抽水蓄能电站上水库滑模施工工艺

一、概况

xx抽水蓄能电站1#～4#引水事故闸门竖井底部与引水洞渐变段相贯，上部直接与外界相通，设计为圆形断面，井内包含两个矩形闸门槽和一个城门洞形通气孔（兼进人孔）。闸门井底部高程为▽140.63，顶部高程为▽174.50，总深度33.87米。其中底部1.69米（▽140.63～▽142.32）为门楣段，上部1.40米（▽173.10～▽174.50）是牛腿梁及盖板，中间部分的30.78米（▽142.32～▽173.10）是等截面体形。其中等截面体形采用滑模施工，门槽及通气孔内有为后期安装闸门及爬梯所用的预埋件。

二、施工方案

闸门井下部（▽142.32以下部分）及上部（▽173.10以上部分）采用传统的钢模板支模浇筑。闸门井中间部分（▽142.32～▽173.10）为等截面结构，施工时，首先完成▽142.32高程以下部的砼浇筑。然后，利用吊车把组装好的滑模体放到▽142.32高程的砼面上，并根据设计位置将模体准确定位。接下来再进行钢筋绑扎、仓面验收等工作。开盘后连续浇筑砼、绑扎钢筋至▽173.10高程（将模体滑空，利用吊车吊出并放到下一个闸门井的▽142.32高程上准备另一个井的滑模施工）。最后完成173.10m高程以上的混凝土浇筑。

三、滑模设计

3.1、结构设计闸门井采用液压调平内爬式滑升模板，滑模装置为便于加工，提高复用率，有足够的强度、刚度及稳定性，整个模体设计为钢结构，模板、围圈、操作盘，提升架等构件之间均为焊接连接，整个滑模装置主要由模板、围圈、操作盘，提升架、支撑杆（俗称“爬杆”），液压系统等几部分构成。3.1.1、模板模板是混凝土成型的模具，其质量（主要包括刚度、表面平滑度）的好坏直接影响着所浇混凝土的成型及外观质量。为了保证质量，模板采用厚6mm的钢板制成，用63×40×7mm角钢作为筋肋，模板高度为1.26m。3.1.2、围圈围圈主要用来支撑和加固模板，使其形成一个整体，根据其承受的水平侧压力计算，围圈采用14#槽钢，上、中、下布置三道，上围圈距模板上口2cm,下围圈与模板下口平齐，围圈与模板的连接采用63×40×7mm角钢焊接。 3.1.3、提升架提升架是滑升模板与工作盘的联系构件，主要用于支撑模板、围圈、滑模工作盘，并通过安装于其顶部的千斤顶支撑在支撑杆（爬杆）上，整个滑模荷载通过提升架传递给支撑杆。根据经验，本闸门井滑模选用“F”型和“开”字型两种提升架，并根据荷载、摩擦力，按偏心受拉构件进行验算。3.1.4、操作盘 操作盘是滑模的主要受力构件之一，也是滑模施工的主要工作场地，各构件除满足强度要求外，还需具有足够的刚度。操作盘支撑在提升架的主体竖杆件上，通过提升架与模板连接成一体，并对模板起着横向支撑作用。操作盘采用桁架结构，为确保工作盘强度、刚度，经过计算，选用了80×80×10mm工成1200mm的轻型桁架，利用角钢互相连接工作盘，形成网架，盘面铺板采用了50mm木板，防止混凝土撒落。盘面保持平整、密实。3.1.5、辅助盘为便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质量，及时修补混凝土局部缺陷，扒出预埋件，以及及时对混凝土表面进行洒水养护，在操作盘下方约2.7m处悬挂一辅助盘，用Φ18圆钢悬挂于桁架和提升架下。3.1.6、支撑杆支撑杆的下段埋在混凝土内，上段穿过液压千斤顶的通心孔，承受整个滑模荷载，并作为竖筋的一部分存留在混凝土内，在选择HM—100型液压千斤顶的同时，选择48×3.5焊管作支撑杆，经计算，其承载力及稳定性符合要求。3.1.7、液压系统液压系统由YKT—36型液压控制台，HM—100型液压千斤顶、油管及附件组成，组装前检查管路是否通畅，耐压是否符合要求，有无漏油等现象，若有异常，及时进行排除。3.1.8、洒水管为使脱模的混凝土得到良好养护，在辅助盘上固定一周φ50mm塑料管，在此管朝混凝土壁侧打若干小孔，高压水管与此管用三通接头相联，向此管供水，对混凝土进行喷水养护。3.1.9、测量控制在地面上投放控制点，在操作盘平面上吊挂四根重垂线，随时监测模体偏移及旋转情况，以便及时纠偏，确保模体垂直滑升。3.2、滑模荷载分析计算3.2.1、滑升摩阻力:G1G1=kfsK:附加影响系数，取k=2F:磨擦阻力，2KN/㎡S:模板的表面积S= D·H=37㎡则G1=kfs=2×2×37=148 KN3.2.2、滑模结构自 G2全套滑模重量G2=145.68 KN3.2.3、施工荷载G3(1)、人员：T1=23×980N/人=22.54 KN(2)、设备：T2=20KN(3)、材料、工具：T3=30KN并取1.3倍的不均匀系数和2倍的动力载荷系数则G3=(T1+T2+T3)×1.3×2=188.604 KN3.2.4、支撑杆的荷载允许承载能力 P=3.142EI/K(ul)2E：支撑杆的弹性模量，对A3钢E=210×109kg/cmI：支撑杆截面的惯性矩，对φ48×3.5钢管I=12.18cm4K：:安全系数,取K=2Ul：计算长度,按0.7×1.8=1.26m计P= 3.142×2.1×109×11.35/2×(0.7×180)2=74KN3.2.5、千斤顶数量n=w/cpw：总荷载w=G1+G2+G3=148+145.68+188.604=482.284 KNc：载荷不均匀系数，取0.8p：千斤顶计算承载能力50KNn=482.284/0.8×74=12.06(台)选用16台千斤顶。由于选择16台千斤顶，故选用16个 提升架对称布置，其中四个连成二个“开”型提升架。 提升架布置见下插图：

