普西橋水電站矩形高塔滑模施工技術(shù)

1、普西橋水電站矩形高塔滑模施工技術(shù)董黨 婁聚會(huì) 王 杰 樊瑞釗 曲勝輝摘 要 普西橋水電站泄洪閘施工具有工期短、工序穿插緊湊、安全管理和質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，項(xiàng)目采用滑模施工技術(shù)，結(jié)合工程特點(diǎn)進(jìn)行攻關(guān)和改進(jìn)，成功的解決了施工中的難題。 關(guān)鍵詞水電站 泄洪閘 滑模技術(shù)攻關(guān)1 工程概述 普西橋水電站位于云南省墨江縣雅邑鄉(xiāng)普西村普西鐵索橋附近河段。為保證電站進(jìn)水口 “門前清”， 同時(shí)具備一定的泄流能力，左岸布置了一條泄洪沖沙洞，泄洪沖沙洞進(jìn)口底板高程 680.00m,正常蓄水位 EL737.0m,工作水頭 57mo事故閘門孔口尺寸 8.0m x 8.0m,閘室總高64m,混凝 土總量 4855n3,設(shè)計(jì)

2、EL692.5m 以下 C30 混凝土 820n3, EL692.5m 以上 C25混凝土 3790m3,二期混凝土 245m3。2014 年是普西橋水電站工程關(guān)鍵的一年，要求當(dāng)年實(shí)現(xiàn)下閘蓄水及首臺(tái)機(jī)組年底發(fā)電，為保證質(zhì)量, 加快施工進(jìn)度, 減少安全隱患，按期實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目控制目標(biāo)，根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗(yàn) , 決定對(duì)等截面閘室段襯砌采用滑模施工，采用滑模施工范圍為 EL696.75 EL735.0m。2 滑模設(shè)計(jì)2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滑模系統(tǒng)采用液壓調(diào)平內(nèi)爬式滑升模板，為便于加工，提高周轉(zhuǎn)使用率，保證滑模具有相應(yīng)的強(qiáng)度、剛度，滿足滑模穩(wěn)定性要求?；Ｑb置設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)，整個(gè)滑模裝置由模板、圍圈、操作盤，提升架

3、、支撐桿（俗稱“爬桿”） 、液壓系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成；模板、圍圈、操作盤、提升架等構(gòu)件均采用焊接連接。2.1.1 模板模板為混凝土成型的模具，其質(zhì)量（主要包括剛度、表面平滑度）的好壞直接影響混凝土的成型及外觀質(zhì)量，為保證質(zhì)量，模板采用6mmB的鋼板制作，并采用 50mm<50mm X5mm1鋼加勁肋，模板高1.5m。為便于脫模，模板 按一定錐度設(shè)計(jì)，上下口錐差3mm為便于回收利用，模板 采用P3015或者P6015進(jìn)行拼裝，模板與桁架梁間采用螺 栓連接。2.1.2 圍圈圍圈主要用來(lái)支撐和加固模板，使其形成一個(gè)整體，圍圈采用角鋼焊制成10mm< 10mm矩形桁架梁，圍圈與模板的連接采用

4、50mm< 50mnm< 5mmB勺角鋼。2.1.3 提升架提升架為模體與爬桿間的聯(lián)系構(gòu)件，主要用于支撐模板、圍圈、滑模盤。并通過(guò)安裝在頂部的千斤頂支撐在爬桿上，整個(gè)滑升荷載通過(guò)提升架傳遞給爬桿，爬桿由。48x 3.5mm的鋼管制成，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)設(shè)計(jì)，采用“F”型和“開”型提升架，“F”型提升架用18號(hào)槽鋼組合制作 而成?！伴_”型提升架采用18#槽鋼作為立桿，并用兩層共三根12#槽鋼作為“開型架橫梁。2.1.4 操作盤操作盤是滑模的主要受力構(gòu)件之一，也是滑模施工的主要工作場(chǎng)地，各構(gòu)件除滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)有足夠的剛度，操作盤支撐在提升架的主體豎桿件上，通過(guò)提升架與模板連接成一

