1、简述西藏旁多引水发电洞进水塔滑模施工技术摘要：滑模施工技术作为一种现代砼工程结构高效的快速机械化施工方式，已在很多土木建筑工程领域广泛应用。为了按期完成旁多发电洞进水塔砼施工，本着施工操作简单、便于制作和现场安装的原则，在滑模设计和施工中采用了比较先进的结构形式。施工实践证明，对于高大砼建筑物，在各种规则几何截面砼结构上，采用滑模技术施工经济、快速、安全、效率显著。笔者将滑模技术在旁多水利工程中的应用总结出来，供读者在类似工程施工中借鉴。 关 键 词: 水电站 进水塔 液压滑模 设计与施工 中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号： 1 工程概况 西藏旁多水利枢纽是拉萨河干流水电梯级
2、开发的龙头水库，工程任务是灌溉、发电、兼顾防洪和供水。工程主要由沥青砼心墙砂砾石坝、泄洪洞及泄洪兼导流洞、引水发电系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成。工程规模为大（1）型，工程等别为等，大坝为 1 级建筑物，地震基本烈度度。工程总投资 45.69 亿元。发电洞进口布置于大坝右岸距右坝头距离约 120m 处，经现场监测，进水口区域内风力较强，6 级以上大风持续天数较多。 2 方案优化 根据投标文件，引水发电洞进塔采用门机吊罐入仓浇筑砼。受高原气候因素的制约，在大风工况下门机无法正常运行，安全隐患很大，且受施工现场地形条件限制，门机布置困难。经方案比较，改门机为塔机。选定发电洞进水塔采用滑模工艺，施
3、工砼采用 HBT60A 砼泵，垂直泵送入仓，砼级配由初设计三级配调整为二级配；QTZ80 型附壁式自升塔机吊运模板、钢筋等小型材料。为防止飓风暴雨侵袭，保证塔机安全，每间隔15m 利用附墙杆将塔机与进水塔连结固定。 3 发电洞进水塔滑模施工 3.1 施工方案 引水发电洞为有压隧洞，采用一洞四机的引水方式，最大引水流量350m3/s，引水系统全长 444.7m，可分为引水渠、进水口、引水隧洞、岔管及压力钢管等。发电洞进水口为岸塔式，全长 28m（桩号 0-02.50+025.5） ，主塔高 54.5m（高程 40484102.5m） ，检修平台以上启闭机室高 28m。进水口由拦污栅闸墩、喇叭口、
4、闸门井、渐变段、事故闸门等组成。栏污栅共四孔，单孔净宽 5m，边墩及中墙厚 2.5m，隔墩厚1.4m，各闸墩由 2m 厚胸墙相连；喇叭口顶板采用椭圆曲线，顶板和底板厚均为 2.5m；闸门井共两孔，单孔净宽 5m，上、下游墙厚 2m，边墙厚2.5m。 考虑到发电洞进水塔结构复杂、内部变截面较多。加之，滑模施工有一定的技术难度，对砼作业的特点要求很高，如采用整体滑模施工，任何一个环节都会影响全盘。因此，经过科学论证，为了缩短浇筑时间、保证浇筑质量，将进水塔分成两块分别进行滑模施工。第 1 块为进水塔事故闸门，桩号 0+07.5025，高程 40674100m 墙段；第 2 块为拦污栅及中墩墙段，桩
5、号 0-02.50+07.5m，高程 40674100m；最后再进行检修平台以上施工（41004128.1m） 。 3.2 滑模设计 3.2.1 滑模 滑模是一个钢制框架结构，一般从检修门槽和工作门槽分开，由墩头、中间段和墩尾三段通过高强度螺栓连接组成，总重达数十吨。根据旁多进水塔的闸墩尺寸设计滑模。滑模的主体结构是由工字钢、槽钢、角钢三种型钢焊接而成，辅助钢材有钢管、扁钢、钢丝，用来制作滑模顶部栏杆、抹面吊篮和爬梯。 首先根据设计图纸，用槽钢和工字钢焊接成闸墩形状的结构，尺寸略比闸墩的砼保护层大 5cm。根据现场实际结合制作和需要，本工程滑模主体结构高度 1.8m，滑模内侧安装 1.2m 高
