缓倾角长斜井混凝土衬砌滑模施工技术
摘　要:小湾水电站出线斜井为城门洞形,倾角32°,长442.52 m,采用钢筋混凝土衬砌,使用了国内最先进的可以不间断连续滑升的液压斜井滑模施工,取得了斜井日最高滑升4.89 m的好成绩。
关键词:小湾水电站;缓倾角长斜井;混凝土衬砌;液压斜井滑模;施工
1　工程概况
小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段,在干流河段与支流黑惠江交汇处下游1.5 km处。电站工程属大(1)型一等工
程,永久性主要水工建筑物为一级建筑物。工程以发电为主兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合利用效益,水库具有不完全多年调节能力,系澜沧江中下游河段的“龙头水库”,水库库容为149.14×108m3,电站装机容量4 200 MW。
小湾水电站为地下厂房,出线洞有两条,位于电站右岸山体内,斜井上平段上接修山大沟500 kV地面开关楼,下平段下接地下主变室左端墙。出线洞为城门洞形(宽×高=5.2 m×6.479 m),倾角32°,每条长442.52 m,衬砌混凝土标号为C20,单层钢筋,混凝土工程量为4 631.04 m3,钢筋制安164 t。1号出线斜井从2007年6月26日开始进行钢筋混凝土衬砌到2007年11月21日施工完成,施工历时近5个月。
2　滑模系统
小湾水电站出线斜井混凝土衬砌滑模设备是一种可以不间断地连续滑升的滑模,由中国水利水电第十四工程局设计制造。设备包括滑模和运输系统两大部分。
2•1　滑模
滑模由模体和液压爬升系统两部分组成,总重约12.8 t。
模体的骨架是中梁,中梁长13.84 m,截面为1.6 m×1.6 m的组合钢架,中梁中间布置交通梯通往各层平台。模板截面为顶拱椭圆拱直边洞形,在
倾角32°的斜井内形成一个水平浇筑面。
斜井滑模施工是液压爬升器在钢绞线的单向爬升来实现位移的,工作时钢绞线相对固定。滑模液压爬升系统,主要由连续顶推泵站和液压爬升器组成,液压爬升器安装在中梁的钢绞线锚固梁上作为牵引模体动力系统,2束4Φ15.24钢绞线的上端锚固在布置于斜井的中支洞(后移至上平洞)拱脚处的钢结构锚固梁上,滑模行走轨道采用钢筋台车的轨道。为保证滑模模体在滑升过程中的安全,在模体上方的斜井内布置两只5 t手动葫芦作为模体保护装置。
2•2　运输系统
沿斜井运送材料及工具的运输系统由卷扬机、运料车、控制系统、安全系统、轨道等几部分组成。卷扬机是运输系统的动力装置,卷扬机采用一
台10 t卷扬,一根Ф28钢丝绳牵引运料车沿轨道上下运行。运料车的最大运行速度12 m/min,一般平均9 m/min。运料车为型钢结构,底盘上有4个钢轮,运料车每次运送材料不大于2.5 t,同时运料车兼做钢筋安装台车。轨道采用[12槽钢,间距为1 600 mm,设置在底板钢筋的顶面,采用插筋或槽钢支撑固定。
在卷扬机控制台与模体之间设有手控有线电话、对讲机、电铃等进行联系。运料小车的运行是通过模体和斜井上口的人员发出信号,由卷扬机控制台操作人员根据信号操纵小车行走,信号由电铃传递。
运输系统设有行程限位、紧急制动等安全设施。
3　滑模施工
3•1　滑模施工

根据本套滑模的设计要求,钢筋绑扎做为了滑模施工前的一项准备工作完成,因此,模体安装就位及各项准备工作结束并验收合格后即可进行滑模混凝土浇筑。混凝土水平运输采用6 m3混凝土搅拌运输车,斜井内混凝土运输采用铁皮溜槽下料至布置在模体上的皮带输送机上,经滑模上溜槽分料至混凝土仓面。
混凝土下料前先湿润溜槽。浇筑第一仓前,应在老混凝土面上铺一层3~5 cm与设计混凝土同标号的水泥砂浆。混凝土浇筑时应按先两侧后顶拱、
最后为底拱的方向和次序分层、对称均匀入仓平仓,分层高度不超过30 cm,应保证混凝土面均匀上升高差不得超过30 cm。混凝土下料时应及时进行分料,严禁局部堆积过高,以防止一侧受力过大而使模板、模体发生侧向位移,同时还要满足上层混凝土覆盖前下层,混凝土不出现初凝,混凝土入仓下落高度不大于0.5 m,严禁混凝土直接冲击滑模。根据天气、洞内温度和运输混凝土时混凝土坍落度损失及滑模施工需要等情况,应对混凝土的坍落度进行严格控制,一般在10~14 cm。振捣器采用Φ50软轴式振捣器,振捣时避免直接接触止水片、钢筋和模板,对于有止水片的地方应适当延长振捣时间,模板滑升时严禁进行振捣混凝土操作,其它振捣要求与常规混凝土振捣要求一致,在此不作细述。
