錦屏二級水電站閘門井彈性滑模施工技術

華天波，高 尚，廖文瀟，梁 濤，李洪濤(. 四川大學水利水電學院，成都 60065；. 中國水利水電第五工程局有限公司，成都 60066)

在水利工程施工中，因設計及金屬安裝施工需要，閘敦、閘門井等結構的門槽需要進行二期混凝土施工，因其澆筑方量不大，常規(guī)的施工方式主要依托腳手架+組合模板+泵送的方式進行[1]，在施工中存在以下問題。

(1)滑模結構固定，在運行過程中極易因結構體型的微變出現(xiàn)卡模而多次停倉調整，施工較為繁瑣，施工質量差。

(2)泵送入倉方式反復拆、接、倒泵管，施工成本高、進度緩慢。

(3)腳手架搭拆與混凝土澆筑高空交叉作業(yè)，人員上下困難，施工安全性差。

以上問題在大斷面高深度閘門井施工中體現(xiàn)得尤為突出。針對以上情況，以錦屏二級水電站上游調壓室閘門井門槽二期混凝土澆筑為依托，進行技術研究、創(chuàng)新，研究采用液壓彈性滑模+防分離溜管進行門槽二期施工，促進了工程快速安全優(yōu)質完建。

錦屏二級水電站位于雅礱江干流錦屏大河彎上，地處我國西南部四川省涼山彝族自治州，利用錦屏大河彎的天然落差截彎取直、引水發(fā)電[2]。水電站布置有4條引水隧洞，其末端各設有一座上游調壓室，調壓室結構為差動式，“一洞一室兩機”布置形式。每座調壓室主要由頂板、阻抗孔、調壓室豎井、上室以及與事故閘門布置有關的閘墩、閘門檢修和啟閉平臺、通氣孔等結構組成[3]。每座調壓室均對應設有2個閘門井，根據(jù)設計資料可得：閘門井底部起始高程為EL.1 564.7 m，頂部高程為EL.1 680.0 m，總體深度達115.3 m，2個閘門井襯砌后尺寸為長×寬=7.8 m×3.3～5.7 m，為大斷面高深度閘門井。圖1為閘門井平面結構圖。

圖1 閘門井平面結構Fig.1 Structure plane sketch of gate shaft

1 門槽二期混凝土彈性滑模設計

1.1 設計思路

根據(jù)門槽結構體型，滑模體設計采用液壓整體滑升模板，滑模裝配構成為：模板、液壓系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、滑模盤、輔助系統(tǒng)等，滑模整體采用鋼結構設計，以保證門槽施工質量?；２捎肸YXT-36型自動調平液壓控制臺作為滑升動力裝置，滑升千斤頂選用3 t千斤頂?；Ｑb置設計思路如下。

(1)滑模采用整體鋼結構設計，各獨立模體通過“F”形架連接為一個整體，以保證整體穩(wěn)定性。通過液壓自動調平控制臺進行滑模控制，配套使用3 t千斤頂進行滑升。

(2)利用導向滑輪沿門槽軌道上升控制模體運行偏差。

1.2 各結構設計

1.2.1模板、圍圈

門槽整體滑模模板采用定型模板制作，同桁架梁骨架相連以固定。滑模模板高度為1.5 m，錐度按不超過5.0 mm要求控制。通過“F”形提升架將2組獨立的模體相連成一個整體結構，以保證滑模整體重量和穩(wěn)定性，確?；ｓw各向均勻滑升。二期門槽彈性滑模整體各方向示意圖見圖2～圖4。

圖2 滑模體平面示意圖(單位：cm)Fig.2 Schematic plan of elastic slip-form

圖3 滑模體側立面圖(單位：cm)Fig.3 Side elevation of elastic slip-form

圖4 滑模體正立面圖(單位：cm)Fig.4 Front elevation of elastic slip-form

1.2.2提升系統(tǒng)

