液壓滑模技術在獅子坪水電站交通斜洞施工中的應用

彭開勝，肖海濤

(1.四川華電木里河水電開發有限公司，四川 西昌 615000；2.中國水利水電第七工程局，四川 成都 611730)

1 前 言

滑模施工是水利水電工程中一項高效、經濟的混凝土施工工藝，具有施工速度快、質量高、成本低等優點。采用滑模技術施工可以成倍地提高混凝土澆筑速度，特別適用于工期緊張的混凝土工程施工。與鐵路、橋梁、房建等工程所用的滑模技術相比，水利水電工程滑模施工具有結構復雜、精度高、澆筑量大等特點。以下結合工程實際，根據液壓滑模施工的工作原理，對液壓滑模技術在獅子坪水電站交通斜洞施工中的應用進行了總結。

2 工程概況

獅子坪水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣境內岷江右岸一級支流雜谷腦河上，為雜谷腦河梯級水電開發的龍頭水庫電站，電站裝機3臺，單機容量65MW，總裝機容量195MW，保證出力59.90MW，多年平均發電量8.76億kW·h。水庫總庫容1.33億m3，調節庫容1.19億m3，為年調節水庫。電站設計水頭390.00m，引用流量57.00m3/s。

獅子坪水電站主要由攔河壩、泄洪洞、導流(放空)洞、引水隧洞、調壓井、壓力管道和地下廠房等建筑物組成。攔河壩為碎石土心墻堆石壩，壩頂高程2 544.00m，壩頂寬12.00m，壩頂長309.40m，最大高度136.00m。上游壩坡1∶2.0，在高程2 475.00m處設5.0m寬馬道，2 435.00m高程以下壩體與上游圍堰結合；下游壩坡1∶1.8，在高程2 500.00m、2 460.00m處各設5.0m寬馬道，壩腳與下游圍堰結合。壩基采用1道厚1.20m的混凝土防滲墻全封閉防滲，防滲墻底嵌入基巖0.8～1.0m，墻頂設觀測、檢修、灌漿廊道并與兩岸帷幕灌漿平洞相連，在心墻基底的覆蓋層中進行深15m的固結灌漿。在大壩兩岸邊坡的2 544.00m、2 475.00m、2 410.50m高程處各設3條灌漿平硐進行帷幕灌漿防滲處理。

獅子坪水電站交通斜洞是連接左、右岸2 544.00m、2 475.00m、2 410.50m高程三層灌漿平洞的人行通道，左、右岸各布置兩條。交通斜洞洞軸線為壩0+010.00，傾角為45°，設計開挖斷面為城門洞形4.0m×4.8m(寬×高)，混凝土澆筑后斷面為3.0m×3.8m(寬×高)，底板上設有梯步，梯步尺寸為25cm×25cm(寬×高)。左、右岸交通斜洞總斜長377.6m。

左、右岸灌漿平洞混凝土襯砌已全部施工完畢。按原來的承重排架、組合鋼模施工方案施工無法滿足2008年蓄水的工期要求，交通斜洞混凝土施工工期非常緊。由于滑模施工方案具有方便、快捷、混凝土襯砌能夠連續施工的特點，能夠有效地縮短工期、提高工效，因此將交通斜洞邊墻頂拱的混凝土澆筑方案修改為滑模施工，底板和梯步按原施工方案進行施工。

3 滑模設計

交通洞邊墻及頂拱襯砌采取液壓外爬式滑升模板，整個滑模體設計采用鋼結構。結構主要由定型鋼模板、桁架框、提升架、輔助盤、支撐桿(俗稱爬桿)、液壓系統、軌道、施工平臺構成。具體結構如圖1所示，圖中區域1和區域2采用承重排架、組合鋼模施工方案進行施工。

圖1 交通斜洞滑模施工示意

3.1 模 板

交通斜洞邊墻及頂拱圓弧模板采用整體定型鋼模，厚5mm、長3.5m，在弧形定型鋼模內側中間加焊50×5角鋼加勁肋。邊墻、頂拱定型鋼模與桁架框的連接全部采用用M10螺栓連接。模體設計成上口稍大、下口稍小的錐體，模體錐度為0.7%。

3.2 滑模框架

滑模框架是滑模體的骨架，其主要作用是支撐、掛裝模板，以及形成模體平臺，滑模框架尺寸為長3.5m、寬2.99m。

滑模框架底部采用桁架式結構，要求具有足夠的剛度和強度。通過計算底部桁架采用12.6號槽鋼焊接而成，各節點設節點板，采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為5mm，每榀桁架之間采用M20螺栓連接。上部采用圓弧形排架，圓弧形排架采用φ48鋼管加工、焊接而成，各節點采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為5mm，每榀排架之間用φ25螺紋鋼連接成一個整體。排架與底部桁架框用M20螺栓連接成整體。在桁架底部安裝四個行走輪，沿著鋪設在排水溝底板上的軌道自下而上行走。

3.3 提升架

提升架用來安裝千斤頂并提吊滑模體滑升，采用外爬式，用單[12.6號槽鋼和厚15mm鋼板焊制。

3.4 抹面平臺

抹面平臺是專門為養護、修面、處理等工作設計的施工操作平臺。框架采用12.6號槽鋼，各節點設節點板，采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為5mm，用φ48鋼管與桁架框連接，框架上鋪3cm厚木板，輔助盤距交通斜洞的混凝土設計邊線100mm。

