水电站短斜井混凝土衬砌滑模设计与施工控制

刘 斌

(辽宁省大连水文局，辽宁大连 116023)

水电站短斜井混凝土衬砌滑模设计与施工控制

刘 斌

(辽宁省大连水文局，辽宁大连 116023)

本文结合白石水库电站尾水系统斜井混凝土衬砌施工，分析了短斜井滑模体组成及其主要部件设计方案，介绍了混凝土衬砌施工技术控制要点，并针对工程施工常见的滑模体偏移问题提出了几种有效的纠偏措施。工程实践表明：该斜井滑模施工工艺具有工效高、工期短、质量好、施工安全等优点，在保证混凝土衬砌施工质量的基础上大大缩短了施工周期，节省了施工成本。

水电站；短斜井；滑模设计；施工技术

1 工程概况

白石水库电站位于辽宁省北票市境内，电站设计水头为13.74m，装机容量可达到1890kW。水电站主要包括上水库、输水系统、地下厂房、开关站及下水库等工程。

下水库包含4条尾水隧洞，4条隧洞平行布置。隧洞设计断面均为圆形。考虑工程地质条件与施工因素，设计不同的隧洞开挖断面，1号和4号为马蹄形，断面尺寸7.80m×8.20m；2号和3号开挖断面为圆形，隧洞半径均为3.90m。斜井直线段长度为52m，轴线段的倾角为度，混凝土衬砌厚度控制在50cm，保证隧洞断面内径不小于6.80m。为尽可能降低施工对工程管理带来的影响，经过方案比选，设计采用滑模施工技术对斜井混凝土进行衬砌施工（见图1）。

图1 斜井混凝土滑模衬砌施工循环

2 短斜井滑模体设计

滑模体主体结构主要包括模板、框架、提升和行走装置、操作平台以抹面平台等，主体结构采用钢结构，结构件之间连接采用焊接处理。

2.1 模板

滑模模板材料为3mm厚钢板，单模板宽度35cm，整体高1.50m，锥度控制在0.50%左右。模板背部围檩采用角钢焊接而成，为便于拆卸，模板间均采用螺栓连接，因工程滑模系统体型小、质量轻，螺栓连接完全满足要求。

2.2 框架结构

滑模体框架结构主要包括围圈、中梁以及桁架［框架结构见图2（a）］。围圈作用为加固与支撑模板，保证模板的整体性。工程围圈材料选择槽钢，单个围圈由段槽钢组成。围圈在模板上下两个方向共布置9道，上下道围圈距周边的模板口需有一定的间距，分别控制在20cm和10cm，视情况适当进行调整；围圈与模板接触处采用焊接方式进行处理，并用角钢加固。相邻两围圈之间需布置8道桁架，并通过螺栓进行连接稳定。桁架主体结构包括主筋、主肋和斜肋，材料均为角钢，但不同部位角钢型号有所差异［见图2（b）］。中梁结构包括圆架和纵向槽钢，长度为9m，直径为1.20m。单榀圆架的外圆可由槽钢弯曲制作而成，内部通过角钢或钢板进行支撑加固。圆架之间沿周设置8根均匀分布的槽钢，两端分别与圆架进行连接［1］。

图2 框架结构部件

2.3 提升与行走装置

滑模提升采用连续拉升液压千斤顶拔钢绞线的方式，提升装置由两台千斤顶以及液压油泵、钢绞线、安全夹持器、承重架以及隧洞顶部锚索组成。连续拉升液压千斤顶为动力装置，安装于滑模体两侧腰线位置，距中心2.40m。每台千斤顶既能够配合作业，又能够单独对施工作业进行调整。各千斤顶顶部，分别与6根钢绞线进行连接，可实现对滑模体轴向的牵引，底部通过块形钢板焊接在承重架上。承重架由工字钢和钢板焊接而成，两端与桁架进行焊接加固。行走装置主要包含三部分，其分别为轻轨道、前引轮和前后双轮结构的后承重轮。后承重轮直接在混凝土面上行走，为避免其压坏混凝土面，在其路面上铺设铁板。

2.4 操作平台与抹面平台

除上述结构外，操作平台、抹面平台也是滑模体重要的结构部件。操作平台的作用主要是对整个滑模系统进行控制，其结构包含提升系统设备、电源和其他附属设施。抹面平台的作用主要是在混凝土衬砌完毕后，为工人提供适当的空间平台对混凝土进行养护、检查与修补［2］。抹面平台位于模体底部，采用角钢和钢板焊接而成。

3 滑模混凝土衬砌施工关键技术

3.1 滑模体组装

滑模体组装在下平洞段进行，完毕后通过顶部LSD千斤顶牵引至斜井直线段与下弯段分缝位置。然后进行调试运行、测量纠偏，达到设计条件后方可进行下一步施工作业。

3.2 分料系统安装

滑模体安装调试结束后，需安装下料滑槽与分料系统，其结构如图3所示。滑槽由多节弯曲铁皮拼接而成，每段长度为8m，在段与段铁皮之间以及前沿分别设有缓冲段、缓冲板。滑槽固定依靠顶部安装的锚杆，通过钢筋进行焊接固定。滑模体中梁顶部设置一转料斗，下方设8个分料槽，可实现隧洞四周的同步下料。

