溪洛渡水电站左岸引水压力管道深竖井混凝土施工技术

谭 华

(中国能源建设集团有限公司安全质量环保部 北京 100029)

唐明酉

(溪洛渡施工局工程技术部 永善 657300)

1 工程概况

溪洛渡水电站左岸地下电站采用单机单管供水，设有9条引水压力管道，平行布置，编号为1～9号。引水压力管道上游与进水口(岸塔式结构)相连，下游接厂房机组。每条引水压力管道由上而下分为上平段、上弯段、竖井段、下弯段及下平段。其中竖井段管道开挖洞径11.8m，管道内径10m，为钢筋混凝土衬砌结构，衬砌厚度0.90m，9条竖井深为95.219～104m不等。

2 主要施工程序及施工布置

2.1 主要施工程序

根据引水压力管道节点工期要求，9条压力管道竖井段混凝土分为3组施工，配置3套滑模系统周转使用:9号、8号、1号竖井→7号、5号、6号竖井→2号、4号、3号竖井。单条竖井的混凝土衬砌滑模施工工艺流程如下:施工准备(含竖井底部2m高混凝土浇筑)→滑模安装→井身段钢筋绑扎→埋件安装→仓面清理→仓位验收→混凝土浇筑→滑模初次滑升→滑模正常滑升→滑升结束→滑模拆除。

竖井底部2m高井圈混凝土和下弯段混凝土最后一段一起浇筑，作为竖井滑模支撑平台，并将大吊盘下放到下弯段支撑排架上作为滑模安装操作平台。同时为了方便后期上弯段混凝土浇筑，在井口预留50cm作为上弯段支撑钢平台搭设空间。

2.2 主要施工布置

2.2.1 提升系统布置

根据压力管道竖井段整体规划，结合竖井混凝土施工特点，主要采用10t卷扬机提升φ9.5m大吊盘作前期准备工作，5t双卷扬机提升吊篮作为作业人员和材料上、下井。

在开挖阶段已经形成了10t、5t、3t三套卷扬机提升系统，10t卷扬机配 φ28mm钢丝绳提升大吊盘(φ9.5m圆形)，5t卷扬机配φ18mm钢丝绳提升小吊篮，3t卷扬机配φ12mm钢丝绳吊配重块。竖井混凝土施工期间主要沿用原有系统，新增一台5t卷扬机配φ18mm钢丝绳系统，与原有5t卷扬机前后高低布置，组成双卷扬系统(双卷扬的型号和性能要一致，保持同步)。10t卷扬机提升大吊盘用作前期基岩面的清理及下料系统的安装，完成后大吊盘下放到下弯段排架上，作滑模安装平台使用，在滑模施工完成拆除后，大吊盘吊起作为灌浆施工平台。

小吊篮设计尺寸为:长×宽×高 =2.0m×1.4m×2.0m，主要采用［12槽钢焊接框架，下部1.2 m高的四周用1mm白铁皮圈封，侧面设一0.75m×1.2m的活动门，四角设吊钩(φ32mm圆钢)。由于钢筋材料为6m左右，为防止钢筋外翻，在小吊篮上三面用［10槽钢焊接1.0m高钢筋支架，另一面在距离吊篮底部约30cm高位置留30cm×30cm的钢筋卸料口。

2.2.2 钢平台布置

为了满足作业人员、施工材料下井，需要在压力管道上弯段搭设施工钢平台及梯道，作为提升系统和上弯段之间的连接通道。钢平台按均布荷载值为1000kg/m2设计，布置在上弯段结束断面上方11.50m处，主梁及斜撑为I20a工字钢，临墙侧通过锚筋(φ25mm 螺纹钢，长2.0m，入岩1.5m)固定在混凝土基座上;次梁为［10槽钢，间距60cm;平台铺板为δ=10mm花纹钢板或经过防滑处理的普通钢板;周边护栏封闭，高1.2m，φ48mm钢管焊制。钢平台与上弯段设置1.00m宽的钢爬梯人行梯道。

2.2.3 下料系统布置

根据压力管道结构特点，为减少堵管几率，下料系统由上部滑槽和下部溜管组成。

供料点设在上弯段起点位置附近，钢平台以上至供料点设置溜槽，并布置于上弯段人行钢爬梯旁边，方便清理控制，溜槽末端设置受料斗(料斗上铺设φ10@5cm×5cm网格钢筋形成过滤网，防止超径石块进入溜管，发生堵管)。

钢平台以下至滑模分料平台间沿岩壁布置φ200mm溜管，每条竖井布置一趟溜管，溜管上每隔15m设置一个H形防离析缓冲器，其中首节缓冲器安装位置距离溜管上口距离不大于9m，并在末端出料口设弯头作为缓冲。为了便于溜管的安装和拆除，溜管的长度按3m一段进行制作。溜管利用岩壁外露的系统锚杆固定牢靠，并用φ18mm钢丝绳将溜管串联固定在井壁的系统锚杆上作为应急。