滑模提升系統(tǒng)的鋼結構制作部分為提升架，通過安裝在頂部的千斤頂支撐在爬桿上，主要用途為支撐模體，為滑模與混凝土間的聯(lián)系構件[4]。整個滑升荷載通過提升架傳遞給爬桿，爬桿采用Φ25 mm的鋼筋制作而成，通過內外車絲連接，爬桿頂部焊接在EL.1 675.0 m溢流堰牛腿澆筑時已布置好的型鋼上。爬桿為外掛式，爬桿受拉，在井口布置型鋼鎖定爬桿，以周轉使用，爬桿接頭極限拉力經(jīng)試驗檢測為6.2 t。根據(jù)規(guī)范要求，滑模爬桿在同一水平面內接頭長度不得超過1/4[5]，因此第1套爬桿設計采用4種長度規(guī)格，分別為2.8、3.2、3.6、4.0 m，不同長度的爬桿錯開布置，要求爬桿平整且無銹皮?；Ｕ；龝r，每根爬桿設計長度為3.0 m，當千斤頂滑升至距爬桿頂部小于350 mm處時，應接長爬桿，對齊接頭，不平處用角磨機切割磨平，以保證滑升連續(xù)。提升系統(tǒng)制作見圖5。

圖5 滑模提升系統(tǒng)Fig.5 Slip-form hoisting system

根據(jù)閘門井門槽施工的實際情況，每個門槽布置3臺千斤頂。根據(jù)設計資料計算可得，全套模體自重12 t，12個“F”形架通過12臺千斤頂與操作平臺桁架連接成一體，利用千斤頂向上的牽引力將整個滑模盤向上提升，整個液壓系統(tǒng)布置在滑模桁架上。同時，為避免滑模體在施工過程中出現(xiàn)偏移，在滑模桁架上根據(jù)門軌的位置布置導向滑輪，保證滑模體沿門軌走向滑升。

1.2.3液壓系統(tǒng)

滑模采用ZYXT-36型自動調平液壓控制臺作為滑升動力裝置，滑升千斤頂選用3 t千斤頂。高壓油管選用Φ16 mm鋼管作為主管，Φ8 mm鋼管作為支管，控制臺和千斤頂通過直管接頭和六通接頭分組相連形成液壓系統(tǒng)。

1.2.4滑模盤

門槽滑模盤分為操作盤和輔助盤[6]。操作盤是滑模的主要結構，承受工作、物料等荷載，為施工的操作平臺，同時又是模體的支撐構件[7]。在本工程中，為保證結構的強度和整體穩(wěn)定性，操作盤采用桁架鋼結構制作?？紤]到在混凝土施工過程中，滑模側向和垂直向受力較大，為保證滑模操作盤的強度和剛度，選用∠100、∠75角鋼加工制作成整體桁架梁，并在桁架梁上鋪以3 cm厚的木板形成操作平臺，見圖6。

圖6 滑模盤桁架Fig.6 Truss of sliding plate

輔助盤是進行混凝土養(yǎng)護、修面及預埋件處理的工作平臺[8]。在本工程閘門井內布置一套鋼結構懸吊輔助盤，高度為1.5 m，距井壁距離150 mm，由∠75×6 mm角鋼和∠50×5 mm角鋼焊制而成。輔助盤上鋪以3 cm厚的木板，用Φ20 mm的圓鋼將木板懸掛在桁架梁上。輔助盤結構平面示意圖見圖7。

圖7 輔助盤結構平面示意圖(單位：cm)Fig.7 Structure plane sketch of bracket panel in slip-form

1.2.5修面盤

修面盤布置在滑模盤下部，通過Φ28 mm的鋼筋制作，盤高1.5 m，用于滑升過程中混凝土表面缺陷的修補等施工，外側布置防護欄桿，上鋪3 cm厚木板形成操作平臺。

1.3 自動伸縮模板的設計

本次設計的關鍵在于液壓滑模自動伸縮模板的設計，受閘門井一期滑?；炷翝仓^程中偏移或旋轉等的影響，閘門井一期混凝土澆筑完成后，其結構體型始終在不斷變化，因此，二期門槽滑模模板的結構尺寸也需根據(jù)斷面變化進行相應的調整，以避免滑升過程中出現(xiàn)卡?，F(xiàn)象，導致滑模無法正?；?、甚至?；?。同時，若在滑升中人工采用絲桿對其調節(jié)，操作極為不便，且操作過程中極易出現(xiàn)漏漿、跑模等問題。為此，該處從活動門窗獲得啟發(fā)，在與井壁交接處，利用彈簧固定一塊可活動模板，通過彈簧受壓后的回彈力將模板頂緊，且在滑?；^程中，彈簧帶動可活動模板進行自動調節(jié)?？勺詣诱{節(jié)模板結構如圖8所示。

