滑模技术在水工建筑物工程中的应用_李光前.pdf

110 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）滑模技术在水工建筑物工程中的应用李光前，王帅兵，靳小兵（中国水利水电第三工程局有限公司，西安 710000）摘 要：文章以新疆阜康抽水蓄能电站EPC总承包工程为背景，对滑模结构设计、施工方法、拆除转场、施工质量以及工期效益等多方面进行分析和总结，论述了滑模施工技术在下水库进/出水口闸门井混凝土工程中的应用，并取得了良好的技术经济效益，为滑模施工技术在水电工程施工建筑领域的推广使用积累了宝贵的经验。关键词：蓄能电站；闸门井；混凝土；滑模；设计；施工中图分类号：TV698.2文献标识码：B1 工程概况新疆阜康抽水蓄能电站为日调节抽水蓄能电站，工程位于新疆昌吉州阜康市境内。工程为一等大（1）型工程，枢纽建筑物主要有：上水库主坝混凝土面板堆石坝、上水库库尾副坝工程、上水库库盆工程，下水库混凝土面板堆石坝、库尾拦沙坝、下水库泄洪排沙洞/导流洞、下水库放空洞、补（充）水工程，上、下水库电站进/出水口、输水隧洞、地下发电厂房和地面开关站工程，上、下水库沟谷泥石流拦挡设施等建筑物。电站装机容量 1200MW（4300MW），选用机组台数为 4 台，单机容量为 300MW 的立式单级可逆混流式水泵水轮机。下水库进/出水口采用一洞两机的布置方案，总宽度为 56.2m，共设两个岸坡竖井式进/出水口，平行布置，中心间距为 27.5m。下水库进/出水口由防涡梁段、调整段、扩散段、闸室段组成。2 滑模设计根据下水库进/出水口闸门井体型结构，滑模设计由内、外两侧组成，内侧模板轮廓尺寸8.63m（横向 纵向），外侧模板轮廓尺寸 1414m（横向 纵向），外侧滑模与内侧滑模间采用高架梁连接为整体。为便于模板组装、拆卸及滑升，减小混凝土摩擦阻力，模板设置成锥形体形式，内模上口大于下口，外模上口小于下口。提升架选用“F”型架，“F”提升架与桁架梁焊接，使用角钢加固。滑模盘分为操作盘和辅助盘，为保证操作盘的强度和刚度，选用 70707 角钢加工制作成复式桁架梁（截面尺寸 100cm100cm），桁架梁宽 100cm，高 100cm。在桁架梁上铺=2.5mm 钢板形成操作平台。选用 HY-100 型千斤顶，设计承载能力为10t，支撑杆数量与千斤顶数量匹配，共设置 36 个，其中内模部分 12 个，外模部分由 6 个变为 24 个。支撑杆轴线与千斤顶轴线保持一致，偏斜度允许偏差 2%。同一高度上支撑杆接头数应总数的 1/4，因此第一批埋入混凝土内支撑杆长度规格分为 4种，分别为 3m、4m、5m、6m，错开布置。正常滑升时，每根爬杆长 3.0m，要求平整无锈皮，当千斤顶滑升距爬杆顶端350mm 时，采用焊接方法接长钢管支承杆。焊接方法：钢管上端平头，下端倒角 245；接头处进入千斤顶前，先点焊 3 点以上并磨平焊点，通过千斤顶后进行围焊；接头处加焊衬管，衬管长度应200mm。辅助系统包括混收稿日期 2022-12-26作者简介李光前（1977-），男，陕西西安人，高级工程师，研究方向为水利水电施工技术；王帅兵（1992-），男，河南洛阳人，助理工程师，研究方向为工程技术；靳小兵（1991-），陕西蓝田人，工程师，研究方向为工程技术。文章编号:1007-7596（2023）01-0110-03DOI:10.14122/ki.hskj.2023.01.025 111 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）凝土预埋件、预埋管处理和养护、偏差测量、水平控制测量等装置。