响水涧抽水蓄能电站上水库事故闸门井混凝土衬砌施工.pdf

混凝土工程 响水涧抽水蓄 能 电站上水库事故 闸门井 混凝 土衬砌 施 工 彰张卫林 潘福 营 ( 中国水利水电第五工程局有限公司) 憾弓 响捧讽轴捧莒能电巍上珠霹夸故 舟混凝土被砌采随 氩升液压潢挟施工 提高了工程表量，缩短 了工觏 苯爻介绍1波医淹模构设许 、 作及竖齐巍i秀法 | 夸故 舞皱翱混凝 、蔽黾瞎狭- | l - - 誊 | | | - l l 。 。 1 工程概况 响水涧抽水蓄能电站 由上水库、输水系统、地下厂 房系统、开关站和下水库等建筑物组成 ，电站装机容量 I O 0 0 MW ( 4 2 5 0 MW) 。电站上水库 由主、副混凝土面 板堆石坝 、上库 引水 系统 等组 成 。 上水库引水系统设计有 4条引水隧洞，每条引水隧 洞 由进 口拦 污栅段 、扩散段 、矩 形段 、渐 变段 、圆形段 、 事故闸 门井段 组成 。其 中，事 故 闸 门井底 部 高程 为 1 6 8 5 5 m，顶部高程为 2 2 2 m，细分为井座段和井身段， 井身标准段高度为 4 1 6 5 m。井身段开挖断 面为圆形断 面，采用钢筋混凝土衬砌 ，衬砌厚度 5 0 8 0 c m。为保证 竖井 的施工 质量 ，经过 论证 采用 了液 压 滑模进 行竖 井 混 凝土衬砌施工。 衬砌后结构见图 1 。 图 1 竖井衬砌 断 面图 2 竖 井液压滑模 的组成 及工作原理 2 1 竖井液压滑模的组成 根据响水涧抽水蓄能电站上库引水事故闸门井的结 构型式和布置特点，专门设计、制造了一套竖井液压滑 模系统。滑模高度为 1 2 m，自重约 9 t ，滑模系统主要有 模板、桁架梁、提升架、平台系统 、液压系统等五大部 分组成。滑模具体结构图见图2 、图 3 。 ( 1 )模板 ：采 用 P 3 0 1 5 2 0 1 5 1 0 1 5三种定 型钢模 板按 标 准 斜 度 1 5 拼 装 而 成 ，用 8 0 mm8 0 mm 8 mm的角钢作为加劲肋，并与整体框架骨架相连焊接 固定 。 图 2 竖 井滑模平 面结构 图 3 5 水利水 电施工 2 0 1 0 第 2期 总第 1 1 9期 桁架梁 图 3 竖井滑模 立面图 ( 2 )桁架梁：桁架梁主要用来支撑和加固模板 ，使其 形成一整体。桁架梁加工使用 8 0 mmX 8 0 mm8 mm的 角钢 焊接 而成 ，高 l m，宽 0 8 m。共加工 4根 。 另单独 加 工通气孔桁架结构 ，两者通过 1 6 号工字钢加工的 K形结 构连接成 一整 体。 ( 3 )提升架：提升架是滑模与工作盘联系的构件，主 要用于支撑模板、桁架和滑模工作盘，并通过安装于顶 部的千斤顶支撑在爬杆上。整个滑模荷载将通过提升架 传递给爬杆 。选用 了 F形提 升架 ，千 斤顶底 座 和斜 向支 撑采用厚 1 0 mm 的钢板 ，大小为 8 0 c mX 8 0 c m，立柱采用 1 6 号工字钢 。 ( 4 )平台系统：平台由上、下两大部分。上部为操作 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。操作盘固定在提升架之上，通过提升杆与 模板相连为一体。下部由悬挂在提升架底部的两层悬挂 平台组成，便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质量 ， 及时修补混凝土局部缺陷，对混凝土表面进行洒水养护 。 ( 5 )液压系统：液压系统由YK T一 3 6 型液压控制台、 液压穿心千斤顶、管路、分油器等组成。液压穿心千斤 顶选用 1 5套 HM 1 0 0型液压千斤顶 ，均匀分布在操作 盘上。支撑杆选择 4 8 mmX 3 5焊管，提升力有较大富裕 量。油路布置采用主油路并联、分油路串联的方式。每 组油路控 制的千斤顶数 目为 5组 。 2 2 液压滑模的工作原理 滑模组装完成后，模板、桁架梁、提升系统等形成 一 个整体 ，具有较大的刚度和稳定性。固定在提升架上 的 1 5组液压穿心千斤顶 ，通过 操作液压 控制 台 ，将 动力 传递给千斤顶 内的支撑杆而 自身不断滑升，由于千斤顶 固定在滑模的提升架上，千斤顶以支撑杆为导 向带动模 体由下而上不断升高，从而实行竖井混凝土衬砌的连续 作 、 I 。 