滑模在水电站引水隧洞底拱混凝土衬砌中的应用.pdf

童 露 水 利 水 电 施 工 2 0 1 0 第4 期 总 第1 2 1 期 滑 模 在 水 电 站 引水 隧 洞底 拱 混凝 土 衬 砌 中的应 用 黎方恒 高 ( 中国葛洲坝集团股份有限公司) 1 工程概况 印尼 AS AHAN N o 1 水电站位于印尼北苏门答腊省 的 AS AHAN河上游河段，距离北苏门答腊省会棉兰市 东南约 1 3 0 k m。该水 电站由调节坝、进水 口、引水隧 洞 、调压井 、压力管道 、发电 厂房 、尾 水 管 、开 关 站等 组成。电站装机 容量为 2 9 0 MW。为配合 AS AHA N N o 2电站的运行，在修建 AS AHAN No 2时，修建 了 AS AHA N No 1水 电 站 的拦 水 坝 、进 水 口和 部 分 引 水 隧洞 。 A S AHA N No 1 水电站引水隧洞为混凝土衬砌压力 隧洞，全 长 6 5 4 7 9 7 6 m，其 中 2 3 3 m 已经 建好 ，新 建 6 3 1 4 9 7 6 m。引水隧洞开挖断面有马蹄形和圆形两种，衬 砌后 的断 面主要 以圆形 为主 ，衬砌厚 度为 5 0 c m或 7 0 c m， 衬砌后直径为 8 m，设计 混凝土标 号 C 2 0 ，设计 混凝 土工 程量约 8 2 万 H l 3 。 引水隧洞 ( 除 2 9 0 m回填混凝土外)共分为 5 1 2仓， 标准仓长度为 1 2 m，设计每 4仓 ( 即 4 8 m)设橡胶止水 一 道。钢筋为单层或双层钢筋，主筋为 1 8 mm 3 2 mm， 间距 2 0 c m副筋主要为 1 6 m m 和 1 8 mm 两种，间距 3 0 c m，保护层厚度 5 c m。 由于前期外围干扰大。工程实际开工时间晚，而业 主又 要 求 提 前 完 工，为 此 对 新 建 引 水 隧 洞 中 的 5 5 4 9 1 3 7 m ( A6+ 3 5 s rA3 9+ 7 5，S TA4 0+ 2 0 S T A6 2 +2 9 1 3 7 )标准圆形断面采用滑模进行先底板后 边顶拱的衬砌方法进行施工，保证了混凝土衬砌的施工 2 8 质量和进度 。 2 滑模设计 底拱衬砌滑模 由 5部分组成：模板 ，包括面板、 弧板和板筋；模板支撑；模板滑道及样架；模板 配重；滑动系统及抹面平台。 滑模全长 9 0 m，由 6 段长度为 1 5 m的定型模板通 过螺栓连接而成，底拱混凝土衬砌角度为 9 3 。 ，边顶拱衬 砌台车与底拱衬砌混凝土每侧有 不小于 1 0 c m 的搭接 长度 。 滑模采用 1 2 m m厚钢板作弧板，1 6 号槽钢及 6 3 m mX 6 3 mm角钢作板筋，8 mm钢板作面板加工而成，单块模 板长度为 1 5 0 0 m m，每两块模板间由螺栓连接形成整体， 单块 模 板 及 支 架 重 约 1 2 0 0 k g ，全 部 滑 模 及 支 架 重 约 5 8 0 0 k g 。 在滑模左 、右翼缘处用 似8 mm钢管作滑模的支撑滑 轨，同时作混凝土的抹面样架，滑轨与底板混凝土结构 钢筋固定形成稳定状态。 在滑模的前端底部 ( 第一块模板的底部) ，安装一台 5 t 卷扬机，作滑模向前滑行的动力，并采用一组动滑轮， 使其得到 1 0 t 的牵引力，同时在滑模的底部安装 2台电动 附着式振捣器 ( 兼混凝土提浆及振捣作用) ，在滑模前行 时将其开启以减小混凝土与模板之间的黏结力，方便模 板滑行 ( 起滑时瞬间牵引力最大) 。另在滑模的尾部设置 有抹面平台，滑模滑行后再由人工抹面收光。 滑模结构示意图见图 1 。滑模面板展开图见图 2 。 混 凝 土 工 程 鬟 图 1 滑模 结构示意图 量 t - 。 对 观 察 窗 ( 3 5 0 3 5 量 r 萎 一 日 E _ _ d 于 _ 。 