滑模技術(shù)在水工建筑物工程中的應(yīng)用

李光前，王帥兵，靳小兵

（中國水利水電第三工程局有限公司，西安 710000）

1 工程概況

新疆阜康抽水蓄能電站為日調(diào)節(jié)抽水蓄能電站，工程位于新疆昌吉州阜康市境內(nèi)。工程為一等大（1）型工程，樞紐建筑物主要有：上水庫主壩混凝土面板堆石壩、上水庫庫尾副壩工程、上水庫庫盆工程，下水庫混凝土面板堆石壩、庫尾攔沙壩、下水庫泄洪排沙洞/導(dǎo)流洞、下水庫放空洞、補(bǔ)（充）水工程，上、下水庫電站進(jìn)/出水口、輸水隧洞、地下發(fā)電廠房和地面開關(guān)站工程，上、下水庫溝谷泥石流攔擋設(shè)施等建筑物。電站裝機(jī)容量1200MW（4×300MW），選用機(jī)組臺數(shù)為4 臺，單機(jī)容量為300MW 的立式單級可逆混流式水泵水輪機(jī)。

下水庫進(jìn)/出水口采用一洞兩機(jī)的布置方案，總寬度為56.2m，共設(shè)兩個岸坡豎井式進(jìn)/出水口，平行布置，中心間距為27.5m。下水庫進(jìn)/出水口由防渦梁段、調(diào)整段、擴(kuò)散段、閘室段組成。

2 滑模設(shè)計

根據(jù)下水庫進(jìn)/出水口閘門井體型結(jié)構(gòu)，滑模設(shè)計由內(nèi)、外兩側(cè)組成，內(nèi)側(cè)模板輪廓尺寸8.6×3m（橫向×縱向），外側(cè)模板輪廓尺寸14×14m（橫向×縱向），外側(cè)滑模與內(nèi)側(cè)滑模間采用高架梁連接為整體。為便于模板組裝、拆卸及滑升，減小混凝土摩擦阻力，模板設(shè)置成錐形體形式，內(nèi)模上口大于下口，外模上口小于下口。提升架選用“F”型架，“F”提升架與桁架梁焊接，使用角鋼加固?；１P分為操作盤和輔助盤，為保證操作盤的強(qiáng)度和剛度，選用∠70×70×7 角鋼加工制作成復(fù)式桁架梁（截面尺寸100cm×100cm），桁架梁寬100cm，高100cm。在桁架梁上鋪δ=2.5mm 鋼板形成操作平臺。

選用HY-100 型千斤頂，設(shè)計承載能力為10t，支撐桿數(shù)量與千斤頂數(shù)量匹配，共設(shè)置36 個，其中內(nèi)模部分12 個，外模部分由6 個變?yōu)?4 個。支撐桿軸線與千斤頂軸線保持一致，偏斜度允許偏差2%。同一高度上支撐桿接頭數(shù)應(yīng)≤總數(shù)的1/4，因此第一批埋入混凝土內(nèi)支撐桿長度規(guī)格分為4種，分別為3m、4m、5m、6m，錯開布置。正常滑升時，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＜350mm 時，采用焊接方法接長鋼管支承桿。焊接方法：鋼管上端平頭，下端倒角2×45°；接頭處進(jìn)入千斤頂前，先點焊3 點以上并磨平焊點，通過千斤頂后進(jìn)行圍焊；接頭處加焊襯管，襯管長度應(yīng)＞200mm。輔助系統(tǒng)包括混凝土預(yù)埋件、預(yù)埋管處理和養(yǎng)護(hù)、偏差測量、水平控制測量等裝置。中心測量需要有測量隊提供每天測一次滑模偏差數(shù)據(jù)。由滑模技術(shù)員利用水準(zhǔn)儀或水平管、重垂線測量，觀察模體的水平位移，進(jìn)行模體校正[1]。

3 滑模施工

3.1 總體施工方案

下水庫1#、2#進(jìn)/出水口閘門井EL1746.5～EL1773.75m 采用滑動模板進(jìn)行澆筑施工，滑模盤模板采用厚度為5mm 鋼板及50×5 角鋼制作而成，滑模盤采用70×70×7 角鋼加工制作成復(fù)式桁架梁，內(nèi)盤及外盤同時進(jìn)行起滑，滑模高度為1.2m。鋼筋、門槽預(yù)埋鋼板、通氣孔模板等隨滑模上升進(jìn)行安裝。澆筑采用8m3混凝土罐車進(jìn)行水平運輸，HBT60 泵機(jī)+布料機(jī)入倉方式，Φ70/100振搗器平倉振搗，局部采用Φ50 振搗器振搗。