5、體，并對(duì)模板起著橫向支撐作用，操作盤采用桁架結(jié)構(gòu)，為確保工作盤強(qiáng)度、剛度，經(jīng)過(guò)計(jì)算，選用80mm< 80mm< 8mm角鋼加工成桁架，利用角鋼連接工作 盤，形成網(wǎng)架，為防止混凝土撒落， 盤面上鋪厚50mm勺木 板。2.1.5 輔助盤為方便施工人員隨時(shí)檢查脫模后的混凝土質(zhì)量，及時(shí)修補(bǔ)混凝土局部缺陷、處理預(yù)埋件，以及進(jìn)行混凝土灑水養(yǎng)護(hù)，在操作盤下方約 2m處懸掛/ 50角鋼制作的輔助盤， 用18圓鋼懸掛于桁架梁和提升架下。2.1.6 支撐桿支撐桿的下段埋在混凝土內(nèi)，上段穿過(guò)液壓千斤頂?shù)耐ㄐ目?，承受整個(gè)滑模荷載，并作為豎筋的一部分存留在混凝土內(nèi)，選擇HM 100 型液壓千斤頂?shù)耐瑫r(shí)，選擇

6、?48x 3.5mm鋼管作為支撐桿，經(jīng)計(jì)算，其承載力及穩(wěn)定性符合要求。2.1.7 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)采用YKT 36 型液壓控制臺(tái)，HM-100 型液壓千斤頂、油管及附件組成。組裝前檢查管路是否通暢，耐壓是否符合和要求，有無(wú)漏油等現(xiàn)象，若有異常及時(shí)排除。2.1.8 灑水管為使脫模后的混凝土及時(shí)得到養(yǎng)護(hù)，在輔助盤上固定一周50mm塑料管，管上近混凝土壁側(cè)方向打若干小孔，高壓水管與此塑料管接通，通過(guò)向塑料管供水，由塑料管上的小孔噴出水霧對(duì)混凝土進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。2.2 滑模荷載分析計(jì)算2.2.1 滑模結(jié)構(gòu)自重：鋼結(jié)構(gòu)：G1=26024kg2.2.2 施工荷載：工作人員20 人X 75kg/人=1500k

7、g一般工具及材料2000kg考慮 2 倍的動(dòng)力系數(shù)及1.3 倍的不均勻系數(shù)，施工荷載分別為G2=( 1500+2000) X 2X 1.3=9100kg2.2.3 滑升摩擦阻力單位面積上的滑升摩擦阻力考慮附加系數(shù)為1.5 ，整圈模板上的滑升摩擦阻力為：( 按每平方200kg 計(jì)算)G3=S X 200X 1.5=91.5 X 200X 1.5=27450kg2.2.4 豎向荷載總重w=G1+G2+G3W=26024+9100+27450=62574kg2.2.5 混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力當(dāng)采用插入式振搗器時(shí)，混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力為：P=r(h+0.05)式中：r- 混凝土的容重，取2500kg/m

8、3h- 每層澆筑混凝土厚度，取0.3m則： P1=2500 X (0.3+0.05)=875kg/m 2同時(shí)考慮澆筑混凝土?xí)r，動(dòng)荷載對(duì)模板的側(cè)壓力2P2=200kg/m 2故：P=P1+P2=875+200=1075kg/m22.2.6 支撐桿(爬桿)計(jì)算允許承載能力：P=3.142EI/K(ul)2E：支撐桿的彈性模量E=2.1 X106kg/cm2I 撐桿的截面慣性矩4I=11.35cmk： 安全系數(shù)，取 k=2ul：計(jì)算長(zhǎng)度，按0.6 x1.8=1.08m 計(jì)則p/2=3.142X2.1X 106X 11.35/2X(0.6X1.8X100)2 =5037kg/cm21/2p0=1000

