蒲石河抽水蓄能电站引水斜井滑模施工技术

孙 磊，赵忠文，李贵祥，张文辉，张志华

（1.中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁 丹东 118002；2.辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司，辽宁 丹东 118216）

蒲石河抽水蓄能电站引水隧洞混凝土强度等级为C20W6，衬砌后直径为8.1 m。斜井在高程110 m以上为单层钢筋，在高程110 m以下为双层钢筋。引水隧洞斜井段钢筋混凝土衬砌采用全断面滑模方式进行施工。

1 滑模系统

斜井滑模采用LSD连续拉伸式液压千斤顶爬升钢绞线提升模体，钢绞线与斜洞段洞轴线平行布置。整个滑模系统由滑模模体装置、牵引机具及设施、运料小车系统等3部分组成。其详细布置见图1。

1.1 滑模模体装置

滑模模体主要由中梁、操作平台、钢筋平台、主平台 （模板）、修补平台、尾部平台及前、后支腿组成。中梁长度为15.53 m，长×宽为2.5 m×2.5 m，整体为桁架结构。槽钢采用背靠背连接，中间设置10 mm厚的加劲板和连接板。

主平台在整个平台中受力最大，整个模板为椭圆形，上口大、下口小，锥度为0.6%。模板设计腰线至顶拱模板长度为150 cm，腰线至底板模板长度为120 cm，模板厚度为6 mm。模板支撑为桁架结构，采用交叉式腹杆体系，其特点是腹杆可以承受变向荷载，提高结构的稳定性和刚度。模板与桁架接触为空间扭曲线，采用无缝钢管可保证模板与桁架贴实，保证混凝土浇筑过程中模板不会发生变形。

1.2 牵引机具及设施

牵引机具及设施主要由钢绞线及连接器、千斤顶、液压油泵、控制系统、P38轨道组成。

图1 斜井滑模系统布置

钢绞线φ15.24 mm，最小破断拉力为250 kN，每束钢绞线由8根组成。为方便施工，上弯段钢绞线采用连接器连接。两束钢绞线距离为5.0 m，锚固端锚深为15 m，锚固水泥浆水灰比为0.4。通过对模体详细受力分析，提升最大拉力为700 kN，钢绞线总计最小破断拉力为4 000 kN，提升安全系数为5.7。钢绞线强度满足滑模混凝土施工规范要求。

斜井混凝土成型尺寸精度主要由轨道安装精度控制，采用P38型轨道。测量员采用全站仪全程放线和监控，轨道支撑为 “人”字形普通桁架，施工速度较快，整体结构可靠、稳定。

液压提升机具由2台LSD1000-250型 （公称油压25 MPa）千斤顶、1台LSDB1000液压泵站 （主顶油路31.5 MPa，夹持油路10 MPa）、1套LSDKC-6控制系统及高压油管组成。

1.3 运料小车系统

运料小车系统主要由10 t变频双绳双筒卷扬机、钢丝绳、限载装置、平衡油缸及钢结构运料小车组成。

10 t变频双绳双筒卷扬机配6×19丝、φ32（钢芯）钢丝绳牵引钢结构运料小车，小车质量为4.5 t，10 t卷扬机布置在上平段。

根据SL 398—2007《水利水电工程施工通用安全技术规程》规定，对于提升设施应设置超载保护装置、限速保护装置、断绳保护装置及上、下限位装置。

（1）限载保护装置。在上弯段与斜洞段折点处设置，主要由承重传力机构 （滑轮、平台）、高精度称重传感器、控制器、称重显示仪表等4个主件组成。当小车载重超过设计标准时控制器将数据传输至显示仪上。

（2）限速保护装置。选择变频卷扬机，可根据调整卷扬机电动机频率调整卷筒转速。

（3）断绳保护装置。采用双绳双筒。为防止小车倾斜，在钢丝绳与小车连接点处设置液压平衡油缸，保证牵引小车的2根钢丝绳受力相等。

（4）限位装置。在轨道斜洞段与上弯段折点和滑模台车上设置限位开关，当小车车轮与限位开关发生接触时，限位开关切断控制柜内卷扬机电源。

2 混凝土浇筑施工过程控制要点

2.1 混凝土拌制

在混凝土拌和楼设置保温棚，对混凝土拌和系统进行全封闭保温，脚手架管外侧铺设棉被和用塑料布封闭，提高拌和楼内温度；对骨料、水泥及拌和用水进行提前预热，用锅炉加热拌和用水，提高混凝土出机温度。

2.2 洞内保温

由于斜井高差较大，冬季洞内外温差较大，空气对流较为明显。因此，对洞内需进行隔离保温。在模板上设置加热板，提高混凝土养护温度，使初凝时间减短。

2.3 混凝土运输

采用2台12 m3混凝土搅拌车进行运输，为减小混凝土运输过程中温度损失较大，对混凝土搅拌车用棉被进行保温。

2.4 调整配合比

混凝土浇筑前，在实验室进行贯入阻力试验，测试不同温度下混凝土未加外加剂和加入早强剂参数的初凝时间试验，并根据洞内实际气温情况灵活调整，选择合理参数，降低了初凝时间，保证模板滑升顺利。

2.5 滑模提升控制

在首次进行混凝土浇筑时，当浇筑时间接近混凝土初凝时间时，进行模体初滑，滑升2～3 cm左右，以防止模体被混凝土粘牢。直至模体浇满混凝土后，进入正常滑升。正常浇筑每次模体滑升为5 cm左右，浇筑速度必须满足模体滑升速度要求。

