液壓滑模技術(shù)在獅子坪水電站交通斜洞施工中的應(yīng)用

彭開勝，肖海濤

(1.四川華電木里河水電開發(fā)有限公司，四川 西昌 615000；2.中國水利水電第七工程局，四川 成都 611730)

1 前 言

滑模施工是水利水電工程中一項高效、經(jīng)濟的混凝土施工工藝，具有施工速度快、質(zhì)量高、成本低等優(yōu)點。采用滑模技術(shù)施工可以成倍地提高混凝土澆筑速度，特別適用于工期緊張的混凝土工程施工。與鐵路、橋梁、房建等工程所用的滑模技術(shù)相比，水利水電工程滑模施工具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高、澆筑量大等特點。以下結(jié)合工程實際，根據(jù)液壓滑模施工的工作原理，對液壓滑模技術(shù)在獅子坪水電站交通斜洞施工中的應(yīng)用進行了總結(jié)。

2 工程概況

獅子坪水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣境內(nèi)岷江右岸一級支流雜谷腦河上，為雜谷腦河梯級水電開發(fā)的龍頭水庫電站，電站裝機3臺，單機容量65MW，總裝機容量195MW，保證出力59.90MW，多年平均發(fā)電量8.76億kW·h。水庫總庫容1.33億m3，調(diào)節(jié)庫容1.19億m3，為年調(diào)節(jié)水庫。電站設(shè)計水頭390.00m，引用流量57.00m3/s。

獅子坪水電站主要由攔河壩、泄洪洞、導(dǎo)流(放空)洞、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道和地下廠房等建筑物組成。攔河壩為碎石土心墻堆石壩，壩頂高程2 544.00m，壩頂寬12.00m，壩頂長309.40m，最大高度136.00m。上游壩坡1∶2.0，在高程2 475.00m處設(shè)5.0m寬馬道，2 435.00m高程以下壩體與上游圍堰結(jié)合；下游壩坡1∶1.8，在高程2 500.00m、2 460.00m處各設(shè)5.0m寬馬道，壩腳與下游圍堰結(jié)合。壩基采用1道厚1.20m的混凝土防滲墻全封閉防滲，防滲墻底嵌入基巖0.8～1.0m，墻頂設(shè)觀測、檢修、灌漿廊道并與兩岸帷幕灌漿平洞相連，在心墻基底的覆蓋層中進行深15m的固結(jié)灌漿。在大壩兩岸邊坡的2 544.00m、2 475.00m、2 410.50m高程處各設(shè)3條灌漿平硐進行帷幕灌漿防滲處理。

獅子坪水電站交通斜洞是連接左、右岸2 544.00m、2 475.00m、2 410.50m高程三層灌漿平洞的人行通道，左、右岸各布置兩條。交通斜洞洞軸線為壩0+010.00，傾角為45°，設(shè)計開挖斷面為城門洞形4.0m×4.8m(寬×高)，混凝土澆筑后斷面為3.0m×3.8m(寬×高)，底板上設(shè)有梯步，梯步尺寸為25cm×25cm(寬×高)。左、右岸交通斜洞總斜長377.6m。

左、右岸灌漿平洞混凝土襯砌已全部施工完畢。按原來的承重排架、組合鋼模施工方案施工無法滿足2008年蓄水的工期要求，交通斜洞混凝土施工工期非常緊。由于滑模施工方案具有方便、快捷、混凝土襯砌能夠連續(xù)施工的特點，能夠有效地縮短工期、提高工效，因此將交通斜洞邊墻頂拱的混凝土澆筑方案修改為滑模施工，底板和梯步按原施工方案進行施工。

3 滑模設(shè)計

交通洞邊墻及頂拱襯砌采取液壓外爬式滑升模板，整個滑模體設(shè)計采用鋼結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)主要由定型鋼模板、桁架框、提升架、輔助盤、支撐桿(俗稱爬桿)、液壓系統(tǒng)、軌道、施工平臺構(gòu)成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中區(qū)域1和區(qū)域2采用承重排架、組合鋼模施工方案進行施工。

圖1 交通斜洞滑模施工示意

3.1 模 板

交通斜洞邊墻及頂拱圓弧模板采用整體定型鋼模，厚5mm、長3.5m，在弧形定型鋼模內(nèi)側(cè)中間加焊50×5角鋼加勁肋。邊墻、頂拱定型鋼模與桁架框的連接全部采用用M10螺栓連接。模體設(shè)計成上口稍大、下口稍小的錐體，模體錐度為0.7%。

