滑模技术在水工建筑物工程中的应用

2023-03-08李光前王帅兵靳小兵

黑龙江水利科技 2023年1期

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）

1 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（4×300MW），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8.6×3m（横向×纵向），外侧模板轮廓尺寸14×14m（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∠70×70×7 角钢加工制作成复式桁架梁（截面尺寸100cm×100cm），桁架梁宽100cm，高100cm。在桁架梁上铺δ=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2×45°；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EL1746.5～EL1773.75m 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50×5 角钢制作而成，滑模盘采用70×70×7 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，Φ70/100振捣器平仓振捣，局部采用Φ50 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3×25+1×10 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EL1746.5m～EL1773.75m 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 m2，滑模按照每层铺料厚度0.3m 计算。则每层需混凝土V=0.3×171.35=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：120×0.7=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：6×2×8=96m3/h，考虑罐车运输过程影响，按80%计算则实际运输强度：96×0.80=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

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

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。