白鶴灘水電站右岸3#、4#出線豎井滑模施工技術(shù)

李 英

（中國葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)工程有限公司，四川 寧南 615400）

1 工程概況

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)，上游距烏東德壩址約182km，下游距溪洛渡水電站約195km。樞紐工程主要由混凝土雙曲拱壩、二道壩及水墊塘、泄洪洞、引水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物組成，電站總裝機(jī)容量16000MW，左、右岸地下廠房各布置8 臺(tái)單機(jī)容量1000MW 的水輪發(fā)電機(jī)組。

右岸地下電站共布置有兩條500KV 出線豎井，分別與主變洞及地面出線場500KV 開關(guān)站相連。出線豎井全長561.9m，分別由上、下兩段組成，其中上段長299.9m（EL.1145.3～EL.845.4），下段長262m（EL.845.4～EL.583.4）。豎井井口段開挖直徑15.2m，標(biāo)準(zhǔn)段開挖直徑13m，襯砌后有效直徑為11.3m，井壁襯砌最小厚度75cm，最大厚度185cm。出線豎井井身由排風(fēng)井、電纜井、樓梯間、電梯間、送風(fēng)井、前室、GIL 井等7 個(gè)部分共同組成。出線豎井上、下段滑模施工起止高程分別為：EL.1139.3-EL.860.2、EL.838.9～EL.615.35，滑模最大滑升高度279.1m。

2 滑模結(jié)構(gòu)

出線豎井液壓整體滑模系統(tǒng)主要由平臺(tái)系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、爬升系統(tǒng)、分料系統(tǒng)系統(tǒng)等組成。

平臺(tái)系統(tǒng)主要由分料平臺(tái)、主平臺(tái)、抹面平臺(tái)三個(gè)部分組成；主平臺(tái)結(jié)構(gòu)為雙背[20a 槽鋼在隔墻和井壁位置凸起形成過橋式結(jié)構(gòu)，平臺(tái)上鋪花紋鋼板，下連接提升架。主平臺(tái)上布置液壓系統(tǒng)、鋼筋電焊機(jī)等機(jī)具，以及臨時(shí)堆放要綁軋的鋼筋。

模板系統(tǒng)主要由面板、圍圈、圍圈連接板等組成；面板采用6mm 厚鋼板做邊框和筋板。模板高度1.25m，縱向分布，各小井的尖角部位模板設(shè)計(jì)為圓弧形，<90°角按R100mm 做圓角，≧90°按R50mm 做圓角。同時(shí)各陰角模按大小端設(shè)計(jì)，模板錐度為5mm，使模板組裝后單個(gè)井呈現(xiàn)上大下小的形式，以減小提升阻力，便于滑動(dòng)，滿足滑模提升要求。

爬升系統(tǒng)主要由支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的千斤頂和爬桿構(gòu)成。爬升時(shí)通過千斤頂和爬桿的作用將整個(gè)主平臺(tái)整體向上提升，同時(shí)帶動(dòng)主平臺(tái)下掛的模板系統(tǒng)、摸面平臺(tái)和上立的分料平臺(tái)整體提升?；Ｗ灾丶s55t，采用51 個(gè)QYD-60 型（6t）千斤頂頂升，爬桿采用φ48×3.5 無縫鋼管（內(nèi)壁套焊φ38×3.0 鋼管）。

分料系統(tǒng)主要由過渡溜槽支撐架、過渡溜槽、儲(chǔ)料罐、回轉(zhuǎn)料斗、分料盤、分料平臺(tái)、支承架、溜槽等組成?；＞唧w結(jié)構(gòu)見圖1。

3 垂直提升系統(tǒng)布置

圖1 滑模結(jié)構(gòu)圖

在豎井上段及下段井口分別布置1 臺(tái)門機(jī)（15T 載物+3T 載人），能同時(shí)進(jìn)行人、物的上下運(yùn)輸，不存在相互干擾、制約。載物起升速度15m/min，載人起升速度21m/min。門機(jī)配備了超載、超速、過卷、過放、斷繩、斷軸、斷齒、過流、失壓、限速、極限限位、吊籠觸底、多級(jí)制動(dòng)等保護(hù)措施。設(shè)備發(fā)生重大故障時(shí)設(shè)計(jì)有聲、光2 種同時(shí)報(bào)警功能，并能自動(dòng)緊急停機(jī)，小故障時(shí)設(shè)計(jì)有預(yù)報(bào)警方式。卷揚(yáng)機(jī)設(shè)置三級(jí)制動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)機(jī)構(gòu)實(shí)施電氣制動(dòng)、機(jī)械制動(dòng)及安全制動(dòng)的多級(jí)制動(dòng)功能。