9、0 X 0.5=5000kgp0：千斤頂允許承載能力；因此支撐桿的數(shù)量(千斤頂?shù)臄?shù)量)n=w/cpw: 支撐桿承載w=G1+G2+G3P;支撐桿允許承載能力取5000kgc:載荷不均衡系數(shù)取 0.862574/0.8X5000=15.6根據(jù)結(jié)構(gòu)特征，為保證模體整體均勻滑升，事故閘井選用千斤頂18 臺(tái)。3 模體制作與組裝3.1 模體組裝3.1.1 模體的第一次組裝模體構(gòu)件在加工廠加工后，進(jìn)行拼裝檢查。閘墩混凝土澆筑至預(yù)設(shè)滑板安裝高程后，將加工好的模體構(gòu)件運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，由吊車吊裝。出廠構(gòu)件組裝的長(zhǎng)度和重量以方便裝運(yùn)為宜。3.1.1.1 模體支撐平臺(tái)施工滑模體懸空組裝時(shí)，先施工支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)采用2

10、8螺紋鋼焊制，支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)為牛腿形，支撐平臺(tái)的上 面與預(yù)埋的插筋焊接，下面斜撐筋與預(yù)埋的套筒或模板拉 筋焊接，支撐平臺(tái)焊點(diǎn)要牢固可靠，根據(jù)模體的構(gòu)件長(zhǎng)度 布置支撐平臺(tái)，間距不宜大于6m,支撐平臺(tái)的上平面要進(jìn)行測(cè)量控制，確保支撐平臺(tái)面在一個(gè)平面上。3.1.1.2 模體組裝順序支撐平臺(tái)施工完成后，進(jìn)行模體組裝。模體組裝順序 為：桁架梁工作平臺(tái)框架一提升架一部分液壓千斤頂一圍 圈一模板一鋪盤一液壓系統(tǒng)一輔助盤。組裝好的滑模立面及平面圖見(jiàn)圖1、圖2。千斤施3匚巾諄馬港板 兼蛛著。爬取怯米3,5 /1膜板、僦據(jù)婦區(qū)城匕：二,口 n %©，m3£：電7、”廣評(píng)篷，有F B心”朋矍

11、74;SU "庠。一：箝 '。產(chǎn)七 4 £心 。叫垓飛eg口 口 O1<圖1滑模安裝立面示意圖開字型提天架應(yīng)耨動(dòng)小型格架笑圖2滑模安裝平面示意圖3.2 下料系統(tǒng)安裝閘井滑?；炷链怪比雮}(cāng)采用混凝土泵，在滑模模體組裝完成后，在相應(yīng)位置搭設(shè)混凝土泵管支承架，泵管支 承架搭設(shè)按腳手架相應(yīng)規(guī)范要求，并與模體間留有一定的 安全距離，以確保滑模正?；皇芷溆绊?，同時(shí)，隨著 模體滑升，在相應(yīng)位置放置預(yù)埋件對(duì)腳手架進(jìn)行附著加固。3.2.1 垂直分料系統(tǒng)安裝模體組裝完成后，根據(jù)倉(cāng)面情況和泵管承重架搭設(shè)位置，在模體平臺(tái)上搭設(shè)混凝土分料槽，實(shí)現(xiàn)混凝土的均勻平倉(cāng)，溜槽架子固定在模體

12、平臺(tái)上，跟隨模體一起上升?；０丛O(shè)計(jì)要求制作后，進(jìn)行組裝調(diào)試，并按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查調(diào)整。4 滑模施工4.1 施工準(zhǔn)備滑模施工前必須做好準(zhǔn)備工作，其中包括底板的鑿毛、沖洗，滑模組裝調(diào)試，測(cè)量放線工作，為滑模定位組裝做好準(zhǔn)備。4.2 千斤頂進(jìn)行試驗(yàn)編組(1) 耐壓 : 加壓120kg/cm 2， 5分鐘不得滲漏；(2) 空載爬升: 調(diào)整行程30mm；(3) 負(fù)荷爬升: 加載 5t 時(shí) , 記錄支撐桿壓痕和行程大小 , 將行程相近的編為一組。為方便檢修千斤頂，確保滑模施工過(guò)程中的正常運(yùn)行，配備千斤頂卡簧、上卡頭、排油彈簧、滑塊、密封圈、卡環(huán)、下卡頭等，用于及時(shí)檢修和更換。4.3 滑模調(diào)試滑模組裝檢查

