白鹤滩水电站竖井滑模混凝土施工测量控制研究

2019-10-29陈雪万

中国水利 2019年18期

陈雪万，王强

（长江三峡技术经济发展有限公司，615421，宁南）

白鹤滩水电站工程左岸布设2条出线竖井，每条竖井分上、下2段（见图1），上下段通过出线平洞连接，上段深127.0m，下段深 286.1m，竖井全长采用钢筋混凝土衬砌，其中井身筒壁衬砌厚度为75cm，井内隔墙衬砌厚度为40cm，竖井内径为11.3m。井内结构（见图2）包括GIL井、电缆井、电梯井、电梯前室、楼梯间、加压送风井和排风井。竖井标准层层高11.5m，电缆井、楼梯间每5.75m设一层门，GIL井、电梯井每11.5m设一层门。

一、滑模施工常见问题及影响分析

1.模体变形

通常竖井滑模的模体为组装整体结构，各井孔模体均为整体模板，再通过钢桁架等结构将各井孔模体组合为一个整体。模体在井外和井下组装时，均需要对各井孔结构尺寸及各井孔间的相对位置关系进行测量检查；另外各井孔模体支撑系统及各井孔间的连接系统强度都经过受力分析计算，能抵抗自身结构变形和混凝土侧压力变形。滑模在施工过程中，模体变形非常小，对井孔结构尺寸变形和竖井结构的影响可忽略不计。

2.模体旋转

如图2所示，竖井结构为圆形，滑模在提升过程中，很容易出现模体旋转。模体旋转将导致所有井孔都出现旋转，直接影响到井身混凝土的垂直度和各井孔不同高程位置的结构尺寸，其中影响最大的井孔为电梯井、楼梯间和GIL井。因此，模体旋转对竖井结构影响非常大，是测量控制的核心内容之一。

3.模体偏斜

滑模在提升过程中，也容易出现模体偏斜，主要包括两种情况：一是模体倾斜，二是模体在局部高程位置出现整体偏移。

4.高程偏差

由于井内电缆井、楼梯间、GIL井和电梯井均有层高要求，且每层的门洞均在混凝土浇筑过程中预留。高程偏差直接影响到每层门洞预留的高程位置和预埋件高程位置，同时也影响到电梯运行和楼梯的制作。

二、测量控制要点及方法

1.测量控制核心要点

图2 竖井结构图

图1 竖井布置图

通过上述分析可知，竖井滑模混凝土施工测量控制的核心要点主要包括：模体旋转、模体偏斜和高程偏差，最关键的是控制井身混凝土的垂直度。

2.测量控制程序

（1）技术准备

在滑模混凝土施工前，应编制专项测量技术方案，根据竖井的结构特点、施工方法、测量精度要求等研究分析测量控制标准、测量控制方法、控制测量、人员及仪器设备配置、施工前及施工过程中的测量内容、沟通协调及信息反馈机制、质量及安全保证措施。测量技术方案应通过参建各方充分讨论同意后实施。

（2）控制测量

控制测量主要包括平面和高程控制两个方面。竖井顶部和底部均有其他建筑物，平面和高程控制均需要和施工区控制网联测，确保测量基准的统一。另外，由于竖井混凝土施工时，底部结构采用常规模板进行浇筑，在具备井下滑模组装和施工条件时启动滑模施工，因此需要进行井上和井下控制点联测。平面控制点联测可采用电子激光准直仪投点法和铅垂线投点法相互校核，高程控制点联测可采用测绳进行高程传递。

控制点联测是竖井控制测量中较为重要的一项内容，尤其是平面控制点的联测，直接关系到常规模板和滑模浇筑两部分混凝土之间的体形偏差。高程控制点联测的重要程度次之，通常以竖井底部高程为基准。

（3）测量基点布置

测量基点是滑模施工过程测量控制的基准点，也是模体提升前基础数据采集的参考基准，测量基点必须确保稳定、不受滑模施工干扰。测量基点的布置需要根据测量控制方法确定，包括基点布置的位置、数量、形式等。本文介绍的方法需要分别在井口、井底和模体上布置基点。

（4）井壁高程点放样和加密控制点埋设

高程点放样主要用作滑模施工过程中竖井各层结构预留门洞和预埋件施工的参考基准，通常采用测绳进行高程传递，每隔5m在井壁埋设一个高程点，并做好标识。加密控制点主要用作滑模提升过程中井下全站仪测量的控制点，每隔10 m高程埋设一层加密控制点，每层加密控制点埋设3个为宜。

（5）井下模体测量验收

模体在井下完成组装后，需用全站仪进行井下模体测量验收，测量内容包括各井孔模板的绝对位置、结构尺寸偏差、模体的垂直度和水平度。

（6）基础数据采集

基础数据采集主要包括测量基点的平面坐标、模体限位器偏差值、井底重垂线投点位置。测量基点的平面坐标主要用作滑模施工过程中测量基点复测及恢复的参考值；模体限位器偏差值主要用作滑模提升过程中模体旋转和偏斜测量的参考值，是滑模测量控制最核心的测量指标；井底重垂线投点位置主要用作滑模提升过程中模体旋转和偏斜测量的校核指标。