3 主要施工方法

3.1 滑模设计

竖井采用爬杆埋升式滑模技术。滑模自上而下分别由分料防护平台、滑升平台、定型钢模板、下部抹面挂平台以及液压爬升系统等几个部分组成。滑模具体结构布置详见下图。

滑模结构布置图

定型钢模板为圆弧形散装模板，单块高度为1.2m，宽度为0.6m，通过围圈和挑梁与提升架联接。整套滑模由20个L形提升架通过24台QYD—100型液压千斤顶提升。

3.2 滑模施工准备

滑模混凝土施工具有很高的连续性要求，必须做好充分的准备工作，以保障混凝土施工的顺利进行。

滑模施工前，应完成下料系统安装、渗水处理、测量控制点的布置、施工风水电管线(路)检修、上弯段部位的浮渣清理、卷扬机系统检修维护保养以及防护栏杆加固等各项施工准备工作。

还需要自上而下对竖井井壁用高压水进行冲洗，对存在局部欠挖部位进行处理。

3.3 滑模安装

滑模利用φ9.5m大吊盘作为安装平台，由卷扬机系统下放材料。其主要安装顺序:

搭设安装平台(φ9.5m大吊盘)及临时脚手架→提升架→中心鼓圈→辐射梁→内环梁→外环梁→平台斜撑→挑梁→围圈→模板→中心拉杆→铺板→液压系统→动力安装→上部防护平台搭设→料槽布置→下挂抹面平台(滑模上升2m左右施工)。

3.4 模板滑升

滑模施工分为初始滑升、正常滑升和完成滑升三个阶段。滑模施工初始阶段的混凝土分层浇筑至60～70cm高度，然后开始进行模板的试滑升。正常滑升阶段时，混凝土浇筑高度应控制在模板上口以下50～100mm处，并应将最上一道横向钢筋留置在外，作为绑扎上一道横向钢筋的标志。

3.4.1 初始滑升

初滑升时一般连续浇筑2～3个坯层(高度约60～70cm)，当混凝土达到初凝至终凝之间(即底层混凝土强度达到0.3～0.35MPa时)即可进行试滑升。试滑升是为了观察混凝土的实际凝结情况，以及底部混凝土是否达到出模强度，试滑升时，滑升要缓慢进行，将模板提升5cm左右，同时检查脱模时间是否合适，如混凝土出模后不塌落，又不被模板带起(指压有痕，但不黏手)，则可进行初滑升。初滑升阶段一般一次提升20～30cm。由于初始脱模时间难于掌握，因此，必须在现场进行取样试验确定。

滑升过程中对液压装置、模板结构以及有关设施的负载条件作全面的检查，发现问题及时处理。因全部荷载由爬杆承受，应重点检查爬杆有无弯曲情况、千斤顶和油管接头有无漏油现象、模板倾斜度是否正常等。

3.4.2 正常滑升

滑模经初始滑升并检查调整后，即可正常滑升。正常滑升时应控制滑升速度为10～20cm/h，每次滑升20～30cm。滑升时，若脱模混凝土尚有流淌、坍塌或表面呈波纹状，说明混凝土脱模强度低，应放慢滑升速度;若脱模混凝土表面不湿润，手按有硬感或伴有混凝土表面被拉裂现象，则说明脱模强度高，宜加快滑升速度。

在模板正常滑升期间，所有的千斤顶应充分地进、回油。如出现油压升高且液压千斤顶顶升出现异常情况时，应立即停止提升操作，检查原因并及时进行处理。在滑升过程中，操作平台应保持水平，提升中各千斤顶的相对高差不得大于20mm，且相邻两个提升架上千斤顶的升差不得大于10mm。为了控制操作平台的水平，应在滑升过程中随时进行有效的水平度的观测，以便及时采取调平措施纠正水平升差。与此同时，也应随时检查和记录结构垂直度、扭转及结构截面尺寸等偏差数值，并采取相应的纠正措施。

正常滑升阶段的混凝土浇筑与钢筋绑扎、模板滑升施工等各道工序之间应相互交替进行，紧密衔接以保证施工顺利进行。在滑升过程中，应及时清理粘结在模板上的砂浆。

3.4.3 完成滑升

当模板滑升至距终止高程约1m左右时，滑模即进入完成滑升阶段。此时应放慢滑升速度，准确找平混凝土，以保证顶部高程及位置的正确。

混凝土浇筑结束后，模板继续上滑，直至混凝土与模板完全脱开为止。在此阶段必须严格控制滑模滑升的速度。

3.5 滑模控制及纠偏措施

滑模发生偏移由两种原因造成:ⓐ模板内混凝土的侧压力不均衡而使模板发生偏移;ⓑ千斤顶不同步而造成模板产生倾斜，甚至发生扭转，如果不及时纠正，会随着倾斜模板的上升而发生偏移。为防止模板发生偏移，针对产生的原因不同采用不同的措施进行预防和纠偏，且需按渐变原则进行。

3.5.1 测量控制

模板的初次滑升必须在设计的断面尺寸上，当模板组装好之后，要求精确地对中、整平，经验收合格后，方可进行下道工序。

在滑模滑升过程中，滑模的滑升偏差主要采用吊线锤方式进行控制，其做法为:在上井口设置两组垂线吊锤，吊线采用16号铅丝，吊锤采用大号金属锤球，两组锤球投影形成的点连线后必须经过竖井中心点(设计中心线)，在检查滑模偏差时只要校核锤球投影形成的竖井中心与滑模设计中心重合即可。