圖8 自動調節(jié)模板結構(單位：cm)Fig.8 Structure chart of self-regulation formwork

1.4 混凝土溜送系統(tǒng)

在混凝土入倉手段上，摒棄常規(guī)的混凝土泵送入倉方式，減少泵管架子的搭拆及資源的投入，直接采用溜送入倉的方式進行施工。采用溜送入倉，關鍵解決混凝土的分離問題，為此，在實施過程中，對溜送系統(tǒng)進行了專門的設置。實施中，為便于罐車下料，溜管受料口直接布置在EL. 1 696.5 m啟閉機平臺上，通過2根I32a的工字鋼承載，每節(jié)溜管通過2根Φ21.5 mm的鋼絲繩固定在承重型鋼上，隨滑模上升，溜管采用25 t汽車吊從溜管口分節(jié)拆除。溜送系統(tǒng)只在末端布置一道防分離器，其基本結構見圖9，溜送系統(tǒng)實物圖見圖10。

圖9 溜送混凝土緩降器結構(單位：cm)Fig.9 Structure chart of slow descent enginery for concrete feeding

圖10 溜送系統(tǒng)Fig.10 Concrete feeding system

2 門槽二期混凝土彈性滑模施工

根據(jù)滑模設計和閘門井結構計算，在彈性滑模施工中布置千斤頂 12臺，支撐桿12根，設計提升力為36 t?？紤]千斤頂?shù)男?0.75)，滑模整體提升力為27 t，而實際滑模結構自重、施工荷載及摩擦力總計為15 t左右，可知彈性滑模設計滿足施工要求。

2.1 滑模井下組裝

施工前先用12 t汽車吊將材料吊運至EL. 1 680.0 m平臺(門軌安裝施工布置在EL. 1 680.0 m平臺上)，之后利用5 t卷揚機提升材料，將滑模體組裝材料分塊下放至井內EL. 1 583.4 m腳手架平臺上進行組裝?；ｓw組裝完畢驗收之后，進行爬桿、千斤頂?shù)陌惭b及調試。在門槽二期混凝土施工完成之后，先利用預先布置的懸掛鋼絲繩懸掛固定平臺，再依次拆除滑模平臺桁架、爬桿及千斤頂，完成滑模拆除。

2.2 施工工藝

圖11為滑模施工工藝流程。

圖11 滑模施工工藝流程Fig.11 Construction process of slip-form

混凝土初次澆筑和模板初次滑升按圖12所示步驟進行(每層混凝土澆筑30 cm)。

圖12 混凝土初次澆筑與滑升步驟Fig.12 Process of concrete first casting and slipping

2.3 滑升控制

彈性滑?；^程的基本要求：初滑-正?；?末滑[9]。

在滑升過程中，操作平臺應保持水平，并及時對門軌進行復測和校核，以減小導向滑輪沿門軌上升帶來的滑模偏差?；羞€應注意控制2個偏差：①各千斤頂?shù)南嗷ゲ畈坏么笥?0 mm；②相鄰2個提升架上千斤頂?shù)纳畈坏么笥?0 mm[10]。在錦屏二級水電站閘門井施工過程中，按照以上要求進行嚴格的滑升控制，取得了良好的施工效果，見圖13。

圖13 滑升后效果Fig.13 Effect after slipping

2.4 應用效果

應用彈性滑模施工與常規(guī)的施工方法相比各工程量如表1所示。

在錦屏二級水電站調壓室應用彈性滑模施工帶來的直接經(jīng)濟效益總計393.84萬元，節(jié)約工期2個月，提前發(fā)電的間接經(jīng)濟效益為2.6億元。

3 結 語

彈性滑模施工技術在錦屏二級水電站施工中的應用，確保了調壓室閘門井工程的順利實施，大大減少了人員及設備使用量，加快了施工進度，提高了施工質量和安全性，形成了門槽二期混凝土液壓滑?？焖偈┕ば录夹g，填補了國內在高深度、較大斷面門槽二期混凝土液壓滑模施工方面的技術空白，在今后類似工程中具有廣泛的應用前景。

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