斜拉滑模工艺在团山电站斜洞工程施工中的应用_

斜拉滑模工艺在团山电站斜洞工程施工中的应用
   摘要本文通过详细地介绍滑模施工工艺在安徽省金寨县团山水电站斜洞砼衬砌施工中的应用情况，科学合理地评价了滑模工艺的技术经济效果。
   1引言
   采用滑模施工工艺，可以节约模板和人力，加快工程进度，提高工程质量，早已被人们接受和应用。特别是垂直液压滑模和水平牵引滑模，是安徽水利建筑安装总公司(以下简称水安总公司)公司多年来成熟的施工工艺。早在上世纪70年代，阜阳市插花节制闸闸墩采用垂直液压滑模及下游消力坎水平牵引滑模工艺首次取得成功。以后该工艺被广泛运用于节制闸、船闸、渡槽、水泥厂圆库以及一些大型框架的厂房和高层建筑施工中。其中插花节制闸下游消力坎和宿松县金桥渡槽大型水平牵引滑模施工技术，1978年获安徽省科委二等奖和水利部的表扬。安徽水利建筑安装总公司(以下简称水安总公司)公司长期在生产实践和科研活动中推广和应用这项科技成果，作为企业知识产权的一部分，至今仍在继续利用和开发，不断为企业创造经济效益。安徽省金寨县团山水电站斜洞钢筋混凝土衬砌工程施工中，在垂直和水平滑模工艺的基础上又成功开发斜拉滑模施工工艺，取得了良好的技术经济效果。
   2工程概况
   团山水电站位于金寨县燕子河区张畈境内，是西淠河支流姜河流域开发的第一级水电站。
   水电站装机容量2×1.25Mw，年均发电量895万kW•h，发电引水隧洞全长752.7m，斜洞长210.8m，坡度1∶2，高差93.26m，洞衬砌后断面见图1。
   3  斜拉滑模工艺在斜洞衬砌施工中的应用
   3.1施工方案的选择
   由于斜洞断面小，加上钢筋砼衬砌断面就更小了，所以对砼衬砌施工极为不利。如果按通常惯例采用分段浇砼，不仅立模拆模困难，而且施工接缝多、工期长(193天，影响整个工程工期)、造成材料和人工的浪费。根据以往滑模施工的经验，决定采用一次滑模成形的施工方法。

   3.2滑模模体的制作
   设计与制作的模体必须满足承受各种荷载的作用，如砼荷载、模体自重和牵引荷载等、以适应砼连续浇筑和牵引方便等要求。根据隧洞结构特性要求，确定模体半径为0.9m、长5m的圆柱体，采用钢木结构形式。
   模体结构主要由外围圆筒形模板、圆筒内横向支承的圆骨和连接圆骨的纵向支撑杆件所组成。圆骨的制作方法：首先用6根、每根长0.865m的∠75×75角钢，焊接成正六边形，并用I14#、I16#槽钢、∠75×75角钢和φ32圆钢作其支撑焊成一个整体；然后用弦长86.5cm、弧度为л/3、厚度为10cm圆弧板固定在正六边形角钢上，便形成模体横向支撑的圆骨。本模体设计制作采用16片支撑圆骨，圆骨间距为31.2cm，模体总长为500cm，圆骨间用长5m的两根I16#工字钢，六根∠55×50角钢连接，焊成一个整体，就成为模板内部支撑骨架。骨架外围铺设3cm厚板条并刨平，用平头螺丝把1.5mm铁皮安装在3cm厚板条上。最后在模体一端的圆心处焊接拉点钢板，便以卷扬机牵引。模体具体结构详见图2。
   3.3滑模的控制和牵引
   模体安装准备结束后，用临时加工的钢结构拖车，在卷扬机的控制下，将模体的3/4长度插入事先已浇筑好的砼斜洞内，并在模板上标出顶、底和两侧控制点。为防止模体在浇筑砼时下滑和控制模体前进方向，在模板前部装一钢板加工的圆骨，圆骨四周安装四个螺杆支撑在开挖洞内四周洞壁上，模体每前进一次，利用螺杆调整一次，使模板的十字线落在开挖洞内事先放好的十字上。(详见图3)

