溪洛渡水电站左岸引水压力管道深竖井混凝土施工技术.pdf

I m 水利建设与管理 2 0 1 2 年 第 1 O 期 溪洛渡水 电站左岸引水压力管道深竖井混凝土 施工技术 谭 华 唐明酉 ( 中国能源建设集团有限公司安全质量环保部 北京 1 0 0 0 2 9 ) ( 溪洛渡施X - 局工程技术部 永善6 5 7 3 0 0 ) 【 摘要】 本文结合溪洛渡水电站左岸地下电站引水压力管道竖井混凝土施工， 分析了深竖井混凝土施工中的提 升系统、 下料系统和滑模 施工等控制要点， 总结 了深 竖井混凝土施工 的关键技术。 【 关键词】 深竖井 混凝土施工关键技术 1 工 程概况 溪洛渡水 电站 左岸地 下 电站 采用单 机单 管供水 ， 设有 9条引水压力管道 ， 平行布置， 编号为 19号。 引水压力管道上游与进水 口( 岸塔式结构) 相连 ， 下游 接厂房机 组 。每 条 引水 压力 管 道 由上 而下 分 为上 平 段 、 上弯段 、 竖井段、 下弯段及下平段。其 中竖井段管 道开挖洞径 1 1 8 m， 管道 内径 l O m， 为 钢筋混凝 土衬砌 结 构 ， 衬 砌厚度 0 9 0 m， 9条 竖井 深 为 9 5 2 1 91 0 4 m 不等。 2主要施工程序及施工布置 2 1 主要施工程序 根据引水压力 管道 节点 工 期要求 ， 9条 压力 管道 竖井段混凝土分为 3组施工 ， 配置 3套 滑模 系统 周转 使用 ： 9号 、 8 号 、 1 号 竖井 号 、 5号 、 6号竖井一2号 、 4号 、 3 号竖井 。单条竖井 的混凝 土衬砌 滑模施工工艺 流程如下： 施工准备 ( 含竖井底部 2 m高 昆凝土浇筑) 一滑模安装一井身段钢筋绑扎一埋件安装一仓面清理 一仓位验收一混凝土浇筑一滑模初次滑升一滑模正常 滑升一滑升结束一滑模拆除。 竖井底部 2 m高井圈混凝土和下弯段混凝土最后 一 段一起浇筑， 作为竖井滑模支撑平台， 并将大吊盘下 放到下弯段支撑排架上作为滑模安装操作平台。同时 为了方便后期上弯段混凝土浇筑， 在井口预留5 0 e ra作 为上弯段支撑钢平台搭设 空间。 1 6 2 2主要施工 布置 2 2 1 提升系统布置 根据压力管道竖 井段 整体规 划 ， 结合 竖井 混凝 土 施 工特 点 ， 主要采 用 l O t 卷扬 机提升 9 5 m大 吊盘 作 前期准备工作 ， 5 t 双卷扬机提升吊篮作为作业人员和 材料上 、 下井 。 在开挖阶段 已经形 成 了 l O t 、 5 t 、 3 t 三 套卷 扬机 提 升系 统 ， l O t卷 扬 机 配 2 8 m m 钢 丝 绳 提 升 大 吊 盘 ( 0 9 5 m 圆形 ) ， 5 t 卷扬 机配 ) 1 8 m m钢 丝绳 提升小 吊 篮， 3 t 卷扬机配 + 1 2 m m钢丝绳吊配重块。竖井混凝 土施工期问主要沿用原有系统， 新增一台5 t 卷扬机配 + 1 8 m m钢丝绳 系统 ， 与原有 5 t 卷扬 机前后 高低 布置 ， 组成双卷扬系统( 双卷扬的型号和性能要一致 ， 保持同 步 ) 。l O t 卷扬机提升大吊盘用作前期基岩面 的清理 及 下料 系统 的安装 ， 完成后大 吊盘下放到下弯段排架上 ， 作滑模安装平台使用 ， 在滑模 施工完 成拆 除后 ， 大 吊盘 吊起作为灌浆施工平台 。 