蒲石河抽水蓄能電站引水斜井滑模施工技術

孫 磊，趙忠文，李貴祥，張文輝，張志華

（1.中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 丹東 118002；2.遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司，遼寧 丹東 118216）

蒲石河抽水蓄能電站引水隧洞混凝土強度等級為C20W6，襯砌后直徑為8.1 m。斜井在高程110 m以上為單層鋼筋，在高程110 m以下為雙層鋼筋。引水隧洞斜井段鋼筋混凝土襯砌采用全斷面滑模方式進行施工。

1 滑模系統

斜井滑模采用LSD連續拉伸式液壓千斤頂爬升鋼絞線提升模體，鋼絞線與斜洞段洞軸線平行布置。整個滑模系統由滑模模體裝置、牽引機具及設施、運料小車系統等3部分組成。其詳細布置見圖1。

1.1 滑模模體裝置

滑模模體主要由中梁、操作平臺、鋼筋平臺、主平臺 （模板）、修補平臺、尾部平臺及前、后支腿組成。中梁長度為15.53 m，長×寬為2.5 m×2.5 m，整體為桁架結構。槽鋼采用背靠背連接，中間設置10 mm厚的加勁板和連接板。

主平臺在整個平臺中受力最大，整個模板為橢圓形，上口大、下口小，錐度為0.6%。模板設計腰線至頂拱模板長度為150 cm，腰線至底板模板長度為120 cm，模板厚度為6 mm。模板支撐為桁架結構，采用交叉式腹桿體系，其特點是腹桿可以承受變向荷載，提高結構的穩定性和剛度。模板與桁架接觸為空間扭曲線，采用無縫鋼管可保證模板與桁架貼實，保證混凝土澆筑過程中模板不會發生變形。

1.2 牽引機具及設施

牽引機具及設施主要由鋼絞線及連接器、千斤頂、液壓油泵、控制系統、P38軌道組成。

圖1 斜井滑模系統布置

鋼絞線φ15.24 mm，最小破斷拉力為250 kN，每束鋼絞線由8根組成。為方便施工，上彎段鋼絞線采用連接器連接。兩束鋼絞線距離為5.0 m，錨固端錨深為15 m，錨固水泥漿水灰比為0.4。通過對模體詳細受力分析，提升最大拉力為700 kN，鋼絞線總計最小破斷拉力為4 000 kN，提升安全系數為5.7。鋼絞線強度滿足滑模混凝土施工規范要求。

斜井混凝土成型尺寸精度主要由軌道安裝精度控制，采用P38型軌道。測量員采用全站儀全程放線和監控，軌道支撐為 “人”字形普通桁架，施工速度較快，整體結構可靠、穩定。

液壓提升機具由2臺LSD1000-250型 （公稱油壓25 MPa）千斤頂、1臺LSDB1000液壓泵站 （主頂油路31.5 MPa，夾持油路10 MPa）、1套LSDKC-6控制系統及高壓油管組成。

1.3 運料小車系統

運料小車系統主要由10 t變頻雙繩雙筒卷揚機、鋼絲繩、限載裝置、平衡油缸及鋼結構運料小車組成。

10 t變頻雙繩雙筒卷揚機配6×19絲、φ32（鋼芯）鋼絲繩牽引鋼結構運料小車，小車質量為4.5 t，10 t卷揚機布置在上平段。

根據SL 398—2007《水利水電工程施工通用安全技術規程》規定，對于提升設施應設置超載保護裝置、限速保護裝置、斷繩保護裝置及上、下限位裝置。

（1）限載保護裝置。在上彎段與斜洞段折點處設置，主要由承重傳力機構 （滑輪、平臺）、高精度稱重傳感器、控制器、稱重顯示儀表等4個主件組成。當小車載重超過設計標準時控制器將數據傳輸至顯示儀上。