為保證機(jī)械完全同步，載人及載物系統(tǒng)均采用雙卷筒剛性連接，通過齒輪傳動(dòng)保持兩卷筒同步。兩卷筒下四根繩連接扁擔(dān)梁，為釋放鋼絲繩在升降過程中的旋轉(zhuǎn)內(nèi)應(yīng)力，在每根鋼絲繩與扁擔(dān)梁連接部位安裝有鋼絲繩防轉(zhuǎn)器，工字型扁擔(dān)梁設(shè)計(jì)能有效避免吊具整體旋轉(zhuǎn)，扁擔(dān)梁各梁間采用鉸軸連接，不僅能調(diào)節(jié)同一卷筒鋼絲繩不同步，也能調(diào)節(jié)不同卷筒鋼絲繩不同步問題，另外四繩結(jié)構(gòu)能起到防墜保護(hù)功能，在任何一根鋼絲繩斷裂時(shí)能確保吊重不墜落。

3T 載人采用了雙繩系，主、副卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，正常工作時(shí)主繩受力起作用，副繩跟隨，當(dāng)主繩發(fā)生斷裂時(shí)，副繩系統(tǒng)起作用，能帶動(dòng)載人吊籠正常運(yùn)行。

4 雙線供、分料系統(tǒng)

雙線供、分料系統(tǒng)由兩條供料溜管（DN300） +自制防沖擊緩沖器+360°無死角分料盤組成。自制防沖擊緩沖器每隔9m 一個(gè)，兩鋼管間設(shè)置15cm 高擋坎，利用首次澆筑時(shí)堆積的混凝土形成斜坡面，減輕對(duì)緩沖器底部的沖擊，減少了溜管修補(bǔ)工程量分料盤可以一人操作，通過8 個(gè)固定溜槽為基礎(chǔ)進(jìn)行分料。

5 滑模姿態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

通過在豎井上部井口安裝激光發(fā)射器、在滑模主平臺(tái)安裝激光靶和監(jiān)測攝像頭，利用激光準(zhǔn)直技術(shù)可以直觀的實(shí)時(shí)了解滑模的姿態(tài)情況，保證滑模施工過程持續(xù)監(jiān)控，通過圖像識(shí)別的方式能夠?qū)⑵菩畔?shù)字化和存檔。使用分布在平臺(tái)上的9 個(gè)監(jiān)測模塊，實(shí)時(shí)反映當(dāng)前位置垂直度情況，對(duì)平臺(tái)整體傾斜做報(bào)警和預(yù)警。在顯示終端上實(shí)時(shí)顯示滑模平臺(tái)的姿態(tài)綜合測量信息。通過監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整滑模姿態(tài)，以保證混凝土體型質(zhì)量和避免發(fā)生?；?。

6 施工工藝流程

現(xiàn)澆段混凝土施工完成（施工準(zhǔn)備） →滑模安裝、調(diào)試→鋼筋綁扎→支撐桿接長→預(yù)埋件安裝→拼縫模板安裝→倉面清理→倉位驗(yàn)收→混凝土澆筑→初次滑升→正?；Y(jié)束→滑模拆除。

6.1 滑模安裝、調(diào)試

（1） 首先在地面上拼裝完成，再用門機(jī)吊到井內(nèi)樓板平臺(tái)布置的馬凳上，馬凳共布置16 個(gè)（2 個(gè)備用）。安裝提升架、圍圈以及模板輔助平臺(tái)支撐桿等，并對(duì)主平臺(tái)進(jìn)行初調(diào)平。

（2） 由于門機(jī)起重限重為15t，主平臺(tái)分三大塊進(jìn)行安裝，安裝平臺(tái)，除“前廳”井已澆好板面外，其余各井均為貫通的施工排架，需對(duì)排架頂部做封閉處理，形成完整平臺(tái)。

（3） 安裝液壓系統(tǒng)，爬桿立于混凝土表面。液壓油缸到混凝土表面的脫空距離上，每隔300mm 用φ12 鋼筋連接并焊接牢固在系統(tǒng)錨桿上，同時(shí)對(duì)每根爬桿用Φ18 的鋼筋加焊“人”字撐。將液壓泵站控制器通電加壓，使液壓油缸抱緊爬桿。提升2~3 個(gè)行程后，確保所有爬桿都承載受力。再次調(diào)平主平臺(tái)并安裝分料平臺(tái)及各接料、受料系統(tǒng)等。

6.2 鋼筋綁扎

鋼筋在鋼筋加工場地內(nèi)加工完成后，采用汽車運(yùn)至工地現(xiàn)場，利用井口門機(jī)吊放至滑模分料平臺(tái)上，再從分料平臺(tái)利用預(yù)先預(yù)留好的口轉(zhuǎn)運(yùn)至主平臺(tái)上，按設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行安裝?；┕ぶ?，混凝土澆筑后必須露出最上面一層橫筋。

6.3 支撐桿（爬桿） 接長

爬桿在同一水平內(nèi)接頭不超過1/4，因此第一套爬桿要有4 種以上長度規(guī)格（1.5、2.0、2.5m、3.0m），錯(cuò)開布置，正?；龝r(shí)，每根爬桿長3.0m ，要求平整無銹皮，當(dāng)千斤頂滑升距爬桿頂端小于350mm 時(shí)，應(yīng)接長爬桿，接頭對(duì)齊，不光滑處用角磨機(jī)磨平，爬桿同環(huán)筋相連焊接加固。爬桿上部加裝一塊橡膠遮擋，橡膠遮擋尺寸為30×30cm*0.5cm，避免澆筑過程中混凝土污染爬桿，影響千斤頂爬升。

