錦屏二級水電站閘門井彈性滑模施工技術

華天波，高 尚，廖文瀟，梁 濤，李洪濤(. 四川大學水利水電學院，成都 60065；. 中國水利水電第五工程局有限公司，成都 60066)

在水利工程施工中，因設計及金屬安裝施工需要，閘敦、閘門井等結構的門槽需要進行二期混凝土施工，因其澆筑方量不大，常規的施工方式主要依托腳手架+組合模板+泵送的方式進行[1]，在施工中存在以下問題。

(1)滑模結構固定，在運行過程中極易因結構體型的微變出現卡模而多次停倉調整，施工較為繁瑣，施工質量差。

(2)泵送入倉方式反復拆、接、倒泵管，施工成本高、進度緩慢。

(3)腳手架搭拆與混凝土澆筑高空交叉作業，人員上下困難，施工安全性差。

以上問題在大斷面高深度閘門井施工中體現得尤為突出。針對以上情況，以錦屏二級水電站上游調壓室閘門井門槽二期混凝土澆筑為依托，進行技術研究、創新，研究采用液壓彈性滑模+防分離溜管進行門槽二期施工，促進了工程快速安全優質完建。

錦屏二級水電站位于雅礱江干流錦屏大河彎上，地處我國西南部四川省涼山彝族自治州，利用錦屏大河彎的天然落差截彎取直、引水發電[2]。水電站布置有4條引水隧洞，其末端各設有一座上游調壓室，調壓室結構為差動式，“一洞一室兩機”布置形式。每座調壓室主要由頂板、阻抗孔、調壓室豎井、上室以及與事故閘門布置有關的閘墩、閘門檢修和啟閉平臺、通氣孔等結構組成[3]。每座調壓室均對應設有2個閘門井，根據設計資料可得：閘門井底部起始高程為EL.1 564.7 m，頂部高程為EL.1 680.0 m，總體深度達115.3 m，2個閘門井襯砌后尺寸為長×寬=7.8 m×3.3～5.7 m，為大斷面高深度閘門井。圖1為閘門井平面結構圖。

圖1 閘門井平面結構Fig.1 Structure plane sketch of gate shaft

1 門槽二期混凝土彈性滑模設計

1.1 設計思路

根據門槽結構體型，滑模體設計采用液壓整體滑升模板，滑模裝配構成為：模板、液壓系統、提升系統、滑模盤、輔助系統等，滑模整體采用鋼結構設計，以保證門槽施工質量。滑模采用ZYXT-36型自動調平液壓控制臺作為滑升動力裝置，滑升千斤頂選用3 t千斤頂。滑模裝置設計思路如下。

(1)滑模采用整體鋼結構設計，各獨立模體通過“F”形架連接為一個整體，以保證整體穩定性。通過液壓自動調平控制臺進行滑模控制，配套使用3 t千斤頂進行滑升。

(2)利用導向滑輪沿門槽軌道上升控制模體運行偏差。

1.2 各結構設計

1.2.1模板、圍圈

門槽整體滑模模板采用定型模板制作，同桁架梁骨架相連以固定。滑模模板高度為1.5 m，錐度按不超過5.0 mm要求控制。通過“F”形提升架將2組獨立的模體相連成一個整體結構，以保證滑模整體重量和穩定性，確保滑模體各向均勻滑升。二期門槽彈性滑模整體各方向示意圖見圖2～圖4。