1 5 0 0 1 5 0 0 1 5 0 0 1 5 0 0 1 5 0 0 l 5 0 0 。 9 d o o 。 图 2滑模 面板展 开 图 ( 单位 ：ram) 3 施工布置 3 1 风水 电布置 利 用开挖期 间的风水管施工 ，洞内布置发电机供 电。 3 2 工作面布置 引水隧洞全长共设有 4 个施工支洞，分别为 1 号、2 +、 2 号和 3 号施工支洞 。各施工支洞进 引水 隧洞桩号分别 为 6 +4 9 7 5 8 、 3 5 +1 O 、SI 、A4 O +5 3 7 2 5 和 6 4 + 7 7 5 0 8 。引水隧洞底拱滑模混凝土施工分 4段，每段 1 个工作面，每工作面布置 1台滑模，共布置 4台滑模 。 引水隧洞施工作业面见表 1 。 表 1 引水隧洞底拱 滑模 混凝土施工作业面表 长度 滑模 作业 面 桩 号 施 工支洞 ( m) 编号 S TA 6 +3 5 由 1 号施 工 支 工 1 7 7 3 7 2 5 1号 S TA2 4 +0 8 7 2 5 洞进入 S T A2 4 +0 8 7 2 5 由 2 +施工支 1 1 1 7 2 7 5 2号 S T A3 5 +2 6 洞进入 S TA 3 5 +2 6 由 2 + 、2号 4 4 9 3 号 S T A3 9 + 7 5 施 工支 洞进入 S T A4 0 +2 O 由 2号、3号 2 5 5 4 1 3 7 4号 S TA6 2 +2 9 1 3 7 施工支洞进入 3 3 滑模施工平面布置 底拱滑模施工平 面布置见 图 3 。 4 施工工艺流程 引水隧洞滑模混凝土衬砌施工范围段采用先底板后 边顶拱的方法进 行 ，底拱浇筑 角度为 9 3 。 。底拱滑模 施工 每 4 8 m为一个施工单元，底拱超前边顶拱 4 8 m。 5 施工方法说 明 5 1 测量放样 采用 TC R7 0 2全 站仪 进 行 测 量 放样 ，测 放 出 中线 、 高程等控制点 ，据此检查超欠挖和布设架立筋 。 2 9 水利水 电施工 2 0 1 0 第 4期 思 弟2 -2 - 1 2 1 期 、 、 _ r 一 l l 地锚及滑轮 r 、 、卷扬机 一 混 _ 一 厂 I 、 J 底 板 封 l 丽 混 凝 土 泵 管 一 l l 待浇筑底板仓 钢筋绑扎、基面清理段 下一仓备仓段 图 3 底拱滑模施工平面布置 图 5 2 基岩清理 混凝土浇筑前 ，使用 压力 水将缝 面冲洗 干净并排 干 积水 ，对有渗水无法排 干 的地 方架设 1台水泵 将积水 抽 排 至浇筑 面以外 。 5 3 钢筋安装 钢筋在综合加工厂内按照配料单进行加工，并根据 施工进度安排及 时运到现 场安装 。钢 筋运输 采用 平板 汽 车或 自卸汽车。绑扎时根据测量控制点，对照设计图纸， 布设两排架立筋。架立筋设置核对无误后，铺设结构钢 筋 。钢筋连接采用人工绑扎或 电弧焊接 。 5 4 预埋件安装 预埋件主要 包括止水 、各种监 测 仪器 以及 监理 指示 埋设的其他埋设件 。 引水隧洞止水 为橡胶 止水 ，根据设计 施工 图纸 和有 关规范要求下料 、安 装 、固定 。用小 刀和 木锉 将止 水接 头部分修 平 锉 毛 后 用 黏 合 剂 黏结。黏 结 长 度 不 小 于 2 0 c m。 混凝土中的各种监测仪器，在混凝土浇筑前安装， 安装后妥善保护，浇筑过程中，注意对各种埋件进行观 察、保护，混凝土下料和振捣时，避开埋件，防止碰撞 埋件变形 。 5 5 封头模板安装 封头模板采用木制模板，模板支撑牢固，防止移动 变形 。 5 6 滑模安装 在滑模的初始仓进行滑模安装，安装技术要求如下 ： ( 1 )滑模轨道采用 4 8 mm样架钢管，在底拱 9 3 。 两 侧用短钢筋焊于结构 筋作 为挡撑 ，样 架钢管 摆放 挡撑上 以防下滑 ，并且用铁丝 与结构钢筋相 绑扎。 ( 2 )滑模安装就位后应对其两侧用内拉条进行加 固，以抵抗初始段混凝土集中卸料对滑模产生较大的浮 托力。