水電站豎井滑模設(shè)計(jì)工藝優(yōu)化的探索

童 平

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 工程概述

黃登水電站引水豎井標(biāo)準(zhǔn)段高度35.7 m，襯砌后內(nèi)徑10 m，襯砌厚度0.8 m。出線豎井澆筑高度180 m，襯砌厚度0.8 m，襯砌后的內(nèi)徑為8.5 m。根據(jù)黃登水電站豎井施工進(jìn)度要求先進(jìn)行引水豎井標(biāo)準(zhǔn)段（直徑?10 m）后進(jìn)行出線豎井（直徑?8.5 m）施工。為降低成本，提高效率，需使豎井滑模同時(shí)滿足?10 m、?8.5 m豎井的混凝土澆筑要求。

2 滑模結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 滑模結(jié)構(gòu)

豎井滑?？煞譃檎w豎井滑模和輻射梁式豎井滑模，在本項(xiàng)目中為保證滑模同時(shí)滿足?10 m、?8.5 m豎井的混凝土澆筑要求，滑模采用輻射梁結(jié)構(gòu)形式，其主要由抹面平臺(tái)、模板組、提升架、輻射梁、滑模提升油缸、限位器、旋轉(zhuǎn)布料機(jī)構(gòu)、分料平臺(tái)組成，具體見表1?；＝Y(jié)構(gòu)見圖1、圖2。

表1

圖1 滑模剖視圖

圖2 滑模俯視圖

2.2 滑模工作原理

圖2 滑模設(shè)置18組輻射梁，每組輻射梁連接提升架，模板組掛設(shè)在提升架上，提升架頂部設(shè)置滑模提升油缸，油缸由泵站系統(tǒng)控制沿著爬桿向上攀升從而實(shí)現(xiàn)對(duì)豎井混凝土澆筑的要求。混凝土澆筑根據(jù)模板的設(shè)計(jì)高度進(jìn)行分倉(cāng)，每澆筑一倉(cāng)則向上爬升一倉(cāng)。

3 可變徑滑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工順序先進(jìn)行引水豎井?10 m澆筑再進(jìn)行出線豎井?8.5 m澆筑。滑模需從大直徑變成小直徑。與直徑變化有關(guān)的主要結(jié)構(gòu)部件有輻射梁、抹面平臺(tái)、分料平臺(tái)、模板組。因模板組設(shè)計(jì)時(shí)需與襯砌混凝土直徑一致，無法進(jìn)行優(yōu)化，在使用中模板組需分別制作。

3.1 輻射梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輻射梁為鋼結(jié)構(gòu)桁架，輻射梁的長(zhǎng)度決定了整個(gè)滑模裝置的直徑大小，滑模若需從?10 m變?yōu)?8.5 m則需縮短輻射梁長(zhǎng)度，與輻射梁相連接的主要部件有分料平臺(tái)、提升架、抹面平臺(tái)。在設(shè)計(jì)時(shí)需認(rèn)真考慮相連件之間的關(guān)系。在此我們將輻射梁與分料平臺(tái)、提升架、抹面平臺(tái)均設(shè)置為螺栓連接，既可保證從制作廠至施工現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸，又可更好的滿足輻射梁長(zhǎng)度變化后的各連接件的連接。輻射梁的結(jié)構(gòu)形式見圖3。

圖3 輻射梁結(jié)構(gòu)圖

混凝土襯砌厚度、澆筑速度在滿足輻射梁荷載的情況下，根據(jù)繪圖軟件模擬（本項(xiàng)目通過AUTO CAD）輻射梁與各結(jié)構(gòu)件的關(guān)系可確定將輻射梁靠近提升架側(cè)750.8 mm長(zhǎng)度割除可滿足從?10 m到?8.5 m的施工要求，如圖3所示。輻射梁與提升架、輻射梁與抹面平臺(tái)的連接孔相對(duì)向內(nèi)側(cè)延展，在場(chǎng)內(nèi)制作時(shí)即將連接孔加工到位，保證在?8.5 m豎井施工時(shí)的螺栓連接。

3.2 分料平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在滿足荷載的情況下，將分料平臺(tái)的立柱連接孔設(shè)計(jì)在需割除的輻射梁以內(nèi)，并在使用時(shí)應(yīng)考慮分料平臺(tái)直徑小于?8.5 m。

3.3 提升架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

提升架與輻射梁為螺栓連接，連接孔位置如圖3所示，施工完?10 m豎井后只需重新與?8.5 m預(yù)留螺栓孔進(jìn)行螺栓連接即可。

3.4 抹面平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

抹面平臺(tái)在整套豎井滑模的最下端，目的是在混凝土澆筑完成一倉(cāng)后，對(duì)倉(cāng)位內(nèi)混凝土缺陷進(jìn)行修補(bǔ)用，抹面平臺(tái)需緊靠襯砌表面以便工人施工操作。在設(shè)計(jì)時(shí)為同時(shí)滿足直徑為?10 m與?8.5 m豎井的施工，將分料平臺(tái)以?8.5 m為布置基礎(chǔ)等分為18個(gè)等腰梯形，各抹面平臺(tái)間通過螺栓連接，如圖4所示。

圖4 抹面平臺(tái)

在施工過程中各抹面平臺(tái)連接在一起即可組成一個(gè)與?8.5 m襯砌表面相臨近的工作平臺(tái)，如圖5所示。

圖5 抹面平臺(tái)組成工作平臺(tái)俯視圖

在進(jìn)行直徑為?10 m豎井施工時(shí)，只需在各個(gè)抹面平臺(tái)間，嵌入一個(gè)長(zhǎng)方形小平臺(tái)即可，小平臺(tái)與抹面平臺(tái)間螺栓連接如圖6所示。

圖6 抹面平臺(tái)與小平臺(tái)組成的工作平臺(tái)俯視圖

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)施工方法比較

黃登項(xiàng)目部引水、出線豎井進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化后，豎井滑模重量為13 859.33 kg，各部件數(shù)量及重量具體見表2。

表2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后豎井滑模各部件統(tǒng)計(jì)表

若采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，不同直徑豎井需分別設(shè)計(jì)?10 m、?8.5 m豎井滑模各1套，以黃登引水、出線豎井為例進(jìn)行設(shè)計(jì)則重量為21 259.8 kg，各部件數(shù)量及重量具體見表3。

根據(jù)表2與表3進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后滑模總重量減少7 400.47 kg，QY60型千斤頂減少16個(gè)，液壓系統(tǒng)減少1套，可有效降低成本投入；滑模需在工廠進(jìn)行加工制作，一般離施工使用現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)，按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行施工需要制作兩臺(tái)滑模裝置，將提高工廠制作的交貨風(fēng)險(xiǎn)，使現(xiàn)場(chǎng)施工的不確定因素增加。

表3 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)后豎井滑模各部件統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

豎井滑模在豎井混凝土襯砌中發(fā)揮著很大作用，在豎井施工中通過合理的生產(chǎn)安排，正確的施工順序，可實(shí)施的滑模優(yōu)化設(shè)計(jì)可以減少滑模的臺(tái)套數(shù)量，從而達(dá)到降低成本，控制風(fēng)險(xiǎn)的作用。同時(shí)豎井滑模通過設(shè)計(jì)優(yōu)化可以不斷提高利用率。本文對(duì)黃登引水豎井、出線豎井滑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的粗淺闡述，希望能給廣大同仁在今后的模板設(shè)計(jì)中提供借鑒。