滑模施工在吉林台水电站发电洞进水塔施工中概要

滑模施工在吉林台水电站发电洞进水塔施工中的应用水电七局二分局王国力摘要：本文介绍了液压滑模施工技术在进水塔浇筑过程中的应用；并与常规浇筑施工进行了技术经济比较。关键词：事故门闸井拦污栅闸井液压滑模施工爬杆千斤顶加快工程工期一、工程概况1、工程规模吉林台一级水电站位于新疆伊犁哈萨克自治州尼勒克县吉林台峡谷段中部，西距尼勒克县城32km，距伊宁市150km，距奎屯市约260km。吉林台一级水电站以发电为主，兼顾灌溉和防洪，属大(Ⅰ型一等工程。电站装机容量460MW，水库总库容25.3亿m3，调节库容17.0亿m3，调洪库容1.5亿m3，死库容6.8亿m3，调节特性为不完全多年调节，正常蓄水位1420.0m，设计洪水位1420.05m，校核洪水位1422.19m，非常高洪水位1424.79m。2、枢纽布置吉林台一级水电站由混凝土面板砂砾－堆石坝、深孔泄洪洞、表孔泄洪洞、发电引水建筑物、发电厂房等建筑物组成。泄洪系统、引水发电系统均布置在左岸。深孔泄洪洞、表孔泄洪洞、发电引水建筑物的进水口均布置在左岸1#冲沟内，形成一个联合进水口。地面厂房位于左岸，距坝轴线下游约540m。3、发电洞进水塔工程概况吉林台一级电站泄洪引水发电系统工程中共有两座发电洞进水塔，每一座发电洞进水塔结构各有6个拦污栅闸墩及一个事故门闸井，均为对称结构布置。桩号从发Ⅰ（Ⅱ）0-000.665～发Ⅰ(Ⅱ0－031.665，高程自EL1346.000m～EL1427.000m，其中EL1346.00m～EL1350.00m段为底板．在EL1350.000m～EL1366.000m段拦污栅上游为变截面结构，在EL1374.000m，每一座发电洞进水塔的左右侧边墩的横截面由2m的宽度突变为1.8m宽；EL1423.25m～EL1427.00m有一外挑牛腿，在闸门中间EL1364.025m以下及EL1417.00m以上部位为变截面结构。拦污栅墩有拦污栅门槽及挡水工作门槽，事故门闸门内有事故门门槽，并有三个矩形截面通气孔，通气孔尺寸为200cm×90cm（长×宽），拦污栅闸墩与事故门之间有两道“八”字型墙相连接，并且在竖直方向每隔８米有一层联系板梁。发电洞进水塔EL1364.025m以上为多空腔薄壁结构：拦污栅闸墩宽度为2m，事故门闸井闸墩宽度为3m；拦污栅闸井上下游胸墙的标准宽度为1m；事故闸井上游胸墙的标准宽度为1.5m，下游胸墙的标准宽度为0.8m；发电洞进水塔“八”字型墙的宽度为1.423m；标准断面模板面积较大，为278.87m2。发电洞进水塔滑模施工各部位的混凝土工程量见表1。备注：表中工程量为一座发电洞进水塔工程量。二、发电洞进水塔滑模施工1、发电洞进水塔滑模施工方案概述考虑到滑模施工特点，将两座发电洞进水塔共分成四块，分别进行滑模施工见图1（发电洞进水塔滑模施工分块图）。第1块为Ⅱ#发电洞进水塔事故门闸井，桩号为0-000.665～0—015.665，高程为EL1364.025m～EL1416.50m，滑升高度为53.475m，含两侧部分边墩、部分“八”字型墙、事故门闸井上下游胸墙及三个矩形通气孔。第2块为Ⅱ#发电洞进水塔拦污栅闸井及挡水门闸井，桩号为0-015.665～0-026.195，高程为EL1366.00m～EL1422.00m，滑升高度为56.00m，第3块同第1块为Ⅰ#发电洞进水塔事故门闸井，第4块同第2块为Ⅰ#发电洞进水塔拦污栅闸井及挡水门闸井。为了在施工过程中便于改装，节省材料，施工顺序为1→2→3→4。实际施工过程中因Ⅰ#发电洞进水塔受深孔泄洪洞进口洞脸边坡塌方的影响，第2块与第3块有一定的重叠。在Ⅱ#发电洞进水塔事故门闸井滑模施工的同时，在桩号0-008.665m处，在竖直方向间隔100cm在Ⅱ#发电洞进水塔左侧边墩埋入预埋钢板，以保证Ⅰ#发电洞进水塔事故门闸井滑模施工时安装轨道。在拦污栅槽滑模施工时，滑模的下游侧存在着模体不封闭的情况，为了防止模体发生偏移，在边墙两侧预埋的钢板上安装滑模运行轨道，两侧桁架梁夹紧预留出的30cm墙体，沿着轨道上升保证模体在运行中不发生左右及前后（上下游方向）移动，轨道采用Ι16工字钢制成。