抽水蓄能電站尾水斜井襯砌工程施工新技術(shù)

靳小兵 劉偉 王帥兵

摘要：在介紹新疆阜康抽水蓄能電站尾水斜井工程概況的基礎(chǔ)上，闡述了該尾水斜井工程使用液壓穿心式模板臺車進(jìn)行襯砌施工的施工方案、模板臺車的功能、襯砌模板的結(jié)構(gòu)、襯砌模板的組合、襯砌模板的拆裝、混凝土襯砌施工等方面的新技術(shù)，可供從事抽水蓄能電站尾水斜井工程施工的技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站；尾水斜井；襯砌施工；新技術(shù)

0? ?引言

隨著抽水蓄能電站建設(shè)的不斷發(fā)展，斜井襯砌工程施工技術(shù)也在逐步完善。國內(nèi)已建或在建抽水蓄能電站尾水斜井襯砌，大多采用滑模及常規(guī)手段進(jìn)行襯砌施工，而滑模及常規(guī)手段施工存在技術(shù)缺陷和安全風(fēng)險(xiǎn)。采用自主設(shè)計(jì)的液壓穿心式模板臺車進(jìn)行大坡度尾水斜井襯砌，可實(shí)現(xiàn)單倉全斷面襯砌施工，解決了滑模及常規(guī)手段襯砌施工的技術(shù)缺陷，化解了尾水斜井襯砌施工的安全風(fēng)險(xiǎn)，對大坡度尾水斜井全斷面襯砌施工技術(shù)的研究與應(yīng)用具有重要意義。

1? ?工程概況

新疆阜康抽水蓄能電站工程位于新疆昌吉回族自治州阜康市境內(nèi)，距阜康市約70km，距烏魯木齊市約135km。電站建成后，通過2回220kV線路接入烏魯木齊附近五家渠750kV變電站和新疆維吾爾族自治區(qū)烏昌電網(wǎng)，在烏昌電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用等任務(wù)。

尾水隧洞屬于抽水蓄能電站的地下廠房系統(tǒng)，該抽水蓄能電站設(shè)有2條（1#和2#）尾水隧洞。尾水斜井是尾水隧洞整體結(jié)構(gòu)的組成部分，其一端連接尾水隧洞的下平段和平面彎段，并與尾水支管、尾水岔管和廠房相貫通；另一端連接下庫進(jìn)/出水口。2條尾水斜井均由下彎段、斜直段、上彎段組成，鋼筋混凝土襯砌厚度均為70cm，襯砌后尾水斜井內(nèi)部直徑均為700cm。

1#尾水斜井襯砌樁號為：尾10+108.16～尾10+226.25；

2#尾水斜井襯砌樁號為：尾20+84.06～尾20+202.15。2條尾水斜井鋼筋混凝土的襯砌長度合計(jì)為236.18m。1#和2#尾水斜井鋼筋混凝土襯砌縱剖面如圖1所示。

2? ?施工方案

由尾水斜井設(shè)計(jì)圖紙可知，這2條尾水斜井的結(jié)構(gòu)、形狀大體相同，鋼筋混凝土襯砌內(nèi)徑尺寸完全一致，均采取相同的分段、分倉施工方案。該施工方案為：將每條尾水斜井分為3段10倉，分別為下彎段3倉、斜直段4倉、上彎段3倉（參見圖1），采用自主設(shè)計(jì)的液壓穿心式模板臺車進(jìn)行襯砌施工。為保證液壓穿心式模板臺車適應(yīng)尾水斜井鋼筋混凝土襯砌施工的需要，將設(shè)計(jì)圖紙的縱向、環(huán)向施工縫進(jìn)行微調(diào)[1]。

3? ?模板臺車功能概述

該液壓穿心式模板臺車采用自承式結(jié)構(gòu)，僅承擔(dān)脫模、運(yùn)模、支模作用，在混凝土澆筑期間不參與受力，將模板收回后可在襯砌洞內(nèi)穿行。該模板臺車采用液壓系統(tǒng)收回、支撐襯砌模板，采用卷揚(yáng)機(jī)牽引行走方式。模板臺車可同時(shí)背負(fù)2塊側(cè)模和1塊頂模行走，可單獨(dú)吊運(yùn)底模行走，同時(shí)具備翻轉(zhuǎn)側(cè)模的功能[2]。

4? ?襯砌模板的結(jié)構(gòu)

4.1? ?材料選擇

制作襯砌模板的材料如下：面板采用鋼材為Q235B、厚度為6mm的鋼板，桁架橫筋采用100mm×50mm矩形鋼管，環(huán)筋采用厚度為12mm的鋼板，桿件采用14#工字鋼。

4.2? ?整體結(jié)構(gòu)

