閘門井門槽二期混凝土懸掛式自適應(yīng)滑模施工技術(shù)

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(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

閘門井門槽二期混凝土懸掛式自適應(yīng)滑模施工技術(shù)

袁幸朝，張黎

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

在錦屏二級水電站調(diào)壓室閘門井門槽二期混凝土施工中，針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)固定滑模易出現(xiàn)卡模導(dǎo)致停倉調(diào)整、投入資源較多、施工進(jìn)度緩慢、安全性差及質(zhì)量無法保證等問題，研究采用自主設(shè)計(jì)懸掛式自適應(yīng)滑模施工，提高了工程施工效率、質(zhì)量和安全性，解決了高深度閘門井門槽二期混凝土施工難題，在深井混凝土襯砌施工中具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

調(diào)壓室閘門井 懸掛式 自適應(yīng)滑模 門槽二期混凝土 施工技術(shù)

1 前言

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。水電站布置有4條引水隧洞，其末端各設(shè)有一座上游調(diào)壓室，調(diào)壓室結(jié)構(gòu)為差動式，“一洞一室兩機(jī)”布置型式。每座調(diào)壓室主要由頂板、阻抗孔、調(diào)壓室豎井、上室以及與事故閘門布置有關(guān)的閘墩、閘門檢修和啟閉平臺、通氣孔等結(jié)構(gòu)組成。錦屏二級上游調(diào)壓室為目前世界最大的調(diào)壓室洞室群。

每座調(diào)壓室均對應(yīng)設(shè)有兩個(gè)閘門井。閘門井底部起始高程1564.7m，頂部高程1680m，總體深度115.3m，其中高程1564.7m～1583.4m(18.7m)段與高程1677m～1680m(3m)牛腿段二期混凝土存在漸變，厚度由70cm過渡到190cm；給滑模施工帶來了極大的不便，因此該段采用搭設(shè)落地式腳手架及組合鋼模進(jìn)行澆筑(牛腿段直接利用滑模作為平臺搭設(shè)腳手架)，閘門井高程1583.4m～1677m段(共93.6m)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)斷面保持不變，但在一期混凝土澆筑時(shí)，因閘門井滑?；^程中存在偏移，其澆筑完成后，閘門井結(jié)構(gòu)斷面因滑模偏移相比設(shè)計(jì)斷面存在結(jié)構(gòu)尺寸偏差，從而影響二期混凝土澆筑結(jié)構(gòu)尺寸。針對以上問題，依托工程進(jìn)行技術(shù)研究、創(chuàng)新，自行設(shè)計(jì)、制作了懸掛式自適應(yīng)液壓滑模，解決了高深度閘門井門槽二期混凝土襯砌施工難題，形成了門槽二期混凝土液壓滑?？焖偈┕ば录夹g(shù)，快速、高質(zhì)量地完成了閘門井二期混凝土澆筑施工。

2 門槽二期混凝土懸掛式自適應(yīng)滑模結(jié)構(gòu)

2.1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)門槽結(jié)構(gòu)體型，滑模體設(shè)計(jì)采用液壓整體滑升模板，滑模裝配構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證門槽施工質(zhì)量?；５幕怯煽招氖角Ы镯攷踊ｓw沿爬桿往上爬升來完成，采用ZYXT-36型自動調(diào)平液壓控制臺作為滑升動力裝置，千斤頂選用3t千斤頂?；Ｑb置設(shè)計(jì)思路如下：

(1)操作盤和輔助盤均由角鋼焊接而成，組裝時(shí)先將操作盤和輔助盤依次吊入井底，再將輔助盤和操作盤先通過螺栓連接，完成后為加強(qiáng)兩者之間的剛度和強(qiáng)度，在其頂部用焊制的矩形槽鋼將兩者焊接為一體；

(2)滑模體采用整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各獨(dú)立模體通過“F”型架連接為一個(gè)整體，以保證整體穩(wěn)定性。通過液壓自動調(diào)平控制臺進(jìn)行滑?？刂疲扛罈U配套使用3t千斤頂進(jìn)行滑升；

(3)在滑模體的下部加設(shè)修面盤，方便施工人員對已澆混凝土進(jìn)行表面修補(bǔ)、檢查及養(yǎng)護(hù)，提高混凝土澆筑完成之后的成型質(zhì)量；

(4)為避免澆筑混凝土?xí)r滑模體因水平面上受力不均而發(fā)生整體轉(zhuǎn)動，考慮添加導(dǎo)向滑輪，導(dǎo)向滑輪沿門槽軌道上升既可以控制滑模體的運(yùn)行偏差，同時(shí)又可以防止施工過程中滑模體在水平面上的轉(zhuǎn)動。

