滑模技术在大岗山水电站长大斜井混凝土施工中的应用

雷 宏

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概况

大岗山水电站位于大渡河中游、四川省雅安市石棉县挖角乡境内，为大渡河干流规划的22个梯级的第14个梯级电站，总装机容量2600MW。引水管道采用单机单管供水，为高压管道，4条压力管道平行布置，管道长度为304.11m～346.30m，管轴线间距34.00m，由上平段、上弯段、斜井段、下弯段及下平段组成。斜井段与水平面夹角均为60°，长度约为128m，斜井段采用C25钢筋混凝土衬砌，衬砌后净断面为直径10.0m圆形断面，衬砌厚度为100cm或80cm。压力管道布置见图1。

图1 压力管道布置

2 斜井滑模技术优势

滑模施工技术在高层建筑核心筒、剪力墙、框架梁柱和铁路、公路桥梁高墩、特殊部位墩柱已得到广泛应用；同样，在水利水电行业滑模技术凭借其优势应用也越来越广，尤其在长大斜井、竖井中应用最为广泛，而且长度越长其优势更为明显和突出。斜井采用滑模施工主要技术优势如下：

(1)斜井滑模是由专业厂家设计、制作整体滑升模板系统，一次安装就位后即可满足整条斜井浇筑的需要，与常规搭设脚手架施工方案相比，滑模机械化程度更高、施工安全更加可靠、施工工期更短、施工难度更小、施工成本更低。

(2)斜井滑模设置有操作平台、浇筑平台、模板平台、抹面平台以及尾部平台共计5个平台并随滑模同步滑升，混凝土浇筑与钢筋安装及预埋件施工等备仓工作同步进行，施工速度较快。

(3)斜井滑模浇筑为连续入仓、逐步滑升一次浇筑到位的施工方式，避免了在压力管道斜井段设置施工缝，减小了蓄水发电期间高速、高压水流对斜井混凝土衬砌结构破坏的概率，衬砌结构完整性更强。

(4)斜井滑模设置有抹面平台，在混凝土浇筑完成后可及时进行混凝土缺陷处理，大大减少了后续单独进行斜井段混凝土缺陷处理的难度、工期和成本。

(5)在滑模浇筑平台中心位置，布设旋转分料系统，基本杜绝了分料过程中撒料现象，避免后期废料清理。

3 滑模施工辅助系统

滑模施工辅助系统主要由滑模爬升系统、轨道支撑系统、材料转运系统和混凝土入仓系统等4部分组成。滑模辅助系统如图2所示。

3.1 滑模爬升系统

(1)为保证斜井滑模平稳、均衡前行，在上弯段顶部施工4束设计荷载为50t的预应力锚索作为滑模爬升轨迹，预应力锚索的设计荷载需根据滑模浇筑时的重量进行计算，其设计荷载须满足提升滑模要求。

(2)牵引锚索的施工方向与斜井轴线平行，相对位置与滑模四角吊点相吻合。

(3)滑模爬升采用4套液压提升系统牵引提升滑模模体。

图2 滑模辅助系统示意

(4)牵引锚索与钢绞线采用锚索连接器连接。

3.2 轨道支撑系统

(1)轨道选型根据滑模制造厂家针对滑模运行期间的结构计算进行。

(2)轨道支撑系统常可采用钢结构支撑或混凝土支墩两种形式，经对比分析，在保证安全、可靠的前提下，采用混凝土支墩。支墩顶面宽度50cm，底面宽度60cm，斜长2.0m/个，间距1.0m，左右侧错开布置，支墩顶面距衬砌结构线最短距离不低于25cm。上弯段下半段轨道支撑系统采用钢结构制作。

(3)轨道安装位置由测量进行精确放样，确保轨道平整度、直线度，同时必须满足《水工建筑物滑动模板施工技术规范》(DL/T 5400)中表7.4.1要求。

3.3 材料转运系统

(1)采用工字钢、槽钢、钢筋等制作用于运输斜井混凝土浇筑材料的滑运小车。

(2)滑运小车利用布设在上平洞段内左右侧的2台8t卷扬机作为动力，在滑模轨道上行走，卷扬机型号根据小车自重及最大载运重量选定。

(3)2台卷扬机共用1组钢丝绳，钢丝绳从小车底部环向穿过，使用过程中由其中1台卷扬机工作，另1台卷扬机静止不动，作为备用动力。

(4)滑运小车运行过程中，斜井上下部通过对讲机联系，同时在小车前后端部均设置限位装置。

3.4 混凝土入仓系统

3.4.1 溜管布置

从上弯段下料平台处受料斗接溜管沿斜井底板延伸至滑模操作平台上部，溜管采用φ159钢管分段制作，相互间用法兰连接，间隔30m设置一个缓降器，溜管采用架管或钢筋与系统锚杆焊接固定，并随着滑模的滑升逐节拆除。

3.4.2 溜槽布置

自溜管下口采用铁皮或薄钢板制作主溜槽接引至滑模浇筑平台中心位置布设的旋转分料系统内，主溜槽与滑模固定随滑模一并滑升。在旋转分料系统底部呈辐射状布设6～8个分溜槽至浇筑作业面下料。溜槽均采用φ48钢管搭设固定架，坡度宜为30°～40°。