第1倉由6環(huán)模板組成，其余每倉由7環(huán)模板組成。每環(huán)模板由4塊模板組成，其端頭的環(huán)肋上設(shè)置適當(dāng)結(jié)構(gòu)的螺栓孔，相鄰的模板采用M20螺栓緊固連接。末環(huán)模板的每塊模板上預(yù)留了6個(gè)爬升錐孔，整環(huán)4塊模板共預(yù)留24個(gè)爬升錐孔。在澆筑混凝土之前安裝爬升錐，每倉末環(huán)模板不脫模，以便連接下倉模板并對下倉模板起支撐作用。

4.3? ?橫剖面結(jié)構(gòu)

每環(huán)模板由1塊底模、2塊側(cè)模和1塊頂模共4塊模板組成，4塊模板的弧長相等。為便于脫模，4塊模板之間分別采用寬度為200mm的楔形小模板連接。4塊模板過角處安裝8根正反絲杠，其中短絲杠主要用于支模時(shí)調(diào)節(jié)、固定，長絲杠參與結(jié)構(gòu)受力。尾水斜井襯砌模板橫剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.4? ?縱剖面結(jié)構(gòu)

整個(gè)斜井軸線線型分為3段，即下彎段、斜直段、上彎段。為滿足不同節(jié)段曲線要求，側(cè)模設(shè)計(jì)為梯形結(jié)構(gòu)，底模（下彎段）設(shè)計(jì)為“楔塊+標(biāo)準(zhǔn)塊+楔塊”的組合體，頂模（上彎段）為標(biāo)準(zhǔn)段。尾水斜井襯砌模板縱剖面結(jié)構(gòu)如圖3所示。

5? ?襯砌模板的組合

5.1? ?下彎段組合

尾水斜井下彎段的組合形式為：頂?！鷺?biāo)準(zhǔn)塊、側(cè)模、底?！{(diào)節(jié)塊+標(biāo)準(zhǔn)塊+調(diào)節(jié)塊。尾水斜井下彎段模板組合如圖4所示。

5.2? ?斜直段組合

尾水斜井斜直段的組合形式為：頂?！鷺?biāo)準(zhǔn)塊+調(diào)節(jié)塊、側(cè)模（1環(huán)大頭朝上，另1環(huán)大頭朝下，間隔安裝）、底?！{(diào)節(jié)塊+頂模。尾水斜井斜直段模板組合如圖5所示。

5.3? ?上彎段組合

尾水斜井上彎段組合形式為：頂模→調(diào)節(jié)塊+標(biāo)準(zhǔn)塊+調(diào)節(jié)塊、側(cè)模→側(cè)模（大頭朝上）、底模→標(biāo)準(zhǔn)塊，尾水斜井上彎段模板組合如圖6所示。

6? ?襯砌模板的拆裝

6.1? ?模板的組裝

尾水斜井襯砌模板采取分倉、分段組裝方法，從位于下彎段的第1段開始，到位于上彎段的第10段結(jié)束。襯砌模板組裝順序如下：第1段底模下彎段→第2段底模下彎段→第1段側(cè)、頂模下彎段→第2段側(cè)、頂模下彎段→第3段全斷面下彎段→模板體型調(diào)整→第4～7段全斷面斜直段→模板體型調(diào)整→第8段全斷面（斜直段至上彎段）→模板體型調(diào)整→第9～10段。模板的移動(dòng)以環(huán)為單元分2部分進(jìn)行。每環(huán)側(cè)、頂模3塊模板1次倒運(yùn)，底模1次倒運(yùn)。

6.2? ?頂模和側(cè)模的拆卸

當(dāng)混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后，使用模板臺車先將過角長絲杠逐個(gè)全部拆除，以便模板臺車沿軌道在模板內(nèi)穿行。拆卸頂模和側(cè)模按以下順序進(jìn)行：首先，牽引、操縱模板臺車，使頂模液壓缸支架對準(zhǔn)第1倉第1環(huán)頂模支座并安裝連接銷，拆卸第1環(huán)頂模短絲杠、第1環(huán)頂模與第2環(huán)頂模連接的螺栓，操縱頂模液壓缸落下頂模。其次，操縱模板臺車，使側(cè)模液壓缸支架對準(zhǔn)第1倉第1環(huán)側(cè)模支座并安裝連接銷，拆卸第1環(huán)側(cè)模底部短絲杠、第1環(huán)側(cè)模與第2環(huán)側(cè)模連接的螺栓，操縱側(cè)模液壓缸收回兩側(cè)側(cè)模。最后，牽引模板臺車，順序到達(dá)第1倉2～6環(huán)待拆模板處，按照先拆頂模、后拆側(cè)模的順序，完成第1倉頂模和側(cè)模的拆卸。重復(fù)上述過程，順序完成其他倉段各環(huán)模板的拆除。末環(huán)4塊模板上安裝有24個(gè)爬升錐，具有對下倉模板的頂托功能，故每次澆筑完混凝土之后，末環(huán)模板不拆除。然后再安裝1環(huán)頂模和側(cè)模，從而保證待澆倉段有6環(huán)模板。

