溪洛渡水電站出線豎井滑模設(shè)計與施工
鄭州煤炭工業(yè)（集團(tuán)）工程有限公司
摘要：溪洛渡水電站出線豎井是我國目前水電站中采用滑模施工最深和結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的豎井，井筒深253米，井筒分為7個獨立的小井。滑模設(shè)計將7個獨立的小井各設(shè)計一套模體，通過高架桁架梁連成一個整體以保證整體制度。滑模施工混凝土垂直運輸采用端部加焊耐磨條的下料鋼管，配合H型緩沖器，設(shè)分料盤以保證混凝土不離析。經(jīng)過精心組織施工，順利的完成了1#，3#出線豎井的施工，施工質(zhì)量和施工速度取得了較好的效果，為類似豎井滑模施工提供一定的借鑒經(jīng)驗。
1、工程概況
溪洛渡水電站位于青藏高原、云貴高原向四川盆地的過渡帶，地處四川省雷波縣與云南永善縣接壤的溪洛渡峽谷段。溪洛渡水電站左右兩岸布置地下廠房，各安裝9萬臺單機容量70萬千瓦的水輪發(fā)電機，總裝機容量為1260千瓦。左右兩岸布置出線豎井，左岸為1#、2#豎井，右岸為3#、4#豎井。
羅西毒水電站地下廠房垂直埋深超過400m，左右岸出線豎井，將500kvSF6管道母線引至地面出現(xiàn)場，井內(nèi)設(shè)有電梯及樓梯。為便于電氣設(shè)備安裝、檢測及保證井內(nèi)電梯運行安全可靠和廠壩之間的聯(lián)系，出線豎井在614m高程布置有交通聯(lián)系平洞，將各出線豎井分為上、下兩段，我們單位施工兩岸上段豎井。
左右岸每條出線豎井上段井深都超過了250m，并且每條出線豎井由中間隔墻分為管道（GIL）井、電纜井、電梯井、電梯前室、樓梯間、加壓送風(fēng)井及排風(fēng)井七個獨立小井。左右岸出線豎井滑模混凝土襯砌全部采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，井壁襯砌厚度60cm,內(nèi)部隔墻厚度為40cm，每米設(shè)計混凝土34m³，鋼筋4.9t（出線豎井的結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖1）。井內(nèi)沿高程每11.5m設(shè)計一層電梯停戰(zhàn)平臺，每層停站平臺設(shè)計4個門洞和電梯前室板槽、電纜井板槽，每個門洞兩側(cè)設(shè)計有暗柱，樓梯井、母線管道井有大量的金結(jié)埋件，且出線井7個小井空間體型不對稱。因此滑模設(shè)計、系統(tǒng)布置難度大，滑模施工難度大。
2、滑模施工優(yōu)點
根據(jù)多年來的施工經(jīng)驗，對于等截面的混凝土結(jié)構(gòu)采用滑模施工是最佳方案之一。滑模施工具有以下特點：
1）滑模施工速度快，能實現(xiàn)連續(xù)施工，日滑升速度能到3m以上；
2）成本低：由于滑模模體自重較輕，材料投入少，消耗少，對于其他施工方法來說，材料、設(shè)備等投入成本可大大降低。
3）施工質(zhì)量可靠：滑模混凝土澆筑嚴(yán)格按30m分層控制，澆筑、振搗作業(yè)在模板表面進(jìn)行，便于操作和控制，同時滑模施工具有連續(xù)性，減少了施工縫，體型具有可調(diào)性，防止出現(xiàn)體形的較大偏差或跑模；表面質(zhì)量平滑，外觀平整，避免出現(xiàn)“麻面”，錯臺現(xiàn)象。
4）安全性好：滑模模體結(jié)構(gòu)有封閉、固定的操作平臺，可以有效防范施工人員墜落、墜物等安全事故。