四、滑模施工

4.1施工准备滑模施工前需做好准备工作，其中包括砼面的凿毛、冲洗，滑模组装调试，测量放线工作，为滑模定位组装做好准备。4.1.1滑模制作组装滑模按设计要求制作后，进行组装调试，并按下表质量标准进行了检查调整。4.1.2千斤顶进行试验编组(1) 耐压：加压120kg/cm2， 5分钟不渗不漏；(2) 空载爬升：调整行程30mm；(3) 负荷爬升：记录加荷5吨，支撑杆压痕和行程大小，将行程相近的编为一组。因施工用千斤顶 ，按一般要求需备用一部分，且需经常检修，还需备用小弹簧、上卡头、排油弹簧、滑块、密封圈、卡环、下卡头等。4.1.3滑模调试滑模组装检查合格后,安装千斤顶、液压系统、插入爬杆并进行加固、然后进行试滑升3～5个行程，对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时解决，确保施工顺利进行。施工现场敷设一趟3×25+1×10电缆，提供380伏电源，为确保滑模施工顺利进行，不发生粘模事故，做好了备用电源准备工作。为保证混凝土质量，在辅助盘上敷设一趟胶质软管，以便于及时对出模的混凝土进行养护。4.2 滑模施工4.2.1钢筋绑扎滑模施工的特点是钢筋绑扎、混凝土浇筑、模体滑升平行作业，连续进行互相适应。模体就位后，按设计进行钢筋绑扎，绑扎及焊接要符合规范要求，滑升施工中，爬杆在同一水平内接头不超过1/4，因此第一套爬杆要有4种以上长度（2.5m3.0m3.5m6.0m ...）,错开布置，正常滑升时，每根爬杆长6.0m，要求平整无锈皮，当千斤顶滑升距爬杆顶端小于350mm时，接长爬杆，接头对齐，不平处用砂轮磨平，爬杆同环筋相连加固。4.2.2混凝土运输、下料及上下人员滑模施工用混凝土由搅拌站提供，拌合车运到工地，经过下料管、缓冲器、溜筒送入仓号。钢筋及其它材料装在吊笼内用卷扬下放到工作面，人员经爬梯上下。4.2.3施工工艺(1)混凝土浇筑滑模施工按以下顺序进行：下料—平仓振捣—滑升—钢筋绑扎—下料。滑模滑升要求对称均匀下料，按分层30cm一层进行，采用φ50插入式振捣器振捣，经常变换振捣方向，并避免直接振动爬杆及模板，振捣器插入深度不超过下层混凝土内50mm，模板滑升时停止振捣。滑模正常滑升根据现场施工情况确定合理的滑升速度，按正常滑升每次间隔2小时，控制滑升高度30cm，日滑升高度在3.0m左右。混凝土初次浇筑和模板初次滑升严格按以下六个步骤进行：第一次浇筑100mm厚半骨料的混凝土，接着按分层300mm浇筑两层，开始滑升30—50mm检查脱模的混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升150mm，继续浇筑第五层，滑升150—200mm,第六层浇筑后滑200mm，若无异常情况，便可进行正常浇筑和滑升。模板初次滑升缓慢进行，并在此过程中对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后可进行正常浇筑和滑升。(2)模板滑升施工进入正常浇筑和滑升时，尽量保持连续施工，并设专人观察和分析混凝土表面情况，根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度。依据下列情况进行鉴别：滑升过程中能听到“沙沙”的声音；出模的混凝土无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉，并留有1mm左右的指印；能用抹子抹平。 