3.4.3 旋转分料系统

旋转分料系统布设在滑模浇筑平台中心位置，由旋转分料板和分料斗组成，上、下部分别与主溜槽及分溜槽衔接。在分料系统中心位置竖向焊接安装一根φ50/80钢管，钢管内插一根φ32钢筋，钢筋顶部与旋转分料板焊接，分料板位于主溜槽底部，可周圈旋转，用于往不同分溜槽内分料。分料板下方为圆形分料斗，斗内按照分溜槽布设数量采用钢板进行分隔，每个区间对应一个分溜槽。采用旋转分料系统可基本杜绝分料过程中撒料现象，避免废料堆积增加滑模自重，加大滑模运行隐患，避免后期废料清理。

4 滑模安装与拆除

滑模由主架(前架、中架、尾架)、行走机构(前行走机构、后行走机构)、牵引机构、模板平台、操作平台共计5部分组成。滑模总重44t，其中主架重约12t，前、后行走机构重6.7t，牵引机构重2.9t，模板平台重14t，3层操作平台重8.5t。根据滑模结构组成及单件重量，滑模安装程序为：主架及行走系统安装→拉升至斜井段固定→自上而下进行5层平台及模板安装。拆除程序与安装程序相反，拆除位置在上弯段和上平段。

(1)在下平段利用顶拱布置吊装锚杆进行滑模主架安装；

(2)利用在斜井中部布置的吊装锚杆安装导向滑轮组，采用布置在上平段的卷扬系统做牵引，将已经拼装完成的滑模中梁拉升至斜井段，并采用卡环固定；

(3)按照自上而下的方式逐层进行平台及模板安装。

5 滑模施工要点

5.1 混凝土入仓

(1)混凝土采用C25二级配，塌落度为14cm～16cm，混凝土初凝时间为8h。

(2)混凝土浇筑通过布设在斜井底部上的φ159钢管送料系统向工作面输送混凝土，下料时首先进行顶拱处下料，而后通过旋转分料系统沿斜井四周以对称下料的方式逐层、薄层均匀下料，确保混凝土初凝时间一致，铺层厚度20cm～30cm，下料点骨料集中部位必须铲至砂浆较多部位。

(3)及时对仓内泌水进行排除，积水未抽排，不得覆盖混凝土。

(4)做好混凝土下料时间统计，统计分析混凝土滑升时间与混凝土入仓时间的强度关系。

5.2 混凝土浇筑

(1)混凝土振捣遵循“快插慢拔”原则，特别做好“渗水部位、顶拱、下料点”的振捣工作。

(2)振捣在平仓后进行，振捣棒尽可能垂直插入混凝土中，振捣第一层混凝土时，振捣棒插入混凝土之中，头部不得触及老混凝土面，但相距不超过5cm。

(3)混凝土浇筑振捣时振捣棒插入下层混凝土5cm左右，使上、下层结合良好。振捣应按一定的顺序进行，以免漏振，振捣器插入间距40cm，插入位置呈梅花形布置。

(4)严禁振捣棒直接触及模板、钢筋及预埋件。

(5)靠近模板部位辅以人工加强振捣。

5.3 滑模爬升

5.3.1 滑模滑升前提

(1)滑升过程中能听到“沙沙”声；

(2)出模的混凝土无流淌和拉裂现象；

(3)混凝土表面湿润不变形，手按有硬的感觉，并能留出1mm左右深度的指印；

(4)能用抹子抹平。

5.3.2 滑升

模板滑升必须遵循“多动少滑”的原则，一般为1h～2h二次，每次10cm～15cm，脱模强度为0.3MPa～0.5MPa(从混凝土入仓至滑出模体5h左右)。滑升速度初期不宜大于10cm/h，在操作较熟练后，可适当提高滑升速度。

5.3.3 精度控制

(1)滑升过程中执行浇一层，滑一层，测一次，纠一次的措施，做到防微杜渐，严防平台偏移，采用充水塑料软管进行自检。

(2)在滑模顶部设置基准点，滑模爬升5m左右，自上弯段采用全站仪对基准点进行测量，对比两次测量数据，看是否存在偏移，若存在偏差则采用调整混凝土入仓顺序或逐个手动液压千斤并辅以充水塑料软管进行微调，而后采用全站仪进行复检，直至合格。

(3)当在滑升过程中采用各种措施仍未能纠偏至允许偏差范围内时，必须停止混凝土浇筑，直到找出原因并提出行之有效的纠偏措施后方可继续滑升。

6 异常情况的处理

6.1 常规质量缺陷处理

(1)混凝土水平裂缝或被模板带起：①纠正模板的倾斜度，使其符合要求；②加快提升速度，并在提升模板的同时，用木锤等工具敲打模板背面，或在混凝土的上表面垂直向下施加一定的压力，以消除混凝土与模板的粘结，当被模板带起的混凝土脱模落下后，应立即将松散部分清除、需另外支模，并将模板的一侧做成高于上口100mm的喇叭口，重新浇筑高一级强度等级的混凝土，使喇叭口处混凝土向外斜向加高100mm，待拆模时，将多余部分剔除；③纠正结构偏差时缓慢进行，防止混凝土弯折；④经常清除粘在模板表面的脏物及混凝土，保持模板表面的光洁，停滑时，可在模板表面涂刷一层脱模剂。