中心测量需要有测量队提供每天测一次滑模偏差数据。由滑模技术员利用水准仪或水平管、重垂线测量，观察模体的水平位移，进行模体校正1。3 滑模施工3.1 总体施工方案下水库 1#、2#进/出水口闸门井 EL1746.5EL1773.75m 采用滑动模板进行浇筑施工，滑模盘模板采用厚度为 5mm 钢板及 505 角钢制作而成，滑模盘采用 70707 角钢加工制作成复式桁架梁，内盘及外盘同时进行起滑，滑模高度为1.2m。钢筋、门槽预埋钢板、通气孔模板等随滑模上升进行安装。浇筑采用 8m3 混凝土罐车进行水平运输，HBT60 泵机+布料机入仓方式，70/100振捣器平仓振捣，局部采用 50 振捣器振捣。3.2 起滑面处理滑模组装前，完成 EL1746.5m 高程混凝土面凿毛和冲洗工作。3.3 测量放线待底面冲洗干净，达到组装条件时，进行测量放线工作，由测量队给出设计轮廓线和十字中心线。3.4 滑模组装利用布置在 EL1736.50m 岩坎平台 TC8039 型塔机将滑模整体放至闸门井周边回填面上进行组装。组装完毕进行验收后，完成钢筋绑扎和千斤顶、爬杆安装，模板封堵。3.5 工作面悬吊系统形成施工现场需敷设一趟 325+110 电缆，提供380 伏电源，为确保滑模施工顺利进行，不发生砼粘模事故，电缆随门槽内部上引至滑模盘处，并针对特殊情况现场设置一台 200kW 发电机作为备用电源。3.6 钢筋制安钢筋在钢筋加工场地内加工完成后，水平运输利用汽车吊装车，板车运输至进水口材料堆放平台，垂直运输利用塔机吊放至滑模盘面上。前期钢筋施工从模板底部一直绑扎至提升架横梁下部，起滑后，采用边滑升边进行钢筋安装平行作业的方式，钢筋绑扎超前混凝土30cm左右。钢筋绑扎、混凝土浇筑、滑模滑升等工序平行作业连续进行，为使钢筋的安装速度能满足滑模的要求，竖向钢筋接头采用套筒连接，水平钢筋接头采用套筒或焊接。3.7 预埋件安装滑模施工段闸门井门槽插筋主要为 C25 螺纹钢筋，插筋外露长度 25cm，锚固一起混凝土 90cm。为确保闸门井混凝土连续滑升，门槽插筋埋件EL1746.5mEL1773.75m 段调整为预埋埋板形式，钢板厚度为8mm，一、二期混凝土内锚筋长度不变，锚筋与钢板焊接。结合门槽插筋分布，两排插筋处设置 30cm、40cm（长）10cm（宽）钢板2。3.8 混凝土运输滑模施工用混凝土由下水库 HZS120 型拌和站提供，混凝土运输包括水平运输和垂直运输，水平运输采用 8m3 混凝土罐车运到现场，垂直运输采用布置在 EL1728m 底板的 HBT60 泵机顺门槽接泵管至仓内的布料机下料。3.9 施工强度分析闸门井滑升范围内浇筑面积 171.35，滑模按照每层铺料厚度 0.3m 计算。则每层需混凝土V=0.3171.35=51.41m3。1）拌和强度计算：下水库 120 拌和系统设计生产强度 120m3/h，实际机械生产利用率取 0.7，则生产效率为：1200.7=84m3/h。综 上 所 述，生 产 强 度 84m3/h 所 需 强 度51.41m3/h，满足闸门井滑模施工。2）入仓强度计算：闸门井滑模施工期间配置 6 台 8m3 罐车，施工现场距离下水库拌和系统约 3.5km，8m3 混凝土运输车从下库拌和站至施工现场约 30min。则：628=96m3/h，考虑罐车运输过程影响，按 80%计算则实际运输强度：960.80=76.8m3/h。则运输强度满足要求。采用 HBT60 泵机泵送混凝土入仓，泵机理论工作效率 60m3/h，按照目前工地混凝土泵机泵送经验，目前 HBT60 泵机实际工作效率 40m3/h。