官地水電站斜井混凝土滑模施工技術

章世桃

(四川二灘建設咨詢有限公司，四川成都 610051)

1 工程概況

官地水電站位于雅礱江干流下游的四川省涼山彝族自治州西昌市和鹽源縣交界的打羅村境內，系雅礱江卡拉至江口河段水電規劃五級開發方式的第三個梯級電站，總裝機容量240萬kW。其引水發電系統采用單機單管供水，布置4條壓力管道，壓力管道為內徑11.8 m的圓形隧洞，單條管道總長298.353～409.122 m。壓力管道斜井段均采用全斷面C25混凝土襯砌，長度為78.22 m，混凝土襯砌前開挖尺寸為R=6.9 m的圓型斷面(初期支護后)，襯砌后凈尺寸為R=5.9 m的圓型斷面，襯砌厚度為1 m，混凝土澆筑量約為 12 600 m3，鋼筋制安 700 t。

2 官地水電站滑模施工技術

滑模施工技術是我國當前混凝土結構工程中較為成熟的一種施工技術，它在機械化程度、施工效率以及經濟性方面具有較強的優勢，在我國多個水電站的斜井、豎井混凝土澆筑施工中均被成功運用。

官地水電站壓力管道斜井混凝土采用滑模施工技術一次澆筑完成。雖然其長度較短，但由于斜井洞徑大，致使整個滑模系統龐大復雜。從安裝準備到系統組裝，再到混凝土澆筑，各項工作量工序復雜，且其全為洞內地下作業，現場施工場地狹小，面臨的施工干擾和安全風險較大，因此，斜井滑模整體施工具有相當的難度。

2.1 滑模系統的原理

官地水電站斜井滑模采用連續拉伸式液壓千斤頂抽拔鋼絞線斜井滑模系統，稱為LSD斜井滑模系統。在斜井混凝土襯砌滑模模體上安裝LSD液壓提升系統，該系統由2臺LSD連續拉伸式液壓千斤頂、液壓泵站、控制臺、安全夾持器等組成。液壓泵站通過高壓油管與千斤頂連接，然后通過控制臺操作液壓泵站及千斤頂進行工作。液壓千斤頂通過上下夾持器的交替動作來抽拔錨固在斜井上彎段頂拱的兩束鋼絞線，以起到提升模體的作用，安全夾持器可防止鋼絞線回縮。液壓泵站設有截流閥，可控制千斤頂的出力，防止過載。模體所受牽引力與斜井軸線基本重合，以避免偏心受力。

2.2 滑模荷載理論計算及鋼絞線、液壓千斤頂選擇

荷載:荷載計算充分考慮滑模體和操作平臺自重、施工荷載、頂拱新澆筑混凝土及鋼筋自重、滑模體與混凝土之間的摩阻力、模體前后輪與軌道之間的摩擦力等荷載。經過精細計算，滿足以上各種荷載作用下的總牽引力臨界值為90 t。

錨索錨固點承載力:壓力管道上彎段圍巖按Ⅲ類考慮，根據錨索鉆孔直徑及錨固長度可以計算出錨索錨固點承載力為352 t，承載力為滿足荷載作用下總牽引力臨界值的3.9倍。

鋼絞線選擇:選擇公稱直徑為15.2 mm、強度級別為1 860 MPa的7根鋼絲捻制的標準型鋼絞線，其標記為:預應力鋼絞線1×7－15.2－1860－GB/T5224－2003。在壓力管道上彎段安裝2根錨索，每根錨索由7束鋼絞線組成，可以計算出錨索最大牽引力為364 t，為模體總牽引力90 t的4.04 倍。

液壓千斤頂:選擇提升能力為1 000 kN的連續拉伸式液壓千斤頂2臺，可以計算出總提升力為204 t，為總牽引力90 t的2.27 倍。

2.3 LSD滑模系統的組成(圖1)

斜井采用LSD斜井滑模系統連續不間斷滑升襯砌。滑模系統由滑模主體結構、行走系統及牽引系統組成，整個系統均采用鋼結構。

2.3.1 滑模主體結構

滑模主體結構由中梁、模板和施工平臺組成。

(1)中梁:中梁為桁架結構，分三節組裝，各節之間用高強螺栓連接。除此以外，中梁還包括中梁前后支腿及支撐千斤頂的桁架結構，該支腿及桁架結構與中梁用高強螺栓相連。

(2)模板:模板安裝在主平臺，模板采用4 mm厚鋼板拼裝而成，做成上口大、下口小，安裝后模板錐度為0.4%。頂拱模板高度為2 m，底拱模板高度為1.5 m。模板在水平方向的投影為橢圓形，其長軸為13.625 m，短軸為11.8 m，模板周長40 m，面積 65.5 m2。

