浅谈抽水蓄能电站上水库库盆圆弧渐变段混凝土面板滑模施工.pdf

75浅谈抽水蓄能电站上水库库盆圆弧渐变段混凝土面板滑模施工罗群/中国水利水电第十二工程局有限公司【摘要】本文针对抽水蓄能电站上水库库盆圆弧渐变段面板采用滑模施工难度大的情况，对比了传统翻模施工工艺的缺点，着重介绍一种可调模数的滑模在宜兴抽水蓄能电站上水库库盆混凝土面板施工中的应用，总结了可调滑模结构设计与施工工艺要点。【关键词】抽水蓄能库盆圆弧渐变段混凝土面板滑模施工1二工程概况江苏宜兴抽水蓄能电站由上水库、下水库、输水系统、地下厂房系统、开关站等建筑组成。共安装4台容量为2 50 MW的抽水一发电两用机组，是一座日调节纯抽水蓄能电站。上水库工程包括混凝土重力挡墙、堆石主坝、碾压混凝土副坝、上水库进出水口、引水上平洞、库盆面板等工程，上水库大坝坝顶高程47 5.90 m。宜兴抽水蓄能电站上水库库盆面板包括主坝面板、主坝止板、库岸面板、连接板面板、库底面板及前池面板，总防渗面积为18.2 万m，其中库底5.8 6 万m，库岸12.3 4万m。面板混凝土掺聚丙烯腈纤维。面板混凝土浇筑量达6 万m，接缝铜片止水制作安装2.2 万m，异型接头安装950 个。主坝混凝土面板坡比为1：1.3，库岸混凝土面板坡比为1：1.4。上水库库盆全部采用钢筋混凝土面板防渗。混凝土防渗结构由主坝面板3 7 块、主坝止板44块、库岸面板109块、连接板48 块、库底面板16 4块、前池面板3 7块组成；混凝土结构采用双层双向配筋，掺0.5kg/m聚丙烯纤维；混凝土面板标准宽度为16 m，面板厚度由底部6 0 cm过渡1.5m后变为40 cm的厚度至库顶；标准坡比为1：1.4，圆弧段由1：1.3 过渡到1：1.4。库岸面板最长为7 6.6 m。该工程一大特点是面板的异型结构多，国内罕见。上水库因地形而建，异型面板有7 6 块，占主坝及库岸防渗面板结构总数的52%，其中，圆弧渐变段面多达60块，占主坝和库岸面板总数的41%。因此，圆弧渐变段面板施工的快慢与好坏将直接关系到整个上水库库盆混凝土面板施工的进度与质量。2两种常用混凝土面板圆弧渐变段施工工艺的比较与选用在传统混凝土面板施工中，介于圆弧渐变断面结构特点，翻模施工更为常见，但其较大的施工难度及经济性的制约限制了其在应用中的发展。而以目前比较成熟的直段混凝土面板滑模施工基础发展而来的大小滑模接力施工工艺，在设备选型、质量控制等方面，都显示出更优的表现。2.1传统翻模施工工艺对于圆弧渐变段面板采用滑模施工的难度相当大，国内目前已建或在建的工程大都采用的是传统的翻模施工工艺。由于是翻模施工，在库岸面板施工的特定条件下，普通起重卷扬机械及吊装设备无法利用，只能靠人力进行，因而必需制作自重较轻可多次拆装的数量众多的拼接跨度可调节的可变组合桁架和定型平面钢模板。另外，还需还针对每块面板的分缝线（面板边缘角度相对不同）变化制作相应的异型模板。因为是采用轻型可变组合桁架组装成的组合模板系统，整个模板结构系统承载力小，不便于搭设一、二次抹面平台桁架，人不能站在平台架上方便地进行混凝土面板抹面，既影响抹面速度又影响抹面质量，且二次抹面无法进行。另外，每翻一次模就需人工加（拼）装一次定型平面钢模板及可变桁架，要耗费大量的人力与时间，还增加了混凝土初凝的危险。并且面板浇筑时需76混凝土工程沿坡面打纵向及横向锚杆，对组合模板进行牵引或固定，增加了施工的难度。由于本工程要跨冬季施工，整个轻型可变组合桁架组装成的组合模板系统结构因承载力小，很多施工的保温措施在组合模板上难以进行。采用翻模工艺的好处是无须大型的吊装起重卷扬设备，适应性强，可用于不同角度、不同形状甚至扭曲面上的施工。