拉条采用 1 6 mm弯钩螺栓，一端挂在底拱外层 钢筋的主筋上 ，另一端与滑模两侧 的筋板通过钢瓦丝螺 栓 固定 。 ( 3 )滑模 由 5 t 卷扬机 配合滑轮组 进行牵 引 ，在 滑模 前方 6 0 m放出地锚点 ，锚筋采用 3 2 r n m钢筋，在地锚和 3 0 卷扬机之间放 出滑模滑行方向控制点，用来控制滑模 偏移 。 5 7 混凝土拌和与运输 5 7 1 混凝 土拌和 引水隧洞混凝土由1号、2 号拌和楼集中拌制。其中 1 号拌和楼布置 1台 HZ 7 5型拌和机，2号拌和楼布置 2 台 HZ 7 5 型拌 和机 。 水泥选用马来西亚产拉法基牌 T Y P EI型水泥 ( 等 同于 国内 P 0 4 2 5普通硅 酸盐水泥 ) ，骨料 采用人工碎 石，细骨料采用人工砂掺当地购买的天然砂。外加剂有 印尼产 S i k a me n t N N型减水剂和 S i k a A E R型引气剂， 其中减水剂掺量为水泥掺量的 1 5 ，引气剂掺量为水泥 掺量的0 1 ，拌和水采用河水经过沉淀后使用。 混凝土采用二级配 ，骨料最大粒径 4 0 mm，每立方米 混凝土水泥用量为 3 0 9 k g ，配合比 ( 质量比)选用水 ： 水 泥 ： 人工砂 ：天然 砂 ：小 石 ( 粒 径 5 2 0 mm) ：中石 ( 粒径 2 0 4 0 mm)： 减水剂 ： 引气剂 一0 5 6：1：1 3 7： 1 3 7： 1 9 2： 1 2 8： 0 0 1 5： 0 0 0 1 。坍落度为 1 4 1 8 c m。 5 7 2 混凝土运输 混凝土运输采用 8 m。 混凝土搅拌车运输至现场。 5 8 混凝 土浇筑 混凝 土采用 HB TS 6 0泵送 人仓 ， 0 mm 插入 式振捣 器配附着式振捣器振捣，以确保混凝土振捣密实。每工 作面配 HB T S 6 0泵 1台、 7 O mm插入式振捣器 2台、附 着式振捣器 2台。混凝土浇筑时，采用平铺法铺料，首 先在底部中间下料振捣，当混凝土下料高程达到模板底 部时，再从两侧对称 下料 ，均衡 上升 ，其 两侧 高差 不得 超过辅料的层厚。预埋件附近、钢筋密集部位使用人工 撮料 ，以防止骨料堆积。 浇筑过程中遇到较大的地下裂隙水时，提前在开挖 面上安设软式透水管，将水引出。后期采用灌浆处理。 5 9 滑模滑行 滑行前滑模轨道要清理干净，铅丝绳与滑行方向一 致。滑模底部及两侧均充满混凝土后就要准备开始滑行 了。初始滑行要求混凝土强度达到 0 1 0 3 MP a ，初 始 滑 ( 下接第 3 5页) 混凝土浇筑过程 中必须保证下料均匀，两侧高差 最大不得大于 4 0 c m。当由于下料原因导致模板出现偏移 时，可适当改变人仓顺序进行调整。 6 斜井滑模施工中的技术改进 在现已 比较 成熟 的长斜 井 混凝 土施 工 技术 基 础 上 ， 惠蓄电站斜井滑模施工对一些细节作了进一步的优化和 技术改进 ，主要体现在 以下几个方面 ： 6 1 自上而下进行滑模 轨道安装及 浇筑 其基础 混凝 土 滑模轨道是斜井滑模定位的主要建筑物，其施工精 度需达到规范要 求。轨道安 装及其 基础 混凝 土浇 筑一般 采用 自下而上 方式 ，存在 较大 施工 安全 风险 ，增 加 了工 序 ，影响施工进度 。 惠蓄 电站滑模 轨道 安装及 其基 础混 凝土浇 筑采 用 自 上而下方式，即在滑模轨道浇筑前将开挖期间的槽钢轨 道一次性拆 除并将 整条斜井 基 面清理 完成 ，之 后从 斜井 上部开始安装滑模轨道并浇筑其基础混凝土。利用已形 成的滑模轨道 作为下 一段轨 道浇 筑 的材 料输 送通 道 ，不 但降低了施工安全风险，且提高了施工进度。 6 2 采用滑模浇筑下三角体 惠蓄电站斜井下三角体采用滑模直接浇筑。为此需 混凝土工程 增加临时后行轮 ( 在滑模永久后行轮进入成型混凝土面 后拆除) ，且必须保证其行走轨道和滑模定位轨道在一条 线上 。