(2)混凝土的局部坍塌：对已坍塌的混凝土，应及时清除干净。然后在坍塌处补浇比原标号高一级的干硬性豆石混凝土(同品种的水泥)，修补后，将表面抹平，做到颜色及平整度一致。当坍塌部位较大或形成孔洞时，另外支模补浇混凝土，处理方法同“混凝土水平裂缝或被模板带起”作法。

(3)表面鱼鳞状外凸：①纠正模板的倾斜度，适当加强模板的侧向刚度；②严格控制每层混凝土的浇筑厚度，尽量采用振动力较小的振捣器，以减小混凝土对模板的侧压力。

(4)混凝土缺棱掉角：①模板的角模处设计采用了圆角，并严格控制角模处模板的锥度在0.1%～0.3%范围内，以减小模板滑升时的摩阻力；②严格控制振捣器的插入深度，振捣时不得强力碰动主筋，尽量采用频率较低及振捣棒头较短(如长度为25cm～30cm)的振捣器。

(5)保护层厚度不匀：①在滑模上焊接制作钢筋安装样架，保证混凝土保护层厚度；②混凝土浇筑时不得直接向模板一侧倾倒混凝土，避免混凝土局部挤压造成钢筋外凸。

(6)蜂窝、麻面、气泡：①改善振捣质量，严格掌握混凝土的配合比，控制石子的粒径；②混凝土接搓处继续施工时，先浇筑一层按原配合比减去石子的砂浆或减去一半石子的混凝土；③对于已出现蜂窝、麻面、气泡及露筋的混凝土，脱模后立即用水泥砂浆修补，并用木抹搓平，做到颜色及平整度一致。

6.2 滑模纠偏处理

滑模纠偏采用渐变方式，一次纠偏不能过大，模板纠偏采用先调整水平再纠正位移和扭转，每滑升1m纠正位移值不大于10mm。

(1)模板每次组装后，测量人员对模板中心及形体进行核查，杜绝模板一投入使用就开始纠偏。

(2)在滑升过程中，每上升1m，测量人员对模板上口进行校核，并将测量结果及时通知混凝土施工人员及滑模运行人员，以便根据测量情况采用纠偏措施。

(3)测量人员在再次校模时，在距模板下口约50cm成型混凝土面上，放出井面控制点，混凝土施工人员以此为参照基准，从模板围圈中心绷线与此进行校核，随时掌握模板中心与成型混凝土中心偏差情况。

(4)下料顺序正常情况下是对称布料，当模板发生偏移时，可调整布料方式，对模板向外偏移大的部位先行下料，保证模板不至因下料不均而继续偏离设计线。

(5)混凝土施工队内设有专职纠偏人员，对测量结果进行分析，对控制点进行监控，对模板、千斤顶、液压系统进行维护，保证液压系统及千斤顶的完好率，完成滑升及纠偏工作。

(6)当滑升过程中采用各种措施仍末能达到纠偏目的时，则必须停浇，只有在找出原因并提出行之有效的纠偏措施后，才能重新滑升。

6.3 滑模停滑处理

(1)混凝土浇筑应保持连续性，如因故停止且超过允许间歇时间(一般为4h～6h)，则按照施工缝处理，若能重塑，仍可继续浇筑混凝土。

(2)停滑后，滑模继续滑升防止混凝土与模板粘接，将模板提升至与混凝土面保持30cm左右的搭接。对钢模进行检修，清除面板上附着水泥浆，涂刷脱模剂，然后再将模板复位。复位前，必须把顶层模板上口的砂浆清除，使接缝严密。并冲洗溜管、溜槽，清除模板上灰浆。

(3)混凝土施工缝处理待混凝土初凝后，表面用压力水冲毛或人工凿毛。混凝土强度未达到设计强度之前，不得进行下一层混凝土浇筑的准备工作。在浇筑下一层混凝土前，先铺一层2cm～3cm厚的高一标号水泥砂浆。

7 结语

(1)大岗山水电站引水斜井采用滑模施工技术，对滑模爬升系统、轨道支撑系统、混凝土入仓系统等辅助系统进行优化，对滑模混凝土浇筑要点进行分析和严格控制，保证了施工安全、确保了衬砌质量、缩短了工期并带来可观的经济效益。

(2)滑模施工技术虽然施工进度快、机械化程度高、混凝土质量好但对前期辅助系统的安装质量和精度要求高，并且滑模施工具有非常强的连续性，施工过程中钢筋制安、预埋件安装、混凝土浇筑及模板提升等多工序流水作业，一旦某个环节出现问题将导致整个系统瘫痪，严重时甚至会出现质量和安全事故。因此，采用滑模必须做好充分的前期技术策划、资源组织准备工作和提升施工管理水平。