小 吊篮 设 计 尺 寸 为 ： 长 宽 高 ：2 O m 1 4 m 2 O m， 主要采用 1 2 槽 钢焊接框架 ， 下部 1 2 IT I 高的四 周用 1 m m白铁皮圈封， 侧面设一 0 7 5 m 1 2 m的活动 门， 四角没吊钩 ( + 3 2 m m圆钢) 。由于钢筋材料为 6 m 左右 ， 为防止钢筋 外翻 ， 在小 吊篮上 三面用 1 0槽 钢焊 接 1 O m高钢筋支架 ， 另一面在距离吊篮底部约 3 0 e ra 高位置留3 0 e ra X 3 0 e m的钢筋卸料口。 谭华等 溪洛渡水电站左岸引水压力管道深竖井混凝土施工技术 2 2 2 钢 平台布置 为 了满足作业人员 、 施工材料 下井 ， 需要在压 力管 道上弯段搭设施工钢平台及梯道， 作为提升系统和上 弯段之 间 的连 接通 道。钢 平 台 按均 布荷载值 为 l O 0 0 k g i n 设 计 ， 布置在上弯段结束断 面上方 l 1 5 0 m处 ， 主 梁及 斜 撑 为 I 2 0 a 工 字 钢 ，临 墙 侧 通 过 锚 筋 ( b 2 5 m m螺纹 钢 ， 长 2 O m， 入 岩 1 5 m) 固定在混凝 土基座 上 ； 次 梁为 1 0槽钢 ， 间距 6 0 e m； 平 台 铺 板为 6 =1 0 m m花纹钢板 或经 过防滑处理 的普通钢板 ； 周边护 栏 封 闭 ， 高 1 2 m， 6 4 8 m m 钢 管 焊制 。钢 平 台 与 上 弯 段 设 置 1 O O m宽 的钢爬梯人行梯道 。 2 2 3 下料 系统 布置 根据压力管道结构特点 ， 为 减 少堵 管几率 ， 下料系统 由上部 滑槽 和下部溜管组成 。 挂平台以及液压爬升系统等几个部分组成。滑模具体 结构布置详见下 图。 防护平台 料斗 中心鼓圈 斜拉杆 、 厂厂 亍顶 I f 【一 f 3 田 l ： 1L 一 l 一 一 1 8 m 供料点设在上弯段起点位 置附近， 钢平台以上至供料点设置溜槽， 并布置于上弯 段人行钢爬梯旁边， 方便清理控制， 溜槽末端设置受料 斗( 料斗上铺设 4 , 1 o 5 e ra 5 e m网格钢筋形成过滤 网， 防止超径石块进入溜管， 发生堵管) 。 钢平 台 以 下 至 滑 模 分 料 平 台 问 沿 岩 壁 布 置 b 2 O O m m溜管 ， 每 条 竖井 布 置一 趟溜 管 ， 溜 管 上 每 隔 1 5 m设置一个 H形防 离析 缓 冲器 ， 其 中首 节缓 冲器安 装位置距离 留 管 上 口距离 不大于 9 m， 并在末端 出料 口 设弯头作为缓 冲。为了便于溜管的安装和拆除， 溜管 的长度按 3 m一段进 行制作 。溜管利 用岩壁 外露 的系 统锚杆 固定牢靠 ， 并用 q M8 m m钢丝绳将 溜管 串联 固定 在井壁的系统锚杆上作为应急。 3主要 施工 方法 3 1 滑模设计 竖井采用爬杆埋升式滑模技术。滑模 自上而下分 别 由分料 防护平 台 、 滑升 平 台 、 定 型钢 模板 、 下部 抹 面 滑模结构布置图 定型 钢 模 板 为 圆 弧 形 散 装 模 板 ， 单 块 高 度 为 1 2 m， 宽度 为 0 6 m， 通 过 围 囤和 挑 梁与 提 升架 联 接 。 整套滑模由 2 0个 L形提升架通过 2 4台 Q Y D 一1 0 0型 液压 千斤顶提升。 3 2 滑模施工准备 滑模 混凝 土施工 具有很 高 的连续性 要求 ， 必须 做 好充分 的准备工 作 ， 以保 障混凝 土施工 的顺利 进行 。 