塔貝拉水電站四號豎井滑模襯砌施工

陳 聰，陳 云

(中國水利水電第七工程局有限公司 國際工程公司，四川 成都 610081)

1 工程概況

塔貝拉水電站四期擴(kuò)建工程位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方，是將現(xiàn)有的4號灌溉隧洞改為引水發(fā)電洞，擴(kuò)容3臺單機(jī)容量為470 MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，使現(xiàn)有電站裝機(jī)容量從3 478 MW增大到4 888 MW。

4號隧洞改建工程主要由上游側(cè)取水口、引水豎井開挖、澆筑以及下游側(cè)的壓力鋼管安裝組成。豎井開挖總高度為37 m，開挖直徑為15.72 m，頂部為進(jìn)水塔。井身采用混凝土襯砌，襯砌直徑為13.72 m，襯砌厚度為1 m，為圓筒形薄壁結(jié)構(gòu)。混凝土襯砌采用滑模施工，施工高程為372～409 m。

2 滑模結(jié)構(gòu)

滑模根據(jù)豎井結(jié)構(gòu)型式和布置特點(diǎn)采用液壓調(diào)平自升式滑升模板。整個滑模主要由模板、桁架梁、提升系統(tǒng)、布料系統(tǒng)、工作平臺等組成。

(1)模 板。模板由24塊高1.2 m，弧長1.8 m的P3015定型鋼模板組成，使用50 mm×50 mm×5 mm的角鋼作為加強(qiáng)肋。每塊模板按照標(biāo)準(zhǔn)正錐度0.5%組裝而成，使得模板整體上口大，下口小，以便于滑升。模板斜度須經(jīng)廠家專業(yè)人員調(diào)整，如果斜度過小會將混凝土拉裂，斜度過大會導(dǎo)致混凝土漏漿。

(2)桁架梁。圓弧形桁架梁是滑模的主要受力骨架，用來支撐和承受整個滑模工作平臺的設(shè)備、人員、物資的重量。

(3)提升系統(tǒng)。提升系統(tǒng)主要由多組按桁架梁周邊均勻分布的爬升設(shè)備組成，每組爬升設(shè)備分為爬升桿和穿心千斤頂。考慮到滑模制作、組裝、使用的便利性和經(jīng)濟(jì)性，每兩塊模板之間配套設(shè)有一組爬升設(shè)備，總共24組。爬升桿選用φ48×6 mm的鋼管，其下端埋在預(yù)澆的井壁混凝土之中，上段穿過穿心千斤頂?shù)耐祝惺苷麄€滑模的重量，將其傳遞給井壁并作為井壁豎筋的一部分存留在混凝土井壁內(nèi)。爬升桿件的加長采用與爬升桿外徑相同的螺紋接頭對接，以防止液壓穿心千斤頂卡死。接頭錯開布置，在同一水平內(nèi)的接頭不超過1/4。千斤頂選用GYD-60型滾珠式液壓穿心千斤頂，該設(shè)備為單回路液壓系統(tǒng)，組裝前必須檢查液壓管路是否暢通、耐壓是否符合要求、有無漏油等現(xiàn)象，若有異常，應(yīng)及時采取相應(yīng)措施予以排除。

(4)布料系統(tǒng)。在確保施工質(zhì)量和施工安全的前提下，為盡可能降低滑模系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的重量，減少輸料管的拆裝次數(shù)，增加滑模上平臺的施工空間，該滑模系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)式布料系統(tǒng)。滑模上平臺表面正中的鼓圈上通過高強(qiáng)螺栓連接有高5 m 的立柱，以此為中心旋轉(zhuǎn)軸選用φ48× 6 mm 鋼管鋪設(shè)了兩條圓形導(dǎo)軌，布料架和綁筋平臺均通過滾輪以立柱為中心，沿著圓形導(dǎo)軌進(jìn)行旋轉(zhuǎn)施工。其中圓形導(dǎo)軌的布置不能與滑模主桁架的拼裝相互干涉，且布置的直徑大小應(yīng)滿足布料施工和綁筋操作要求，支撐點(diǎn)間的懸空長度不應(yīng)大于0.5 m( 防止受力變形過大而導(dǎo)致斷裂) ; 布料系統(tǒng)通過安裝在布料架上的伸縮節(jié)的伸縮操作可以改變布料直徑以實(shí)現(xiàn)混凝土沿井壁四周的靈活、均勻布料。