13、合格后, 安裝千斤頂, 液壓系統(tǒng), 插入爬桿并進(jìn)彳T加固，然后進(jìn)行試滑升 35個(gè)行程，對(duì)提升系統(tǒng)、 液壓控制系統(tǒng)、盤面及模板變形情況進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，確保施工順利進(jìn)行。施工現(xiàn)場(chǎng)需敷設(shè)一趟 3X25+1電纜，提供380V電源，為確保滑模施工順利進(jìn)行，防止停電影響脫模時(shí)間，造成脫模困難，影響混凝土澆筑外觀質(zhì)量，布置一臺(tái)200kW發(fā)電機(jī)作為備用電源。4.4 鋼筋綁扎滑模施工的特點(diǎn)是鋼筋綁扎、混凝土澆筑、滑模滑升平行作業(yè)。模體就位后，按設(shè)計(jì)進(jìn)行鋼筋綁扎。為保證滑升速度， 立向鋼筋采用套筒聯(lián)接，橫向鋼筋采用綁扎連接。搭接長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，根據(jù)滑模的工藝特點(diǎn)，滑模爬桿(48 X 3.5m

14、m)用于替代部分立向鋼筋，且立筋布置于混凝土保護(hù)層的另一側(cè)，以保證滑升過(guò)程中橫筋的順利綁扎?；┕ぶ?，爬桿在同一水平內(nèi)接頭不超過(guò)1/4 ，第一套爬桿布置3 種(6m、 3m、 2m ), 錯(cuò)開布置, 正?；龝r(shí)，每根爬桿長(zhǎng)3m或6m,要求平整無(wú)銹皮，當(dāng)千斤頂滑升距 爬桿頂端小于350mm時(shí)，應(yīng)接長(zhǎng)爬桿，接頭對(duì)齊，接頭不 平處用砂輪摸光機(jī)找平磨光，爬桿同環(huán)筋相連焊接加固。4.5 混凝土澆筑4.5.1 混凝土垂直、水平運(yùn)輸混凝土的水平運(yùn)輸及垂直入倉(cāng)能力是影響滑模施工的關(guān)鍵，為此需配備足夠的混凝土入倉(cāng)能力。同時(shí)為保證滑模運(yùn)行穩(wěn)定，以及施工材料和工器具的提升，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備QTZ163塔吊備用下料?；炷?/p>

15、水平運(yùn)輸采用8n3混凝土罐 車運(yùn)輸?；炷链怪比雮}(cāng)采用溜槽配合混凝土泵來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.5.2 混凝土澆筑滑模澆筑混凝土流程如下：下料f平倉(cāng)振搗f滑升f鋼筋綁扎-下料?；；髮?duì)稱均勻下料，按 30cm 一層分層進(jìn)行，采用?70 插入式振搗器振搗，經(jīng)常變換振搗方向，避免直接振動(dòng)爬桿及模板，振搗器插入深度不得 超過(guò)下層混凝土內(nèi)50mm模板滑升時(shí)停止振搗。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng) 施工情況確定合理的滑升速度，按正?；看伍g隔2h，控制滑升高度30cm,控制滑升速度2.5m/d左右?；炷脸醮螡仓湍０宄醮位龂?yán)格按步驟進(jìn)行：第一次澆筑100mms半骨料混凝土或砂漿， 接著按分層300mm 澆筑兩層，厚度達(dá)到 70

16、0mm寸，開始滑升3050mm檢查 脫模的混凝土凝固是否合適，第四層澆筑后滑升150mm，待澆筑第五層后，滑升 150200mm,第六層澆筑后滑 200mm若無(wú)異常情況，再進(jìn)行正常澆筑和滑升。模板初次滑升要緩慢進(jìn)行，在此過(guò)程中對(duì)提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、盤面及模板變形情況進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn) 問(wèn)題及時(shí)處理，待一切正常后進(jìn)行正常澆筑和滑升。4.5.3 模板滑升施工進(jìn)入正常澆筑和滑升時(shí)，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(chǎng)條件確定合理的滑升速度和分層澆筑高度。依據(jù)下列情況進(jìn)行鑒別：滑升過(guò)程中能聽到“沙沙”的聲音；出模的混凝土無(wú)流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺(jué)，并留有1mm左右的

