，运料小车混凝土罐容量仍不能满足正常滑升要求。为确保混凝土浇筑质量而采取了增大混凝土料罐容量来解决其不足。
    运料小车靠卷扬机牵引，其运行安全在很大程度上取决于卷扬机和钢丝绳的性能。运行中钢丝绳磨损和非正常断丝较严重，在46 d的滑升期间，我们共更换了两次主卷扬机钢丝绳。考虑到卷扬机在使用过程中可能的损坏，我部专门购买了1台10 t双速电液双抱闸卷扬机作备用，从设备上保证了混凝土滑升质量。
8.5 组织协调
    合理的人员组织和机械设备安排是正常滑升的组织保障。
    滑模施工是一个多工种、多专业、多机械共同参与的过程，滑模从开始组织到正常施工是一个各专业工种磨合熟练的过程。各施工工序环环相扣，任何一个工序的机械出现故障，都将导致滑升工作的无法进行。只有各施工工序井井有序、各专业工种密切配合，才能保证滑升工作的顺利进行。
9 结语
    斜井滑模作为水平环向不间断浇筑是从北欧水电施工先进国家引进的一项新技术、新工艺，它的优越性是不言而喻的。斜井滑模施工在我国水电行业尚处于发展阶段，有待于我们在设计、制作和施工等方面去改进和完善，使之具有更加广阔的应用前景。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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