图1发电洞进水塔滑模施工分块图2、发电洞进水塔事故门闸井滑模及拦污栅闸井滑模设计⑴设计原则滑动模板是一种特定的施工方法，模板滑动和脱模受混凝土凝固速度控制。采用滑模施工必须在混凝土浇筑方案中统筹考虑，使混凝土拌和、运输和浇筑入仓同模板滑动、脱模等各道工作紧密地协调配合。滑模即是混凝土成型装置，又是施工作业的主要场所，因此滑模结构必须具有足够的整体稳定性和强度，以确保建筑物的几何形状、尺寸的准确和施工安全。在设计计算滑模各组成部件时，应根据其构造和工作荷载组合，分别验算其强度和刚度。⑵滑模设计和施工的有关参数a、模板：滑模模板的高度一般采用1.0m～1.5m，模板分为平面和曲面两种，对于事故门闸井及拦污栅闸井滑模，模板采用P60150、P30150等定型钢模板，模板高度H=1.5m。b、围柃：事故门闸井滑模和拦污栅滑模采用1000×1200矩形桁架梁作为模板的围柃见图2（事故门闸井滑模施工围柃结构图）、图4（拦污栅滑模施工围柃结构图）。桁架梁主梁采用∠100×8角钢，腹杆采用∠70×7角钢。图2事故门闸井滑模施工围柃结构图c、提升架：提升架是滑升模板与工作盘的联系构件，主要用于支撑模板、围柃、滑模工作盘、并且通过安装于其顶部的千斤顶支撑在支撑杆（爬杆）上，整个滑模的荷载将通过提升架传递给支撑杆（爬杆）。提升架采用“开”型及“F”型提升架，“开”型提升架主梁为[12.6槽钢，制作成格状结构，高度为2.6m,“F”型提升架主梁采用[18槽钢，高度为1.8m。d、操作平台和吊架：操作平台是滑模的主要受力构件之一，也是滑模施工的主要工作场地，各构件除满足强度要求外，还应有足够的刚度，操作盘支撑于提升架的主体竖杆上，通过提升架与模板连接成一体，并对模板起着横向支撑作用。根据以往的较为成功的施工经验，由于施工中的侧压力较大，故采用矩形桁架结构，经过计算选用∠75角钢加工而成。矩形桁架梁宽度高度均为1m，桁架梁上满铺δ=3cm厚木板，并与模板上口齐平，为避免施工垃圾从操作平台上的孔洞落下，在操作平台上平铺一层彩条布；在矩形桁架梁的外侧焊接安全防护围栏，围栏高度为1.2m，栏杆内侧安装一侧密目安全网。为了便于混凝土脱模后进行混凝土养护、缺陷修补及凿出各种预埋件（如门槽插筋、板梁预埋插筋及其它预埋件等），在桁架梁下端约1.5m左右吊挂一辅助平台，平台采用∠50×5角钢，辅助平台80cm宽，铺δ=5cm马道板，利用Ф20钢筋每隔1.5m悬挂在桁架梁上，外侧焊接安全防护围栏，以确保施工人员的安全。e、爬杆：爬杆的下部分埋在已浇筑的混凝土内，上部分穿过液压千斤顶的通心孔，承受整个滑模的荷载，将其传递给已浇筑的混凝土。在选择10吨液压千斤顶的同时，选择Ф48×35钢管作为爬杆，由于爬杆占用一根竖向钢筋的位置，在施工中每一根爬杆代替一根竖向钢筋，经计算，其承载能力及稳定性均符合要求。f、液压系统：液压系统由YKT-36型液压控制台、HM-100型穿心式千斤顶、高低压油管及附件组成，组装前必须检查管路是否通畅，耐压是否符合要求，有无漏油等情况，若有异常，必须及时排除。事故门闸井滑模的提升动力采用78台10吨穿心式千斤顶（结构布置见图2）；拦污栅滑模的提升动力采用84台10吨穿心式千斤顶（结构布置见图3）。g、洒水管：为使脱模的混凝土得到及时的养护，特在在内外吊架上设一环形洒水管（φ38硬塑料管），在此管壁朝向脱模后的混凝土一侧打若干小孔，高压水管与此管采用三通接头连接，向此洒水管供水，水便从小孔中喷出，对已脱模的混凝土进行养护。图3拦污栅滑模施工围柃结构图3、滑模组装当事故门闸井EL1364.025m以下部位和拦污栅槽EL1366m以下采用常规散模施工结束后，混凝土表面经过凿毛和测量放线后，即可进行滑模体的安装，在模体安装之前，在混凝土外侧同一水平面上，每隔3m左右，焊接一个1.0m×1.0m矩形桁架梁支承平台，平台上平面高程为EL1364.025（EL1366）即起滑高程，或略高于此高程3～5cm。桁架梁在地面加工好之后，利用10t圆筒门机吊装在已安装好的支承平台上，准确对中，找平，依次安装模板，提升架、爬杆、千斤顶及内外吊架。