大斷面、高深度調(diào)壓室豎井滑模施工技術(shù)研究

王少偉

摘要：錦屏二級(jí)水電站上游調(diào)壓室工程作為世界上最大的調(diào)壓井群（共4口調(diào)壓井），面臨大斷面、高深度的調(diào)壓室豎井群根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式及混凝土襯砌施工特點(diǎn)和要求，采用液壓千斤頂爬升桁架式滑模進(jìn)行混凝土澆筑，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，實(shí)用性強(qiáng)，可供類似工程借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：豎井;滑模;混凝土;施工

1 工程概況

錦屏二級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河彎上，是雅礱江干流上的重要梯級(jí)電站。上游調(diào)壓室每個(gè)豎井均由1個(gè)圓形大井和2個(gè)閘門井組成，調(diào)壓室豎井高度為124.30m，豎井井筒滑模施工段為EL.1576.7～EL.1680.0（共103.3m），閘門井滑模施工段為EL.1583.7～EL.1677.0（共93.3m）;圓形大井襯砌后直徑Φ=21.0m，2個(gè)閘門井襯砌后尺寸為長(zhǎng)*寬=7.8m*3.3m～7.8m*5.7m。上游調(diào)壓室Φ21米豎井、閘門井混凝土襯砌采用液壓滑模自下而上施工。豎井井筒滑模從EL.1576.7m開(kāi)始安裝，閘門井滑模從EL.1583.7開(kāi)始安裝，它們從相應(yīng)的高程開(kāi)始滑升。井筒液壓滑模滑升至高程1680.00m即進(jìn)行拆除，閘門井滑?；粮叱?677.00m，即進(jìn)行拆除。因豎井井筒滑模與閘門井滑模起滑點(diǎn)不在同一個(gè)高程，閘門井EL.1576.7～EL.1583.7段（共7.0m）采用組合模板進(jìn)行澆筑，待井筒與閘門井滑模澆筑至EL.1583.7高程，閘門井滑模與井筒滑模同步滑升進(jìn)行調(diào)壓室豎井的混凝土襯砌施工。

2 滑模的選型與設(shè)計(jì)

2.1滑模的選型

根據(jù)上游調(diào)壓室豎井的結(jié)構(gòu)形式及混凝土襯砌施工特點(diǎn)和要求，調(diào)壓室豎井滑模采用液壓千斤頂爬升桁架式滑模，豎井滑模系統(tǒng)由Φ21m豎井+2個(gè)7.8m*5.7m閘門井滑模組成，其中豎井滑模為一獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，閘門井滑模為一個(gè)獨(dú)立的液壓系統(tǒng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力分析，豎井井筒采用60套千斤頂，單個(gè)閘門井采用26套千斤頂沿預(yù)埋于混凝土中的Φ25的爬桿往上不斷爬升，完成豎井混凝土襯砌施工。

調(diào)壓室豎井滑模系統(tǒng)主要由平臺(tái)系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等組成

2.2 工作原理

調(diào)壓室豎井滑模以預(yù)澆底層為基礎(chǔ)，每隔一定距離設(shè)金屬支承桿一根（豎井井筒均勻布置60根Φ25mm的圓鋼作為支撐桿，每個(gè)閘門井布置26根），支撐桿布置示意圖見(jiàn)圖1、圖2，將液壓穿心千斤頂套裝在每根支承桿上，通過(guò)螺栓把液壓千斤頂?shù)牡鬃c懸臂提升架的頂部連接在一起，把模板懸掛在懸臂提升架上，提升架采用四周空間框架結(jié)構(gòu)。模板與支承框架采用調(diào)整絲桿撐緊。為了便于施工，在支承框架的頂部鋪設(shè)木板，以堆放設(shè)備及材料，便于施工人員行走，下部懸掛吊架平臺(tái)。將所有液壓千斤頂分組采用串聯(lián)或并聯(lián)的方式與液壓控制系統(tǒng)相連。這樣，隨著模板底部混凝土的凝固，當(dāng)模板下層混凝土達(dá)到脫模條件時(shí)，操作液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所有液壓千斤頂，就可帶動(dòng)提升架、支承框架、模板等沿著支承桿向上滑動(dòng)，直至可以澆筑一層混凝土的位置。如此循環(huán)，直至豎井頂部。

2.3 滑模設(shè)計(jì)

根據(jù)上游調(diào)壓室豎井結(jié)構(gòu)型式和布置特點(diǎn)，滑模系統(tǒng)主要由平臺(tái)系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等組成。

2.3.1 平臺(tái)系統(tǒng)