（7）施工过程测量

滑模启动施工后，应定期进行井下测量，测量内容包括限位器偏差、模体水平度和混凝土体形。

3.测量控制方法

白鹤滩水电站左岸出线竖井具有直径大、深度深、结构复杂、混凝土垂直度要求高等特点。根据竖井结构特点，综合以往类似工程的测量控制效果和常规测量控制方法的适用性，经过充分的分析研究和实践验证，竖井采用 “井口重锤线+井下模体限位器+井下全站仪+井下电子激光扫平仪+井底重锤线”的测量控制方法，该方法具有能实时测量、动态监控、测量简便、反映直观、便于模体调校等优点，能直观和有效反映模体的旋转和偏斜情况。

（1）井口重锤线装置制作及安装

井口重锤线装置包括重锤线支架、重锤线绞盘、重锤线和重锤线配重4部分。

井口重锤线即井下模体旋转和偏斜测量的基点，重锤线装置安装在井口的井圈混凝土上，安装的具体位置及数量应根据竖井结构要求和竖井直径大小确定，同时应结合竖井人行通道、混凝土下料通道、井口施工平台布置等综合考虑，布置位置与井下模体限位器位置保持一致，不应与施工布置干扰，且不应受施工过程材料运输干扰。

重锤线支架应确保有足够的刚度和强度，应能承受至少在50 kg配重的基础上不发生弹性变形，通常采用槽钢制作，支架长度应根据井筒混凝土衬砌厚度、井下模体限位器的布置位置和井圈固定长度确定。

重锤线的选用应考虑配重受力、自身旋转、柔性等因素。通常采用直径2 mm左右的钢绳。重锤线须穿过滑模模体施工平台，并穿过模体限位器限位孔，在限位器下方悬挂配重，配重一般为30 kg左右，配重大小应结合竖井深度调整。

（2）模体限位器制作及安装

模体限位器安装在滑模模体顶部的液压提升系统上，安装的具体位置及数量与井口重锤线保持一致。限位器采用150 mm×150 mm的钢板，中间部位切割出100 mm×100 mm的正方形限位孔。限位器一边固定在滑模提升装置的液压千斤顶上，应保持水平，并调整使重锤线位于限位孔的中心位置。

（3）模体旋转、偏斜测量

模体旋转和偏斜测量是滑模施工过程中最重要的测量控制内容，通过测量井口重锤线在限位器上的变化情况来反映。滑模提升前，采用钢板尺量测每组重锤线穿过限位孔的初始位置，分别量测重锤线到限位孔四边的距离，作为滑模提升过程模体旋转和偏斜测量的初始值。滑模提升过程中，定期采用钢板尺测量每组重锤线到限位孔四边的距离，与初始值进行比较，用于判断模体的变化情况。

（4）高程控制

高程控制主要用作每层门洞预留的高程位置和预埋件高程位置参考基准，采用 “电子激光扫平仪+钢尺”测量。在滑模施工过程中，随模体的提升，通过在井壁埋设的高程点上悬挂钢尺，采用自动安平电子激光扫平仪量测模体所在平面的钢尺读数，计算出模体平面所处的高程位置，对照设计图纸确定门洞预留和预埋件的高程位置。

（5）模体水平度和混凝土体形测量

模体提升系统包含数十个液压千斤顶，模体提升时，按照不同的千斤顶分组提升。在分组提升时，可能出现不同组的提升高度不同从而导致模体倾斜，因此在模体提升过程中需测量模体的水平度。水平度采用自动安平电子激光扫平仪测量。

混凝土体形测量是竖井滑模混凝土施工的测量成果体现。滑模混凝土浇筑后，受井下测量作业条件和全站仪测量条件限制，不具备事后测量条件，因此，混凝土体形测量须随滑模施工过程同步测量。滑模施工过程中，采用全站仪假设在井下模体桁架上，通过埋设在井壁上的加密控制点，采用全站仪后方交会确定测站坐标，测量模体顶部各井孔模板位置作为混凝土的体形数据。测量断面间距应控制在3～5 m，断面间距应保持相等，测量时机应根据模体提升速度和高程位置确定。

（6）井底重锤线布置及测量

井底重锤线布置在模体底部桁架上，布置2组重锤线，分别布置于电梯井和GIL井位置，重锤线穿过模体下方的抹面平台延伸至井底。在竖井底部电梯井和GIL井基础混凝土顶面对应位置分别预埋一块150 mm×150 mm钢板，并在钢板上刻画十字标记。当滑模提升一定高度（大约3 m）时，井底具备初始值采集条件，此时采用钢板尺量测重锤线到钢板十字标记的距离，作为初始值。在滑模施工过程中，随模体的提升，定期测量重锤线到钢板十字标记的距离，与初始值进行比较，作为判断模体旋转和偏斜的校核数据。测量频次不应少于1次/d。