3、滑模系統(tǒng)設(shè)計
(1)概述
根據(jù)多年施工經(jīng)驗和對復(fù)雜結(jié)構(gòu)滑模設(shè)計經(jīng)驗，我們考慮采用整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計模體，獨立模體之間采用高架桁架梁連為整體，保證模體整體剛性；根據(jù)模體結(jié)構(gòu)布置千斤頂，同事避開門洞及暗柱位置，保證整體受力接近平衡。
每條出現(xiàn)豎井由電梯井、樓梯井、排風(fēng)井、加壓送風(fēng)井、電纜井、電梯前室、SF6管道母線并7個小井組成。出線豎井7個小井各設(shè)計一套獨立的模體，保證7個小井的相對設(shè)計位置和在滑模施工過程中的整體剛度是本出線豎井設(shè)計的關(guān)鍵，7個小井模體之間設(shè)計6道高架桁架梁以保證滑模的整體剛度。
出現(xiàn)豎井滑模設(shè)計采用液壓整體滑升模板，為保證施工質(zhì)量，滑模采用整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。滑升千斤頂選用QYD-100型10噸千斤頂，滑升動力裝置為HKY—36型自動調(diào)平液壓控制臺。滑模裝置組成為：1、模板、圍圈；1、提升系統(tǒng)；3、花磨盤；4、液壓系統(tǒng)；5、輔助系統(tǒng)。
（2）滑模裝置圖組成設(shè)計：
①模板、圍圈
全套滑模模板采用δ6mm鋼板制作而成，曲線段采用δ6mm鋼板壓制成圓弧，用L50*5的角鋼作為加勁肋，同桁架梁骨架相連固定，轉(zhuǎn)角部位用L63*6角鋼作為導(dǎo)角模板。模板高度選1.26m,模板錐度按5mm控制，即在半徑方向模板上扣大于設(shè)計尺寸2.5mm，下口小于設(shè)計尺寸2.5mm。
圍圈主要用來加固模板，設(shè)計為上下兩道，圍圈選用[12槽鋼，上圍圈距模板上口距離為30厘米，下圍圈下沿距模板下口距離為15厘米，支撐在提升架支托上，與模板水平加勁肋角鋼焊接固定，使各組模板成為一個整體。
②提升系統(tǒng)
滑模提升系統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)制作部分是提升架，提升架是滑模與混凝土間的聯(lián)系構(gòu)件，主要用于支撐模體，并且通過安裝在頂部的千斤頂支撐在爬桿上，整個滑升荷載將通過提升架傳遞給爬桿，爬桿采用Φ48*3.5mm的鋼管。根據(jù)出線豎井的實際情況，一部分提升架選用F型架，用14#槽鋼δ16mm鋼板焊接；一部分提升架選用高架梁Ⅱ型架，高架梁偉600mm×400mm復(fù)式桁架梁，高架梁的主角鋼選用∟80×8mm,副桿選用∟63×6mm角鋼。根據(jù)計算，設(shè)計19個F架，1套“開”型架、6套高架梁Ⅱ型架，共布置43臺10噸千斤頂。
③滑模盤
滑模盤分為操作盤和輔助盤。
操作盤為施工的操作平臺，承受工作、物料等荷載，同時又是模體的支撐構(gòu)件，是滑模的主要結(jié)構(gòu)，采用桁架梁鋼結(jié)構(gòu)，由于混凝土施工過程中，垂直荷載和側(cè)向受力較大，為保證操作盤的強度和剛度，選用L80、L63角鋼加工制作成500mm×1000mm復(fù)式桁架梁，并利用高架桁架梁將7個模體聯(lián)為一體。在桁架梁上鋪δ3mm網(wǎng)紋鋼板行程操作平臺。
