大型滑模技术在藏木水电站拦污栅墩施工中的应用

宋四红, 吴小峰, 梁　政, 郭志强

(中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南昆明 650000)



大型滑模技术在藏木水电站拦污栅墩施工中的应用

宋四红, 吴小峰, 梁政, 郭志强

(中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南昆明 650000)

【摘要】藏木水电站拦污栅墩混凝土采用定型滑模施工，每四个拦污栅墩模板为一组，由桁架结构连接形成一套拦污栅墩滑模，滑模利用5 t液压千斤顶作为爬升动力，沿预埋的竖向钢管竖直向上滑升，在滑升的过程中通过悬置于每个拦污栅墩尾部和腰部的垂线球控制和调整整个拦污栅墩的结构体型。藏木水电站拦污栅墩滑模施工技术的应用不仅满足质量精度和施工进度的要求，而且在探索高海拔高寒地区大型滑模施工技术方面亦值得同类工程借鉴。

【关键词】藏木水电站；拦污栅；大型滑模；施工技术

1工程概况

藏木水电站为重力坝+坝后式厂房，由左、右岸挡水坝段、溢流坝段、厂房坝段、冲砂底孔坝段、坝后式地面厂房、消力池和海漫等组成。大坝共分19个坝段，其中1#～2#为左岸挡水坝段，3#～8#坝段为溢流坝段，9#、16#为左右冲砂底孔坝段，10#～15#坝段为厂房挡水坝段。17#～19#为右岸挡水坝段，大坝建基面高程3 198.00 m，最大坝高116 m，坝顶总长度387.50 m。拦污栅布置于10#～15#厂房挡水坝段进水口上游，采用4个墩体的大型滑模进行施工，滑升高程从EL.3 285.00～EL.3 309.00 m，滑升高度约为24 m。

2拦污栅墩大型滑模施工

10#～15#坝段坝体前沿从EL.3 285～EL.3 314 m高程设拦污栅墩，拦污栅闸墩设计为单墩，其中10#坝段进水口左侧、15#坝段进水口右侧为边墩，10#～15#坝段进水口前沿设置有16个中墩。闸墩外型为长条形，中墩墩头为半圆形，边墩墩头为1/4圆形，中墩通过100 cm×100 cm的支撑梁与大体积混凝土相连，边墩直接与大体积混凝土连接。边墩、中墩的长度、宽度尺寸完全相同。拦污栅墩长5.2 m，中墩宽2.5 m，闸墩间空距5.3 m，单墩断面9.7 m2。拦污栅墩采用大型滑模进行施工，大型滑模采用整体钢结构设计，全套模体自重31.5 t，大型滑模控制采用ZYXT-36型自动调平液压控制台，配套选用32个“F”型提升架，设置32台承载能力为5 t、爬升行程为30 mm的滑模专用千斤顶，作为爬升动力系统。大型滑模平面布置如图1。

2.1下料方式、下料时间以及每次浇筑胚层厚度

拦污栅墩的混凝土浇筑采用的下料方式为：人工控制液压混凝土罐多次下料的方式，在液压控制系统允许的操作次数内(最大操作次数5次左右)完成对1.5～2个墩子的下料，下料时间一般在30～60 min之间，完成全部4个墩子本胚层的浇筑；对于每胚层混凝土浇筑厚度一般控制在30～40 cm之间为宜，所需混凝土约为12～15 m3；如果胚层厚度超过45 cm，在实际施工过程中发现由于相应胚层的滑升时间远大于该胚层混凝土的初凝时间，会造成该胚层混凝土与模板之间的水泥浆干硬失去润滑作用，增大了两者之间的摩擦力F。同时由于爬升钢管的实际计算长度L(L=L1+L2+L3，其中L1为千斤顶的高度，L2为模板上口到千斤顶底部的距离，L3为模板上口至混凝土表面的距离)增加，超过压杆的临界值，导致钢管失稳出现弯曲变形等屈曲破坏现象。