6、的组合钢模板，否则模板太高，砼对模板的侧压力增大，开字架腿柱处连接焊缝容易脱开，引起涨模。通过螺栓和钢片扣与滑模主体结构相连，每快钢模板再用螺栓连接起来，每隔 1.6m 设置 1 道竖向围檩。 3.2.2 围檩 事故闸门井滑模和拦污栅闸墩采用 1m1.2m 矩形桁架梁作为模板围檩。桁架梁主梁采用槽钢，腹杆采用角钢制作。 3.2.3 提升架 提升架是滑模与操作平台的联系构件，主要作用是控制模板；围檩由于砼的侧压力和冲击力产生的向外变形，并将承受于整个模板上的竖向荷载传递给千斤顶和支承杆。当提升机具工作时带动模板、围檩及操作平台等一起向上滑动。采用“开”型及“F”型提升架， “开”型提升架主梁为高
7、 4.0m 横梁，采用10 槽钢制作成格状结构；“F”型提升架主梁采用高 1.8m 槽钢。汲取其他工程提升架刚度不足导致滑模整体变形的教训，提升架下部采用双槽钢布置以控制变形。 3.2.4 操作平台 操作平台是滑模施工的主要场地，根据类似工程经验操作平台设计为空间桁架环梁采用角钢制作断面尺寸 1m1m，上铺 5cm 厚木板，外侧设安全护网栏。强度计算时要考虑主要荷载及不均匀系数。 3.2.5 辅助平台 在距模板下口 1.5m 处，悬挂辅助平台以观察砼脱模后的情况，进行表面修补、压光、预埋件处理和养护等。辅助平台为宽 0.8m 的平面桁架，采用角钢制作而成，铺设 5cm 木板形成走道，利用 16
8、 圆钢每隔 1.5m作为悬吊杆悬挂在桁架梁上。 3.2.6 动力装置 在设计液压系统前首先计算提升力。根据结构特征和现有设备，滑模的动力装置采用离心式液压千斤顶。千斤顶安装在滑模顶部的钢结构梁上，位置在闸墩的钢筋范围之内，千斤顶中心有一根空心钢管用于插在砼中。本工程采用 60 台 10t 千斤顶。在成组千斤顶同步作用下，带动模板与滑框沿着刚成型的砼表面滑动。 离心式液压千斤顶工作原理：启动电源，由电动机增压使所有千斤顶上活塞同时上移一段距离，紧随钢管；再通过向下活塞加压上升，从而把滑模整体揀升。 3.2.7 支承杆及其验算 支承杆俗称爬杆，采用 483.5 钢管作为受力筋代替 25 圆钢体内布
9、置方式，下部埋在已浇砼内上部穿过液压千斤顶的通心孔，承受整个滑模的荷载并将其传递到已浇砼上。滑模能否顺利顶升关键是爬杆的受力计算，按照轴心受压杆件的常规计算方法，通过验算爬杆强度和受弯杆件稳定性，确定承载力。 3.3 模板拼装 在事故闸门井和闸墩胸墙 4067m 高程以上，常规砼浇筑完成后进行滑模拼装。先在首滑块处搭设拼装平台，然后利用塔机吊入纵向桁架与横向桁架，并将纵横向桁架焊接成整体，再焊接联系桁架，然后依次安装模板、提升架、爬杆、千斤顶及内外辅助平台。根据滑模使用的特点，模板下口尺寸按照设计边长控制，上口边长应比下口直径大 12mm 以便于模板滑升。模板拼装后拼缝严密接缝无错台。 3.4