（2）限速保護裝置。選擇變頻卷揚機，可根據調整卷揚機電動機頻率調整卷筒轉速。

（3）斷繩保護裝置。采用雙繩雙筒。為防止小車傾斜，在鋼絲繩與小車連接點處設置液壓平衡油缸，保證牽引小車的2根鋼絲繩受力相等。

（4）限位裝置。在軌道斜洞段與上彎段折點和滑模臺車上設置限位開關，當小車車輪與限位開關發生接觸時，限位開關切斷控制柜內卷揚機電源。

2 混凝土澆筑施工過程控制要點

2.1 混凝土拌制

在混凝土拌和樓設置保溫棚，對混凝土拌和系統進行全封閉保溫，腳手架管外側鋪設棉被和用塑料布封閉，提高拌和樓內溫度；對骨料、水泥及拌和用水進行提前預熱，用鍋爐加熱拌和用水，提高混凝土出機溫度。

2.2 洞內保溫

由于斜井高差較大，冬季洞內外溫差較大，空氣對流較為明顯。因此，對洞內需進行隔離保溫。在模板上設置加熱板，提高混凝土養護溫度，使初凝時間減短。

2.3 混凝土運輸

采用2臺12 m3混凝土攪拌車進行運輸，為減小混凝土運輸過程中溫度損失較大，對混凝土攪拌車用棉被進行保溫。

2.4 調整配合比

混凝土澆筑前，在實驗室進行貫入阻力試驗，測試不同溫度下混凝土未加外加劑和加入早強劑參數的初凝時間試驗，并根據洞內實際氣溫情況靈活調整，選擇合理參數，降低了初凝時間，保證模板滑升順利。

2.5 滑模提升控制

在首次進行混凝土澆筑時，當澆筑時間接近混凝土初凝時間時，進行模體初滑，滑升2～3 cm左右，以防止模體被混凝土粘牢。直至模體澆滿混凝土后，進入正常滑升。正常澆筑每次模體滑升為5 cm左右，澆筑速度必須滿足模體滑升速度要求。

對于承重的頂拱部分，根據取得的混凝土不同時間的強度試驗決定滑升時間。由于初始脫模時間不易掌握，必須在現場進行取樣試驗來確定。脫模強度約0.3～0.5 MPa，一般模板滑升速度不得大于10 cm/h，遵循 “多動少滑”的原則。滑升過程中，設有有滑模施工經驗的專人觀察和分析混凝土表面，確定合適的滑升速度和滑升時間。滑升過程中能聽到 “沙沙”聲，出模的混凝土無流淌和拉裂現象；混凝土表面濕潤不變形，手按有硬的感覺，指印過深應停止滑升，以免有流淌現象；若過硬則要加快滑升速度。滑升過后，在用抹子將不良脫模面抹平壓光。

2.6 滑模糾偏措施

軌道及模板制作安裝的精度是斜井全斷面滑模施工的關鍵。模板滑升時，應指派專人檢測模板及牽引系統的情況，出現問題及時發現并報告，認真分析其原因并找出對應的處理措施。

LSD1000千斤頂設有位移傳感器，主控臺可采取對千斤頂分動方式進行調整。模體的水平偏差可用此調整；垂向偏差依靠精確的軌道鋪設來控制。糾偏措施具體如下：

（1）滑模多動少滑。技術員經常檢查中梁及模板組相對于中心線是否有偏移，始終控制好中梁及模板組不發生偏移。

（2）保證下料均勻，兩側高差最大不得大于40 cm。當下料原因導致模板出現偏移時，可適當改變入倉順序，并借助于手動葫蘆對模板進行調整。

（3）在模體中梁設一個水準管，當模體發生偏移時，可通過觀察水準管判斷模板偏移方向，并采取措施調整偏差。

（4）每滑升6 m對模板進行一次測量檢查，發現偏移及時糾正。

2.7 抗浮處理

在下三角體混凝土澆筑過程中，因先澆筑底板部位，混凝土浮托力較大，模體上浮。為確保襯砌后尺寸滿足設計要求，在臺車就位時采用2條5 t導鏈將后支腿鎖在軌道上，臺車提升前將導鏈松開，提升結束后再將導鏈鎖緊，如此反復進行直至進入全斷面。全斷面澆筑過程中，下料順序為先頂拱和兩側，再底板。下料不應過于集中，高度須小于40cm。