滑升过程中有专人检查千斤顶的情况，观察爬杆上的压痕和受力状态是否正常，检查滑模中心线是否偏移及操作盘的水平度。(3)表面修整及养护混凝土表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序，当混凝土脱模后，立即进行此项工作。一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补，如表面平整亦可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件，减少裂缝，在辅助盘上设洒水管喷水对混凝土进行养护。(4)预埋件及预留处理由于闸门槽有二期混凝土工程，需凿毛和埋件处理；针对不同埋件设专人及时进行处理。(5)停滑措施及施工缝处理滑模施工要连续进行，因意外停滑时采取“停滑措施”。混凝土停止浇筑后，每隔0.5－1小时，滑升1－2个行程，直到混凝土与模板不再粘结（一般4个小时左右）。由于施工会造成施工缝，根据水电施工规范，预先做出施工缝，然后在复工前将混凝土表面残渣除掉，用水冲净，先浇一层减半骨料的混凝土，然后再浇筑原配比混凝土。(6)滑模控制滑模中线控制：为保证闸门中心不发生偏移，在两个闸门槽各悬挂两根垂线进行中心测量控制，同时也保证其它部位的测量要求。滑模水平控制：一是利用千斤顶的同步器进行水平控制，二是利用水准管测量，进行水平检查。(7)滑模拆除：滑模滑升至指定位置时，将滑模滑空后，利用吊车拆除。滑模装置拆除注意以下事项：〈1〉必须在跟班经理统一指挥下进行，并预先编制安全措施。〈2〉操作人员必须配带安全带及安全帽。〈3〉拆卸的滑模部件要严格检查，捆绑牢固后吊运。4.2.4滑模施工中出现问题及处理滑模施工中经常出现的问题有：滑模操作盘倾斜、滑模盘平移、扭转、模板变形、混凝土表面缺陷、爬杆弯曲等，其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步，荷载不均匀，浇筑不对称，纠偏过急等。因此，在施工中首先要把好质量关，加强观测检查工作，确保良好运行状态，发现问题及时解决。(1)纠偏：利用千斤顶自身纠偏，即关闭五分之一的千斤顶，然后滑升2—3个行程，再打开全部千斤顶滑升2—3个行程，反复数次逐步调整至设计要求。并针对各种不同情况，施加一定外力给予纠偏。所有纠偏工作不能操之过急，以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、爬杆弯曲等事故发生。(2) 爬杆弯曲处理：爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑，弯曲严重时切断，接入爬杆重新与下部爬杆焊接，并加焊“人”字型斜支撑。(3)模板变形处理：对部分变形较小的模板采用撑杆加压复原，变形严重时，将模板拆除修复。(4)混凝土表面缺陷处理：采用局部立模，补上比原砼标号高一级的细骨料混凝土并用抹子抹平。

五、结束语

如闸门井混凝土施工全部按常规支模方法施工，一个闸门井至少要一个半月，四个闸门井至少要6个月。工期太长，将影响上库下闸试蓄水的节点目标。闸门井等截面段采用滑模施工，从现场制作滑模体等施工准备至闸门井全部完成，四个闸门井仅用了3个月，施工质量满足设计要求，施工安全较常规施工更易保证，节约了工程成本，保证了上库按期下闸蓄水，为电站尽早发挥效益奠定了良好基础。

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