(5)工作平臺分為上下兩層。上層平臺由木板拼裝而成：將木板水平鋪設(shè)在桁架上并通過焊接限位鋼筋、綁扎等方式進(jìn)行固定，防止發(fā)生木板移位、脫落等安全事故。上層平臺是主要的工作場所，用于施工材料的堆放以及鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工活動。下層平臺位于桁架下方2.5 m處：在桁架下方懸掛一環(huán)形工作平臺，平臺寬0.6 m，沿滑模邊緣環(huán)形布置，平臺通過兩側(cè)的圓鋼懸吊于桁架上，用于施工人員及時對澆筑后脫模的混凝土進(jìn)行檢查和養(yǎng)護(hù)以保證混凝土的質(zhì)量。平臺內(nèi)側(cè)和外側(cè)均設(shè)有高1.2 m的安全護(hù)欄，防止跌落事故的發(fā)生。

3 滑模安裝與調(diào)試

(1)滑模在正式使用前，首先在機(jī)械廠按照設(shè)計圖紙并在廠家技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行預(yù)拼裝及液壓千斤頂調(diào)試，并按有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢查調(diào)整。

(2)滑模部件在廠內(nèi)組裝并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，分塊編號后用載重汽車運(yùn)至豎井基坑，在龍門吊起吊作業(yè)平臺組裝完成，利用40 t龍門吊將其吊放到位至豎井底部起襯高程的腳手架平臺上。

(3)平臺主桁架按測量儀器指定的位置與副桁架連接，完成主平臺的安裝，然后將圍梁、提升架、圍圈、模板等裝配完畢，每塊模板應(yīng)與理論位置重合，誤差不大于2～3 mm。模板就位后，必須保證每塊模板有5‰的正錐度，即上部較下部大6 mm，絕對不允許有反錐。

(4)液壓穿心千斤頂系統(tǒng)安裝完成后進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)：對千斤頂逐一進(jìn)行排氣并做到排氣徹底，然后在試驗(yàn)油壓下持壓5 min，不得滲漏。整體試驗(yàn)的指標(biāo)(如空載、持壓、往復(fù)次數(shù)、排氣等)應(yīng)調(diào)整適宜，記錄準(zhǔn)確。

(5)插裝爬升桿。爬升桿的直徑、規(guī)格應(yīng)與所使用的千斤頂相適應(yīng)，第一批插入千斤頂?shù)呐郎龡U其長度不得少于3種，以保證滑升施工中爬桿在同一水平內(nèi)的接頭不超過總量的1/3。因此，第一批爬桿要有3種以上的長度：2 m、2.5 m和3 m，錯開布置。爬升桿插裝完成后，將主平臺向上提升至預(yù)留出的試滑高程進(jìn)行調(diào)試：試滑升3～5個行程(9～15 cm)，通過測量儀器以及廠家技術(shù)人員的檢測對提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、盤面及模板變形情況進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，確保施工的順利進(jìn)行。調(diào)試合格后，方可完善平臺鋪板、通道等設(shè)施，綁扎出初滑高程的鋼筋。滑模底部的抹面吊架需在滑模滑升澆筑到一定高程后再安裝就位。

4 滑模施工

4.1 混凝土澆筑與振搗

(1)混凝土澆筑。

滑模施工按以下順序進(jìn)行：下料→平倉振搗→滑升→鋼筋綁扎→下料。滑模滑升要求對稱均勻下料，每一澆筑層的混凝土表面應(yīng)在一個水平面上，并應(yīng)有計劃、均勻地變換澆筑方向。筆者建議：以爬升桿為標(biāo)志，4個爬升桿之間為一個澆筑區(qū)(每區(qū)1/8圓)。分層澆筑的厚度不應(yīng)大于30 cm，各層混凝土的澆筑間隔時間(包括混凝土運(yùn)輸、澆筑及停歇的全部時間)不得大于混凝土的凝結(jié)時間(相當(dāng)于混凝土達(dá)0.35 kN/cm2(3.5 MPa)貫入阻力值的時間)，當(dāng)間隔時間超過規(guī)定，應(yīng)按施工縫的要求進(jìn)行處理。

(2)混凝土振搗。

采用插入式振搗器振搗，經(jīng)常變換振搗方向；振搗不得直接觸及爬升桿、鋼筋或模板；振搗器插入深度不得超過下層混凝土內(nèi)5 cm，模板滑升時停止振搗。

