水電站短斜井混凝土襯砌滑模設(shè)計與施工控制

劉 斌

(遼寧省大連水文局，遼寧大連 116023)

水電站短斜井混凝土襯砌滑模設(shè)計與施工控制

劉 斌

(遼寧省大連水文局，遼寧大連 116023)

本文結(jié)合白石水庫電站尾水系統(tǒng)斜井混凝土襯砌施工，分析了短斜井滑模體組成及其主要部件設(shè)計方案，介紹了混凝土襯砌施工技術(shù)控制要點，并針對工程施工常見的滑模體偏移問題提出了幾種有效的糾偏措施。工程實踐表明：該斜井滑模施工工藝具有工效高、工期短、質(zhì)量好、施工安全等優(yōu)點，在保證混凝土襯砌施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上大大縮短了施工周期，節(jié)省了施工成本。

水電站；短斜井；滑模設(shè)計；施工技術(shù)

1 工程概況

白石水庫電站位于遼寧省北票市境內(nèi)，電站設(shè)計水頭為13.74m，裝機容量可達到1890kW。水電站主要包括上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、開關(guān)站及下水庫等工程。

下水庫包含4條尾水隧洞，4條隧洞平行布置。隧洞設(shè)計斷面均為圓形。考慮工程地質(zhì)條件與施工因素，設(shè)計不同的隧洞開挖斷面，1號和4號為馬蹄形，斷面尺寸7.80m×8.20m；2號和3號開挖斷面為圓形，隧洞半徑均為3.90m。斜井直線段長度為52m，軸線段的傾角為度，混凝土襯砌厚度控制在50cm，保證隧洞斷面內(nèi)徑不小于6.80m。為盡可能降低施工對工程管理帶來的影響，經(jīng)過方案比選，設(shè)計采用滑模施工技術(shù)對斜井混凝土進行襯砌施工（見圖1）。

圖1 斜井混凝土滑模襯砌施工循環(huán)

2 短斜井滑模體設(shè)計

滑模體主體結(jié)構(gòu)主要包括模板、框架、提升和行走裝置、操作平臺以抹面平臺等，主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)件之間連接采用焊接處理。

2.1 模板

滑模模板材料為3mm厚鋼板，單模板寬度35cm，整體高1.50m，錐度控制在0.50%左右。模板背部圍檁采用角鋼焊接而成，為便于拆卸，模板間均采用螺栓連接，因工程滑模系統(tǒng)體型小、質(zhì)量輕，螺栓連接完全滿足要求。

2.2 框架結(jié)構(gòu)

滑模體框架結(jié)構(gòu)主要包括圍圈、中梁以及桁架［框架結(jié)構(gòu)見圖2（a）］。圍圈作用為加固與支撐模板，保證模板的整體性。工程圍圈材料選擇槽鋼，單個圍圈由段槽鋼組成。圍圈在模板上下兩個方向共布置9道，上下道圍圈距周邊的模板口需有一定的間距，分別控制在20cm和10cm，視情況適當(dāng)進行調(diào)整；圍圈與模板接觸處采用焊接方式進行處理，并用角鋼加固。相鄰兩圍圈之間需布置8道桁架，并通過螺栓進行連接穩(wěn)定。桁架主體結(jié)構(gòu)包括主筋、主肋和斜肋，材料均為角鋼，但不同部位角鋼型號有所差異［見圖2（b）］。中梁結(jié)構(gòu)包括圓架和縱向槽鋼，長度為9m，直徑為1.20m。單榀圓架的外圓可由槽鋼彎曲制作而成，內(nèi)部通過角鋼或鋼板進行支撐加固。圓架之間沿周設(shè)置8根均勻分布的槽鋼，兩端分別與圓架進行連接［1］。

圖2 框架結(jié)構(gòu)部件

2.3 提升與行走裝置

滑模提升采用連續(xù)拉升液壓千斤頂拔鋼絞線的方式，提升裝置由兩臺千斤頂以及液壓油泵、鋼絞線、安全夾持器、承重架以及隧洞頂部錨索組成。連續(xù)拉升液壓千斤頂為動力裝置，安裝于滑模體兩側(cè)腰線位置，距中心2.40m。每臺千斤頂既能夠配合作業(yè)，又能夠單獨對施工作業(yè)進行調(diào)整。各千斤頂頂部，分別與6根鋼絞線進行連接，可實現(xiàn)對滑模體軸向的牽引，底部通過塊形鋼板焊接在承重架上。承重架由工字鋼和鋼板焊接而成，兩端與桁架進行焊接加固。行走裝置主要包含三部分，其分別為輕軌道、前引輪和前后雙輪結(jié)構(gòu)的后承重輪。后承重輪直接在混凝土面上行走，為避免其壓壞混凝土面，在其路面上鋪設(shè)鐵板。