輔助盤為養(yǎng)護(hù)、修面、預(yù)埋件處理、門洞模板拆除的工作平臺，采用鋼結(jié)構(gòu)懸吊布置，在7個豎井內(nèi)各布置1套輔助盤，輔助盤采用L80×8、L63×6、L50×5角鋼焊制，上鋪δ3mm網(wǎng)紋鋼板，用Φ25mm圓鋼懸掛在桁架梁上，輔助盤距井壁距離為150mm，其余部分用δ3mm網(wǎng)紋板滿鋪。輔助盤吊鉤用Φ16mm圓鋼水平焊三道護(hù)欄，護(hù)欄間距60厘米，最下面一道護(hù)欄距盤面不超過20厘米。
④液壓系統(tǒng)
提升系統(tǒng)選用QYD-100型帶調(diào)平裝置千斤頂，設(shè)計承載能力為10噸，計算承載能力為5噸，爬升行程為40mm，液壓控制臺選用YKT-36型自動調(diào)平液壓控制臺。高壓油管：主管選用Φ16mm；支管選用φ8mm，通過油管和分油器與控制臺和恰金頂分組相連，形成液壓管路，為考慮糾偏需要，每個千斤頂上安裝有針型閥，全部千斤頂共分為6組進(jìn)行連接形成液壓系統(tǒng)。
4、施工布置
為保證滑模施工的正常運行，需要保證正常的鋼筋、混凝土的供料強度。每條出現(xiàn)豎井的井深都超過了250m，人員上下，物料提升的安全是提升系統(tǒng)布置的關(guān)鍵。下料管的懸吊安全，耐磨刷度，防混凝土離析是下料系統(tǒng)布置的關(guān)鍵。我們采取了門機吊送鋼筋、防墜罐籠運送人員和小型材料上下、混凝土采用耐磨溜管下料的方式，確保了供料強度，保證了施工順利進(jìn)行。
1）提升系統(tǒng)布置
出現(xiàn)豎井施工提升系統(tǒng)主要分物料提升和人員上下提升，主要布置如下：
（1）物料提升主要是鋼筋和預(yù)埋材料的提升，利用井口布置的20Tm門機完成物料的提升，每次鋼筋的吊放量為1.5t，在井底時門機上下一次的時間為50分鐘，每班的鋼筋需用量為10t左右，門機僅能滿足鋼筋的吊運要求。
（2）人員上下和小型材料的提升，人員上下采用專門廠家生產(chǎn)的防墜罐籠上下，該罐籠的特點是安裝有防墜落裝置，當(dāng)發(fā)生提升主繩斷裂時保證罐籠不墜落，保證人員的安全。人員上下罐籠由快速卷揚機提升。
（3）井口布置兩臺10噸穩(wěn)車懸吊一個分料吊盤，分料吊盤兼做井下作業(yè)保護(hù)盤，分料盤主要作用是進(jìn)行混凝土緩沖二次分料和存放鋼筋等材料，還兼做外層鋼筋的施工平臺。
2）下料系統(tǒng)布置
出線豎井混凝土的垂直運輸采用豎向溜管溜料，經(jīng)分料盤二次轉(zhuǎn)運入倉。每條井布置兩趟下料管，每趟下料管采用兩根Φ32,6×19-1670型鋼絲繩懸吊，其中一根鋼絲繩用1臺JZ-10/600A型單10T鑿井穩(wěn)車懸吊，另一根鋼絲繩鎖在井口預(yù)埋的地錨上。下料管選用Φ219mm×8mm無縫鋼管，單根鋼管長6m，鋼管之間采用法蘭盤連接（下料系統(tǒng)布置見圖2）。
5、混凝土施工
（1）滑模施工
滑模施工的特點似乎鋼筋綁扎、混凝土澆筑、滑模滑升平行作業(yè)，各工序連續(xù)進(jìn)行互相適應(yīng)。混凝土現(xiàn)場入倉坍落度控制在11cm~13cm左右，混凝土強度達(dá)到0.2Mpa~0.4Mpa所需時間為8~10小時左右。
①鋼筋綁扎
模體就位后，按設(shè)計進(jìn)行鋼筋綁扎、焊接，爬桿的保護(hù)層與豎向鋼筋的保護(hù)層設(shè)計一致。搭接及焊接要符合設(shè)計規(guī)范要求。滑升施工中，混凝土澆筑后必須露出最上面一層橫筋，鋼筋綁扎間距符合要求，每層水平鋼筋基本上呈一水平面，上下層之間接頭要錯開，鋼筋間距按設(shè)計布置均勻，相鄰鋼筋的接頭要錯開。