闸门井每层理论覆盖所需时间为=51.41/40=1.29h（约77.4min），考虑现场施工时人员振捣及布料机布料对其影响，覆盖完一层所需时间取 T 覆盖=1.67h（约 100min）。1#、2#闸门井 4 月份和 5 月份进行滑模浇筑，根据阜康气象站气象要素得知历年 4 月、5 月平均 112 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）气温分别为 11.8、18.7，查新疆阜康抽水蓄能电站输水发电系统混凝土施工技术要求（第 D 版）得知，混凝土浇筑时根据现场气温，混凝土允许间歇时间 T允许=135min。则 T 覆盖 T允许。综上所述，现场配置满足滑模施工要求。4 滑模系统转场 4.1 布料系统转场布料系统在滑模滑升至 EL1773.75m 高程后进行拆除，先拆除布料机，再拆除泵管。泵管分节拆除，布料机从与内模加固部位拆除，塔机辅助进行。作业人员利用旋转楼梯上下作业，人工钢丝绳栓紧拆卸物料，控制吊点部位，保证起吊平衡。滑模上升至 EL1773.75m 时，进行受料平台拆除，电焊机切割锚固点，塔机吊钩栓紧拆卸物料。拆卸过程时下方不得有人，确保施工安全3。4.2 滑模模体拆除当混凝土浇筑到设计高程，将模体滑空，模体拆除均采用塔机进行作业，模体总重量约 28t 左右，将外模及三孔分解后，外模重约 16t，内模约 12t，1#闸门井滑模施工完成后将滑模内模与外模拆除后用塔机吊至 2#闸门井起滑点部位进行重新组装。5 施工进度计划根据阜康抽水蓄能电站2022年施工进度计划，对下水库进出水口混凝土施工进行了初步的安排，根据现场实际情况下库进出水口闸室段 1#、2#闸门井混凝土施工工期安排，下库进/出水口闸门井施工进度计划，见表 1。表 1 下库进/出水口闸门井施工进度计划序号施工部位开始时间结束时间工期/d施工方式11#闸室段 EL1746.5 EL1773.752022.05.012022.05.3131滑模2拆除、安装2022.06.012022.06.1010塔吊32#闸室段 EL1746.5 EL1773.752022.06.112022.07.1030滑模6 应用情况滑模技术在阜康抽水蓄能电站下水库 1#、2#进/出水口闸门井混凝土施工中得到了良好的应用，包括进度、质量、安全，环保等方面。闸门井滑模施工实际开工时间为 2022 年 5 月 1 日，完工时间为 2022 年 6 月 18 日，滑模施工总工期比原计划工期缩短 23d，其中滑行时间 1#、2#闸门井各缩短10d，转场时间缩短 3d，工期效益显著；施工质量可控，滑模的连续施工减少了施工缝，使建筑物整体性更加平顺、线性更加流畅，滑行后人工抹面/修补施工,避免了蜂窝、麻面、流沙等外观质量缺陷的产生，成品外观质量好；滑动模板四周有操作平台、辅助平台以及防护栏杆，组成一个良好的围护结构，最大程度上保证了施工人员的安全，且操作简单、运行稳定、安全可靠、便于运输，安装和拆除；滑模技术节能环保，不会对环境造成污染，符合当今施工新形势的要求。7 结 语建筑物滑模技术提供了一种高效、便捷、低成本的施工方法，该技术已运用到本工程的调压井洞衬、电缆竖井洞衬以及进/出水口防涡梁段中墩混凝土施工中，滑模技术的全面推广将为水工建筑物混凝土施工带来巨大的工期效益并降低施工成本。参考文献：1 梁海洋.浅谈滑模施工质量控制 J.四川水利发电,2010(10)增 2:28-30.2 吕学泽，任浩杰.浅议某工程滑模施工 J.建材与装饰,2013(01):108-110.3 申学静，马跃.出线竖井滑模施工技术浅谈 J.河北水利,2012(11):272-274.