10、 滑模施工 3.4.1 钢筋与预埋件安装 在进水塔滑模施工中，钢筋绑扎采用边滑升边绑扎的平行作业方式。竖向钢筋采用带肋螺纹套筒连接工艺，安装简便、快捷、工艺质量可靠性高，水平筋边滑升边绑扎，绑扎始终超前砼浇筑面 30 cm 左右。预埋件主要有通气孔、水位计、二期插筋等。门槽插筋采取弯折钢筋的方式，脱模后凿出。 3.4.2 砼浇筑 砼的初凝时间控制 4h 左右，终凝时间控制在 68h。 按照进水塔砼采用泵送入仓的实际需要，砼采用二级配，掺加适量高效减水剂和引气剂，以提高砼的流动性。 砼振捣方式以及入仓强度，通过试验确定砼入仓坍落度宜控制在1015cm，即硬稠性砼；否则当模板滑移后，砼的边缘容易塌
11、陷损坏。在实际浇筑过程中，结合气候条件、实际滑升速度需要动态调整。 3.4.3 滑模滑升 模板的滑升分为 3 个阶段初次滑升、正常滑升和末次滑升。正常滑升过程中若因故需要停滑，需采取相应的停滑措施。 初升。初升前要严格控制砼浇筑厚度，即砼的自重应大于摩擦阻力以免滑升时将砼同模板同时提起。控制的关键为初始浇筑的砼时间应控制在 24h 左右，即初升；初滑时千斤顶上升 20cm 时，检查出露砼的凝固及脱模情况，当已脱模的砼用手指按压有轻微的指印，而表面砂浆不粘手时，可开始初次滑升。 正常滑升。当模板初次滑升以后即转入正常滑升过程。根据相关工程经验本工程浇筑厚度较大，采用适时整体微量提升的施工方法消除
12、粘模。实践证明，模板的滑升速度取决于砼的凝结时间、劳动力配备、垂直运输能力、浇筑砼的速度以及气温等因素。模板滑升时仓内砼面必须保持在同一高程，以保证滑模提升时摩擦阻力均匀。 末升。当模板滑升至距设计高程 1.2m 时,应放慢滑升速度进行找平找正工作面以保证顶部标高及位置的正确。 停滑措施与水平施工缝处理。因气候或其他特殊原因滑模施工必须暂停时应采取停滑措施。一般应间隔半天启动千斤顶,以砼与模板不粘边为止。在停滑前将粘结在模板表面及钢筋表面的砼清除干净。水平施工缝表面应凿毛、冲洗干净复工时浇筑一层同强度砂浆进入正常施工。 3.4.4 砼表面修整 砼表面处理是关系到结构外表质量的重要工序。滑模滑升
13、后，利用悬吊脚手架由抹灰工对砼表面及时修整，先将裂缝及蜂窝麻面彻底清理好；终凝前用与原配比相同的砼浆修补,使色泽均匀一致；清除墙体升模痕迹及其他不均匀处,将孔隙须补好,坑洼填平,不得有凹陷或突起，要求墙体表面平整美观；一般收光太早起不到效果，太晚砼已终凝又难以收光。 3.4.5 养护与保温 旁多工程地处高海拔的高寒干燥地区，区域内大风天气多，采取合理有效的养护措施是预防裂缝产生，提高进水塔耐久性的关键。为使已浇筑的砼具有适宜的硬化条件防止发生裂缝，经技术、经济比较，采取提前养护措施，砼面部分收光完成后立即用宽幅塑料薄膜覆盖砼表面，并将边角压实防止大风直接吹拂砼表面引起水分蒸发。待表面不起皮时洒
14、水养护，并利用辅助平台，对脱模后墙体进行洒水养护，保持砼面湿度养护时间 28d。 3.5 滑模施工中较常遇到的难题 由于进水塔浇筑仓面宽，平台受自重、施工荷载、砼磨阻力的影响大，加之平台刚度和稳定性差，导致滑模操作盘倾斜、支承杆弯曲、模板变形。主要是千斤顶工作不同步、荷载不均匀、浇筑不对称、纠编过急等原因，由于滑模施工的特殊性，施工中出现问题亟需处理。否则，可能造成结构扭转偏差，导致滑模无法继续滑升。通过对旁多发电洞进水塔施工中存在问题进行分析，主要有以下几个方面原因：滑升平台刚度不够，易变形；平台自重和施工荷载大;砼浇灌强度与钢筋绑扎配合不主动；对原材料及砼配合比监管不及时，砼兼容性较差；对