2.4 操作平臺與抹面平臺

除上述結(jié)構(gòu)外，操作平臺、抹面平臺也是滑模體重要的結(jié)構(gòu)部件。操作平臺的作用主要是對整個滑模系統(tǒng)進行控制，其結(jié)構(gòu)包含提升系統(tǒng)設(shè)備、電源和其他附屬設(shè)施。抹面平臺的作用主要是在混凝土襯砌完畢后，為工人提供適當(dāng)?shù)目臻g平臺對混凝土進行養(yǎng)護、檢查與修補［2］。抹面平臺位于模體底部，采用角鋼和鋼板焊接而成。

3 滑模混凝土襯砌施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 滑模體組裝

滑模體組裝在下平洞段進行，完畢后通過頂部LSD千斤頂牽引至斜井直線段與下彎段分縫位置。然后進行調(diào)試運行、測量糾偏，達到設(shè)計條件后方可進行下一步施工作業(yè)。

3.2 分料系統(tǒng)安裝

滑模體安裝調(diào)試結(jié)束后，需安裝下料滑槽與分料系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示?；塾啥喙?jié)彎曲鐵皮拼接而成，每段長度為8m，在段與段鐵皮之間以及前沿分別設(shè)有緩沖段、緩沖板?；酃潭ㄒ揽宽敳堪惭b的錨桿，通過鋼筋進行焊接固定?；ｓw中梁頂部設(shè)置一轉(zhuǎn)料斗，下方設(shè)8個分料槽，可實現(xiàn)隧洞四周的同步下料。

圖3 分料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3 混凝土澆筑

攪拌好的混凝土首先運輸至卸料平臺，并直接通過滑槽、轉(zhuǎn)料斗、分料槽送到滑模體四周進行澆筑作業(yè)。為保證隧洞四周混凝土襯砌施工的同步性，下料入倉需對稱?；炷敛捎梅謱訚仓绞?，分層厚度一般控制在25～30cm。混凝土澆筑首先在直線段下三角進行，施工中應(yīng)采取有效措施避免滑模體上浮。每次施工循環(huán)升模前，混凝土應(yīng)澆筑至模板高度的2/ 3，模板的上邊緣留出一定的間隙，一般為30～50cm，以確保澆筑混凝土的整體性。每層混凝土強度符合標(biāo)準(zhǔn)后進行升模作業(yè)，第一次滑升作業(yè)，滑升距離控制在3～6cm，同時檢查混凝土脫模質(zhì)量。正常滑升階段，每次滑升高度控制在30cm以內(nèi)，間隔時間控制在90min，可根據(jù)工程實際情況進行調(diào)整［3-5］。如若混凝土澆筑未出現(xiàn)任何異常情況，便可按照設(shè)計方案進行循環(huán)澆筑作業(yè)。

4 滑模體糾偏措施

滑模體變形是混凝土滑模襯砌施工較為常見問題，造成滑模體偏移的原因有千斤頂工作不同步、操作盤受力不均、入模不對稱等。常見的滑模體糾偏措施如下：

a.滑模體所安裝的千斤頂安裝有位移傳感器，將其提供的數(shù)據(jù)與設(shè)計值進行比對，實時進行調(diào)整。為避免位移傳感器靈敏度下降，施工中應(yīng)及時進行檢查與校準(zhǔn)。

b.應(yīng)盡可能保證操作盤的受力均勻，避免載荷分布不均而引起模體變形。

c.嚴(yán)格控制混凝土澆筑順序，依次為頂拱、邊墻和底板，這種方式能夠有效避免模體上浮情況的發(fā)生。澆筑過程中還應(yīng)控制滑模體的滑動方向，均衡澆筑。如澆筑過程中發(fā)生偏移，可通過調(diào)整澆筑順序的方式逐步進行糾偏。