3.2 滑模框架

滑?？蚣苁腔ｓw的骨架，其主要作用是支撐、掛裝模板，以及形成模體平臺，滑?？蚣艹叽鐬殚L3.5m、寬2.99m。

滑模框架底部采用桁架式結(jié)構(gòu)，要求具有足夠的剛度和強度。通過計算底部桁架采用12.6號槽鋼焊接而成，各節(jié)點設(shè)節(jié)點板，采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為5mm，每榀桁架之間采用M20螺栓連接。上部采用圓弧形排架，圓弧形排架采用φ48鋼管加工、焊接而成，各節(jié)點采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為5mm，每榀排架之間用φ25螺紋鋼連接成一個整體。排架與底部桁架框用M20螺栓連接成整體。在桁架底部安裝四個行走輪，沿著鋪設(shè)在排水溝底板上的軌道自下而上行走。

3.3 提升架

提升架用來安裝千斤頂并提吊滑模體滑升，采用外爬式，用單[12.6號槽鋼和厚15mm鋼板焊制。

3.4 抹面平臺

抹面平臺是專門為養(yǎng)護、修面、處理等工作設(shè)計的施工操作平臺。框架采用12.6號槽鋼，各節(jié)點設(shè)節(jié)點板，采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為5mm，用φ48鋼管與桁架框連接，框架上鋪3cm厚木板，輔助盤距交通斜洞的混凝土設(shè)計邊線100mm。

3.5 操作平臺

操作平臺是專門為混凝土澆筑而設(shè)計的施工操作平臺?？蚣懿捎?2.6號槽鋼，各節(jié)點設(shè)節(jié)點板，采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為5mm，框架上鋪3cm厚木板。

3.6 支撐桿

按照SL 32-92《水工建筑物滑動模板施工技術(shù)規(guī)范》中B1公式計算，選擇四根φ48×3.5無縫鋼管作支撐桿，其承載能力及穩(wěn)定性均符合要求。在交通洞上部的聯(lián)系洞內(nèi)上下游側(cè)各埋兩根I18工字鋼作為吊點，支撐桿軸線必須與下部對應(yīng)千斤頂軸線平行。在交通斜洞兩側(cè)巖壁上每隔5m設(shè)兩根錨桿用來固定、支承支撐桿。模體滑升后將模體下方的支撐桿拆除。

3.7 液壓系統(tǒng)

選用HY-100型千斤頂，設(shè)計承載能力為10t，計算承載能力為5t，爬升行程為300mm；液壓控制臺為HY-36S型自動調(diào)平液壓控制臺。高壓油管：主管選用φ16mm，支管選用φ8mm，利用直管接頭和多通接頭與控制臺和千斤頂分組相連，構(gòu)成液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)安裝在模體框內(nèi)。

4 滑模施工

4.1 滑模施工工藝

滑模施工的特點是：鋼筋綁扎、混凝土澆筑、滑模滑升、修面養(yǎng)護等工作平行交叉作業(yè)，連續(xù)進行。要求各工種相互配合，相互適應(yīng)。

(1)滑模施工工藝流程為：鋼筋綁扎→混凝土澆筑→平倉、振搗→滑模提升→鋼筋綁扎。

(2)混凝土澆筑：由攪拌站供料，混凝土攪拌汽車運至工地，HB60混凝土泵泵送入倉，人工平倉，插入式振搗器振搗。

(3)鋼筋綁扎：鋼筋由鋼筋加工廠按照設(shè)計圖紙加工制作, 載重汽車運至工地, 人工搬運至工作面，人工分料綁扎、焊接。

4.2 模板滑升

滑模正?；歉鶕?jù)現(xiàn)場施工情況確定合適的滑升速度，與現(xiàn)場氣溫條件、混凝土設(shè)計強度、混凝土初凝時間、供料強度、鋼筋綁扎焊接速度等有關(guān)。交通斜洞滑模模體每間隔1小時滑升一次，控制澆筑分層厚度30cm，日滑升高度最大控制在3.6m左右。 混凝土脫模時必須達(dá)到足夠的強度，以保證不塌頂、不掉塊、不產(chǎn)生裂縫?；；蠡炷吝_(dá)到軟脫模施工強度，脫?；炷翉姸瓤刂圃?.7～0.8MPa。