Ⅱ#发电洞进水塔滑模组装质量情况见表2。#4、滑模施工的钢筋安装、混凝土浇筑及模板滑动吉林台一级水电站泄洪引水发电系统工程中联合进水口EL1350平台施工场地受限，因此滑模施工的钢筋厂布置在联合进水口上游1km处。成品钢筋的水平运输采用8t平板东风汽车运输，EL1394m以下部位的垂直运输采用10t圆筒门机吊装至滑模工作平台上，EL1394m以上部位的垂直运输采用布置在Ⅱ#发电洞进水塔底板上的10T卷扬机进行吊装施工。2#发电洞进水塔的滑模施工中，钢筋绑扎采用边滑升边绑扎钢筋，平行作业方式，钢筋的绑扎，始终超前混凝土30cm左右；为加快钢筋安装的施工进度，竖向钢筋的安装采用螺纹套筒的连接方式进行施工。临时施工缝处的分布筋在安装施工时，部分预留在滑模外侧，并保证一定的搭接长度，搭接头错开布置。滑模施工的混凝土采用C30二级配泵送混凝土（EL1366m以下）和C25二级配泵送混凝土（EL1366m以上），混凝土的水平运输采用3～4台6m3罐车，混凝土的垂直运输采用2台HBT60A高压混凝土泵及布置在操作平台上各个分支溜槽进行施工。混凝土泵管共安装两趟，分别布置在“八”字型墙体的两侧，分别向两侧均匀对称入仓，混凝土泵管随着模体的上升而接长，为了保证混凝土顺利入仓，要求混凝土和易性好，坍落度控制在15～17cm左右；对于滑模施工用混凝土，要求固身初凝时间8至10小时（所谓固身初凝是达不到初凝但又不流淌）。混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下六个步骤进行：第一次浇筑10cm厚细骨料的混凝土或砂浆，接着按分层30cm浇筑第二层，厚度达到70cm时，浇筑后约3～5小时，混凝土强度达到1.0～3.0kgf/cm2，开始滑升3~6cm，试提升的速度应尽量缓慢均匀，并对模板结构和液压系统进行一次全面检查，待一切正常后，即继续浇筑；第四层浇筑后滑升6cm，继续浇筑第五层又滑升12~15cm，第六层浇筑后滑升20cm，若无异常现象，便可进行正常钢筋安装、混凝土浇筑和提升模板。滑模施工转入正常滑升时，应尽量保持连续施工，并设专人观察和分析混凝土表面情况，确定合适的滑升时间，并根据以下几点进行鉴别，滑升过程能听到“沙沙”的声音；出模的混凝土无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉，并能留出1mm左右的指印，能用抹子抹平。根据该部位混凝土的凝固时间、脱模强度、施工时气温及其昼夜变化、施工劳动力配备、混凝土的拌和、运输和浇筑入仓能力情况，确定日滑升高度控制在3m左右。5、混凝土缺陷处理和混凝土养护混凝土缺陷处理是关系到结构外表质量的重要工序，当混凝土脱模后须立即进行此项工作，一般用抹子在混凝土表面用原浆压平或修补，如表面平整亦可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件，防止发生裂缝，在内外吊架上设洒水管（φ38硬塑料管）对脱模后的闸井进行每天24小时喷水养护，养护时间不低于14天。6、停滑措施及施工缝处理滑模施工要求连续作业，因意外停滑时应采取“停滑措施”，混凝土停止浇筑后，每隔0.5～1小时，滑升1～2个行程，直至模板与混凝土不再粘合（一般在4小时左右）。对于因停滑造成的施工缝应认真处理，根据水工规范要求预先作出施工缝，并用高压水冲洗干净。7、测量控制滑模在滑升过程中，受各种不均匀动力影响，模体会发生偏移情况，为了方便及时地检察模体偏移，在闸门门槽两端中心线位置上悬挂两根重垂线，同时在模体的上游侧下放四根重垂线，（两边墙附近各放一根，两“八”字型墙附近各放一个），每滑升30cm时检查重垂线相对于初始混凝土的位移，发现偏差及时纠偏，保证混凝土体形变形在±1cm之内。测量施工人员采用全站仪每天进行两次塔体的特征点的测量，及时纠偏，以保证塔体的垂直度。