拦污栅墩的钢筋绑扎与混凝土的浇筑是先后进行的，只有钢筋绑扎以及插筋预埋完毕后才能准备后续混凝土的浇筑。对于钢筋间排距的控制，一般采用距模板顶口2 m处设置引铁的方式进行控制，其中对于超出模板6 m以上的钢筋一般要设置至少两道引铁来控制钢筋的间排距。对于不符合设计要求的混凝土保护层需要对其进行调整。一般对于直径较粗的钢筋(如：φ32、φ28等)采用1 t的手拉葫芦来逐步调整保护层，使其满足设计要求；对于偏差较大，不能一次性调整到位的钢筋保护层，要分阶段进行调整，边修正、边加固、边浇筑，逐步使其达到设计位置。

2.2混凝土初凝时间和塌落度，即每次滑升时间及高度

在拦污栅墩施工中混凝土初凝时间为7～8 h，但是在实际施工过程中某胚层混凝土下料时间与对应的该胚层初始滑升时间的间隔大部分超过8 h，一般在9～10 h之间，极易出现“强制滑升”现象，从而造成出模后混凝土的拉裂以及爬升钢管的弯曲，因此建议拦污栅墩混凝土的初凝时间控制在8～9 h，确保安全滑升。本次拦污栅墩开始浇筑时采用的是塌落度10～12 cm的混凝土，在实际下料过程中发现该混凝土的和易性较差，混凝土在进入墩槽内时流动性较差，需多次移动缆机才能将其浇满且振捣时间较长，影响施工进度。经多次调整混凝土塌落度发现：将混凝土塌落度控制在14～16 cm之间时，混凝土的和易性和流动性能够满足施工要求。

(a)平面图

(b)1-1断面图图1　大型滑模提升架

相邻两次滑升的时间间隔一般为2～2.5 h(其中等料时间以及钢筋安装及预埋插筋时间0.5 h、下料时间0.5～1 h、混凝土振捣时间0.5 h、浇筑工休息时间0.5 h)，确保时间间隔不超过3 h。对于每一胚层混凝土在下料振捣结束后8～9 h范围内即是该胚层混凝土滑升的最佳时间。每次模板滑升高度控制在12～15个行程，每个行程按2.5～3 cm计算，滑升高度约30～40 cm，能够保证出模后的混凝不会出现拉裂现象。

2.3滑模施工过程中的资源控制

拦污栅墩每班浇筑3个胚层，每天白班和夜班共向上滑升6个胚层，滑升高度约在2～2.2 m之间。从滑模施工现场的资源配置以及人员安排来看，夜班人员安排为浇筑工5人、钢筋工6人、抹面工2人。资源配置情况为φ100的振捣棒2个、变频机1台、电焊机2台，打磨机2台。在现场实际施工过程中发现在遇到拦污栅墩预留阴牛腿(即“梁窝”)施工时，由于梁窝制作工序繁琐，夜班钢筋工不足，致使该胚层混凝土浇筑时间延长。同时拦污栅墩两侧二期门槽外露面由于人员不足，无法在模板滑升的同时对其进行凿毛处理，从而增加后期凿毛处理的成本；因此后续滑模施工时适当增加了夜班施工人员，将钢筋工增至8人，与此同时新增了4人负责二期门槽外露面混凝土的凿毛。