3.2 起滑面處理

滑模組裝前，完成EL1746.5m 高程混凝土面鑿毛和沖洗工作。

3.3 測量放線

待底面沖洗干凈，達(dá)到組裝條件時，進(jìn)行測量放線工作，由測量隊給出設(shè)計輪廓線和十字中心線。

3.4 滑模組裝

利用布置在EL1736.50m 巖坎平臺TC8039 型塔機(jī)將滑模整體放至閘門井周邊回填面上進(jìn)行組裝。組裝完畢進(jìn)行驗收后，完成鋼筋綁扎和千斤頂、爬桿安裝，模板封堵。

3.5 工作面懸吊系統(tǒng)形成

施工現(xiàn)場需敷設(shè)一趟3×25+1×10 電纜，提供380 伏電源，為確保滑模施工順利進(jìn)行，不發(fā)生砼粘模事故，電纜隨門槽內(nèi)部上引至滑模盤處，并針對特殊情況現(xiàn)場設(shè)置一臺200kW 發(fā)電機(jī)作為備用電源。

3.6 鋼筋制安

鋼筋在鋼筋加工場地內(nèi)加工完成后，水平運輸利用汽車吊裝車，板車運輸至進(jìn)水口材料堆放平臺，垂直運輸利用塔機(jī)吊放至滑模盤面上。前期鋼筋施工從模板底部一直綁扎至提升架橫梁下部，起滑后，采用邊滑升邊進(jìn)行鋼筋安裝平行作業(yè)的方式，鋼筋綁扎超前混凝土30cm左右。鋼筋綁扎、混凝土澆筑、滑?；裙ば蚱叫凶鳂I(yè)連續(xù)進(jìn)行，為使鋼筋的安裝速度能滿足滑模的要求，豎向鋼筋接頭采用套筒連接，水平鋼筋接頭采用套筒或焊接。

3.7 預(yù)埋件安裝

滑模施工段閘門井門槽插筋主要為C25 螺紋鋼筋，插筋外露長度25cm，錨固一起混凝土90cm。為確保閘門井混凝土連續(xù)滑升，門槽插筋埋件EL1746.5m～EL1773.75m 段調(diào)整為預(yù)埋埋板形式，鋼板厚度為8mm，一、二期混凝土內(nèi)錨筋長度不變，錨筋與鋼板焊接。結(jié)合門槽插筋分布，兩排插筋處設(shè)置30cm、40cm（長）×10cm（寬）鋼板[2]。

3.8 混凝土運輸

滑模施工用混凝土由下水庫HZS120 型拌和站提供，混凝土運輸包括水平運輸和垂直運輸，水平運輸采用8m3混凝土罐車運到現(xiàn)場，垂直運輸采用布置在EL1728m 底板的HBT60 泵機(jī)順門槽接泵管至倉內(nèi)的布料機(jī)下料。

3.9 施工強(qiáng)度分析

閘門井滑升范圍內(nèi)澆筑面積171.35 m2，滑模按照每層鋪料厚度0.3m 計算。則每層需混凝土V=0.3×171.35=51.41m3。

1）拌和強(qiáng)度計算：下水庫120 拌和系統(tǒng)設(shè)計生產(chǎn)強(qiáng)度120m3/h，實際機(jī)械生產(chǎn)利用率取0.7，則生產(chǎn)效率為：120×0.7=84m3/h。

綜上所述，生產(chǎn)強(qiáng)度84m3/h ＞所需強(qiáng)度51.41m3/h，滿足閘門井滑模施工。

2）入倉強(qiáng)度計算：閘門井滑模施工期間配置6 臺8m3罐車，施工現(xiàn)場距離下水庫拌和系統(tǒng)約3.5km，8m3混凝土運輸車從下庫拌和站至施工現(xiàn)場約30min。則：6×2×8=96m3/h，考慮罐車運輸過程影響，按80%計算則實際運輸強(qiáng)度：96×0.80=76.8m3/h。則運輸強(qiáng)度滿足要求。