3.5 操作平臺

操作平臺是專門為混凝土澆筑而設計的施工操作平臺。框架采用12.6號槽鋼，各節點設節點板，采用角焊縫焊接，焊腳尺寸為5mm，框架上鋪3cm厚木板。

3.6 支撐桿

按照SL 32-92《水工建筑物滑動模板施工技術規范》中B1公式計算，選擇四根φ48×3.5無縫鋼管作支撐桿，其承載能力及穩定性均符合要求。在交通洞上部的聯系洞內上下游側各埋兩根I18工字鋼作為吊點，支撐桿軸線必須與下部對應千斤頂軸線平行。在交通斜洞兩側巖壁上每隔5m設兩根錨桿用來固定、支承支撐桿。模體滑升后將模體下方的支撐桿拆除。

3.7 液壓系統

選用HY-100型千斤頂，設計承載能力為10t，計算承載能力為5t，爬升行程為300mm；液壓控制臺為HY-36S型自動調平液壓控制臺。高壓油管：主管選用φ16mm，支管選用φ8mm，利用直管接頭和多通接頭與控制臺和千斤頂分組相連，構成液壓系統。液壓系統安裝在模體框內。

4 滑模施工

4.1 滑模施工工藝

滑模施工的特點是：鋼筋綁扎、混凝土澆筑、滑模滑升、修面養護等工作平行交叉作業，連續進行。要求各工種相互配合，相互適應。

(1)滑模施工工藝流程為：鋼筋綁扎→混凝土澆筑→平倉、振搗→滑模提升→鋼筋綁扎。

(2)混凝土澆筑：由攪拌站供料，混凝土攪拌汽車運至工地，HB60混凝土泵泵送入倉，人工平倉，插入式振搗器振搗。

(3)鋼筋綁扎：鋼筋由鋼筋加工廠按照設計圖紙加工制作, 載重汽車運至工地, 人工搬運至工作面，人工分料綁扎、焊接。

4.2 模板滑升

滑模正常滑升是根據現場施工情況確定合適的滑升速度，與現場氣溫條件、混凝土設計強度、混凝土初凝時間、供料強度、鋼筋綁扎焊接速度等有關。交通斜洞滑模模體每間隔1小時滑升一次，控制澆筑分層厚度30cm，日滑升高度最大控制在3.6m左右。 混凝土脫模時必須達到足夠的強度，以保證不塌頂、不掉塊、不產生裂縫。滑模滑升要求混凝土達到軟脫模施工強度，脫模混凝土強度控制在0.7～0.8MPa。

4.3 修面及養護

混凝土缺陷處理是關系到結構外表質量的重要工序，當混凝土脫模后須立即進行此項工作，一般用抹子在混凝土表面用原漿壓平或修補，如表面平整亦可不作修補。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件、防止產生裂縫，對脫模后的混凝土進行24h噴水養護，養護時間不低于14d。

4.4 滑模控制

4.4.1 滑模中心和水平控制

滑模中心控制：在滑模有足夠提升能力條件下，為保證交通斜洞的結構成型尺寸、減少滑升過程偏差，采用重垂線進行測量控制，在上下游方向各布置2根垂線進行中心測量控制。滑模水平控制：滑模水平控制上升是保證滑模中心的關鍵,利用千斤頂同步器進行水平限位，利用水準管進行水平測量，同時利用測量儀器對軌道進行檢測，發現問題及時糾正。

4.4.2 滑模施工中常出現的問題及處理措施

滑模施工中常出現的問題有：滑模操作平臺傾斜、爬桿彎曲、模板變形、粘模等，前3個問題產生的根本原因在于千斤頂工作不同步、荷載不均勻、澆筑不對稱、糾偏過急等。因為滑模施工工序銜接相當緊密，所以要求施工過程中出現問題必須馬上處理，否則將有可能導致滑模無法滑升。

滑模操作盤傾斜是施工中常見的問題，我們在施工中主要采取以下方法避免：(1)在試滑階段一定要將行程相近的千斤頂分在一組。(2)施工中多備用幾臺千斤頂，遇到正在使用的千斤頂出現漏油等問題時，必須馬上更換，然后利用千斤頂進行自身糾偏處理，即關閉未出問題的千斤頂主油管，給新換千斤頂的主油管加壓，試滑幾個行程，反復數次逐步調整到設計高程。

爬桿彎曲時，采用加焊鋼筋或斜支撐，彎曲嚴重時最好做切斷處理，將重新接入的爬桿與下部爬桿焊接，將焊縫打磨平順、光滑, 并加焊斜支撐。

模板出現變形時，對于部分變形較小的模板采用撐桿加壓復原，對于變形嚴重的模板，則拆除修復或更換。

粘模產生的根本原因在于混凝土的初凝時間達不到8h，模板表面的混凝土部分粘在模板上，并隨模板一同滑升，從而降低了混凝土的表面質量。粘模問題出現時，在不降低混凝土設計強度的前提下，優化混凝土配合比，如在混凝土里增加緩凝劑或減水劑、適當提高混凝土的坍落度等，從而延長混凝土的初凝時間。

4.5 滑模拆除

滑模滑升至設計位置后，將滑模滑空，先在下部搭設拆除平臺，并將其各部件進行固定后再進行解體，搬運至下一工作面進行安裝。

5 結束語

本工程采用滑模技術，在保證澆筑質量的前提下既縮短了工期，又節約了成本。在滑升過程中模體控制得較好，交通斜洞邊墻頂拱混凝土采用滑模施工取得了較好的效果。斜洞滑模與井洞滑模相比，由于斜洞滑模滑升速度受斜洞頂拱混凝土強度控制，要求比井筒滑模的混凝土拆模強度高，混凝土產生的摩阻力要大些，所以在滑模設計上，滑模的模體要長一些，提升設備選型要求提升力大一些，對混凝土的強度也采取了早強措施。滑模在滑升過程中受力較復雜，隨時可能發生偏移，因此，如何解決千斤頂同步運動，防止偏斜、扭轉，是滑模設計和施工中必須重點注意的問題。