6.4 預(yù)埋件施工

混凝土中的預(yù)埋件，主要包括接地扁鐵、止水銅片、埋管、門洞、梁窩木框、基礎(chǔ)鋼板、排水盲溝及防水板等。預(yù)留孔洞采用木盒子，木盒子面板厚度3cm，橫、豎撐木條5×10cm，邊框、橫、豎撐木條均雙面加固，門洞木框厚度與墻體結(jié)構(gòu)一致。

6.5 滑模初澆、初次滑升

滑模要求對(duì)稱均勻下料，滑?；炷烈笕雮}塌落度16～18cm（現(xiàn)場可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整），初凝時(shí)間8 小時(shí)左右為宜。

混凝土初次澆筑和模板初次滑升應(yīng)嚴(yán)格按以下六個(gè)步驟進(jìn)行：首次鋪設(shè)50mm 砂漿，按分層300mm 澆筑兩層，厚度達(dá)到650mm 時(shí)，開始滑升30～60mm 檢查脫模的混凝土凝固是否合格；第四層澆筑后滑升150mm；繼續(xù)澆筑第五層，滑升150～200mm；第六層澆筑后滑200mm；若無異常情況，便可進(jìn)行正常澆筑和滑升?；炷翝仓駬v主要采用φ50 插入式振搗棒，局部輔以φ70 軟軸振搗器振搗。

6.6 正?；?/h3>

當(dāng)施工進(jìn)入正常澆筑和滑升時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑厚度。依據(jù)下列情況進(jìn)行鑒別：滑升過程中能聽到“沙沙”的聲音；出模的混凝土無流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺，并留有1mm 左右的指?。荒苡媚ㄗ幽ㄆ?。

滑升過程中有專人檢查千斤頂?shù)那闆r，觀察爬桿上的壓痕和受力狀態(tài)是否正常。

6.7 表面修整及養(yǎng)護(hù)

表面修整是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表和保護(hù)層質(zhì)量的工序，當(dāng)混凝土脫模后，須立即進(jìn)行此項(xiàng)工作。一般用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補(bǔ)，如表面平整亦可不做修整。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，混凝土出模后12h 以內(nèi)開始噴水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)用花管設(shè)在滑模抹面平臺(tái)底部。

7 ?；胧┘笆┕たp處理

滑模施工要連續(xù)進(jìn)行，意外?；瑫r(shí)應(yīng)采取“?；胧保炷镣Ｖ?jié)仓?，每?.5～1 小時(shí)，滑升1～2 個(gè)行程，直到混凝土與模板不再粘結(jié)（一般4 個(gè)小時(shí)左右）。由于施工造成施工縫，預(yù)先作施工縫處理，然后在復(fù)工前將混凝土表面殘?jiān)?，毛面處理合格后用水沖洗干凈，先鋪設(shè)2～3cm厚水泥砂漿或澆筑一層減半的骨料混凝土，然后再下料澆筑。

8 滑模施工中出現(xiàn)的問題及處理

滑模施工中常出現(xiàn)問題有：滑模主平臺(tái)傾斜、滑模平臺(tái)平移、扭轉(zhuǎn)、模板變形、混凝土表面缺陷、爬桿彎曲等。其產(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(duì)稱，糾偏過急等。因此，在施工中首先把好質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)觀測檢查工作，確保良好運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。

（1） 糾偏。利用千斤頂自身糾偏，即關(guān)閉五分之一的千斤頂，然后滑升2～3 行程，再打開全部千斤頂滑升2～3 行程，反復(fù)數(shù)次逐步調(diào)整至設(shè)計(jì)要求。并針對(duì)各種不同情況，施加一定外力給予糾偏。所有糾偏工作不能操之過急，以免造成混凝土表面拉裂、死彎、滑模變形、爬桿彎曲等事故發(fā)生。

（2） 爬桿彎曲處理。爬桿彎曲時(shí)，采用加焊鋼筋或斜支撐，彎曲嚴(yán)重時(shí)切斷，接入爬桿重新與下部爬桿焊接，并加焊“人”字型斜支撐。

（3） 模板變形處理。對(duì)部分變形較小的模板采用撐桿加壓復(fù)原，變形嚴(yán)重時(shí)，將模板拆除修復(fù)。

（4） 混凝土表面缺陷處理。采用局部立模，補(bǔ)上比原標(biāo)號(hào)高一級(jí)的膨脹細(xì)骨料混凝土并用抹子抹平。

9 結(jié)語

本技術(shù)成功應(yīng)用于白鶴灘右岸出線豎井襯砌施工過程中，其襯砌施工全過程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)。該技術(shù)的成功應(yīng)用提升了國內(nèi)大型水電站大斷面深豎井襯砌施工技術(shù)水平，尤其是滑模姿態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及雙卷揚(yáng)安全高效垂直提升系統(tǒng)的應(yīng)用促進(jìn)了水電開發(fā)的安全、高速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了重大突破，提升了行業(yè)施工水平，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。