②混凝土運輸
滑模施工用混凝土由中心場拌合系統(tǒng)提供，攪拌車運到出線場，由下料溜管下至分料盤，然后通過分料盤、竹節(jié)管緩沖后入倉。
③鋼筋垂直運輸
加工好的鋼筋采用門機進(jìn)行垂直運輸，吊放在滑模盤上，鋼筋通過的位置在分料盤上設(shè)計有活動翻蓋。
④混凝土澆筑
滑模施工按以下順序進(jìn)行：下料—平倉振搗—滑升—鋼筋綁扎—下料。混凝土的澆筑順序為先周邊井壁后中間隔墻，滑模滑升要求對稱均勻下料，正常施工按分層30cm一層進(jìn)行，采用插入式振搗器振搗，經(jīng)常變換振搗方向，并避免直接震動爬桿及模板，振搗器插入深度不得超過下層混凝土內(nèi)50mm，模板滑升時停止振搗。滑模正常滑升根據(jù)施工現(xiàn)場混凝土初凝時間、混凝土供料、施工配合等具體情況確定合理的滑升速度。
⑤模板滑升
施工進(jìn)入正常澆筑和滑升時，應(yīng)盡量保持連續(xù)施工，并設(shè)專人觀察和分析混凝土表面情況，根據(jù)現(xiàn)場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑厚度，脫模強度控制在0.2~0.4Mpa。滑升過程中有專人檢查千斤頂?shù)那闆r，觀察爬桿上的壓痕和受力狀態(tài)是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度。
⑥門洞、梁窩、預(yù)埋件施工
出現(xiàn)豎井每隔11.5m設(shè)有一電梯停站平臺，電梯井、樓梯井、電梯前室均設(shè)置大量的門洞、梁窩、金屬結(jié)構(gòu)預(yù)埋件等，在滑模施工期間依據(jù)間距尺寸和井壁測量定位在操作盤上進(jìn)行預(yù)留，門洞采用改制的鋼模板支立，為方面施工單節(jié)模板高50cm，門洞模板在輔助盤上進(jìn)行拆除，人工倒運到操作盤上周轉(zhuǎn)使用，梁窩、板槽采用木板釘制，在輔助盤上拆除并部分重復(fù)利用。
6、結(jié)語
①溪洛渡水電站出線豎井上段的4條井井深都超過了250m，解決下料管的沖擊磨刷問題非常重要，選用下料溜管節(jié)間端部內(nèi)壁加焊緩沖條，只在底部安裝2個自制H型緩沖器的下料方式是成功的。混凝土經(jīng)溜管溜到分料盤上經(jīng)分料盤2次分料入倉避免了混凝土的離析，同時大大減少了管路磨損，保證滑模施工。
②在滑模模體上方設(shè)計一分料大盤，解決了混凝土二次分料和局部出線離析問題，分料盤還兼做豎井外層鋼筋的施工平臺，部分鋼筋和材料的存放平臺，還起到安全保護(hù)盤的作用。
③混凝土下料溜管采用2根鋼絲繩懸吊固定，安、拆都在井口進(jìn)行，即保證了施工安全，又加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了固定下料管的材料，降低了成本，提高了下料管的周轉(zhuǎn)率。
④出線豎井人員上下采用了煤礦專用的載人罐籠，罐籠自帶防墜落裝置，保證了人員上下的安全。
⑤出線豎井滑模模體設(shè)計采用鋼結(jié)構(gòu)，保證了出線井結(jié)構(gòu)的體型要求，各小井之間設(shè)計采用高架桁架梁連成一個整體，保證了各井之間的相當(dāng)位置和滑模模體的整體強度。
⑥由于每條出線豎井電梯間、樓梯井、電纜井設(shè)計有117個門洞，門洞采用自制的鋼模板在滑模盤上支立，在輔助盤上拆除，鋼模板周轉(zhuǎn)使用。
|