平臺(tái)系統(tǒng)：工作平臺(tái)分為上、下兩大部分。上部由多邊形框架平面及六邊形加強(qiáng)平臺(tái)組成，其功能為人工操作及綁扎鋼筋、雜物堆放;下部由懸掛在多邊形框架底部的兩層懸掛平臺(tái)組成，其功能訂為工人對(duì)已襯砌表面修補(bǔ)、檢查及養(yǎng)護(hù)的操作平臺(tái)。所有平臺(tái)皆用3cm厚木板搭接而成。

2.3.2 模板系統(tǒng)

由模板、提升架、支承千斤、支承框架等組成，由型鋼制作的懸臂提升架沿四周范圍內(nèi)有規(guī)律布置。模板由5mm鋼板及角鋼等材料制成，各部件間用螺栓連接。模板高度1.2m，由大模板聯(lián)接成一個(gè)整體。整個(gè)大模板沿四周分上、下兩層設(shè)置支撐桿，其目的是為了將模板支撐在支撐框架上，防止混凝土澆筑中模板移位，并能調(diào)整模板的安裝精度。

2.3.3 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由液壓控制站HY-36、調(diào)平器XT-35、液壓穿心千斤頂、管路、分油器等組成。液壓穿心千斤頂選用60套（井筒）+26x2套（2閘門井），型號(hào)為GYD-35型滾珠式或楔塊式千斤頂，支承桿采用Φ25mm的鋼筋，考慮到空間框架結(jié)構(gòu)大、受力復(fù)雜不均、施工設(shè)備及物資、施工人員、滑升阻力及滑升過(guò)程中經(jīng)常需要調(diào)平等其它因素，因此在滑模設(shè)計(jì)時(shí)，留有較大的提升裕量，保證結(jié)構(gòu)安全、可靠。輸油管路采用分組布置，每組千斤頂?shù)臄?shù)目不超過(guò)8臺(tái)。油路布置為豎井井筒滑模及各閘門井滑模采用主油路并聯(lián)分油路串聯(lián)的方式。

3 豎井混凝土滑模施工

豎井滑模結(jié)構(gòu)由公司水工廠單獨(dú)設(shè)計(jì)制造，每個(gè)調(diào)壓井需制造豎井及閘門井各一套模板。豎井井筒滑模結(jié)構(gòu)自重36200kg，閘門井井筒滑模結(jié)構(gòu)自重13800kg?；炷寥雮}(cāng)采用混凝土泵自下向上輸送，并結(jié)合自上而下溜管方式完成。

3.1滑模施工準(zhǔn)備

滑模施工前必須做好準(zhǔn)備工作，其中包括底板的鑿毛、沖洗，滑模組裝調(diào)試，測(cè)量放線工作，為滑模定位組裝做好準(zhǔn)備?；Ｊ┕で疤崆白龊镁畠?nèi)供電、供水、施工照明系統(tǒng)的布設(shè)及滑模液壓系統(tǒng)的調(diào)試等工作，并完成操作盤、分料管承重及抗沖擊能力試驗(yàn)測(cè)試、混凝土泵送試驗(yàn)及溜管、緩降器的混凝土溜送試驗(yàn)。

3.2 滑模組裝調(diào)試

滑模組裝檢查合格后，安裝千斤頂、液壓系統(tǒng)，插入爬桿并進(jìn)行加固，然后進(jìn)行試滑升3～5個(gè)行程，對(duì)提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、盤面及模板變形情況進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，按有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查調(diào)整，確保施工順利進(jìn)行，滑模經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，才能投入使用。千斤頂試驗(yàn)編組試驗(yàn)要求：

（1）耐壓：加壓120kg/cm2，5分鐘不滲不漏;

（2）空載爬升：調(diào)整行程30mm;

（3）負(fù)荷爬升：記錄加荷3.6t/1.2t（額定荷載的120%），支撐桿壓痕和行程大小，將行程相近的編為一組。施工用千斤頂，按一般要求備用一部分，且經(jīng)常檢修，還備用彈簧、上卡頭、排油彈簧、鋼珠、密封圈、卡環(huán)、下卡頭等。