(3)施工平臺:模體共設2層平臺，分別為主平臺和懸掛平臺，各施工平臺承擔不同的施工作用。主平臺主要承擔混凝土下料、澆筑振搗，懸掛平臺主要承擔混凝土養護、質量檢查和混凝土缺陷處理等工作。平臺用撐桿和拉桿與中梁桁架結構的結點用螺栓相連。

圖1 斜井滑模混凝土澆筑系統施工布置示意圖

2.3.2 行走系統

滑模臺車軌道采用P38重型鋼軌，鋼軌每段長6 m，軌道在斜井開挖基礎面安裝并做條形基礎混凝土。模體的前輪在鋪設好的軌道上行走，其軌距為5 m。后輪在已澆筑完成的混凝土面上行走，作用于混凝土底板中心線位置。為防止后輪對混凝土面產生壓痕，采用［20槽鋼墊在后輪下，［20槽鋼長2 m。模體輪子行走過后拆除相應段的軌道。

2.3.3 牽引系統

牽引系統采用2套LSD液壓提升系統牽引兩束鋼絞線提升模體。提升系統由安全夾持器、液壓千斤頂、構件夾持器組成。液壓千斤頂安裝在中梁上，安全夾持器固定在千斤頂前的的桁架橫梁上，鋼絞線通過構件夾持器與滑模體相連。2個千斤頂由1臺主控制臺進行控制，主控制臺可對千斤頂進行聯動控制，也可進行單臺分動控制，在需對模體校偏時采取分動方式，以保證模體平穩滑升。如需對千斤頂進行維修，先將安全夾持器鎖住，再將千斤頂拆下進行維修。

3 滑模澆筑需重點注意的幾個問題

斜井滑模混凝土在施工過程中由于筒倉直徑較大，襯砌段鋼筋為雙層鋼筋網，鋼筋制安及預埋件安裝工作量大，且由于滑模混凝土施工過程中鋼筋制安、混凝土澆筑、滑模滑升、抹面修復從開倉到完成澆筑是一個不間斷的動態過程，施工過程中面臨諸多影響施工質量和安全的因素。因此，應嚴格做好斜井滑模施工質量和安全管理工作。

(1)控制好滑模的滑升速度。滑模滑升過程的控制對混凝土施工質量起著關鍵作用。若滑升過早過快、混凝土未達到成型強度，易崩塌掉塊;若滑升太晚過慢，模板與混凝土粘結牢固，滑升可能拉裂混凝土。若要對滑模滑升速度做好控制性的掌握，首先要確保混凝土的拌和質量，并保證混凝土澆筑過程中坍落度、和易性的恒定。滑模施工前，要做好混凝土初凝及滑模試滑升的試驗，精準掌握混凝土初凝及滑模滑升的時間和速度。在滑模混凝土澆筑過程中，要安排具有豐富滑模施工經驗的人員負責現場施工。

(2)控制好滑模系統模板及平臺的剛度及穩定性。滑模施工是一個動態滑升過程。由于筒倉直徑太大，模板及平臺受自重、施工荷載、混凝土及各種荷載的作用影響，容易產生變形，對整個滑升過程產生很大影響，從而影響施工質量及安全。為確保滑模系統滑升過程中的安全順利，模板及平臺的剛度和穩定性必須滿足相應的施工要求。在滑模施工前，應對滑模模板及平臺的剛度及穩定性進行周密的計算，組裝過程中嚴格控制施工質量，確保滑模系統各構件的剛度及穩定性滿足設計要求。在滑模施工過程中，要安排專人做好監測工作，一旦發現滑模模板及平臺產生變形，要采取相應的措施及時糾正，確保將各種因素影響控制在可控范圍之內。

(3)確保滑模施工過程中鋼筋制安及預埋件的施工質量。滑模混凝土澆筑是一個動態澆筑過程，因此必須確保鋼筋制安、預埋件安裝及混凝土澆筑的施工質量及連續性。鋼筋制安必須緊隨滑模滑升不斷跟進，故滑模施工對鋼筋的連接施工工藝提出了較高要求，無論是采用綁扎、焊接，還是機械連接，施工速度和質量必須跟得上滑模的滑升需要。在滑模的滑升過程中，對于有預埋件部位的地方要引起重點關注，施工過程中應及時根據設計要求埋設各種埋件，嚴防出現錯埋、漏埋，這就要求在滑模施工中各個工種還需做好相應的協調和配合工作。