15、气温及砼浇筑速度、入仓高度控制不严，对滑模提升时间不准，粘模严重。 3.6 采取措施与对策 3.6.1 加强滑升平台刚度 加密垂直平台支撑系统，支承杆弯曲时采用加焊拉杆钢筋或增加剪支撑，弯曲严重时切断处理；对壁柱等特殊部位，增加提升架千斤顶数量，要求布置均匀，间距 1.2m 左右，以保证加压时压力传送同时到位。 3.6.2 纠偏、纠扭 滑模施工控制的重点与难点是控制纠偏、纠扭，进水塔的垂直度与操作平台的水平度有直接的关系，操作平台保持水平是保证进水塔中心线不跑偏的关键。为及时调整和校正垂直、扭转等偏差,滑升过程中对进水塔操作平台水平度、中心线及扭转度增加测量次数；也可采用拉线、激光、声纳、超声
16、波等作为结构高程、位置、方向的参照系。当滑升中出现偏斜后，采用以下方法: 在支承杆上安装限位调平器,滑模每升高 30cm 调平 1 次，并找平砼仓面; 改变入仓位置、顺序，人为形成砼浇筑高差; 对变形模板采取加压复原，如模板变形严重可拆除更换； 偏移10mm 用螺旋式千斤顶不均衡顶升，超出 10mm 用法兰螺杆和手动葫芦拉模板或爬杆。 3.6.3 尽量减轻平台重量 在滑升过程中，要做到平台上的材料堆放均匀，在保证使用的情况下，利用塔吊尽可能做到堆量少，勤上料，以减少平台自重和施工荷载。3.6.4 浇灌强度与钢筋绑扎速度 滑模施工要求每一滑升高度的砼浇筑及钢筋绑扎，必须在规定的单位时间内完成，否
17、则，滑模工作就不能连续进行。当浇筑仓面结构很大时，砼的浇灌量和钢筋绑扎量都很大，而砼的凝结时间是固定的。 3.6.5 粘模处理 粘模的根本原因在于砼的初凝时间。砼粘在模板面上，降低了砼的表面质量。主要采取优化配合比、掺加高效减水剂、提高泵送砼坍落度、改善施工措施等。 4 工期比较 旁多发电洞进水塔事故闸门井，若采用常规方法施工层每层施工工期 8d，共需 160d，采用滑模施工滑升 20d 滑模组装、21d 调试、改装、实际施工共计 90d，节约工期 70d。拦污栅若采用常规方法施工需 90d，用滑模施工滑升 10d 滑模组装、10d 改装实际施工共计 50d，节约工期40d。 5 结 语 对于
18、截面变化不大、结构简单的高大建筑物，采用滑模施工安全有保障、机械化程度高、施工速度快、场地占用少、抗震性能好、结构整体性强、砼表面光滑、材料消耗少、可节省支模和搭设脚手架所需的工料、减少物力人力消耗、能较方便地将模板拆散和灵活组装并可重复利用，能一次连续完成结构件施工。 在浇筑过程中应确保仓内下料均匀减少浇筑高差；采用微量提升的滑模施工方法有利于消除粘模现象、纠偏、纠扭确保垂直度。 滑升面积大，不仅能降低提升荷载，还能减小支承杆脱空长度，增加滑模系统的稳定与安全。 掺加粉煤灰、高效减水剂、引气剂配制的高性能砼，能显著改善流动性，有效抑制或降低大体积砼温升控制裂缝。 高寒地区大风条件下，滑模施工砼表面养护和保温是提高砼耐久性的重要保证措施。 旁多发电洞进水塔砼浇筑采用滑模施工,不仅减少施工模板，而且工期和质量有保证，初步估算采用该技术为工程节省费用 70 万元以上，经济综合效益显著。 参考文献 ： 1 西藏旁多水利枢纽工程初步设计报告中水东北勘测设计研究院.2009.11. 2王慧斌;李云鹏.试论水利水电工程施工中的滑模技术J.科技传播,2011 年第 11 期. 3 宁云刚;薛春雨.水电工程中滑模施工技术分析J.黑龙江科技信息,2011 年第 10 期.
