官地水电站斜井混凝土滑模施工技术

章世桃

(四川二滩建设咨询有限公司，四川成都 610051)

1 工程概况

官地水电站位于雅砻江干流下游的四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的打罗村境内，系雅砻江卡拉至江口河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站，总装机容量240万kW。其引水发电系统采用单机单管供水，布置4条压力管道，压力管道为内径11.8 m的圆形隧洞，单条管道总长298.353～409.122 m。压力管道斜井段均采用全断面C25混凝土衬砌，长度为78.22 m，混凝土衬砌前开挖尺寸为R=6.9 m的圆型断面(初期支护后)，衬砌后净尺寸为R=5.9 m的圆型断面，衬砌厚度为1 m，混凝土浇筑量约为 12 600 m3，钢筋制安 700 t。

2 官地水电站滑模施工技术

滑模施工技术是我国当前混凝土结构工程中较为成熟的一种施工技术，它在机械化程度、施工效率以及经济性方面具有较强的优势，在我国多个水电站的斜井、竖井混凝土浇筑施工中均被成功运用。

官地水电站压力管道斜井混凝土采用滑模施工技术一次浇筑完成。虽然其长度较短，但由于斜井洞径大，致使整个滑模系统庞大复杂。从安装准备到系统组装，再到混凝土浇筑，各项工作量工序复杂，且其全为洞内地下作业，现场施工场地狭小，面临的施工干扰和安全风险较大，因此，斜井滑模整体施工具有相当的难度。

2.1 滑模系统的原理

官地水电站斜井滑模采用连续拉伸式液压千斤顶抽拔钢绞线斜井滑模系统，称为LSD斜井滑模系统。在斜井混凝土衬砌滑模模体上安装LSD液压提升系统，该系统由2台LSD连续拉伸式液压千斤顶、液压泵站、控制台、安全夹持器等组成。液压泵站通过高压油管与千斤顶连接，然后通过控制台操作液压泵站及千斤顶进行工作。液压千斤顶通过上下夹持器的交替动作来抽拔锚固在斜井上弯段顶拱的两束钢绞线，以起到提升模体的作用，安全夹持器可防止钢绞线回缩。液压泵站设有截流阀，可控制千斤顶的出力，防止过载。模体所受牵引力与斜井轴线基本重合，以避免偏心受力。

2.2 滑模荷载理论计算及钢绞线、液压千斤顶选择

荷载:荷载计算充分考虑滑模体和操作平台自重、施工荷载、顶拱新浇筑混凝土及钢筋自重、滑模体与混凝土之间的摩阻力、模体前后轮与轨道之间的摩擦力等荷载。经过精细计算，满足以上各种荷载作用下的总牵引力临界值为90 t。

锚索锚固点承载力:压力管道上弯段围岩按Ⅲ类考虑，根据锚索钻孔直径及锚固长度可以计算出锚索锚固点承载力为352 t，承载力为满足荷载作用下总牵引力临界值的3.9倍。

钢绞线选择:选择公称直径为15.2 mm、强度级别为1 860 MPa的7根钢丝捻制的标准型钢绞线，其标记为:预应力钢绞线1×7－15.2－1860－GB/T5224－2003。在压力管道上弯段安装2根锚索，每根锚索由7束钢绞线组成，可以计算出锚索最大牵引力为364 t，为模体总牵引力90 t的4.04 倍。

液压千斤顶:选择提升能力为1 000 kN的连续拉伸式液压千斤顶2台，可以计算出总提升力为204 t，为总牵引力90 t的2.27 倍。

2.3 LSD滑模系统的组成(图1)

斜井采用LSD斜井滑模系统连续不间断滑升衬砌。滑模系统由滑模主体结构、行走系统及牵引系统组成，整个系统均采用钢结构。

2.3.1 滑模主体结构

滑模主体结构由中梁、模板和施工平台组成。

(1)中梁:中梁为桁架结构，分三节组装，各节之间用高强螺栓连接。除此以外，中梁还包括中梁前后支腿及支撑千斤顶的桁架结构，该支腿及桁架结构与中梁用高强螺栓相连。

(2)模板:模板安装在主平台，模板采用4 mm厚钢板拼装而成，做成上口大、下口小，安装后模板锥度为0.4%。顶拱模板高度为2 m，底拱模板高度为1.5 m。模板在水平方向的投影为椭圆形，其长轴为13.625 m，短轴为11.8 m，模板周长40 m，面积 65.5 m2。