对于承重的顶拱部分，根据取得的混凝土不同时间的强度试验决定滑升时间。由于初始脱模时间不易掌握，必须在现场进行取样试验来确定。脱模强度约0.3～0.5 MPa，一般模板滑升速度不得大于10 cm/h，遵循 “多动少滑”的原则。滑升过程中，设有有滑模施工经验的专人观察和分析混凝土表面，确定合适的滑升速度和滑升时间。滑升过程中能听到 “沙沙”声，出模的混凝土无流淌和拉裂现象；混凝土表面湿润不变形，手按有硬的感觉，指印过深应停止滑升，以免有流淌现象；若过硬则要加快滑升速度。滑升过后，在用抹子将不良脱模面抹平压光。

2.6 滑模纠偏措施

轨道及模板制作安装的精度是斜井全断面滑模施工的关键。模板滑升时，应指派专人检测模板及牵引系统的情况，出现问题及时发现并报告，认真分析其原因并找出对应的处理措施。

LSD1000千斤顶设有位移传感器，主控台可采取对千斤顶分动方式进行调整。模体的水平偏差可用此调整；垂向偏差依靠精确的轨道铺设来控制。纠偏措施具体如下：

（1）滑模多动少滑。技术员经常检查中梁及模板组相对于中心线是否有偏移，始终控制好中梁及模板组不发生偏移。

（2）保证下料均匀，两侧高差最大不得大于40 cm。当下料原因导致模板出现偏移时，可适当改变入仓顺序，并借助于手动葫芦对模板进行调整。

（3）在模体中梁设一个水准管，当模体发生偏移时，可通过观察水准管判断模板偏移方向，并采取措施调整偏差。

（4）每滑升6 m对模板进行一次测量检查，发现偏移及时纠正。

2.7 抗浮处理

在下三角体混凝土浇筑过程中，因先浇筑底板部位，混凝土浮托力较大，模体上浮。为确保衬砌后尺寸满足设计要求，在台车就位时采用2条5 t导链将后支腿锁在轨道上，台车提升前将导链松开，提升结束后再将导链锁紧，如此反复进行直至进入全断面。全断面浇筑过程中，下料顺序为先顶拱和两侧，再底板。下料不应过于集中，高度须小于40cm。

2.8 混凝土控制

仓面验收之后，混凝土下料前先用水泥砂浆湿润溜槽。混凝土入仓时应尽量使混凝土先低后高进行，使混凝土均匀上升，并注意分料不要过分集中，每次浇筑高度以30 cm为宜，最大不得超过40 cm。两侧边墙及顶拱的混凝土应均衡上升，下料时应及时分料，严禁局部堆积过高，以防止一侧受力过大而使模板、支架发生侧向位移。

下料时对混凝土的塌落度应严格控制，一般在10～14 cm之间，也要根据气温等外部因素的变化而作调整。对塌落度过大或过小的混凝土严禁下料，既要保证混凝土输送不堵塞，又不至于料太稀而使模板受力过大变形，延长起滑时间。

为保证混凝土成型质量，若仓内有渗水时应安排专人及时将水排出，以免影响混凝土质量及模板滑升速度。严格控制好第一次滑升时间。滑模进入正常滑升阶段后，可利用台车下部的抹面平台对出模混凝土面进行抹面压光。

选用软轴式振捣器，避免直接接触止水片、钢筋、模板，对有止水的地方应适当延长振捣时间。在振捣第一层混凝土时，振捣棒的插入深度以振捣器头部不碰到基岩或老混凝土面，相距不超过5 cm为宜；振捣上层混凝土时，则应插入下层混凝土5 cm左右，使上、下两层结合良好。振捣时间以混凝土不再显著下沉，水分和气泡不再逸出并开始泛浆为准。振捣混凝土时应严防漏振，模板滑升时严禁振捣混凝土。

2.9 滑模安装及拆除

台车在加工预组装后，由载重汽车运至下平段，利用提前安装好的天锚组装。台车及提升系统组装和调试完毕后，利用台车千斤顶将台车提升至斜洞段，对模体进行最后的调试和纠偏。待模体滑升至上弯段起点后，进行滑模拆除。延长轨道至上平段，在上平段安装1台1 t卷扬机，并配置一台简易钢结构小车，负责运输设备和拆除模体的材料。由下而上拆除主平台，即由尾部平台开始逐层向上进行。当台车质量小于10 t时，利用上平段的10 t卷扬机将台车锁住后，将原提升系统设备拆除并运至上平段。最后，将剩余的模体全部拆除并运至上平段。

3 结语

蒲石河抽水蓄能电站斜井滑模台车结构设计合理，模体滑升时偏心力矩小，安全可靠。该系统运行连续、稳定、施工效率高，最高日进尺达到8 m。衬砌混凝土成型准确、外观质量好，有效地保证了混凝土施工质量。滑模系统的千斤顶上、下2层夹持器具有自锁和手动锁定功能，系统运行安全可靠，是高水头、大洞径、长斜井混凝土衬砌的首选方案。归纳起来，斜井应用滑模核心经验有以下几点：

（1）斜井轨道的安装要精确。

（2）务必在下平段组装台车时就将模板角度和尺寸调整准确，进入斜洞段后调整较为困难，且施工时间较长。

（3）坚持 “多动少滑”，及时总结经验。建议冬季严寒地区斜井混凝土不宜采用滑模方式进行施工。

（4）配备有经验的施工人员，把安全和质量规定落实到人，并有专业人员对液压系统和卷扬机进行定期维护保养。