在滑升过程中，时刻观察模板与锤线的相对位置，同时定期用装满水的透明水准管对滑模水平面进行调平和校核，每班至少进行1次模板水平校核。

3.5.2 初次滑升模板固定

在初次滑升前，为了防止混凝土下料不均匀所导致的侧压力使模板发生偏移，在模板对中、调平、固定重垂线后，需要对初次滑升模板的上下口进行加固处理。

上口周圈用φ40丝杆顶住模板进行固定。模板下口内侧焊挡块进行限位，周圈共设6个，均匀布在模板下口外侧;为保证钢筋保护层的厚度，周圈预放与结构混凝土相同标号的混凝土预制块固定在钢筋上，同时对模板进行限位。当准备滑升时，松开上口丝杆，即可进行滑升。在整体滑升过程中，应避免下料不均匀而对模板产生不均衡侧压力，因此要求混凝土下料对称均匀，必须遵守入仓、平仓、振捣、滑升的顺序，每次下料高度不超过30cm，下一层振捣一层，提升一次，并保证模板内有一定厚度的混凝土，控制好混凝土的下料速度和滑模的滑升速度，一般控制模板中混凝土高度在90cm左右，即滑空高度不超过30cm。

3.5.3 爬杆加固

起滑段爬杆加固:竖井滑模安装阶段的爬杆下段与竖井结构分布钢筋间进行焊接，爬杆与内层结构主筋(环向钢筋)间绑扎连接;并在千斤顶下卡头与已浇筑混凝土面之间的爬杆中部增设拉杆(φ25钢筋)，其两端分别与爬杆和锚杆进行焊接牢固。

正常滑升段爬杆加固:由于爬杆的自由长度较长，在外力作用下有可能产生侧向位移(即摆动)。为了防止此类现象发生，在施工中可根据实际情况(如出现摆动时)，利用井身内结构钢筋或系统锚杆焊接φ16钢筋，钢筋一端焊接φ50mm圆环套住爬杆，并沿洞周均匀布置，每2m一圈，当模板上升到此位置时割断除掉，模板继续上升。

3.5.4 对千斤顶不同步进行限位

模板在滑升过程中发生偏移的最主要原因就是由于千斤顶不同步而造成模板发生倾斜，即模板中心线与井身的中心线不重合。

为了防止此类现象的产生，拟采取以下措施:ⓐ每个千斤顶在安装前必须进行调试，保证行程一致;ⓑ在每个千斤顶上安装限位装置，即在井口的千斤顶上部30cm处安装限位器，安装限位器时用水准仪找平，保证模板在30cm行程中行程一致，从而使整个模板水平上升而不发生偏移。

3.5.5 千斤顶纠偏

在滑升过程中，通过重垂线发现模板有少量偏移(一般在±1cm以内)，利用千斤顶来纠偏;如发生向一侧偏移，关闭此侧的千斤顶，滑升另一侧，即可达到纠偏目的。在纠偏过程中，要缓慢进行，不可操之过急，以免混凝土表面出现裂缝。

3.6 混凝土抹面及养护

在竖井滑模滑升后，混凝土强度较低，混凝土表面不光滑或出现裂纹，需对混凝土进行抹面，以确保施工质量。混凝土抹面采用原浆，在滑模爬升后人工利用滑模下部反吊的抹面平台完成。抹面前应做充分的防水措施，严禁有渗水、滴水浸蚀混凝土面，并用直尺和弧形靠尺检查表面平整度和曲率。在抹面时还应特别注意接口位置，消除错台，并使其平整，曲面达到曲率要求。

混凝土浇筑完12h后，进行养护，养护时长为28天。养护采用喷水花管进行流水养护，花管采用φ25钢管制作，固定在滑模抹面平台靠混凝土面的围栏上，环向布置一圈，与供水管连接并设控制阀，与滑模抹面平台同步上升，不养护时，切断水源即可。

4 结语

溪洛渡左岸地下电站引水压力管道竖井具有外观质量要求高、工期紧张等特点，同时面临滑升高度大、材料入仓困难、混凝土防分离问题突出等难题。在施工中，通过不断总结经验，取得深竖井混凝土安全、快速、高质量施工。关键技术包括:ⓐ合理使用提升系统，对载人吊篮进行加高改造，开钢筋卸料口作为材料运输设备;ⓑ有效改进下料系统，将传统深竖井施工中所用的BOX管缓冲器改成创新的H形防离析缓冲器，克服了BOX管容易破损，安全隐患大的缺点;ⓒ合理调配混凝土料，通过不断的优化调整试验，适应滑模施工的混凝土料，并针对深竖井离析严重、中石对下料系统磨损大等问题，适量减少了中石掺量;ⓓ选择了正确的滑模，采用散装滑模施工，材料吊运、安装、拆除极为方便、简单、安全，单套滑模安装只需一个星期，且高质量保证了混凝土结构体形，偏差均在2cm以内。其施工技术值得同类工程借鉴。❋