2.4拦污栅墩滑模施工过程中的纠偏措施

拦污栅墩采用滑模施工必然存在纠偏问题，模板在滑升过程中由于液压千斤顶给油不均匀，造成千斤顶不能同步工作，致使滑模操作盘整体受力不均匀，从而导致滑模操作平台出现倾斜、扭转、整体偏移等现象，进而对拦污栅墩的垂直度造成很大影响，因此在施工过程中要对滑模操作盘进行不断的修正。在1#～4#拦污栅墩施工过程中分别在墩尾、墩中心模板上口布置2根钢丝绳做垂线锥进行偏差测量控制，垂线锥落入油桶中，避免摇摆。同时测量千斤顶顶面距限位卡环底口的距离S的数值，S值能宏观地反应滑模操作盘的修正过程及其水平度。在滑升前首先施工员在爬升钢管上利用水平管标定标尺，限位卡环确定标尺位置，标尺一般按照60 cm控制(60 cm指千斤顶顶面距限位卡环底口的距离)。其次利用墩尾以及墩中心模板上口悬挂的垂线锥对拦污栅墩的垂直度进行测量，以确定是否存在偏差，为下一步的滑升过程中拦污栅墩的垂度修正做准备。同时要求每隔2天对拦污栅墩的体形进行一次测量，以保证对拦污栅墩的精度控制。在拦污栅墩纠偏过程中，主要以垂线锥的测量值为准，以千斤顶顶面距限位卡环底口的距离S的数值为辅。对于拦污栅墩垂度的修正是边滑升边修正的，其修正操作过程是先通过垂线锥测量拦污栅墩的垂度偏差值，然后根据测得的数值调节千斤顶的阀门，使部分千斤顶处于关闭或半开状态。一般率先滑升6个行程，之后用钢板尺进行测量并记录S值数值，通过S值的数值变化观察拦污栅墩是否在按预期的方向进行修正。同时S值的数值反应滑模操作盘在滑升的过程中是否保持水平，继续滑行3个行程，施工员对拦污栅墩的垂度再次进行测量并记录S值的数值，观察拦污栅墩是否已经修正或是正在修正，再通过3～6个行程将滑模操作盘调至水平和将正在修正的拦污栅墩修正到偏差允许范围。当滑模操作盘向左右岸发生扭转时，需关闭其中一个或几个拦污栅墩的千斤顶，对发生扭转的拦污栅墩单独滑升1～3个行程进行修正；当滑模操作盘向上下游发生倾斜时，需关闭或半开墩头(或墩尾)的3个千斤顶，对拦污栅墩滑升3～6个行程进行修正。在多次滑升后，支持模板向上滑升的爬杆会出现部分弯曲变形。当爬杆发生弯曲时，一般在爬杆弯曲处加焊八字撑。同时考虑到爬杆的刚度要求，在其弯曲处帮焊约20cm左右的不小于φ20的钢筋。对于变形严重的爬杆，在变形处将其割断，对爬杆进行垂直修正，之后对其进行重新加固。重新加固的爬杆在再次滑升的时候，先不受力，即对应千斤顶处于关闭状态，待覆盖一胚层混凝土后，再将千斤顶的阀门由小到大逐步开启，直到混凝土覆盖层达到2个胚层时，将阀门开到最大开始正常滑升。

每4个拦污栅墩滑升结束后，需对定型模板、桁架、提升系统进行检查。对于已变形的模板需要专人进行修复。同时着重检查联系4个墩子的桁架结构的焊缝和螺栓连接处是否存在脱焊、螺栓松动以及脱落等现象。发现问题及时处理，并由此引发的滑模操作盘的扭转、倾斜和相对位移的问题及时进行纠偏处理，以保证下次滑升的顺利进行。

3结束语

藏木水电站厂房挡水坝段拦污栅墩滑模施工以4个墩子为1组进行滑升，较之常规的2个或3个为1组的整体滑升模式，不仅优化了施工方案，而且加快施工进度，为高原高寒地区快速施工积累了经验，同时藏木水电站拦污栅墩滑模施工技术的成功应用不但满足了施工精度和施工进度的要求，而且在探索高海拔高寒地区滑模施工技术方面也值得同类工程借鉴。

参考文献

[1]DL/T 5144-2001 水工混凝土施工规范[S].

[2]水利水电部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版社, 1990.

[3]全国水利水电工程施工技术信息网. 水利水电施工手册：第三卷.混凝土工程[M].北京: 中国电力出版社，2002.

[4]建筑施工手册(第四版)编写组.建筑施工手册[M]. 4版. 北京: 中国建筑工业出版社，2003.

[作者简介]宋四红(1977～)，男，主要从事水利水电施工管理工作；梁政(1962～)，男，技师，主要从事水利水电施工技术管理。

【中图分类号】TU755.6

【文献标志码】B

[定稿日期]2015-11-17