   根据洞内温度(18℃)决定每隔四个小时拉模一次，每次拉模长度根据拉力计和刚脱模的砼强度，并考虑实际砼的浇筑速度确定，一般情况下，每次模体拉出在1m左右。
   根据地形及设备条件，采用卷扬机牵引滑模(见图4)。在斜洞上部安装5t卷扬机一台，并备用2t卷扬机一台，以防突发事故之用。模体前部拉点钢板上安装20t，4门走9滑轮组一只，沿洞每隔50m装4门滑轮一只，用0.5cm钢丝绳把第一只与第二只串联，并与第三、第四只串联一起，共走18道钢丝绳。

   3.4砼衬砌施工
   根据地形，在一号支洞口上部的回车场扩大作为料场和设置拌和机一台。进仓砼坍落度控制在1~3cm，砼通过在支洞口搭设的滑槽溜入支洞口，再由0.2m³胶轮车接料倒入斜洞滑槽注入浇筑仓内，分层浇筑与振捣，使砼表面保持在同一水平线上。
   3.5滑模施工所遇到问题及处理
   斜洞滑模施工初期每次拉模后砼浇筑只需一个小时，但因洞内气温较低，虽然浇筑完毕，受砼凝强度限制很长时间不能拉模，造成自然停工状态，针对上述情况，采取了两项措施：一是改用普通硅酸盐水泥，这种水泥早期强度高；二是掺入适量的早强剂。采用上述两项措施使滑模进度加快，日平均进度6m，最快日进度可达7.35m。
   4  技术经济效益评价
   4.1斜拉滑模工艺安全可靠
   (1)斜拉滑模系统运行安全可靠。斜洞施工重点是安全问题，为使本工程施工安全可靠，采取以下几项措施：一是合理确定斜洞滑模系统各部位安全系数。卷扬机安全系数取5.3，钢丝绳取1.75；二是卷扬机采用电控装置；三是砼运输采用滑槽进仑；四是指派专职安全员，以加强安全防护力度。通过以上措施确保了本工程安全生产，杜绝了一切安全事故发生。
   (2)斜拉滑模技术的应用提高了砼衬砌的整体质量。通过加大模体刚度，在模体前部加装圆骨螺杆控制装置，建立出模模板清洗制度，砼采取一条龙作业和浇筑砼表面保持同一水平线等方法，确保砼成形准确，浇捣密实，表面平顺光滑，预防和纠正模体偏移，从而使砼衬砌整体质量有了很大的提高。工程竣工后对洞内进行检测，结果表明隧洞混凝土密实度和平整度都比较好。对洞内全断面检测，测量检查中心偏差小于4，满足工程设计和工程质量要求，受到建设单位和质检部门好评，并荣获安徽省水利厅优质工程二等奖。
   4.2斜拉滑模技术的应用提高了企业经济效益
   (1)节约原材料。按常规采用现场立模浇筑，共需木材98.6m³，单价400元/m³，其他辅助材料及工具费为8000元，按60%回收计4800元；采用滑模施工共需钢材3.5t，折款3500元（按1000元/t计），需木材5.5 m³折款2200元，钢丝绳等材料及工具费10000元，按50%回收计5000元，即采用滑模施工的材料成本为10700元。则采用滑模施工节约原材料所创的经济效益为33540元。
   (2)节约人力资源，减少资金开支。采用滑模施工技术为本企业节约1181个工日，节约资金5905元。4.3采用斜拉滑模施工使工程提前竣工所创的经济效益本工程原计划工期193天，由于采用滑模施工平均日进度6m，共用47天完成，提前146天完工。
   该工程设计年均发电量为895万kW•h，日均发电量为24454kW•h，按当时当地电价为0.25元/kW•h，每天发电量收入为6114元/天，采用滑模施工工艺提前投产发电所创经济效益为100.27万元。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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