滑模施工前 ， 应完成下料系统安装 、 渗水处理 、 测 量控制点的布置、 施工风水 电管线 ( 路) 检修、 上弯段 部位的浮渣清理、 卷扬机系统检修维护保养以及防护 栏杆加固等各项施工准备工作。 还需要 自上 而下对 竖井井 壁用 高压水 进 行 冲洗 ， 对存在局部欠挖部位进行处理。 3 3 滑模安装 滑模利用 4 , 9 5 m大吊盘作为安装平台， 由卷扬机 系统下放 材料。其主要 安装顺 序 ： - 1 7 一水利建设与管理 2 0 1 2 年 第1 0 期 搭设安装平 台( 4 , 9 5 m大吊盘) 及临时脚手架一 提升架一中心鼓圈一辐射梁一内环梁一外环梁一平台 斜撑一挑梁一围圈一模板一 中心拉杆一 铺板一液压系 统一动力安装一上部防护平 台搭设一 料槽布置一 下挂 抹面平 台( 滑模上升 2 m左右施工 ) 。 3 4 模板滑升 滑模施工分为初始滑升、 正常滑升和完成滑升三 个阶段 。滑模施工初始阶段的? 昆 凝土分层浇筑 至6 0 7 0 c m高度 ， 然后开始进行模板 的试 滑升 。正常滑 升阶 段 时 ， 混 凝 土浇 筑 高度 应控 制 在模 板 上 口以下 5 0一 l O O m m处 ， 并应将最上一道横 向钢筋 留置在外 ， 作为绑 扎上一道横向钢筋的标志。 3 4 1 初始滑升 初滑升 时一般连续浇筑 2 3个坯层 ( 高度约6 0 7 0 c m) ， 当混凝 土达到初凝至 终凝之 问( 即底层 昆凝土 强度达到 0 3 0 3 5 M P a时 ) 即可 进行 试滑 升 。试 滑 升是 为了观察混凝 土 的实 际凝结情况 ， 以及底部 混凝 土是否达到出模强度， 试滑升时， 滑升要缓慢进行， 将 模板提升 5 c m左右 ， 同时检查脱模 时间是 否合适 ， 如混 凝土出模后不塌落， 又不被模板带起( 指压有痕， 但不 黏手 ) ， 则可 进行 初滑 升 。初 滑升 阶段 一般 一 次提 升 2 0 3 0 c m。由于初始脱模 时间难 于掌握 ， 因此 ， 必须在 现场进行取样试验确定。 滑升过程 中对液压装置 、 模板结构 以及有关设施的 负载条件作全面的检查， 发现问题及时处理。因全部荷 载 由爬杆 承受 ， 应重 点检查 爬杆 有无弯曲情况 、 千斤顶 和油管接头有无漏油现象、 模板倾斜度是否正常等。 3 4 2 正常滑升 滑模经 初始 滑 升并 检查 调 整 后 ， 即可 正 常滑 升 。 正常滑升时应控制滑升速 度为 1 0 2 0 c m h ， 每次 滑升 2 0 3 0 c m。滑升时， 若脱模混凝土尚有流淌、 坍塌或表 面呈波纹状 ， 说明混凝土脱模 强度低 ， 应放慢滑升速度 ； 若脱模混凝土表面不湿润， 手按有硬感或伴有混凝土表 面被拉裂现象， 则说明脱模强度高， 宜加快滑升速度。 在模板正常滑升期间， 所有的千斤顶应充分地进、 回油。如出现油压升高且液压千斤顶顶升出现异常情 况 时 ， 应立 即停 止提 升操 作 ， 检查 原 因并及 时进 行 处 1 8 理 。在滑升过程中 ， 操作平 台应保持水平 ， 提升 中各 千 斤顶的相对高差不得大于2 0 ra m， 且相邻两个提升架上 千斤顶的升差不得大 于 1 0 m m。为 了控 制操作 平 台的 水平 ， 应在滑升过程 中随时进行有效的水平度 的观测 ， 以便及 时采取 调平措 施纠 正水平 升差 。与此 同时 ， 也 应随时检查和记录结构垂直度 、 扭转及结构截面尺寸 等偏差数值 ， 并采取相应的纠正措施。 