采用HBT60 泵機(jī)泵送混凝土入倉，泵機(jī)理論工作效率60m3/h，按照目前工地混凝土泵機(jī)泵送經(jīng)驗，目前HBT60 泵機(jī)實際工作效率40m3/h。閘門井每層理論覆蓋所需時間為=51.41/40=1.29h（約77.4min），考慮現(xiàn)場施工時人員振搗及布料機(jī)布料對其影響，覆蓋完一層所需時間取T 覆蓋=1.67h（約100min）。

1#、2#閘門井4 月份和5 月份進(jìn)行滑模澆筑，根據(jù)阜康氣象站氣象要素得知歷年4 月、5 月平均氣溫分別為11.8℃、18.7℃，查新疆阜康抽水蓄能電站輸水發(fā)電系統(tǒng)混凝土施工技術(shù)要求（第D 版）得知，混凝土澆筑時根據(jù)現(xiàn)場氣溫，混凝土允許間歇時間T允許=135min。

則T 覆蓋

綜上所述，現(xiàn)場配置滿足滑模施工要求。

4 滑模系統(tǒng)轉(zhuǎn)場

4.1 布料系統(tǒng)轉(zhuǎn)場

布料系統(tǒng)在滑模滑升至EL1773.75m 高程后進(jìn)行拆除，先拆除布料機(jī)，再拆除泵管。泵管分節(jié)拆除，布料機(jī)從與內(nèi)模加固部位拆除，塔機(jī)輔助進(jìn)行。作業(yè)人員利用旋轉(zhuǎn)樓梯上下作業(yè)，人工鋼絲繩栓緊拆卸物料，控制吊點部位，保證起吊平衡?；Ｉ仙罞L1773.75m 時，進(jìn)行受料平臺拆除，電焊機(jī)切割錨固點，塔機(jī)吊鉤栓緊拆卸物料。拆卸過程時下方不得有人，確保施工安全[3]。

4.2 滑模模體拆除

當(dāng)混凝土澆筑到設(shè)計高程，將模體滑空，模體拆除均采用塔機(jī)進(jìn)行作業(yè)，模體總重量約28t 左右，將外模及三孔分解后，外模重約16t，內(nèi)模約12t，1#閘門井滑模施工完成后將滑模內(nèi)模與外模拆除后用塔機(jī)吊至2#閘門井起滑點部位進(jìn)行重新組裝。

5 施工進(jìn)度計劃

根據(jù)阜康抽水蓄能電站2022年施工進(jìn)度計劃，對下水庫進(jìn)出水口混凝土施工進(jìn)行了初步的安排，根據(jù)現(xiàn)場實際情況下庫進(jìn)出水口閘室段1#、2#閘門井混凝土施工工期安排，下庫進(jìn)/出水口閘門井施工進(jìn)度計劃，見表1。

表1 下庫進(jìn)/出水口閘門井施工進(jìn)度計劃

6 應(yīng)用情況

滑模技術(shù)在阜康抽水蓄能電站下水庫1#、2#進(jìn)/出水口閘門井混凝土施工中得到了良好的應(yīng)用，包括進(jìn)度、質(zhì)量、安全，環(huán)保等方面。閘門井滑模施工實際開工時間為2022 年5 月1 日，完工時間為2022 年6 月18 日，滑模施工總工期比原計劃工期縮短23d，其中滑行時間1#、2#閘門井各縮短10d，轉(zhuǎn)場時間縮短3d，工期效益顯著；施工質(zhì)量可控，滑模的連續(xù)施工減少了施工縫，使建筑物整體性更加平順、線性更加流暢，滑行后人工抹面/修補(bǔ)施工,避免了蜂窩、麻面、流沙等外觀質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生，成品外觀質(zhì)量好；滑動模板四周有操作平臺、輔助平臺以及防護(hù)欄桿，組成一個良好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，最大程度上保證了施工人員的安全，且操作簡單、運行穩(wěn)定、安全可靠、便于運輸，安裝和拆除；滑模技術(shù)節(jié)能環(huán)保，不會對環(huán)境造成污染，符合當(dāng)今施工新形勢的要求。

7 結(jié)語

建筑物滑模技術(shù)提供了一種高效、便捷、低成本的施工方法，該技術(shù)已運用到本工程的調(diào)壓井洞襯、電纜豎井洞襯以及進(jìn)/出水口防渦梁段中墩混凝土施工中，滑模技術(shù)的全面推廣將為水工建筑物混凝土施工帶來巨大的工期效益并降低施工成本。