开始混凝土施工时,混凝土分层连续浇筑至60~70 cm高(斜长)后,当混凝土强度达到脱模强度0.2~0.3 MPa时(即用手按新浇混凝土表面能留有1 mm左右的痕迹时),便开始试滑升。试滑升的目的是为了观察混凝土的实际凝结情况以及混凝土能否达到出模强度,特别是对于承重的顶拱部分,需通过试验取得混凝土不同时间的强度资料决定滑升时间。滑模初次滑升要缓慢进行,滑升过程中要对牵引装置、模板结构以及有关设施在负荷条件下情况的全面检查,发现问题及时处理。初始滑升严格按以下6个步骤进行:第1次浇筑3~5 cm厚的水泥砂浆,使得新老混凝土面能较好的结合;接着按分层厚度30 cm浇筑2层,浇筑混凝土厚度达到65 cm时,开始滑升5 cm,并检查脱模的混凝土凝固是否合适;第4层混凝土浇筑后滑升10 cm,继续浇筑第5层混凝土又滑升15~20 cm,第6层混凝土浇筑后滑升20~30 cm,若无异常现象便即可进行正常滑升。
滑模经初始滑升检查调整后,即可进行正常滑升。正常滑升时应控制速度为20~35 cm/h,每次滑升20~30 cm,控制日滑升高度(斜长)在3.2 m左右。滑升时,若脱模混凝土有流淌、坍塌或者表面呈波纹状,说明混凝土脱模强度低,应放慢滑升速度;若脱模混凝土表面不湿润,手按有硬感或伴有混凝土表面被拉裂现象,则说明混凝土脱模强度高,宜加快滑升速度。滑模浇筑接近斜井顶部时,应放慢滑升速度,准确找平混凝土,浇筑混凝土结束后,模板继续上滑直至混凝土与模板完全脱开为止。滑模滑升过后,施工人员在下平台上将不良脱模面抹平压光,混凝土达到终凝强度时及时洒水养护,洒水养护时间不少于28 d。
3•2　滑模纠偏及停滑处理
滑模发生偏移有两种原因造成:一是模板内混凝土的侧压力不均衡而使模板发生偏移;二是牵引不同步而造成模板产生倾斜,甚至发生扭转,如果不及时纠正,会随着倾斜模板的上升而发生偏移。为防止模板发生偏移,针对偏移产生的原因不同采取不同的措施进行预防和纠正,纠偏按照渐变原则进行。
1)测量控制:模板的初次滑升必须在设计的断面尺寸上,当模板组装好之后,要精确的对中、调平,利用轨道拉中线做参照、在中梁上拉垂线进行测量控制。在滑升过程中,时刻观察模板与垂线的相对位置,每滑升5 m测量检查体形一次。
2)初次滑升模板控制:在初次滑升时,为防止混凝土下料不均匀而对模板产生不均衡侧压力使模板发生偏移,可对模板上下口进行加固,上口可用丝杆加固,下口可采用焊接挡块控制。当准备滑升时,松开上口丝杆即可进行滑升,丝杆在滑升过程中可重复进行使用。混凝土入仓浇筑应按规定要求进行(在这里不再赘述),如因下料不均匀原因导致模板出现偏移时,可采取改变入仓顺序并借助手动葫芦对模板进行调整。
3)千斤顶纠偏:在滑模滑升过程中,通过中垂线或测量仪器发现模板有少量偏移(一般在±1 cm内),利用千斤顶来纠偏。在纠偏过程中,要缓慢进
行,不可操之过急,以免混凝土表面出现裂缝。
4)过程纠偏控制:模体中梁提升后,要调整滚轮支座垫板的厚度及顶紧螺栓使滚轮紧贴中梁轨道面,不能留有空隙。在模板整个滑升过程中,设专人负责检查模板中线情况,发现偏移应及时进行纠正,以防止发生偏移累积造成更大的偏移,各班次严格按照操作程序和施工措施进行作业。
4　混凝土配合比设计
混凝土的配合比是控制滑模施工速度和滑模混凝土质量的主要因素之一。
混凝土配合比的设计要做到使混凝土凝结时间与滑模滑升速度相匹配,对混凝土的要求是:滑升时阻力小,保持混凝土不蠕动、不变形、不下塌或拉裂,出模混凝土易摸平,混凝土的出模强度应在初凝阶段为宜。
为保证出线斜井混凝土滑模施工进度,混凝土中外掺了JM-Ⅱ型江苏苏博特外加剂,从而满足了出线斜井混凝土滑模连续施工的需要。
5　结束语
小湾水电站出线斜井混凝土衬砌,设计衬砌断面为城门洞形缓倾角的长斜井,施工难度大,技术要求高,安全因素复杂。在审核本工程施工技术方案时,华东咨询小湾工程建设监理中心监理人员提出的优化斜井衬砌混凝土内双层钢筋网方案被采纳(取消了一层钢筋网及连接钢筋),不仅方便和加快了施工进度(适应了斜井混凝土滑模施工),而且降低了工程成本(节省钢筋120 t)。经过1号出线斜井滑模施工的实践摸索,我们逐步掌握了这一技术复杂、难度极大的施工技术,取得了国内城门洞形缓倾角长斜井混凝土衬砌滑模施工日最高滑升4.89m和月最高滑升96.21 m令人满意的成绩。取得这样令人满意的好成绩,与先进的施工技术装备是分不开的:①施工机械先进,使用了国内最先进的滑模;②运输系统效率高,安全可靠;③混凝土配合比设计合理。