4.3 修面及養(yǎng)護

混凝土缺陷處理是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表質(zhì)量的重要工序，當(dāng)混凝土脫模后須立即進行此項工作，一般用抹子在混凝土表面用原漿壓平或修補，如表面平整亦可不作修補。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件、防止產(chǎn)生裂縫，對脫模后的混凝土進行24h噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不低于14d。

4.4 滑?？刂?/h3>

4.4.1 滑模中心和水平控制

滑模中心控制：在滑模有足夠提升能力條件下，為保證交通斜洞的結(jié)構(gòu)成型尺寸、減少滑升過程偏差，采用重垂線進行測量控制，在上下游方向各布置2根垂線進行中心測量控制?；Ｋ娇刂疲夯Ｋ娇刂粕仙潜ＷC滑模中心的關(guān)鍵,利用千斤頂同步器進行水平限位，利用水準(zhǔn)管進行水平測量，同時利用測量儀器對軌道進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。

4.4.2 滑模施工中常出現(xiàn)的問題及處理措施

滑模施工中常出現(xiàn)的問題有：滑模操作平臺傾斜、爬桿彎曲、模板變形、粘模等，前3個問題產(chǎn)生的根本原因在于千斤頂工作不同步、荷載不均勻、澆筑不對稱、糾偏過急等。因為滑模施工工序銜接相當(dāng)緊密，所以要求施工過程中出現(xiàn)問題必須馬上處理，否則將有可能導(dǎo)致滑模無法滑升。

滑模操作盤傾斜是施工中常見的問題，我們在施工中主要采取以下方法避免：(1)在試滑階段一定要將行程相近的千斤頂分在一組。(2)施工中多備用幾臺千斤頂，遇到正在使用的千斤頂出現(xiàn)漏油等問題時，必須馬上更換，然后利用千斤頂進行自身糾偏處理，即關(guān)閉未出問題的千斤頂主油管，給新?lián)Q千斤頂?shù)闹饔凸芗訅海嚮瑤讉€行程，反復(fù)數(shù)次逐步調(diào)整到設(shè)計高程。

爬桿彎曲時，采用加焊鋼筋或斜支撐，彎曲嚴(yán)重時最好做切斷處理，將重新接入的爬桿與下部爬桿焊接，將焊縫打磨平順、光滑, 并加焊斜支撐。

模板出現(xiàn)變形時，對于部分變形較小的模板采用撐桿加壓復(fù)原，對于變形嚴(yán)重的模板，則拆除修復(fù)或更換。

粘模產(chǎn)生的根本原因在于混凝土的初凝時間達(dá)不到8h，模板表面的混凝土部分粘在模板上，并隨模板一同滑升，從而降低了混凝土的表面質(zhì)量。粘模問題出現(xiàn)時，在不降低混凝土設(shè)計強度的前提下，優(yōu)化混凝土配合比，如在混凝土里增加緩凝劑或減水劑、適當(dāng)提高混凝土的坍落度等，從而延長混凝土的初凝時間。

4.5 滑模拆除

滑?；猎O(shè)計位置后，將滑?；?，先在下部搭設(shè)拆除平臺，并將其各部件進行固定后再進行解體，搬運至下一工作面進行安裝。

5 結(jié)束語

本工程采用滑模技術(shù)，在保證澆筑質(zhì)量的前提下既縮短了工期，又節(jié)約了成本。在滑升過程中模體控制得較好，交通斜洞邊墻頂拱混凝土采用滑模施工取得了較好的效果。斜洞滑模與井洞滑模相比，由于斜洞滑?；俣仁苄倍错敼盎炷翉姸瓤刂疲蟊染不５幕炷敛鹉姸雀?，混凝土產(chǎn)生的摩阻力要大些，所以在滑模設(shè)計上，滑模的模體要長一些，提升設(shè)備選型要求提升力大一些，對混凝土的強度也采取了早強措施?；Ｔ诨^程中受力較復(fù)雜，隨時可能發(fā)生偏移，因此，如何解決千斤頂同步運動，防止偏斜、扭轉(zhuǎn)，是滑模設(shè)計和施工中必須重點注意的問題。