4.2 模板的滑升

滑升過程是滑模施工的主導(dǎo)程序，其他各工序作業(yè)均應(yīng)安排在限定時間內(nèi)完成，不宜停滑或減緩滑升速度遷就其他作業(yè)。模板的滑升分為初滑、正常滑升和完成滑升三個階段。

(1)模板的初滑階段。

初滑前，先澆第一層30 cm高的混凝土，第一層全部入倉后，繼續(xù)澆第二層30 cm高的混凝土，第二層全部入倉后，估計底層混凝土已初凝，強(qiáng)度達(dá)到0.3～0.5 MPa后進(jìn)行試升3～5 cm，觀察脫模混凝土的凝固情況，如果無流淌和拉裂現(xiàn)象、手按有硬的感覺并留有1 mm左右的指印則可以脫模。然后再澆第三層30 cm高的混凝土，進(jìn)行試升10～15 cm后再澆筑第四層30 cm高的混凝土，再次進(jìn)行試升15 cm，如試升無異常，表明滑升時間合適，則對所有提升設(shè)備和模板系統(tǒng)進(jìn)行檢查、調(diào)整，轉(zhuǎn)入正常滑升。

模板初次滑升要緩慢進(jìn)行，并在此過程中對提升系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制盤柜及模板變形情況進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，待一切正常后方可進(jìn)行正常的澆筑和滑升。

(2)模板的正常滑升階段。

正常滑升程序?yàn)椋航壴摻睢鷿仓炷痢嵘乱粚咏壴摻睢?/p>

施工進(jìn)入正常澆筑和滑升時，應(yīng)盡量保持連續(xù)施工，并設(shè)專人觀察和分析混凝土的表面情況，根據(jù)現(xiàn)場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑高度。根據(jù)下列情況進(jìn)行鑒別：①滑升過程中能聽到“沙沙”的聲音；②出模的混凝土無流動和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺，并留有1 mm左右的指印；③能用抹子抹平；若不滿足上述描述，則說明提升過早；相反，若其表面出現(xiàn)裂紋，則說明提升稍晚。提升過程中，安排專人檢查千斤頂?shù)那闆r，使所有的千斤頂充分進(jìn)油、排油，觀察爬桿上的壓痕和受力狀態(tài)是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度并應(yīng)及時糾偏和糾扭。

(3)模板的完成滑升階段。

模板的完成滑升階段又稱末滑升階段。當(dāng)滑模滑升至距豎井頂部標(biāo)高1 m時，滑模即進(jìn)入完成滑升階段。此時應(yīng)放慢滑升速度并進(jìn)行準(zhǔn)確的抄平和找正工作，以使最后一層混凝土能夠均勻地攤鋪，保證其頂部的標(biāo)高及位置的正確，同時便于下一次澆筑時調(diào)整滑模的起滑高程和位置。

4.3 表面修整及養(yǎng)護(hù)

混凝土的表面修整是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表和保護(hù)層質(zhì)量的工序，當(dāng)混凝土脫模后，必須立即進(jìn)行此項工作。一般使用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補(bǔ)，如表面平整亦可不做修整。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，在模板下端使用噴霧器噴水或在混凝土表面涂刷養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。考慮到澆筑過程中豎井下方隧洞中還有其他的施工活動，噴水養(yǎng)護(hù)會對其造成影響，故不使用噴霧劑，而是安排人員在滑模下層平臺對混凝土表面進(jìn)行修整并涂刷養(yǎng)護(hù)劑。由于滑模不斷向上提升，無法對較長時間前脫模的混凝土表面進(jìn)行處理，故需安排足夠的人員在下層平臺及時、迅速地對脫模的混凝土表面進(jìn)行處理，以保證每次滑升后脫模的混凝土達(dá)到質(zhì)量要求。

4.4 滑模的拆除

滑模滑升至井口409 m高程時，將滑模滑空后利用40 t龍門吊進(jìn)行拆除。滑模裝置的拆除在專人統(tǒng)一指揮下進(jìn)行并預(yù)先編制安全措施。拆除順序?yàn)椋弘娐芳半娖髟O(shè)備、液壓系統(tǒng)，最后拆除模板及上下操作平臺。

5 結(jié) 語

巴基斯坦塔貝拉水電站四期擴(kuò)建工程四號豎井混凝土襯砌采用自升式滑模施工，減少了傳統(tǒng)施工方法中采用散裝模板的施工工序，大大降低了勞動成本，提高了施工質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度，保證了施工人員的安全，是一種經(jīng)濟(jì)、有效、安全、高效的豎井襯砌技術(shù)，值得同類工程參考借鑒。