8、发电洞进水塔的联系板梁在滑模施工中的处理在事故闸门和拦污栅墩滑模施工中，对于两个滑模结构之间的联系板采用预留槽的形式，槽深20cm，穿过“八”字型墙的联系板的钢筋采用弯折形式埋在预留槽及混凝土中；对于两个滑模结构之间的联系梁采用预留梁窝的形式进行施工。9、滑模施工中常出现的问题及处理措施滑模施工中常出现的问题有：滑模操作盘倾斜、爬杆弯曲、模板变形、粘模等，前三个问题产生的根本原因在于千斤顶工作不同步，荷载不均匀，浇筑不对称，纠偏过急等。因为滑模施工工序衔接相当紧密，所以要求施工过程中出现问题必须马上处理，否则将有可能导致滑模无法滑升。⑴纠偏滑模操作盘倾斜是施工中常见的问题，我们在施工中主要采取以下方法避免。第一，在试滑阶段一定要将行程相近的千斤顶分在一组。第二，施工中多备用几台千斤顶，遇到正在使用的千斤顶出现漏油等问题时，必须马上更换，然后利用千斤顶进行自身纠偏处理，即关闭未出问题的千斤顶主油管，给新换千斤顶的主油管加压，试滑几个行程，反复数次逐步调整到设计高程。⑵爬杆弯曲处理爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑，弯曲严重时最好做切断处理，重新接入爬杆与下部爬杆焊接，将焊缝打磨平顺、光滑，并加焊斜支撑。⑶模板变形处理对于部分变形较小的模板采用撑杆加压复原，变形严重时，将模板拆除修复或更换。⑷粘模处理此问题产生的根本原因在于混凝土的固身初凝时间达不到8小时，模板表面的混凝土部分粘在模板上，并随模板一同滑升，从而降低塔体混凝土的表面质量。粘模问题出现时，在不降低混凝土设计强度的前提下，优化混凝土的配合比，如在混凝土里增加缓凝剂或减水剂、适当提高混凝土的塌落度等，从而延长混凝土的固身初凝时间。三、发电洞进水塔滑模施工与塔体散模施工的技术经济比较1、采用滑模施工可加快工程工期2#发电洞进水塔事故门闸井EL1364m～EL1416.50m若采用常规的施工方法，则须分成14层分层进行施工，每层施工工期12～15天，共需170～210天。改用滑模施工后，2003年8月18日～2003年8月27日，完成2#发电洞进水塔事故门闸井滑模安装施工；2003年8月27日～2003年8月31日，2#发电洞进水塔事故门闸井滑模施工至EL1374m；2003年9月1日～2003年9月5日，2#发电洞进水塔事故门闸井滑模改装完成；2003年9月6日～2003年9月11日，2#发电洞进水塔事故门闸井滑模施工至EL1392m；2003年9月11日～2003年9月13日，2#发电洞进水塔事故门闸井滑模停盘整改施工；2003年9月13日～2003年9月21日，2#发电洞进水塔事故门闸井滑模施工至EL1416.5m，2#发电洞进水塔事故门闸井滑模施工实际施工时间共为42天；与常规的施工方法相比较，该部位采用滑模施工可节约工期近150天。2#发电洞进水塔拦污栅闸井EL1366m～EL1422m若采用常规的施工方法，则须分成16层分层进行施工，每层施工工期12～15天，共需192～240天。改用滑模施工后，2003年9月20日～2003年10月5日，完成2#发电洞进水塔拦污栅闸井滑模安装施工；2003年10月6日～2003年10月26日，2#发电洞进水塔拦污栅闸井滑模施工至EL1422m；2#发电洞进水塔拦污栅闸井滑模施工实际施工时间共为36天；与常规的施工方法相比较，该部位采用滑模施工可节约工期近156天～204天。2、采用滑模施工使得工程短期投资增加，但社会经济效益显著与常规的施工方法相比较，2#发电塔事故门闸井滑模施工和拦污栅闸井滑模施工共用Ф48×35钢管33.781t，爬杆替代钢筋共节约钢筋21.69t，采用滑模施工节约拉栓20t、拉杆44t、三角钢筋架6t；采用滑模施工使得投资减小20万元。滑模施工专用器材有：桁架50.064t，开字架20.74t，F架1.065t，“辐助盘”24.035t，液压千斤顶162台；桁架、开字架、F架、“辐助盘”及液压千斤顶较常规的施工方法使得投资增加约230万元。2#发电洞进水塔采用滑模施工使得竖向钢筋套筒共用14000个，11kw卷扬机3台（滑模拆除用）；投资增加30万元。两台混凝土泵共用112×2个台班，3台6m3混凝土罐车共用82×3个台