d.滑模的糾偏觀測系統(tǒng)主要包括激光導(dǎo)向儀和水準(zhǔn)管。激光導(dǎo)向儀有3臺，分別布置在斜坡兩側(cè)腰線位置和斜坡與上彎段的連接處；水準(zhǔn)管有4個，安裝在模板的內(nèi)側(cè)。如激光偏離最初設(shè)定的控制點，則會有相應(yīng)的警示，表明滑模體已經(jīng)發(fā)生偏移，需采取糾正措施?；ｓw糾偏通常采用千斤頂自身糾偏的方法，并通過水準(zhǔn)管進行測量控制?；ｓw結(jié)構(gòu)中千斤頂數(shù)量較多，在糾偏過程中先關(guān)閉千斤頂，滑升2～3m行程；此后，打開關(guān)閉的千斤頂，循環(huán)滑升同樣的行程多次，直至滑模體恢復(fù)設(shè)計安裝要求?；ｓw糾偏應(yīng)保持適當(dāng)速度，避免速度過快引起其他不良變形現(xiàn)象。在特殊情況下，也可以借助外力進行滑模體糾偏［6-8］。如果模板的變形情況較輕，可直接用撐桿加壓進行恢復(fù)，否則需要拆除修復(fù)。

5 結(jié) 語

白石水庫電站滑模體牽引采用連續(xù)拉升液壓千斤頂拔鋼絞線方式，并與框架模體和分料入倉系統(tǒng)組成滑模系統(tǒng)。與常規(guī)滑模襯砌施工相比，白石水庫電站尾水系統(tǒng)滑模體采用框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，造價低；結(jié)構(gòu)簡單，占有體積小，重量在15 t左右，比一般長斜井模體重量約輕45t。結(jié)構(gòu)部件通過螺栓進行連接，拆裝簡便快捷，一個拆裝周期僅為20天。日均滑升速度在6.47m以上，混凝土施工質(zhì)量滿足設(shè)計要求，值得類似短斜井混凝土施工工程借鑒。

［1］ 劉劍，鄭振，吳志剛.短斜井混凝土襯砌滑模施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2010（6）：38-40.

［2］ 常煥生，曲建軍，金晨.LSD斜井滑模系統(tǒng)的設(shè)計要點及應(yīng)用［J］.中國水利，2005（10）：31-33.

［3］ 常煥生.LSD斜井滑模施工技術(shù)［J］.水利水電技術(shù)，2008（12）：4-9.

［4］ 勞儉翁.黑麋峰抽水蓄能電站長斜井滑模及灌漿施工新技術(shù)［J］.水力發(fā)電，2011（2）：34-37.

［5］ 楊躍斌，夏松雨.惠州抽水蓄能電站斜井滑?；炷烈r砌施工［J］.水力發(fā)電，2009（4）：51-53，61.

［6］ 杜曉虎.水電站有壓隧洞及調(diào)壓井混凝土襯砌施工技術(shù)探析［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2015（1）：80-82.

［7］ 柴喜洲，張耀威.糯扎渡水電站右岸泄洪洞混凝土模板施工方案研究［J］.水利水電技術(shù)，2014（3）：16-20，23.

［8］ 廖湘輝，周恒，趙楚，等.巴基斯坦N-J水電工程調(diào)壓豎井滑模的設(shè)計與施工技術(shù)［J］.水利水電技術(shù)，2016（1）：67-70，75.

Control on Design and Construction of Short Inclined Shaft Concrete Lining Slip form of Hydropower Station

LIU Bin
（Liaoning Dalian Hydrographic Office，Dalian 116023，China）

In light of construction of inclined shaft concrete lining of tailrace system of Baishi reservoir hydropower station, this paper analyzes the composition of short inclined shaft slipform and design scheme for its main components,and introduces controlling essentials on concrete lining construction technology.And based on common slipform excursion problems appearing in engineering construction,it puts forward several effective corrective measures.Engineering practice shows that this inclined shaft slipform construction technology features high efficiency,short construction period,good quality,safe in construction,etc.and on the basis of guaranteeing concrete lining construction quality,the construction period is greatly shortened and construction cost is saved.

hydropower station;short inclined shaft;slipform design;construction technology

TV554.14

B

1673-8241（2016）12-0018-03

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.12.005