缺点是施工时需耗费大量的人工，混凝土浇筑不能连续进行，整块面板混凝土浇捣时间长，面板质量特别是表面质量不易保证；整个可变组合模板一次性成本投入较高，特制的可变组合桁架和钢模板重复利用率低、不经济。2.2大小滑模接力施工工艺大坝普通混凝土面板采用的拉模施工技术在各工程项目施工上已比较成熟，对于圆弧渐变段滑模施工，国内已建的抽水蓄能电站应用也极少。以目前比较成熟的直段混凝土面板滑模施工技术为基础，对于圆弧渐变段滑模施工采用两套滑模接力施工的技术，即小滑模滑升下口段面板，大滑模滑升上口段面板。模板设计时根据圆弧段面板的上下口宽度来确定模板的模数，施工过程中根据面板的施工程序来确定合理的施工顺序。采用大小滑模接力施工工艺，基本和直线段面板工艺差不多，对一块混凝土面板来说一般只需要根据面板变化制作两套模数大小不同的滑模即可，相对的投人也比较少，并且一次性投入还可多次使用，可开发价值大，滑模的制作费用与普通滑模相同。在人力、起重卷扬设备及其他资源方面投人和普通直线段混凝土面板滑模施工相比基本相同。中国水利水电第十二工程局宜兴施工局现成有两根13.5m长普通滑模（用于12 m宽混凝土面板施工）、两根17.5m长普通滑模（用于16 m宽混凝土面板施工，拼装式滑模，可从中间一分为二），只需再制作12 根7 8 m长轻型小滑模即可，非常经济。大、小滑模架上均可搭建一、二次抹面平台桁架，也可搭设用于冬季施工的活动保温棚。大小滑模接力施工，用的施工工艺措施与普通滑模施工基本相同，起重卷扬设备也一样，无须特殊准备。只不过当小滑模滑行到它的长度极限时要换用大滑模再接着进行混凝土面板浇捣的施工，混凝土浇筑施工此时会有短暂停顿，除此之外，其他均为连续混凝土浇捣施工。采用大小滑模接力工艺施工，在人力、物力及时间上都明显要比翻模工艺省，施工简单快捷，施工质量较好，大小滑模可重复利用价值高。通过以上比较，决定采用大小滑模接力施工工艺对上水库库岸圆弧渐变段混凝土面板进行施工。库岸圆弧渐变段异型面板共48 块，尺寸各不相同，上口宽度7 0 7 6 13 8 95mm，下口宽度3 3 15 7 0 7 6 mm，上下口差值可达3 7 6 1 96 55mm不等。2.3大小滑模接力工艺施工应用简介根据各圆弧渐变段面板上下口尺寸自制一根8 m长的轻型小滑模（自重2.8 1t，不计振捣平台及一、二次抹面平台等附件的重量），将它分别与13.5m长的滑模（自重约6.5t，不计振捣平台及一、二次抹面平台等附件的重量）及17.5m长的大滑模（自重约11t，不计振捣平台及一、二次抹面平台等附件的重量）配对使用或单独使用就可对各种大小不同的圆弧渐变段面板进行滑模施工了。下面以编号S21号的圆弧渐变段面板块（下口尺寸为3 6 0 5mm，上口尺寸为118 15mm）的大小滑模接力施工应用为例进行简单的介绍（钢筋绑箍配置、立模、混凝土浇筑、抹面、养护等此处不做介绍）。（1）首先将13.5m的长滑模钢梁吊运并安装至待浇筑面板的上口处，再将长滑模垫高（高出滑模滑轨一定高度），用钢丝绳安全固定在锚固桩上。（2）将两台10 t起重卷扬机就位于13.5m的长滑模钢梁后部左右两侧的后部环湖公路平台上，并用钢丝绳固定在锚固桩上进行安全加固，然后分别将两台卷扬机的钢丝绳从长滑模底部穿出放下至待浇面板下口处备用。（3）将8 m长的轻型小滑模吊运至S21号块下口处。因下口尺寸比8 m小滑模小很多，待施工块是圆锥形面，8m小滑模钢梁直接水平放置要碰到左右两侧面板块（特别是已绑了钢筋的面板块或是已浇筑好的面板块），故需将8 m小滑模钢梁斜放到面板下口处，再将8m小滑模钢梁与两根钢丝绳连接好。最后用卷扬机调整好滑模上下位置与角度，并将滑模上滑一小段距离。