圖2 滑模體平面示意圖(單位：cm)Fig.2 Schematic plan of elastic slip-form

圖3 滑模體側立面圖(單位：cm)Fig.3 Side elevation of elastic slip-form

圖4 滑模體正立面圖(單位：cm)Fig.4 Front elevation of elastic slip-form

1.2.2提升系統

滑模提升系統的鋼結構制作部分為提升架，通過安裝在頂部的千斤頂支撐在爬桿上，主要用途為支撐模體，為滑模與混凝土間的聯系構件[4]。整個滑升荷載通過提升架傳遞給爬桿，爬桿采用Φ25 mm的鋼筋制作而成，通過內外車絲連接，爬桿頂部焊接在EL.1 675.0 m溢流堰牛腿澆筑時已布置好的型鋼上。爬桿為外掛式，爬桿受拉，在井口布置型鋼鎖定爬桿，以周轉使用，爬桿接頭極限拉力經試驗檢測為6.2 t。根據規范要求，滑模爬桿在同一水平面內接頭長度不得超過1/4[5]，因此第1套爬桿設計采用4種長度規格，分別為2.8、3.2、3.6、4.0 m，不同長度的爬桿錯開布置，要求爬桿平整且無銹皮。滑模正常滑升時，每根爬桿設計長度為3.0 m，當千斤頂滑升至距爬桿頂部小于350 mm處時，應接長爬桿，對齊接頭，不平處用角磨機切割磨平，以保證滑升連續。提升系統制作見圖5。

圖5 滑模提升系統Fig.5 Slip-form hoisting system

根據閘門井門槽施工的實際情況，每個門槽布置3臺千斤頂。根據設計資料計算可得，全套模體自重12 t，12個“F”形架通過12臺千斤頂與操作平臺桁架連接成一體，利用千斤頂向上的牽引力將整個滑模盤向上提升，整個液壓系統布置在滑模桁架上。同時，為避免滑模體在施工過程中出現偏移，在滑模桁架上根據門軌的位置布置導向滑輪，保證滑模體沿門軌走向滑升。

1.2.3液壓系統

滑模采用ZYXT-36型自動調平液壓控制臺作為滑升動力裝置，滑升千斤頂選用3 t千斤頂。高壓油管選用Φ16 mm鋼管作為主管，Φ8 mm鋼管作為支管，控制臺和千斤頂通過直管接頭和六通接頭分組相連形成液壓系統。

1.2.4滑模盤

門槽滑模盤分為操作盤和輔助盤[6]。操作盤是滑模的主要結構，承受工作、物料等荷載，為施工的操作平臺，同時又是模體的支撐構件[7]。在本工程中，為保證結構的強度和整體穩定性，操作盤采用桁架鋼結構制作。考慮到在混凝土施工過程中，滑模側向和垂直向受力較大，為保證滑模操作盤的強度和剛度，選用∠100、∠75角鋼加工制作成整體桁架梁，并在桁架梁上鋪以3 cm厚的木板形成操作平臺，見圖6。

圖6 滑模盤桁架Fig.6 Truss of sliding plate

輔助盤是進行混凝土養護、修面及預埋件處理的工作平臺[8]。在本工程閘門井內布置一套鋼結構懸吊輔助盤，高度為1.5 m，距井壁距離150 mm，由∠75×6 mm角鋼和∠50×5 mm角鋼焊制而成。輔助盤上鋪以3 cm厚的木板，用Φ20 mm的圓鋼將木板懸掛在桁架梁上。輔助盤結構平面示意圖見圖7。

圖7 輔助盤結構平面示意圖(單位：cm)Fig.7 Structure plane sketch of bracket panel in slip-form

1.2.5修面盤

修面盤布置在滑模盤下部，通過Φ28 mm的鋼筋制作，盤高1.5 m，用于滑升過程中混凝土表面缺陷的修補等施工，外側布置防護欄桿，上鋪3 cm厚木板形成操作平臺。

1.3 自動伸縮模板的設計

本次設計的關鍵在于液壓滑模自動伸縮模板的設計，受閘門井一期滑模混凝土澆筑過程中偏移或旋轉等的影響，閘門井一期混凝土澆筑完成后，其結構體型始終在不斷變化，因此，二期門槽滑模模板的結構尺寸也需根據斷面變化進行相應的調整，以避免滑升過程中出現卡模現象，導致滑模無法正常滑升、甚至停滑。同時，若在滑升中人工采用絲桿對其調節，操作極為不便，且操作過程中極易出現漏漿、跑模等問題。為此，該處從活動門窗獲得啟發，在與井壁交接處，利用彈簧固定一塊可活動模板，通過彈簧受壓后的回彈力將模板頂緊，且在滑模滑升過程中，彈簧帶動可活動模板進行自動調節。可自動調節模板結構如圖8所示。