正常滑升阶段 的混凝 土浇筑 与钢筋 绑扎 、 模 板 滑 升施工等各道工序之间应相互交替进行 ， 紧密衔接 以 保证施工顺利 进行 。在 滑升过程 中， 应及 时清 理粘 结 在模板上 的砂浆 。 3 4 3完成滑 升 当模 板滑升 至距终 止 高程 约 1 1 2 rl 左 右时 ， 滑模 即 进入完成 滑升阶 段。此 时应放 慢 滑升速度 ， 准确 找平 混凝土 ， 以保证顶部高程及位置 的正确 。 混凝土浇筑结束后 ， 模板继续上滑 ， 直 至混凝土 与 模 板完全 脱开为止。在此 阶段必须严格控制 滑模 滑升 的速度 。 3 5 滑模控制及纠偏措施 滑模发生偏移 由两 种原 因造成 ： 模 板 内混 凝 土 的侧压力不均衡而使模板发生偏移 ； 千斤顶不同步 而造成模板产生倾斜， 甚至发生扭转， 如果不及时纠 正 ， 会随着倾斜模 板 的上 升 而发生偏 移。为 防止模 板 发 生偏移 ， 针对 产生 的原 因不 同采 用不 同的措施进 行 预防和纠偏 ， 且需按渐变原则进行。 3 5 1 测量控制 模板的初次滑升必须在设计的断面尺寸上， 当模 板组装好之后， 要求精确地对中、 整平， 经验收合格后， 方可进行 下道工序 。 在滑模滑升过 程 中， 滑 模 的滑 升偏 差主 要采用 吊 线锤方式进行控制 ， 其做法 为 ： 在上井 口设 置两组垂线 吊锤 ， 吊线 采用 l 6号铅丝 ， 吊锤采用大号 金属锤球 ， 两 组锤球投影形成的点连线后必须经过竖井中心点( 设 计 中心线 ) ， 在检查滑模偏差 时只要校核锤球投影形成 的竖井中心与滑模设计中心重合即可。 在滑升过程 中 ， 时刻观察模板与锤线 的相 对位置 ， 同时定期用装满水的透明水准管对滑模水平面进行调 谭华等 溪洛渡水电站左岸引水压力管道深竖井混凝土施工技术 平 和校核 ， 每班至少进行 1次模 板水平 校核。 3 5 2 初次滑升模板 固定 在初次滑升前 ， 为了防止混凝 土下料不 均匀 所导致 的侧压力使模板发生偏移， 在模板对中、 调平、 固定重垂 线后 ， 需要对初次滑升模板 的上下 口进行加固处理。 上 口周 圈用 6 4 o丝杆顶住模板进行 固定 。模板下 口内侧焊挡块进行 限位 ， 周 圈共 设 6个 ， 均匀 布在模板 下 口外侧 ； 为保证 钢筋保 护层的厚度 ， 周 圈预放 与结构 混凝土相同标号的混凝土预制块 固定在钢筋上 ， 同时 对模板进行限位。当准备滑升时， 松开上 口丝杆 ， 即可 进行滑升。在整体滑升过程中， 应避免下料不均匀而 对模 板产 生不均衡 侧压力 ， 因此 要求混 凝土下 料对称 均匀 ， 必须遵 守入仓 、 平仓 、 振捣 、 滑升 的顺 序 ， 每次下 料高度不超 过 3 0 c m， 下一层振 捣一层 ， 提升一 次 ， 并保 证模 板 内有 一定厚 度 的混凝 土 ， 控 制好混 凝土 的下料 速度和滑模的滑升速度， 一般控制模板中混凝土高度 在 9 0 c m左右 ， 即滑空 高度 不超过 3 0 c m。 3 5 3 爬 杆加固 起滑段爬杆加 固： 竖井 滑模 安装 阶段 的爬 杆下 段 与竖井结构分布钢筋 间进行焊接 ， 爬杆与内层结构主 筋 ( 环 向钢筋 ) 问绑 扎连接 ； 并 在 千斤顶 下卡头 与 已浇 筑混凝土面之 间的爬杆 中部 增设拉 杆 ( 西 2 5钢筋 ) ， 其 两端分别与爬杆和锚杆进行 焊接 牢固。 