（4）8 m 小滑模钢梁下部三角形块因待浇面积很小，故采用传统人工翻模的形式进行混凝土浇筑。（5）8 m 小滑模钢梁下部三角形块浇好拆去模板后，将滑模下放一小段距离盖住部分已浇好的混凝土面板，即可继续进行混凝土面板的浇筑施工。滑模在向上滑行中逐渐将滑模调整至水平状态。（6）当小滑模滑行至滑模8 m长度极限时，混凝土浇筑施工工作暂停，进行大小滑模换模工作。首先将8 m小滑模支高，混凝土面板左右两侧滑枕（轨）用一定厚度的木板均匀地加高，使小滑模下滑时离开已浇好的混凝土面板有一定的距离，然后再用卷扬机加人工辅助的方法将小滑模安全下滑至面板下口处并将它吊放到库盆底部的连接板上。用卷扬机收回两根钢丝绳并将它们分别固定在大滑模左右两个吊耳上。在汽车吊机的配合下，取出长滑模下部加高的垫木，将滑模下放到左右滑枕（轨）上，再用两台卷扬机把大滑模下滑至已浇好的混凝土面板上（盖住部分已浇好的面板）。与8 m小滑模起始状态一样，大滑模也须倾斜放置，防止大滑模加碰到左右面板块，滑模在向上滑行中再逐渐将滑模调整至水平状态。77浅谈抽水蓄能电站上水库库盆圆弧渐变段混凝土面板滑模施当大滑模滑行至面板顶部后，按常规将滑模吊离施工工作面即可。2.4大小滑模接力工艺施工中的不足之处大小滑模接力施工中发现：虽然该工艺在施工中具有操作程序比较简单、方便，大小钢梁上都可加挂一、二次抹面平台桁架，混凝土面板的施工速度比传统翻模施工要快得多，与普通面板滑模施工速度差不多，面板的施工质量也比较好等优点，但仍存在以下不足之处：（1）施工前期准备工作时间较长，要为两根滑模钢梁就位做准备工作，特别是大钢梁，因梁长度大，要用10t以上的加长载重汽车进行倒运，且大滑模也不能一次到位，需二次就位才能进行滑模施工。（2）施工中途大小滑模互换时相对费时，安全保险工作相对要求高。大小滑模互换一次耗时约3.5h。3可调滑模的结构设计为了进一步加快施工进度，决定再次对圆弧渐变段混凝土面板的滑模施工工艺进行优化改进，采用一种可调模数的滑模（下称可调滑模）对圆弧渐变段混凝土面板进行滑模施工。（1）利用一根较短的滑模做固定滑模，在固定滑模上加装三角支撑系统：固定直撑及固定三角斜撑，再在固定直撑及固定滑模钢架上加焊接上带销孔的连接板。（2）制作两块与固定滑模等宽度尺寸的活动翻板式模板，活动模板上也有带销孔的连接板。（3）特制一套两端带有正反牙螺纹螺杆的活动三角支撑，活动三角支撑螺杆上带有可旋转的十字型手柄，左右旋转十字型手柄，可调节活动三角支撑的长短。用铰销及活动三角支撑螺杆等通过连接板将左右活动模板与固定滑模左右两端相连成一整体，形成可调式组合滑模。通过左右旋转斜撑上的旋转手柄来调整活动三角支撑螺杆的长度，从而控制活动模板的放下与收起，达到动态调整可调滑模长度的目的：放下活动模板，组合式滑模长度增加（模板模数增大）；收起活动模板，组合式滑模长度变短（模板模数变小）。为节约制作成本，利用的一根大小滑模接力用的8m长的轻型滑模及17.5m长普通拼装式滑模（一分为二，用其中一根）进行改装，制作了两种规格尺寸的可调滑模。第一种是将一根8 m长的轻型滑模与两块2 m长的活动模板组合成一根调节范围为8 12 m的可调滑模（以下称小可调滑模），用于上口尺寸小于11.2 15m的大块圆弧渐变段混凝土面板（面板编号为S5S 6 号、S33S 42 号、S110S 111号）的施工。在收起活动模板的状态下，也可用于上口尺寸小于7.0 7 6 m的小块圆弧渐变段混凝土面板（面板编号为S104S 10 9a 号）的施工。第二种是将8.7 5m长的重型滑模与两块2.8 2 5m长的活动模板组合成一根调节范围为8.7 514.4m的可调滑模（以下称大可调滑模），用于上口尺寸大于11.215m的大块圆弧渐变段混凝土面板（面板编号为S7S 12 号、S21S 2 3 号、S56S 58 号、S94S 10 3号）的施工。