6.3? ?側(cè)模旋轉(zhuǎn)

為滿足尾水斜井不同倉段體型變化的需要，該襯砌模板的側(cè)模設(shè)計(jì)為梯形結(jié)構(gòu)，在下彎段安裝時(shí)長邊在下，在斜直段安裝時(shí)隔環(huán)顛倒位置，在上彎段安裝時(shí)長邊在上。在模板臺車設(shè)計(jì)和制造時(shí)，使其具備了側(cè)模旋轉(zhuǎn)功能，以便于側(cè)模的位置旋轉(zhuǎn)和順利拆裝。

側(cè)模的4條伸縮缸通過活動(dòng)轉(zhuǎn)盤與側(cè)模連接。需要旋轉(zhuǎn)側(cè)模時(shí)，將臺車下放至已澆段適當(dāng)位置（滿足側(cè)模旋轉(zhuǎn)空間），操縱旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)，分別對兩側(cè)側(cè)模進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)。側(cè)模旋轉(zhuǎn)方法如圖7所示。

6.4? ?底模的拆裝

底模上安裝有模板臺車軌道，為滿足模板臺車的運(yùn)行，本套模板配備有2個(gè)倉的底模以及1副長度為6m的副規(guī)。底模拆裝過程如圖8所示。

7? ?混凝土襯砌施工

7.1? ?縫面清理

在鋼筋混凝土襯砌施工之前，測量人員對基礎(chǔ)面高程及結(jié)構(gòu)邊線進(jìn)行測量放線。然后人工清理接縫和作業(yè)面上的垃圾、雜物，清理噴錨面上雜物、管線、灰塵。再用高壓水槍和高壓風(fēng)進(jìn)行徹底清理。

7.2? ?鋼筋制作和安裝

鋼筋采用在鋼筋加工廠制作、現(xiàn)場安裝方法，其施工程序?yàn)椋耗_手架施工平臺就位→打孔安裝插筋→測量放線→安裝架立筋→安裝主筋、水平筋→檢查合格后進(jìn)入下一道工序。

7.3? ?預(yù)埋件安裝

尾水斜井預(yù)埋件主要有DN50、DN65回填灌漿鋼管、銅止水。測量人員給出相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)位，保證埋件位置的精準(zhǔn)。待鋼筋驗(yàn)收合格后開始安裝預(yù)埋件，同時(shí)做好預(yù)埋件的加固措施，以防混凝土澆筑過程中產(chǎn)生變位。

不得隨意切割回填灌漿管、銅止水，用鉛絲牢固綁扎至鋼筋網(wǎng)上，做好管口保護(hù)。安裝銅止水時(shí)由模板夾緊，支撐牢固。安裝完成后應(yīng)做好保護(hù)，嚴(yán)禁私自改動(dòng)、預(yù)埋件位置和踩踏預(yù)埋件。待質(zhì)檢員組織聯(lián)合驗(yàn)收合格之后方可進(jìn)行模板安裝。

7.4? ?混凝土澆筑施工

采用泵送方法進(jìn)行混凝土澆筑施工?；炷帘脵C(jī)分別布置在尾水斜井下平段及下庫進(jìn)出水口適宜的位置，混凝土輸送管布置到施工倉段內(nèi)，使用混凝土泵機(jī)將混凝土泵送入倉段組裝好的模板內(nèi)，采用混凝土振搗器進(jìn)行振搗，使混凝土密實(shí)度達(dá)到技術(shù)要求。

8? ?結(jié)語

針對新疆阜康抽水蓄能電站尾水斜井工程，通過自主設(shè)計(jì)的液壓穿心式鋼模臺車進(jìn)行斜井襯砌施工，克服了地形坡度較大、現(xiàn)場道路狹窄、地下滲水豐富、安全問題突出等不利條件。經(jīng)過現(xiàn)場精心組織、科學(xué)管理，不斷優(yōu)化施工方案和施工方法，實(shí)現(xiàn)了尾水斜井單倉全斷面襯砌一次成型的目標(biāo)，取得了尾水斜井大坡度全斷面襯砌施工的圓滿成功。尤其是使用自主研發(fā)設(shè)計(jì)的液壓穿心式鋼模臺車，節(jié)省了大量人工，縮短了施工工期，安全高效、保質(zhì)保量地完成了施工任務(wù)，為后續(xù)類似體型尾水斜井襯砌施工提供了借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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