(3)施工平台:模体共设2层平台，分别为主平台和悬挂平台，各施工平台承担不同的施工作用。主平台主要承担混凝土下料、浇筑振捣，悬挂平台主要承担混凝土养护、质量检查和混凝土缺陷处理等工作。平台用撑杆和拉杆与中梁桁架结构的结点用螺栓相连。

图1 斜井滑模混凝土浇筑系统施工布置示意图

2.3.2 行走系统

滑模台车轨道采用P38重型钢轨，钢轨每段长6 m，轨道在斜井开挖基础面安装并做条形基础混凝土。模体的前轮在铺设好的轨道上行走，其轨距为5 m。后轮在已浇筑完成的混凝土面上行走，作用于混凝土底板中心线位置。为防止后轮对混凝土面产生压痕，采用［20槽钢垫在后轮下，［20槽钢长2 m。模体轮子行走过后拆除相应段的轨道。

2.3.3 牵引系统

牵引系统采用2套LSD液压提升系统牵引两束钢绞线提升模体。提升系统由安全夹持器、液压千斤顶、构件夹持器组成。液压千斤顶安装在中梁上，安全夹持器固定在千斤顶前的的桁架横梁上，钢绞线通过构件夹持器与滑模体相连。2个千斤顶由1台主控制台进行控制，主控制台可对千斤顶进行联动控制，也可进行单台分动控制，在需对模体校偏时采取分动方式，以保证模体平稳滑升。如需对千斤顶进行维修，先将安全夹持器锁住，再将千斤顶拆下进行维修。

3 滑模浇筑需重点注意的几个问题

斜井滑模混凝土在施工过程中由于筒仓直径较大，衬砌段钢筋为双层钢筋网，钢筋制安及预埋件安装工作量大，且由于滑模混凝土施工过程中钢筋制安、混凝土浇筑、滑模滑升、抹面修复从开仓到完成浇筑是一个不间断的动态过程，施工过程中面临诸多影响施工质量和安全的因素。因此，应严格做好斜井滑模施工质量和安全管理工作。

(1)控制好滑模的滑升速度。滑模滑升过程的控制对混凝土施工质量起着关键作用。若滑升过早过快、混凝土未达到成型强度，易崩塌掉块;若滑升太晚过慢，模板与混凝土粘结牢固，滑升可能拉裂混凝土。若要对滑模滑升速度做好控制性的掌握，首先要确保混凝土的拌和质量，并保证混凝土浇筑过程中坍落度、和易性的恒定。滑模施工前，要做好混凝土初凝及滑模试滑升的试验，精准掌握混凝土初凝及滑模滑升的时间和速度。在滑模混凝土浇筑过程中，要安排具有丰富滑模施工经验的人员负责现场施工。

(2)控制好滑模系统模板及平台的刚度及稳定性。滑模施工是一个动态滑升过程。由于筒仓直径太大，模板及平台受自重、施工荷载、混凝土及各种荷载的作用影响，容易产生变形，对整个滑升过程产生很大影响，从而影响施工质量及安全。为确保滑模系统滑升过程中的安全顺利，模板及平台的刚度和稳定性必须满足相应的施工要求。在滑模施工前，应对滑模模板及平台的刚度及稳定性进行周密的计算，组装过程中严格控制施工质量，确保滑模系统各构件的刚度及稳定性满足设计要求。在滑模施工过程中，要安排专人做好监测工作，一旦发现滑模模板及平台产生变形，要采取相应的措施及时纠正，确保将各种因素影响控制在可控范围之内。

(3)确保滑模施工过程中钢筋制安及预埋件的施工质量。滑模混凝土浇筑是一个动态浇筑过程，因此必须确保钢筋制安、预埋件安装及混凝土浇筑的施工质量及连续性。钢筋制安必须紧随滑模滑升不断跟进，故滑模施工对钢筋的连接施工工艺提出了较高要求，无论是采用绑扎、焊接，还是机械连接，施工速度和质量必须跟得上滑模的滑升需要。在滑模的滑升过程中，对于有预埋件部位的地方要引起重点关注，施工过程中应及时根据设计要求埋设各种埋件，严防出现错埋、漏埋，这就要求在滑模施工中各个工种还需做好相应的协调和配合工作。