可调节滑模结构示意见图1。固定支撑连接处1连接处1旋转手柄固定三角系支撑旋转手柄连接处2连接处2连接处3连接处32m活动模板2m活动模板2000（2 12 5）8000（8 7 50)2000（2 12 5)图1可调节滑模结构示意图图（单位：mm）4可调滑模在上水库库盆混凝土面板施工中的应用可调滑模具有适应性广、调节灵活的特性，针对类似工程具有极高的前瞻性与推广价值，特以该工程圆弧渐变段混凝土面板及普通混凝土面板为例，简述其在施工中的应用。4.1可调滑模在圆弧渐变段混凝土面板中的施工应用以编号S23号的圆弧渐变段面板块（下口尺寸为3605mm、上口尺寸为118 15mm）的可调滑模施工应用为例进行简单的介绍。（1）首先将两台10 t起重卷扬机就位于待浇筑面板上口后部环库公路平台上，并用钢丝绳或钢筋固定在锚固桩上进行安全加固，然后分别将两台卷扬机的钢丝绳78混凝土工程放下至待浇面板下口处准备牵引小可调滑模。（2）将小可调滑模吊运至S21号块下口处。收起左右两侧的活动模板，将可调模板的有效利用长度调至最小（8 m）。因下口尺寸比可调滑模最小尺寸要小很多，与大小滑模接力工艺施工方法一样需将可调滑模斜放到面板下口处，再将可调滑模与两根牵引钢丝绳连接好。最后用卷扬机调整好滑模上下位置与角度，并将滑模上滑一小段距离。（3）小可调滑模下部三角形块浇好拆去模板后，将滑模下放一小段距离盖住部分已浇好的混凝土面板，即可进行混凝土面板的滑模浇筑施工。滑模在向上滑行中逐渐将滑模调整至接近水平状态。（4）当滑模滑行至小可调滑模的最小利用长度极限8m时，放下左右两侧（或一侧，与左右相邻两侧的面板是否已浇好混凝土或绑箍好钢筋等状况有关）活动模板。为避免小可调模板两端碰到左右相邻的面板或钢筋必要时可将小可调滑模斜向放置，边滑行边调整，直至滑模滑行到待浇面板的上口端。（5）当小可调滑模滑行至面板顶部后，按常规将小可调滑模吊离施工工作面即可。可调节滑模用于圆弧渐变段混凝土面板的施工示意见图2。10t卷扬起重机滑模在上部混凝土面板位置圆弧段混凝土面板块滑模在圆弧段面板中部位置牵引钢丝绳滑模在圆弧段面板起始位置图2可调节滑模用于圆弧渐变段混凝土面板的施工示意图收起（或拆去）可调模板左右两侧的活动模板，就可当普通滑模来使用，可用于面板上口尺寸小于7.1m的圆弧渐变段面板块（S104S 10 9号）的小块圆弧渐变段面板的施工，施工方法与大小滑模接力施工工艺中的小滑模在下口段滑模施工方法基本一致，这里不再详细叙述。4.2可调滑模在普通混凝土面板中的施工应用由于可调滑模可灵活方便地随时收起或放下左右两侧的活动模板来调整滑模的长度模数，因而它也可用于小于可调滑模最大尺寸内的普通混凝土面板的滑模施工。上水库库岸面板中有小于16 m标准宽度的普通混凝土面板共14块（其面板宽度均小于14.1m），因可调滑模长度可调、重量轻，工地内转运方便，且使用灵活，因而大部分的非标准宽度的普通混凝土面板的滑模施工也都用可调滑模来进行的。其施工方法与普通滑模施工方法相同。5结语可调滑模在施工中可动态调整滑模的模数安全可靠。比大小滑模接力施工工艺节省换模时间及准备时间共约8h。小可调滑模总重约4.2 t；大可调滑模总重约7.6 t，自重轻，方便吊装与运输。但由于自重较轻，左右活动模板为活动连接，整体刚性较小，圆弧渐变段混凝土面板块的两侧表面平整度比大小滑模接力施工工艺略差。总体来说，可调滑模使用灵活方便，对不同类型不同尺寸的混凝土面板适应力强，既可用于普通混凝土面板滑模施工，又可用于圆弧渐变段混凝土面板的滑模施工。