短斜井混凝土衬砌滑模施工技术_

短斜井混凝土衬砌滑模施工技术
    刘剑，郑振，吴志刚
    (武警水电第二总队五支队，江苏常州213031)
    ［摘要］响水涧抽水蓄能电站下水库土建工程中，尾水系统斜井长约52m，倾角为45°。经过对LSD连续拉伸液压千斤顶抽拔钢绞线作为牵引设备，并与简易框架模体以及分料入仓系统组成滑模系统进行应用研究，介绍短斜井混凝土衬砌施工工艺流程、模体设计、滑模混凝土施工和纠偏措施。结果表明，该斜井滑模施工方法具有准备时间短、成本低、操作简易等特点。
    ［关键词］混凝土工程;短斜井;混凝土衬砌;滑模施工
    ［中图分类号］TV62［文献标识码］A［文章编号］1002-8498(2010)06-0038-03
1工程概况
    响水涧抽水蓄能电站下水库土建工程位于安徽省芜湖市三山区峨桥镇境内，电站装机容量1 000MW(4×250MW)，为日调节纯抽水蓄能电站、电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、开关站和下水库等建筑物组成，电站属大(2)型二等工程。下水库尾水隧洞共有4条，平行布置。1、4号尾水隧洞开挖断面为马蹄形，断面尺寸为7.8m×8.2m;2、3号尾水隧洞开挖断面为圆形，直径7.8m。斜井直线段轴线长51.8m，倾角45°，混凝土衬砌厚度为50cm，衬砌后4条隧洞断面均为圆形，内径均为6.8m，结构如图1所示。

2施工方案
    通过方案比较，结合其它斜井滑模的施工经验，本工程尾水隧洞斜井混凝土衬砌最终研制成LSD连续拉伸、简易框架模体以及分料入仓系统组成的滑模系统。该滑模具有准备时间短、成本低、操作简易等优点，拆卸、安装简便，适合大中型短斜井施工。
    3斜井滑模系统特点
    1)模体为框架结构，稳定性好，可保证模体安全滑

    2)模体结构简单、长度短、重量轻，简单轻便;长斜井模体重量约70t，本套系统模体约15t，节约了成本。
    3)模体各构件均通过螺栓连接，拆装方便，从一个斜井模体开始拆除至另一个斜井模体安装好具备滑升条件仅为20d，节约了工期，确保施工进度。
    4)混凝土通过滑槽下料，并在模体中梁顶部安装转料槽及分料槽，混凝土快速、简便输送入仓，而长斜井需通过卷扬机牵引小车输送，人工推小车接料入仓。
    5)滑升速度快平均滑升速度达6.47m/d，最大滑升速度为9.38m/d，而天荒坪引水隧洞滑升平均速度为3.74m/d，桐柏引水隧洞滑升平均速度为4.52m/d。
    6)采用位移传感器(激光导向仪)作为纠偏措施，灵敏度高，能及时发现模体偏移方向和偏移位移。
    4工艺流程
    斜井混凝土施工工艺流程:施工准备→清理基础→轨道安装、锚索施工，测量控制→钢筋制作、运输→模体水平组装、牵引至斜井直线段→提升系统安装、调试→仓位验收→混凝土运输、入仓、取样试验、浇筑→模体检查、调整、滑升→下一浇筑循环。
    5模体设计
    模体主要由模板、框架结构、提升装置、行走装置、操作平台和抹面平台组成。
    5.1模板
    滑模模板采用3mm厚钢板弯制而成，每块模板宽35cm，模板背面采用角钢焊接作为围囹，模板间采用螺栓连接，强度、刚度及稳定性满足要求。模板高1.5m，锥度按0.5%控制。
    5.2框架结构
    模体框架结构由围圈、中梁以及桁架组成。模体框架结构如图2a所示。