2.2 懸掛式自適應(yīng)滑模結(jié)構(gòu)

2.2.1 模板

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?；Ｄ０甯叨葹?.5m，錐度按不超過5mm要求控制。通過“F”型提升架將兩組獨(dú)立的模體相連成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，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1～圖3。

圖1 滑模體俯視圖(單位：cm)

圖2 滑模體左視圖(單位：cm)

圖3 滑模體正視圖(單位：cm)

2.2.2 提升系統(tǒng)

滑模提升系統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)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(gòu)件。整個(gè)滑升荷載通過提升架傳遞給爬桿，爬桿采用φ25mm的鋼筋制作而成，通過內(nèi)外車絲連接，爬桿頂部焊接在高程1675m溢流堰牛腿澆筑時(shí)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(zhuǎn)使用，爬桿接頭極限拉力經(jīng)試驗(yàn)檢測為6.2t。根據(jù)規(guī)范要求，滑模爬桿在同一水平面內(nèi)接頭長度不得超過1/4，因此第一套爬桿設(shè)計(jì)采用4種長度規(guī)格，分別為2.8m、3.2m、3.6m、4.0m，不同長度的爬桿錯(cuò)開布置，要求爬桿平整且無銹皮。滑模正?；龝r(shí)，每根爬桿設(shè)計(jì)長度為3m，當(dāng)千斤頂滑升至距爬桿頂部小于350mm處時(shí)，應(yīng)接長爬桿，對齊接頭，不平處用角磨機(jī)切割磨平，以保證滑升連續(xù)。

根據(jù)閘門井門槽施工的實(shí)際情況，每個(gè)門槽布置3臺千斤頂。根據(jù)設(shè)計(jì)資料計(jì)算可得，全套模體自重12t，12個(gè)“F”型架通過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(gè)滑模盤向上提升，整個(gè)液壓系統(tǒng)布置在滑模桁架上。同時(shí)，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(dǎo)向滑輪，保證滑模體沿門軌走向滑升。

2.2.3 液壓系統(tǒng)

滑模采用ZYXT-36型自動調(diào)平液壓控制臺作為滑升動力裝置，滑升千斤頂選用3t千斤頂。高壓油管選用φ16mm鋼管作為主管，φ8mm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)。

2.2.4 滑模盤

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

輔助盤高度為1.5m，寬1m，是進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)、修面、一期混凝土缺陷處理及爬桿拆卸收集的工作平臺，采用鋼結(jié)構(gòu)懸吊布置，采用∠70mm和∠50mm角鋼焊制，上鋪3cm厚木板，用φ20mm圓鋼懸掛在桁架梁上，輔助盤距井壁距離為150mm，人員上下可通過拼裝在滑模中間的空間焊接爬梯進(jìn)行。

2.2.5 修面盤

修面盤布置在滑模盤下部，通過φ28mm的鋼筋制作，盤高1.5m，用于滑升過程中混凝土表面缺陷的修補(bǔ)等施工，外側(cè)布置防護(hù)欄桿，上鋪3cm厚木板形成操作平臺。修面盤結(jié)構(gòu)平面示意如圖4。

圖4 修面盤結(jié)構(gòu)平面示意(單位：cm)

2.3 自動伸縮模板的設(shè)計(jì)

懸掛式自適應(yīng)滑模結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵在于液壓滑模自動伸縮模板的設(shè)計(jì)，受閘門井一期滑模混凝土澆筑過程中偏移或旋轉(zhuǎn)等的影響，閘門井一期混凝土澆筑完成后，其結(jié)構(gòu)體型始終在不斷變化，因此，二期門槽滑模模板的結(jié)構(gòu)尺寸也需根據(jù)斷面變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以避免滑升過程中出現(xiàn)卡?，F(xiàn)象，導(dǎo)致滑模無法正?；?、甚至停滑。同時(shí)，若在滑升中人工采用絲桿對其調(diào)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，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(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。自適應(yīng)模板結(jié)構(gòu)如圖5。

圖5 自適應(yīng)模板結(jié)構(gòu)(單位：cm)

3 門槽二期混凝土懸掛式自適應(yīng)滑模施工

根據(jù)滑模設(shè)計(jì)和閘門井結(jié)構(gòu)計(jì)算，在自適應(yīng)滑模施工中布置千斤頂12臺，支撐桿12根，設(shè)計(jì)提升力為36t?？紤]千斤頂?shù)男?0.75)，滑模整體提升力為27t，而實(shí)際滑模結(jié)構(gòu)自重、施工荷載及摩擦力總計(jì)為15t左右，可知自適應(yīng)滑模設(shè)計(jì)滿足施工要求。