3 竖井混凝 土衬砌施 工 竖井混凝土衬 砌 的施工 主要 包括 以下 几个 步骤 ：滑 模井下拼装平 台搭设，滑模系统就位、安装、调试 ，下 3 6 料系统的布设 ，钢筋安装 ，混凝土浇筑 ，滑模拆除 。 3 1 滑模 井下拼装平台搭设 拼装平 台主要用 于竖 井滑 模井 下最 终组 装及 下操 作 平台安装施工使用，对平台的平整度要求极高，高差应 控制在 3 c m以内。主要采用国标 3 5 mm钢管搭设，顶部 高程使用测量仪器进行校 正。平 台搭设完成后，使 用 5 c m脚手板满铺 。 3 2 滑模 系统 吊装 、安装、调试 滑模部件由 2 0 t自卸汽车运至高程 2 2 4 7 m平 台，然 后使用 3 0 t 汽车吊，吊装到井下拼装平台 ，进行最终组装 。 在组装过 程 中，应注 意 以下 问题 ：竖 井滑 模与 已浇 混凝土搭接范围内的混凝土缺陷按要求处理完成 。支撑 杆基础 已经安 装在 起 滑位 置下 ，并 已进 行 加 固。液 压控 制系统各部件 和油路检 查正常 。 3 3 下料 系统 的布设 下料系统 根据 现场 实 际条件 ，采 用 溜管 下料 ，溜 管 出口处设置缓冲器，沿溜管管壁设置两条加固吊索。 3 4 衬砌施工 竖井衬砌滑模施工的特点是钢筋绑扎、混凝土浇筑、 模体滑升平行 作业 ，是 一 个互 相 适 应 的 连续 施 工 过 程。 其中 ，钢 筋制作安装 、混凝 土 浇筑 、滑模 提升 为 几个 关 键环节 。 3 4 1 钢筋制安 竖井设计有内、外双层钢筋，环向圆弧钢筋，在高 程 1 8 5 m 以下竖 向钢筋 为 2 5 mm，高程 1 8 5 m 以上为 2 0 m m，间距均为 1 5 c m，为方便钢筋安装、运输，根据 工程特点 ，钢筋连接全部采用焊接，纵向钢筋加工长度 为 4 5 m，环向钢筋为 6 m。钢筋采用 5 t 卷扬机运至滑模 工作平台，进行焊接施工。外侧钢筋超前模体 3 m左右， 内侧钢筋一般 比滑模模体高出 0 5 O 6 m即可。 3 4 2 混凝土衬砌施工 混凝土由拌和站集 中拌制，混凝土坍落度严格控制 在 1 2 1 4 c m，由6 m a 混凝土运输车运至浇筑现场，通过 两侧布置的溜筒送至施工面。 根据滑模施工工 艺要求 需对称 均匀下 料 ，按 3 0 e ra 一 层进行铺设 ，采 用插 入 式振 捣器 振捣 ，在振 捣过 程 中 要避免直接振 动爬杆 及模 板 ，振 捣器 插入 深度 不得 超过 下层混凝土 内 5 0 mm，模板滑升 时停止振捣 。 滑模的滑升速 度要 进行 严格 的控制 。混 凝 土初 次浇 筑和模板初次滑升应严格按 以下步骤进行：第一次浇筑 2 0 mm厚的砂浆，接着按分层 3 0 0 mm浇筑两层，开始滑 升 3 O 5 0 mm检查脱模 的混凝 土，第 四层浇筑后滑升 1 5 0 ram，继续浇筑第五层 ，滑升 1 5 0 2 0 0 mm，第六 层浇 筑后滑升 2 0 0 mm，若无异常情况，便可进行正常浇筑和 滑升 。 模板初次 滑升要 缓慢 进行 ，并在 此过 程 中对提 升 系 统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查， ( 下接 第 4 8页) 水利水 电施工2 0 1 0 第 2 期 总 第 1 1 9期 出渣完毕后用反铲清理工作面积渣 ，为下一循环做好 准备。 ( 8 )系统销杆 ( 部分钢支撑 同定锚杆 )施工 ：按设计 参数施工系统锚杆。系统锚杆紧跟开挖掌子面，每排炮 一 支护 ，尽早发挥其悬吊及支撑作用。 ( 9 )钢支 撑基础混凝土施工 ：为 改善 钢支 撑整体受 力 条件，要求对钢支撑基础进行混凝土硬化。 ( 1 0 )钢支撑安装：初喷 5 c m素混凝土和系统锚杆支 护后 ，嗣岩 有 了一 定 的 自稳 能力 ，短 时 间 内相 对 安 全 ， 即可利用该段时间完成钢支撑安装。钢支撑采刚 I 2 0 a工 字钢在洞外加工场制作成型，分节编号运至工作 面。反 铲 、装载机配合人工 分节 安装 ，节 间用螺 栓 连接 ；钢 支 撑安装间距有 1 m、0 8 m、0 5 m = 三种型式 ，环 向采用 1 2 槽钢焊接成整体 ，槽钢环间距 1 2 m。超挖较大时， 采取回填块石或箱 木顶紧岩石 。 ( 1 1 )分层喷 C 2 0混凝 土 厚 2 0 c m：钢 支撑 安装 完 毕 后 ，立 即分层进行 C 2 0 混凝 土支护 。 ( 1 2 )对钢支撑顶 部脱空部 位进行 回填灌 浆施 工 ：待 、 4 4 e i !