2.8 混凝土控制

倉面驗收之后，混凝土下料前先用水泥砂漿濕潤溜槽。混凝土入倉時應盡量使混凝土先低后高進行，使混凝土均勻上升，并注意分料不要過分集中，每次澆筑高度以30 cm為宜，最大不得超過40 cm。兩側邊墻及頂拱的混凝土應均衡上升，下料時應及時分料，嚴禁局部堆積過高，以防止一側受力過大而使模板、支架發生側向位移。

下料時對混凝土的塌落度應嚴格控制，一般在10～14 cm之間，也要根據氣溫等外部因素的變化而作調整。對塌落度過大或過小的混凝土嚴禁下料，既要保證混凝土輸送不堵塞，又不至于料太稀而使模板受力過大變形，延長起滑時間。

為保證混凝土成型質量，若倉內有滲水時應安排專人及時將水排出，以免影響混凝土質量及模板滑升速度。嚴格控制好第一次滑升時間。滑模進入正常滑升階段后，可利用臺車下部的抹面平臺對出模混凝土面進行抹面壓光。

選用軟軸式振搗器，避免直接接觸止水片、鋼筋、模板，對有止水的地方應適當延長振搗時間。在振搗第一層混凝土時，振搗棒的插入深度以振搗器頭部不碰到基巖或老混凝土面，相距不超過5 cm為宜；振搗上層混凝土時，則應插入下層混凝土5 cm左右，使上、下兩層結合良好。振搗時間以混凝土不再顯著下沉，水分和氣泡不再逸出并開始泛漿為準。振搗混凝土時應嚴防漏振，模板滑升時嚴禁振搗混凝土。

2.9 滑模安裝及拆除

臺車在加工預組裝后，由載重汽車運至下平段，利用提前安裝好的天錨組裝。臺車及提升系統組裝和調試完畢后，利用臺車千斤頂將臺車提升至斜洞段，對模體進行最后的調試和糾偏。待模體滑升至上彎段起點后，進行滑模拆除。延長軌道至上平段，在上平段安裝1臺1 t卷揚機，并配置一臺簡易鋼結構小車，負責運輸設備和拆除模體的材料。由下而上拆除主平臺，即由尾部平臺開始逐層向上進行。當臺車質量小于10 t時，利用上平段的10 t卷揚機將臺車鎖住后，將原提升系統設備拆除并運至上平段。最后，將剩余的模體全部拆除并運至上平段。

3 結語

蒲石河抽水蓄能電站斜井滑模臺車結構設計合理，模體滑升時偏心力矩小，安全可靠。該系統運行連續、穩定、施工效率高，最高日進尺達到8 m。襯砌混凝土成型準確、外觀質量好，有效地保證了混凝土施工質量。滑模系統的千斤頂上、下2層夾持器具有自鎖和手動鎖定功能，系統運行安全可靠，是高水頭、大洞徑、長斜井混凝土襯砌的首選方案。歸納起來，斜井應用滑模核心經驗有以下幾點：

（1）斜井軌道的安裝要精確。

（2）務必在下平段組裝臺車時就將模板角度和尺寸調整準確，進入斜洞段后調整較為困難，且施工時間較長。

（3）堅持 “多動少滑”，及時總結經驗。建議冬季嚴寒地區斜井混凝土不宜采用滑模方式進行施工。

（4）配備有經驗的施工人員，把安全和質量規定落實到人，并有專業人員對液壓系統和卷揚機進行定期維護保養。