3.3滑模滑升

模板初次滑升要緩慢進(jìn)行，并在此過(guò)程中對(duì)提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、盤面及模板變形情況進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，待一切正常后方可進(jìn)行正常澆筑和滑升。混凝土初次澆筑和模板初次滑升應(yīng)嚴(yán)格按以下步驟進(jìn)行：第一次澆筑300mm厚混凝土，接著按分層300mm澆筑兩層，厚度達(dá)到900mm時(shí)，開(kāi)始滑升30-50mm檢查脫模的混凝土凝固是否合適，第四層澆筑200mm后滑升300mm，若無(wú)異常情況，便可進(jìn)行正常澆筑和滑升。若爬升過(guò)早容易起騶，抹面后仍會(huì)起騶，或爬升過(guò)晚混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度根本無(wú)法抹面，即說(shuō)明脫模等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，需調(diào)整脫模等待時(shí)間，一般情況當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.2～0.4Mpa時(shí)滑模即可進(jìn)行滑升，滑升應(yīng)循行“多動(dòng)少滑”的原則進(jìn)行;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工經(jīng)驗(yàn)及高線混凝土拌合站所提供混凝土的初凝時(shí)間，混凝土首次入倉(cāng)經(jīng)6～7小時(shí)后就可進(jìn)行初次滑升，滑出的混凝土面若用手按會(huì)留下明顯的手印，這樣利用原漿進(jìn)行抹面，即節(jié)省材料人工又可使混凝土表面光滑，能較好地保證混凝土的質(zhì)量。

滑模從初次滑升正常后施工轉(zhuǎn)入正?；?，應(yīng)盡量保持連續(xù)施工，并設(shè)專人觀察和分析混凝土表面情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定合理的滑升速度和分層澆筑高度。依據(jù)下列情況進(jìn)行鑒別：滑升過(guò)程中能聽(tīng)到“沙沙”的聲音;出模的混凝土無(wú)流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺(jué)，并留有1mm左右的指印;能用抹子抹平。滑升過(guò)程中有專人檢查千斤頂?shù)那闆r，觀察爬桿上的壓痕和受力狀態(tài)是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度，對(duì)滑升過(guò)程做詳細(xì)記錄?；Ｕ；鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況確定合理的滑升速度，采用間歇提升制，提升速度大于0.1m/小時(shí)，正常氣溫下，每次提升模板的時(shí)間應(yīng)控制在1小時(shí)左右，當(dāng)天氣炎熱或因某種原因混凝土澆筑一圈時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)每隔20～30分鐘開(kāi)動(dòng)一次控制臺(tái)，提升1～2個(gè)行程，日滑升高度控制在2.5m左右。

3.4混凝土澆筑

滑?；炷翝仓┕ぐ匆韵马樞蜻M(jìn)行：下料-平倉(cāng)振搗-滑升-鋼筋綁扎-下料?；；髮?duì)稱均勻下料，按分層30cm一層進(jìn)行，采用插入式振搗器振搗，振搗中經(jīng)常變換振搗方向，并避免直接振動(dòng)爬桿及模板，振搗器插入深度不得超過(guò)下層混凝土內(nèi)50mm，模板滑升時(shí)停止振搗。混凝土下料前，先濕潤(rùn)溜槽、溜管。澆筑第一倉(cāng)前，應(yīng)在老混凝土面上鋪一層2～3cm厚M25水泥砂漿?；炷料铝蠎?yīng)均勻上升，高差不得超過(guò)30cm，按一定方向、次序分層、人工對(duì)稱平倉(cāng)，坯層高度30cm，須滿足上層混凝土覆蓋前下層不出現(xiàn)初凝，要求混凝土入倉(cāng)下落高度不大于2.0m，嚴(yán)禁混凝土直接沖擊滑模。

為保證混凝土質(zhì)量，在修復(fù)抹面平臺(tái)上沿井周布置養(yǎng)護(hù)花管，以便于及時(shí)對(duì)出模的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.5滑模施工注意事項(xiàng)

滑模施工中出現(xiàn)問(wèn)題有：滑模操作盤傾斜、滑模盤平移、扭轉(zhuǎn)、爬桿彎曲等，其產(chǎn)生的根本原因在于千斤頂工作不同步，荷載不均勻，澆筑不對(duì)稱，糾偏過(guò)急等。因此，在施工中首先把好質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)觀測(cè)檢查工作，確保良好運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

4 結(jié)語(yǔ)

錦屏二級(jí)水電站調(diào)壓室工程采用滑模施工工藝，花在腳手架上費(fèi)用幾乎為零，而周轉(zhuǎn)率卻很高。不僅如此，滑模一天24小時(shí)可以滑升2.5m～4m，進(jìn)度相當(dāng)可觀。面對(duì)大斷面、高深度調(diào)壓室豎井群采用滑?；炷翝仓┕ぜ夹g(shù)是有效的，減小了施工過(guò)程中的難度，提高了施工工效，保證了業(yè)主的節(jié)點(diǎn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，滑模施工技術(shù)可為類似工程提供借鑒和參考。

（作者單位：中國(guó)水利水電第五工程局有限公司）