3.1 井下滑模組裝

施工前先用12t汽車吊將材料吊運(yùn)至高程1680m平臺(門軌安裝施工布置在高程1680.0m平臺上)，之后利用5t卷揚(yáng)機(jī)提升材料，將滑模體組裝材料分塊下放至井內(nèi)高程1583.4m腳手架平臺上進(jìn)行組裝。滑模體組裝完畢驗(yàn)收之后，進(jìn)行爬桿、千斤頂?shù)陌惭b及調(diào)試。在門槽二期混凝土施工完成之后，先利用預(yù)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。

3.2 井內(nèi)懸吊系統(tǒng)形成

利用卷揚(yáng)機(jī)提升完成井內(nèi)下料管的安裝。

施工現(xiàn)場需敷設(shè)一趟3×25+1×10電纜，提供380V電源，為確?；Ｊ┕ろ樌M(jìn)行，不發(fā)生混凝土粘模事故，在滑模體上布置備用蓄電池照明系統(tǒng)。

在下料口布置斜溜槽溜至下料鋼管，混凝土由下料溜管通過緩沖器避免分離，倉內(nèi)通過受料斗+溜槽入倉，為避免滑模偏移，下料做到對稱、均勻下料。

3.3 施工工藝

滑模施工按以下順序進(jìn)行：下料→平倉振搗→待凝→滑升→下料?；；髮ΨQ均勻下料，滑?；炷烈笏涠?40mm～180mm，正常施工按分層50cm一層進(jìn)行，采用插入式振搗器振搗，經(jīng)常變換振搗方向，并避免直接振動爬桿及模板，振搗器插入深度不得超過下層混凝土內(nèi)50mm，模板滑升時(shí)停止振搗?；Ｕ；鶕?jù)施工現(xiàn)場混凝土初凝、混凝土供料、施工配合等具體情況確定合理的滑升速度，按分層澆筑間隔時(shí)間不超過允許間隔時(shí)間。正?；看伍g隔按1h左右，控制滑升高度50m，日滑升高度可達(dá)8m～10m。

混凝土初次澆筑和模板初次滑升應(yīng)嚴(yán)格按以下步驟進(jìn)行：第一次澆筑5cm砂漿，接著按分層50cm澆筑兩層，厚度達(dá)到100cm時(shí)，開始滑升3cm～5cm，檢查脫模的混凝土凝固是否合適，第三層(30cm)澆筑后滑升15cm，繼續(xù)澆筑第四層(30cm)，滑升30cm～40cm，第六層(30cm)澆筑后滑50cm，若無異常情況，便可進(jìn)行正常澆筑和滑升(澆筑50cm，滑升50cm)。

3.4 滑升控制

彈性滑?；^程的基本要求：初滑-正?；?末滑。

在滑升過程中，操作平臺應(yīng)保持水平，并及時(shí)對門軌進(jìn)行復(fù)測和校核，以減小導(dǎo)向滑輪沿門軌上升帶來的滑模偏差?；羞€應(yīng)注意控制兩個(gè)偏差：各千斤頂?shù)南嗷ゲ畈坏么笥?0mm；相鄰兩個(gè)提升架上千斤頂?shù)纳畈坏么笥?0mm。在錦屏二級水電站閘門井施工過程中，按照以上要求進(jìn)行嚴(yán)格的滑升控制，取得了良好的施工效果。

4 應(yīng)用效果

應(yīng)用懸掛式自適應(yīng)滑模施工與常規(guī)的施工方法相比，各工程量如表1所示。

表1 工程量對比分析

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

5 結(jié)語

懸掛式自適應(yīng)滑模施工技術(shù)在錦屏二級水電站施工中的應(yīng)用，確保了調(diào)壓室閘門井工程的順利實(shí)施，大大減少了人員及設(shè)備使用量，加快了施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量和安全性，形成了門槽二期混凝土液壓滑?？焖偈┕ば录夹g(shù)，在今后類似工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。

TV662∶TV544.91

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2095-1809(2017)05-0053-04

袁幸朝(1985-)，男，湖南邵陽人，工程師，學(xué)士，從事水電工程、公路工程施工技術(shù)與管理工作；張 黎(1983-)，男，貴州三穗人，工程師，從事水電工程施工技術(shù)與管理工作。

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