一 ( 上接 第 3 6页) 钢支撑 外侧 喷混凝 土达 到设计 强 度后 ，开 始对 钢支 撑顶 部空腔部位进行回填灌浆处理，防止嗣岩继续掉块，减 小围岩变形 ，提高钢支撑承载能力 。 在对不 良地 质 洞段 的处 理过 程 中，加强巡 视 ，注 意 观察 围岩松动 变化情 况 ，若 发 现变形 ，及 时上报 并采 取 应急措施 。在对该 不 良地质 洞段 的处 理过 程 中 ，日平 均 进尺达到 1 8 m d ，且 未发生一起 安全 、质 量事故 ，使 隧 洞开挖工期提前 3个 月完成 ，为混凝 土 衬砌 赢得 l宝 贵 时间，得到了业主、监理、设计的肯定。 8 结束语 施工 中通 过 大量 的技 术 方 案 研 究 分 析 比较 ，在 业 主、设计、监理等有关方面的大力支持和协 助下 ，大 花水引水发 电系统土建工程进行 了许多技术优化 ，大 胆创新 ，因地制宜实施 了不 同的技术方案，加快了施 工进度 ，确保了施工安全 ，同时也取得 了很好的经济 效 益 。 发现 问题及时处 理 ，待一 切正 常后 方可进 行 正常 浇筑 和 滑升 。 随着滑模的提升，安排专人对脱模的新浇混凝土面进 行缺陷处理，处理完成后及时使用养护剂进行喷涂养护。 3 4 3 施工过程 中质量技术控制措施 ( 1 )提升速度 、铺料厚度控制 。 滑模滑升进入正常浇筑和滑升时，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 ，根据 现场 条件确定合理 的滑升速度和分层浇筑厚度。依据下列标 准进行鉴别 ： 1 )滑升过程 中能 听到 “ 沙沙” 的声音 。 2 )出模的混凝土无流淌和拉裂现象 。 3 )手按有硬 的感觉 ，并 留有 1 mm 左右的指印 ；能用 抹子抹平 。 ( 2 )滑模控 制。 1 )滑模 中线控制 ：为保证 闸门 中心 不发 生偏移 ，在 两个闸 门槽各悬 挂两 根垂线 进行 中心测量 控制 ，同 时也 保证其他部位的测量要求。 2 )滑模水平控制 ：一是 利用千 斤顶 的同步 器进行水 平控制 ；二是利用水准管测 量进 行水平检查 。 ( 3 )滑模施工 中出现 的问题及处理 。 滑模施工 中经常 出现的问题有：滑模操作盘倾斜， 滑模盘平移、扭转，模板变形，混凝土表面缺陷，爬杆 弯曲等，其产生的根本原闲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。因此，在施工 中 首先要把好质量关，加强观测检查工作，确保 良好运行 状态 ，发现问题及时解决 。 1 )纠偏：利用千斤顶 自身纠偏，即关闭五分之一的 4 8 千斤顶 ，然后滑升 2 3 个行 程 ，再打 开全部 千斤顶 滑升 2 3 个行程 ，反复数 次逐 步调整 至设 计要求 。针对各 种 不同情况，施加一定外力给予纠偏。所有纠偏工作不能 操之过急，以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、 爬杆弯曲等事故发生 。 2 ) 爬杆 弯曲处理 ：爬杆 弯 曲时 ，采用 加焊钢 筋或斜 支撑 ，弯曲严重时切断，接人爬杆重新与下部爬杆焊接， 并加 焊 “ 人 ”字形斜支撑 。 3 )模板变形处理：对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。 4 )停滑措 施 及施 工缝 处 理 ：滑模 施 工要 连续 进 行 ， 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 h ，滑升 1 2个行 程 ，直到 混凝 土与模 板不 再黏结 ( 一般 4 h左 右) 。 由于 施工 造 成施 工缝 ，根 据水 电施工规范，预先做出施工缝，然后在复工前将混凝土 表面残渣除掉，用水冲净，先浇一层减半骨料的混凝土 或水泥砂浆 ，然后再浇筑原配 比混凝土 。 3 5 滑 模拆 除 滑模滑升至指定位置时，将滑模滑空后，利用 2 5 t 汽 车式起重机将模体 吊至进出水 口平 台。 4 结束语 通过工程实践证明，竖井混凝土衬砌采用滑模施工 具有安全 、快速 、施工 质 量优 等优 点 ，而且 投入 的 人工 少 ，对于多条 同结 构竖 井 混凝 土还 具有 投入少 、施 工成 本低等优点，其他类似工程可以参考借鉴。