图3 分料系统结构

3.3 混凝土浇筑

搅拌好的混凝土首先运输至卸料平台，并直接通过滑槽、转料斗、分料槽送到滑模体四周进行浇筑作业。为保证隧洞四周混凝土衬砌施工的同步性，下料入仓需对称。混凝土采用分层浇筑方式，分层厚度一般控制在25～30cm。混凝土浇筑首先在直线段下三角进行，施工中应采取有效措施避免滑模体上浮。每次施工循环升模前，混凝土应浇筑至模板高度的2/ 3，模板的上边缘留出一定的间隙，一般为30～50cm，以确保浇筑混凝土的整体性。每层混凝土强度符合标准后进行升模作业，第一次滑升作业，滑升距离控制在3～6cm，同时检查混凝土脱模质量。正常滑升阶段，每次滑升高度控制在30cm以内，间隔时间控制在90min，可根据工程实际情况进行调整［3-5］。如若混凝土浇筑未出现任何异常情况，便可按照设计方案进行循环浇筑作业。

4 滑模体纠偏措施

滑模体变形是混凝土滑模衬砌施工较为常见问题，造成滑模体偏移的原因有千斤顶工作不同步、操作盘受力不均、入模不对称等。常见的滑模体纠偏措施如下：

a.滑模体所安装的千斤顶安装有位移传感器，将其提供的数据与设计值进行比对，实时进行调整。为避免位移传感器灵敏度下降，施工中应及时进行检查与校准。

b.应尽可能保证操作盘的受力均匀，避免载荷分布不均而引起模体变形。

c.严格控制混凝土浇筑顺序，依次为顶拱、边墙和底板，这种方式能够有效避免模体上浮情况的发生。浇筑过程中还应控制滑模体的滑动方向，均衡浇筑。如浇筑过程中发生偏移，可通过调整浇筑顺序的方式逐步进行纠偏。

d.滑模的纠偏观测系统主要包括激光导向仪和水准管。激光导向仪有3台，分别布置在斜坡两侧腰线位置和斜坡与上弯段的连接处；水准管有4个，安装在模板的内侧。如激光偏离最初设定的控制点，则会有相应的警示，表明滑模体已经发生偏移，需采取纠正措施。滑模体纠偏通常采用千斤顶自身纠偏的方法，并通过水准管进行测量控制。滑模体结构中千斤顶数量较多，在纠偏过程中先关闭千斤顶，滑升2～3m行程；此后，打开关闭的千斤顶，循环滑升同样的行程多次，直至滑模体恢复设计安装要求。滑模体纠偏应保持适当速度，避免速度过快引起其他不良变形现象。在特殊情况下，也可以借助外力进行滑模体纠偏［6-8］。如果模板的变形情况较轻，可直接用撑杆加压进行恢复，否则需要拆除修复。

5 结 语

白石水库电站滑模体牵引采用连续拉升液压千斤顶拔钢绞线方式，并与框架模体和分料入仓系统组成滑模系统。与常规滑模衬砌施工相比，白石水库电站尾水系统滑模体采用框架结构，结构稳定性好，造价低；结构简单，占有体积小，重量在15 t左右，比一般长斜井模体重量约轻45t。结构部件通过螺栓进行连接，拆装简便快捷，一个拆装周期仅为20天。日均滑升速度在6.47m以上，混凝土施工质量满足设计要求，值得类似短斜井混凝土施工工程借鉴。

［1］ 刘剑，郑振，吴志刚.短斜井混凝土衬砌滑模施工技术［J］.施工技术，2010（6）：38-40.

［2］ 常焕生，曲建军，金晨.LSD斜井滑模系统的设计要点及应用［J］.中国水利，2005（10）：31-33.

［3］ 常焕生.LSD斜井滑模施工技术［J］.水利水电技术，2008（12）：4-9.

［4］ 劳俭翁.黑麋峰抽水蓄能电站长斜井滑模及灌浆施工新技术［J］.水力发电，2011（2）：34-37.

［5］ 杨跃斌，夏松雨.惠州抽水蓄能电站斜井滑模混凝土衬砌施工［J］.水力发电，2009（4）：51-53，61.

［6］ 杜晓虎.水电站有压隧洞及调压井混凝土衬砌施工技术探析［J］.水利规划与设计，2015（1）：80-82.

［7］ 柴喜洲，张耀威.糯扎渡水电站右岸泄洪洞混凝土模板施工方案研究［J］.水利水电技术，2014（3）：16-20，23.

［8］ 廖湘辉，周恒，赵楚，等.巴基斯坦N-J水电工程调压竖井滑模的设计与施工技术［J］.水利水电技术，2016（1）：67-70，75.

Control on Design and Construction of Short Inclined Shaft Concrete Lining Slip form of Hydropower Station

LIU Bin
（Liaoning Dalian Hydrographic Office，Dalian 116023，China）

In light of construction of inclined shaft concrete lining of tailrace system of Baishi reservoir hydropower station, this paper analyzes the composition of short inclined shaft slipform and design scheme for its main components,and introduces controlling essentials on concrete lining construction technology.And based on common slipform excursion problems appearing in engineering construction,it puts forward several effective corrective measures.Engineering practice shows that this inclined shaft slipform construction technology features high efficiency,short construction period,good quality,safe in construction,etc.and on the basis of guaranteeing concrete lining construction quality,the construction period is greatly shortened and construction cost is saved.

hydropower station;short inclined shaft;slipform design;construction technology

TV554.14

B

1673-8241（2016）12-0018-03

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.12.005