围圈主要用来支承和加固模板，使其形成一个圆筒形整体。围圈采用上下9道，用槽钢制作。相邻两层围圈之间布置8道桁架，采用螺栓连接。单个围圈由3段槽钢连接而成，各段之间用螺栓连接。围圈与模板采用短角钢焊接固定。
    模体中梁全长9m，直径1.2m，由圆架和纵向槽钢组成。单品圆架由槽钢弯曲制作成外圆，圆架内部由角钢和钢板组成支架。各榀圆架之间通过8根均匀分布的槽钢焊接连成整体。桁架结构布置如图2b所示。
    5.3提升装置
    本套滑模的提升装置由2台100t LSD千斤顶、安全夹持器、液压油泵、操作台、2组钢绞线、千斤顶承重架以及洞顶锚索组成。
    2台100t LSD连续拉伸千斤顶作为滑模的提升动力装置，分别布置于模体两侧腰线位置，距离模体中心2.4m处。千斤顶由8块L形钢板焊接于千斤顶承重架底部。2台千斤顶既可联动又可单动，每个千斤顶穿6根钢绞线，沿轴线方向牵引。千斤顶承重架由工字钢和钢板焊接而成，两端分别与桁架焊接。
    5.4行走装置
    滑模体行走装置包括轨道、前引导轮、后承重轮。轨道主要用于承载前引导轮及前期运送钢筋，采用50mm厚高轻轨制作而成。前引导轮采用［20作为支架，主要用于模体滑升时导向和纠偏。承重轮采用前后双轮结构，直接坐落在混凝土面上，主要承受模体自重，承重轮底部设置铁板，以保护混凝土面。
    5.5操作平台
    操作平台采用2cm厚钢板焊接而成，主要用于放置提升系统设备、电源及其他辅助设施。
    5.6抹面平台
    抹面平台安装于模体底部，相当于模板底部的一圈走道，采用角钢和钢板焊接制作。用于搭载抹面施工人员及混凝土养护设施。
    6滑模混凝土施工
    6.1钢筋制作安装
    斜井直线段钢筋采用散装法安装，在模体就位前一次全部安装完成。钢筋绑扎前，在斜井直线段底拱处安装滑模行走导向轨道，在上平洞底板安装3t卷扬机，制作小型台车，利用卷扬机牵引台车沿轨道进行钢筋运输和绑扎。
    6.2模体安装
    首先在下平洞段进行模体组装，组装完成后利用安装在模体上的LSD千斤顶，拉升至斜井直线段与下弯段分缝处就位。而后进行运行调试，模体起滑前对模体进行测量纠偏，验收合格后方可继续施工。
    6.3分料系统安装
    模体就位后，进行混凝土下料滑槽和模体分料系统安装。滑槽由铁皮弯制而成，每8m长为一段，各段之间设置缓冲段，并且在每段前沿设置缓冲板，防止混凝土骨料飞溅。滑槽采用钢筋与隧洞顶部岩壁锚杆进行焊接固定。在模体中梁顶部设转料斗，转料斗底部为轴承结构，可以灵活旋转，转料斗下设8个分料槽。混凝土由滑槽输送至转料斗后，再通过分料槽直接滑至浇筑面。分料系统结构布置如图3所示。

6.4混凝土浇筑
    混凝土采用搅拌车运输至尾水隧洞上平洞卸料平台，直接放料至滑槽，再通过滑槽、转料斗、分料槽输送至模体四周各浇筑面。混凝土必须对称下料入仓，分层浇筑，分层厚度为25～30cm。
    首先利用滑模进行斜井直线段下三角混凝土浇筑，在浇筑时采取措施防止模体上浮。
    模体滑升前混凝土应浇筑到模板高度的2/3处，模板上缘距混凝土表面预留30～50cm浇筑层厚度。待第1层混凝土达到脱模强度后，开始滑升2个行程(约6cm)，视脱模后混凝土表面情况再进行正常滑升。正常滑升时，每次滑升高度控制在10个行程以内(约30cm)，每隔90min再继续滑升，应尽量保持连续施工。
    7纠偏措施
    在滑模施工中，由于操作平台上的荷载分布不均匀，千斤顶不同步，混凝土入模的位置不够对称等，会使模体发生偏移。针对上述情况，施工中采用下述措施预防和纠正偏斜。
    1)由于千斤顶设置有位移传感器，偏差很小，但长期使用时，会有累积偏差，所以在施工中要经常检查，随时调整。
    2)操作平台上的荷载尽可能均衡布置。
    3)混凝土浇筑顺序:顶拱→边墙→底板。可以防止模体上浮，下部轨道控制模体滑动方向，混凝土浇筑尽可能均衡，如发现偏移，可采取改变浇筑顺序，逐步纠正其偏移。
    4)滑模的纠偏系统主要由位移传感器(激光导向仪)和模板内侧4个水准管组成。位移传感器布置于斜井直线段与上弯段连接处，左右腰线位置各1台。模体方向校正后，位移传感器通过激光在模体上确定控制点，模体滑升过程中若激光偏离了控制点，则说明模体已发生偏移，需及时进行纠正。当模板发生偏移时，还可通过观察水准管判断模板偏移方向，采取措施调整偏差。
    8结语
    LSD连续拉伸液压千斤顶抽拔钢绞线作为牵引设备，并与简易框架模体以及分料入仓系统组成滑模系统，进行短斜井混凝土衬砌滑模施工，在国内尚属首次。并且本工程采用的斜井滑模系统制作、装拆简便快捷，成本低廉，滑模速度快，混凝土成型质量好，成功摸索出了短斜井混凝土衬砌的施工新工艺，具有广泛的推广应用前景。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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