17、指?。荒苡媚ㄗ幽ㄆ綖橐?。否則，需分析原因，采取等強(qiáng)等措施進(jìn)行處理?；^(guò)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。4.5.4 表面修整及養(yǎng)護(hù)混凝土表面修整關(guān)系到結(jié)構(gòu)表觀和保護(hù)層質(zhì)量，當(dāng)混凝土脫模后，須立即進(jìn)行該項(xiàng)工作?；龝r(shí)混凝土脫模強(qiáng)度控制在0.10.3MPa （用手指按壓碎表面可留1mm勺壓痕） ， 這時(shí)砼仍處于初凝期間，一般用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補(bǔ)。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，在輔助盤上設(shè)灑水管噴水對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。4.5.5 預(yù)埋件及預(yù)留處理為滿足滑模工藝要求，保證滑模順利滑升，閘門井門槽埋件采用預(yù)埋鋼

18、板或?qū)㈩A(yù)留鋼筋改為一級(jí)鋼，并彎曲90°預(yù)埋入混凝土內(nèi)，后期清除彎曲的鋼筋表面混凝土后，再調(diào)直的方法施工。門槽埋件隨滑模澆筑混凝土邊滑升邊安裝， 脫模后，用輔助盤配合人工清理埋件預(yù)埋鋼板表面。待門槽一期混凝土澆筑完成后，再進(jìn)行二期混凝土澆筑。4.5.6 停滑措施及施工縫處理滑模施工需連續(xù)作業(yè)，因故停止滑升或調(diào)整模板時(shí)，需采取“?；胧薄；炷镣Ｖ?jié)仓螅扛?0.51h, 滑升12個(gè)行程，直到混凝土與模板不再產(chǎn)生粘結(jié)力 （- 般 4h 左右） 。由此造成的施工縫，按水電施工規(guī)范進(jìn)行處理，即復(fù)工前，鑿除混凝土表面浮渣和乳皮，露出新鮮的混凝土面，混凝土表面骨料外露不大于1/3 粒徑后，用

19、水將混凝土表面沖洗干凈，先澆一層減半的骨料混凝土或水泥砂漿，然后再澆筑原配混凝土。4.5.7 滑?？刂?滑模中線控制：為保證門槽中心不發(fā)生偏移，在門槽兩端各懸掛一根或幾根垂線進(jìn)行中心測(cè)量控制，確保門槽 的垂直，滿足測(cè)量要求和金結(jié)安裝要求?；Ｋ娇刂疲豪们Ы镯?shù)耐狡鬟M(jìn)行水平控制，輔助以水準(zhǔn)儀測(cè)量，進(jìn)行水平檢查。4.5.8 滑模施工中出現(xiàn)問(wèn)題的處理滑模施工過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題主要有：滑模操作盤傾斜、吊盤平移、扭轉(zhuǎn)，模板變形、混凝土表面缺陷、爬桿彎曲等。其產(chǎn)生的根本原因在于千斤頂工作不同步，荷載不均勻，澆筑不對(duì)稱，糾偏過(guò)急等。施工中，首先把好質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)觀測(cè)檢查工作，確保良好運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解 決。4.5.8.1 糾偏1） 利用千斤頂自身糾偏，即關(guān)閉五分之一的千斤頂，然后t升23行程，再打開全部千斤頂滑升23行程，反復(fù)數(shù)次逐步調(diào)整至設(shè)計(jì)要求。2） 利用千斤頂安裝的行程限位器，以及安裝在爬桿上的水平調(diào)節(jié)器，保證滑模的垂直上升。同時(shí)，在千斤頂與油管的連接處安裝針形閥，通過(guò)針形閥的開閉來(lái)調(diào)節(jié)因混凝土內(nèi)外側(cè)模板的摩擦阻力