加上斜井直 线段 端头模 的立 模 时间 ，斜井 下二 三 角 体一般在 3天左 右时 问即能浇 筑完 成 ，大大 加快 了施工 进度 。 6 3 采用硬胶带保护后行轮下的成型混凝土 采用斜井滑模 浇筑斜 井混凝 土 ，滑模 后行 轮需 在成 型混凝土上行走。由于混凝土龄期较短，一般在成型混 凝土上垫槽 钢进行保护 。 惠蓄电站斜井 滑模施 工开 始阶 段也采 用 了槽 钢作 为 滑模后行轮的导 向材料 ，由于跳 轨现 象频 繁发生 ，遂 改 用 l O m m厚胶带垫在后行轮与成型混凝土间以保护混凝 土 ，后来 的滑模 浇筑非 常顺 利 ，施工 过程 中并未 出现 滑 模跑偏现象。同时，大大降低了操作难度。 7 结语 对于抽水蓄能电站面言，若斜井施工顺利完成，整 个项 目施工就成 功 了一 半 ，斜井 混凝土 施工作 为斜 井施 工的重要工序 ，其重 要性 不言 而喻 。虽然 惠 蓄电站斜 井 混凝土施工滑模技术上又有一定改进，但斜井滑模作为 斜井混凝土施工 的关键 技术 ，随着科 学技术 的进 步 ，仍 有不断创新 的必要 。 ( 上 接 第 3 O页) 行距离为 l O c m，滑行后观 察 出模 的混凝土 强度 ，以混凝 土能成型不垮塌为宜。满足强度要求一次滑行距离 5 O 6 0 c m，滑行后继续 进行混凝 土浇 筑 。滑模滑 行和混 凝土 入仓交替进行 。 当滑模滑至分缝处接近收仓时，先将滑模的船头部 分滑出分缝 以外 ，主滑 模要 覆盖分 缝端 模板 ，再 将底 拱 剩余的混凝土浇筑满。此时混凝土对滑模的浮托力也较 大，应在滑模两侧用内拉条进行加 固，以抵抗初始段混 凝土集中卸料对滑模产生的较大的浮托力，混凝土充满 并结束振捣后 1 。 O 1 5 h可将滑模拖至下一个单元仓。 5 1 0 混凝土 抹面 混凝土仓面顶部 在浇 筑之 前搭设 塑料 布雨 篷 ，以防 洞顶渗水滴人已浇的混凝土面上。混凝土出模后，将已 准备好的抹面样架安装就位。安排 4个抹面工进行抹面， 抹面按两次进行 ，要求光 、匀 、平整等 。 5 1 1 混凝土养护 底拱混凝土面采用湿麻袋覆盖，人工洒水进行养护 ， 保持混凝土面经常处于湿润状态，养护时间为 1 4 d 。 6 结语 引水隧洞底拱 滑模施 工技 术 的应用 ，在 施工 中取 得 了良好的效果 。 ( 1 )提 高 了施 工质 量 ，在混 凝土 浇筑 中 ，面模没 有 出现浮起现象 ，面板平 整度 好 ，而且 没有 出现蜂 窝麻 面 现象 。 ( 2 )采用滑模连续施工，提高了混凝 土浇筑速度。 滑模 以 4 8 m为一个单 元 ，浇筑 过程 中不停 ，大大 加快 了 施工进度 ，每单元循 环施 工时 间平均 为 4 d 。月最 高浇筑 长度为 3 6 0 m。 ( 3 )结构简单 ，施工方便。 ( 4 )节约了成本 ，该滑模结构采用普通槽钢和钢模 板 ，增加 了滑模 设施 的周 转次数 ，并 且 由于 提高 了效 率 和进度 ，节 约了施工成本 。 滑模在 引水 隧洞 底拱施 工 中有很 好 的应 用前 景 ，但 在使用 中应 注意 以下几个方 面的问题 ： ( 1 )经常检查维修地锚和卷扬机等设备，随时观察 钢丝绳 ，加 固支 撑 、拉条 、指挥平 台及栏 杆 。仓 位边 沿 下料时 ，通知下边人员撤离 。 ( 2 )必须对混凝土入 仓 速度 进行 控制 ，原 则上 按每 小时 1 O 1 5 m3 混凝土入仓进行控制，也可根据实际混凝 土的初凝时间进行适当调整。 ( 3 )滑模一 次性 滑行 距离 不宜过 大 ，滑 动要勤 ，滑 动距离要 短 ，一 般按每 l O 1 5 m n滑 动一次 ，距 离控 制 在 5 0 6 0 c m 之内为宜。 ( 4 )滑模滑 轨槽 内的混凝 土 以及 阻碍滑模 滑行 的物 体在模板滑行时要及时清除，防止出现事故。 3 5