正常滑升段爬杆加 固 ： 由于爬杆 的 自由长度 较长 ， 在外力作用下有可能产生侧 向位移 ( 即摆动) 。为了 防止此类现象发生 ， 在施工中可根据实际情况( 如出现 摆动时) ， 利用井身内结构钢筋或系统锚杆焊接 b 1 6 钢筋， 钢筋一端焊接 q 5 5 0 m m圆环套住爬杆， 并沿洞周 均匀布置 ， 每 2 m一圈 ， 当模 板 上升到 此位置 时割 断除 掉 ， 模板继续上升 。 3 5 4 对 千斤顶不 同步进行 限位 模板在滑升过程 中发生偏移 的最 主要 原 因就 是 由 于千斤 顶不 同步而造 成模板 发生倾斜 ， 即模 板 中心线 与井身的中心线不重合。 为了防止此类现象的产生， 拟采取以下措施 ： 每 个千斤顶在安装前必须进行调试， 保证行程一致； 在 每个 千斤顶 上安装 限位装 置 ， 即在井 口的千斤 顶上部 3 0 c m处 安装 限位器 ， 安装 限位 器时 用水准 仪找 平 ， 保 证模板在3 0 c m行程中行程一致， 从而使整个模板水平 上升而不发生偏移 。 3 5 5 千斤顶纠偏 在滑升过程 中， 通 过重 垂线发 现模 板有少 量偏 移 ( 一般 在 1 c m以内) ， 利用千斤顶来 纠偏 ； 如发 生 向一 侧偏 移 ， 关 闭此侧 的千斤 顶 ， 滑 升另一 侧 ， 即可达 到纠 偏 目的。在 纠偏 过程 中， 要 缓慢进 行 ， 不可操 之 过急 ， 以免混凝 土表面出现裂缝 。 3 6 混凝土抹面及养护 在竖井滑模 滑升后 ， 混凝土 强度较低 ， 混凝 土表面 不光滑或 出现裂纹 ， 需对混 凝土进行抹面 ， 以确保施工 质量 。混凝土抹面采用原浆 ， 在滑模爬升后人工利用滑 模下部反吊的抹面平台完成。抹面前应做充分的防水 措施 ， 严禁有渗水 、 滴水浸蚀 混凝 土面 ， 并用直尺和弧形 靠尺检查表面平整度和曲率。在抹面时还应特别注意 接口位置， 消除错台， 并使其平整， 曲面达到曲率要求。 混凝土 浇筑完 1 2 h后 ， 进 行 养护 ， 养 护 时长 为 2 8 天 。养护采用 喷水 花 管进行 流水 养 护 ， 花 管采用 4 , 2 5 钢管制作 ， 固定在滑模抹面平台靠混凝土面的围栏上， 环向布置一圈， 与供水管连接并设控制阀， 与滑模抹面 平台同步上升， 不养护时， 切断水源即可。 4结语 溪洛渡左岸地 下电站 引水压 力管道 竖井具有外 观 质量要求高 、 工 期紧 张等特 点 ， 同时面 临滑升 高度 大 、 材料入仓困难、 昆 凝土防分离问题突出等难题。在施 工 中 ， 通过不断 总结 经验 ， 取 得深竖 井混 凝土 安全 、 快 速、 高质量施工。关键技术包括 ： 合理使用提升系 统 ， 对载人 吊篮进行加高 改造 ， 开钢筋卸 料 口作为材料 运输设备 ； 有效改进下料 系统 ， 将传统深 竖井施工 中 所用 的 B O X管缓 冲器改成创新 的 H形 防离析缓 冲器 ， 克服了 B O X管容易破损， 安全隐患大的缺点； 合理 调配混凝土料 ， 通过不 断的优化调整试 验 ， 适 应滑模施 工 的混凝土料 ， 并针对深竖井离 析严重 、 中石对下料 系 统磨损大等问题， 适量减少了中石掺量； 选择了正确 的滑模 ， 采用散装滑模施工 ， 材料 吊运 、 安装 、 拆除极 为 方便 、 简单 、 安全 ， 单套滑模安装只需一个 星期 ， 且高质 量保证了混凝土结构体形 ， 偏差均在 2 c m以内。其施 工技术值得同类工程借鉴。来 1 9