圖8 自動調節模板結構(單位：cm)Fig.8 Structure chart of self-regulation formwork

1.4 混凝土溜送系統

在混凝土入倉手段上，摒棄常規的混凝土泵送入倉方式，減少泵管架子的搭拆及資源的投入，直接采用溜送入倉的方式進行施工。采用溜送入倉，關鍵解決混凝土的分離問題，為此，在實施過程中，對溜送系統進行了專門的設置。實施中，為便于罐車下料，溜管受料口直接布置在EL. 1 696.5 m啟閉機平臺上，通過2根I32a的工字鋼承載，每節溜管通過2根Φ21.5 mm的鋼絲繩固定在承重型鋼上，隨滑模上升，溜管采用25 t汽車吊從溜管口分節拆除。溜送系統只在末端布置一道防分離器，其基本結構見圖9，溜送系統實物圖見圖10。

圖9 溜送混凝土緩降器結構(單位：cm)Fig.9 Structure chart of slow descent enginery for concrete feeding

圖10 溜送系統Fig.10 Concrete feeding system

2 門槽二期混凝土彈性滑模施工

根據滑模設計和閘門井結構計算，在彈性滑模施工中布置千斤頂 12臺，支撐桿12根，設計提升力為36 t。考慮千斤頂的效率(0.75)，滑模整體提升力為27 t，而實際滑模結構自重、施工荷載及摩擦力總計為15 t左右，可知彈性滑模設計滿足施工要求。

2.1 滑模井下組裝

施工前先用12 t汽車吊將材料吊運至EL. 1 680.0 m平臺(門軌安裝施工布置在EL. 1 680.0 m平臺上)，之后利用5 t卷揚機提升材料，將滑模體組裝材料分塊下放至井內EL. 1 583.4 m腳手架平臺上進行組裝。滑模體組裝完畢驗收之后，進行爬桿、千斤頂的安裝及調試。在門槽二期混凝土施工完成之后，先利用預先布置的懸掛鋼絲繩懸掛固定平臺，再依次拆除滑模平臺桁架、爬桿及千斤頂，完成滑模拆除。

2.2 施工工藝

圖11為滑模施工工藝流程。

圖11 滑模施工工藝流程Fig.11 Construction process of slip-form

混凝土初次澆筑和模板初次滑升按圖12所示步驟進行(每層混凝土澆筑30 cm)。

圖12 混凝土初次澆筑與滑升步驟Fig.12 Process of concrete first casting and slipping

2.3 滑升控制

彈性滑模滑升過程的基本要求：初滑-正常滑升-末滑[9]。

在滑升過程中，操作平臺應保持水平，并及時對門軌進行復測和校核，以減小導向滑輪沿門軌上升帶來的滑模偏差。滑升中還應注意控制2個偏差：①各千斤頂的相互差不得大于40 mm；②相鄰2個提升架上千斤頂的升差不得大于20 mm[10]。在錦屏二級水電站閘門井施工過程中，按照以上要求進行嚴格的滑升控制，取得了良好的施工效果，見圖13。

圖13 滑升后效果Fig.13 Effect after slipping

2.4 應用效果

應用彈性滑模施工與常規的施工方法相比各工程量如表1所示。

在錦屏二級水電站調壓室應用彈性滑模施工帶來的直接經濟效益總計393.84萬元，節約工期2個月，提前發電的間接經濟效益為2.6億元。

3 結 語

彈性滑模施工技術在錦屏二級水電站施工中的應用，確保了調壓室閘門井工程的順利實施，大大減少了人員及設備使用量，加快了施工進度，提高了施工質量和安全性，形成了門槽二期混凝土液壓滑模快速施工新技術，填補了國內在高深度、較大斷面門槽二期混凝土液壓滑模施工方面的技術空白，在今后類似工程中具有廣泛的應用前景。

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[1] 馬貞光. 水工建筑物的閘門槽施工方法[J]. 武漢水利電力學院學報, 1989, 22(6):28-34.

[2] 王 濤. 錦屏二級水電站調壓室工程施工項目目標管理研究[D].成都：電子科技大學，2013.

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