大型滑模技術在藏木水電站攔污柵墩施工中的應用

宋四紅, 吳小峰, 梁　政, 郭志強

(中國葛洲壩集團第六工程有限公司，云南昆明 650000)

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大型滑模技術在藏木水電站攔污柵墩施工中的應用

宋四紅, 吳小峰, 梁政, 郭志強

(中國葛洲壩集團第六工程有限公司，云南昆明 650000)

【摘要】藏木水電站攔污柵墩混凝土采用定型滑模施工，每四個攔污柵墩模板為一組，由桁架結構連接形成一套攔污柵墩滑模，滑模利用5 t液壓千斤頂作為爬升動力，沿預埋的豎向鋼管豎直向上滑升，在滑升的過程中通過懸置于每個攔污柵墩尾部和腰部的垂線球控制和調整整個攔污柵墩的結構體型。藏木水電站攔污柵墩滑模施工技術的應用不僅滿足質量精度和施工進度的要求，而且在探索高海拔高寒地區大型滑模施工技術方面亦值得同類工程借鑒。

【關鍵詞】藏木水電站；攔污柵；大型滑模；施工技術

1工程概況

藏木水電站為重力壩+壩后式廠房，由左、右岸擋水壩段、溢流壩段、廠房壩段、沖砂底孔壩段、壩后式地面廠房、消力池和海漫等組成。大壩共分19個壩段，其中1#～2#為左岸擋水壩段，3#～8#壩段為溢流壩段，9#、16#為左右沖砂底孔壩段，10#～15#壩段為廠房擋水壩段。17#～19#為右岸擋水壩段，大壩建基面高程3 198.00 m，最大壩高116 m，壩頂總長度387.50 m。攔污柵布置于10#～15#廠房擋水壩段進水口上游，采用4個墩體的大型滑模進行施工，滑升高程從EL.3 285.00～EL.3 309.00 m，滑升高度約為24 m。

2攔污柵墩大型滑模施工

10#～15#壩段壩體前沿從EL.3 285～EL.3 314 m高程設攔污柵墩，攔污柵閘墩設計為單墩，其中10#壩段進水口左側、15#壩段進水口右側為邊墩，10#～15#壩段進水口前沿設置有16個中墩。閘墩外型為長條形，中墩墩頭為半圓形，邊墩墩頭為1/4圓形，中墩通過100 cm×100 cm的支撐梁與大體積混凝土相連，邊墩直接與大體積混凝土連接。邊墩、中墩的長度、寬度尺寸完全相同。攔污柵墩長5.2 m，中墩寬2.5 m，閘墩間空距5.3 m，單墩斷面9.7 m2。攔污柵墩采用大型滑模進行施工，大型滑模采用整體鋼結構設計，全套模體自重31.5 t，大型滑模控制采用ZYXT-36型自動調平液壓控制臺，配套選用32個“F”型提升架，設置32臺承載能力為5 t、爬升行程為30 mm的滑模專用千斤頂，作為爬升動力系統。大型滑模平面布置如圖1。

2.1下料方式、下料時間以及每次澆筑胚層厚度

攔污柵墩的混凝土澆筑采用的下料方式為：人工控制液壓混凝土罐多次下料的方式，在液壓控制系統允許的操作次數內(最大操作次數5次左右)完成對1.5～2個墩子的下料，下料時間一般在30～60 min之間，完成全部4個墩子本胚層的澆筑；對于每胚層混凝土澆筑厚度一般控制在30～40 cm之間為宜，所需混凝土約為12～15 m3；如果胚層厚度超過45 cm，在實際施工過程中發現由于相應胚層的滑升時間遠大于該胚層混凝土的初凝時間，會造成該胚層混凝土與模板之間的水泥漿干硬失去潤滑作用，增大了兩者之間的摩擦力F。同時由于爬升鋼管的實際計算長度L(L=L1+L2+L3，其中L1為千斤頂的高度，L2為模板上口到千斤頂底部的距離，L3為模板上口至混凝土表面的距離)增加，超過壓桿的臨界值，導致鋼管失穩出現彎曲變形等屈曲破壞現象。

攔污柵墩的鋼筋綁扎與混凝土的澆筑是先后進行的，只有鋼筋綁扎以及插筋預埋完畢后才能準備后續混凝土的澆筑。對于鋼筋間排距的控制，一般采用距模板頂口2 m處設置引鐵的方式進行控制，其中對于超出模板6 m以上的鋼筋一般要設置至少兩道引鐵來控制鋼筋的間排距。對于不符合設計要求的混凝土保護層需要對其進行調整。一般對于直徑較粗的鋼筋(如：φ32、φ28等)采用1 t的手拉葫蘆來逐步調整保護層，使其滿足設計要求；對于偏差較大，不能一次性調整到位的鋼筋保護層，要分階段進行調整，邊修正、邊加固、邊澆筑，逐步使其達到設計位置。

2.2混凝土初凝時間和塌落度，即每次滑升時間及高度

在攔污柵墩施工中混凝土初凝時間為7～8 h，但是在實際施工過程中某胚層混凝土下料時間與對應的該胚層初始滑升時間的間隔大部分超過8 h，一般在9～10 h之間，極易出現“強制滑升”現象，從而造成出模后混凝土的拉裂以及爬升鋼管的彎曲，因此建議攔污柵墩混凝土的初凝時間控制在8～9 h，確保安全滑升。本次攔污柵墩開始澆筑時采用的是塌落度10～12 cm的混凝土，在實際下料過程中發現該混凝土的和易性較差，混凝土在進入墩槽內時流動性較差，需多次移動纜機才能將其澆滿且振搗時間較長，影響施工進度。經多次調整混凝土塌落度發現：將混凝土塌落度控制在14～16 cm之間時，混凝土的和易性和流動性能夠滿足施工要求。

(a)平面圖

(b)1-1斷面圖圖1　大型滑模提升架

相鄰兩次滑升的時間間隔一般為2～2.5 h(其中等料時間以及鋼筋安裝及預埋插筋時間0.5 h、下料時間0.5～1 h、混凝土振搗時間0.5 h、澆筑工休息時間0.5 h)，確保時間間隔不超過3 h。對于每一胚層混凝土在下料振搗結束后8～9 h范圍內即是該胚層混凝土滑升的最佳時間。每次模板滑升高度控制在12～15個行程，每個行程按2.5～3 cm計算，滑升高度約30～40 cm，能夠保證出模后的混凝不會出現拉裂現象。

2.3滑模施工過程中的資源控制

攔污柵墩每班澆筑3個胚層，每天白班和夜班共向上滑升6個胚層，滑升高度約在2～2.2 m之間。從滑模施工現場的資源配置以及人員安排來看，夜班人員安排為澆筑工5人、鋼筋工6人、抹面工2人。資源配置情況為φ100的振搗棒2個、變頻機1臺、電焊機2臺，打磨機2臺。在現場實際施工過程中發現在遇到攔污柵墩預留陰牛腿(即“梁窩”)施工時，由于梁窩制作工序繁瑣，夜班鋼筋工不足，致使該胚層混凝土澆筑時間延長。同時攔污柵墩兩側二期門槽外露面由于人員不足，無法在模板滑升的同時對其進行鑿毛處理，從而增加后期鑿毛處理的成本；因此后續滑模施工時適當增加了夜班施工人員，將鋼筋工增至8人，與此同時新增了4人負責二期門槽外露面混凝土的鑿毛。

2.4攔污柵墩滑模施工過程中的糾偏措施

攔污柵墩采用滑模施工必然存在糾偏問題，模板在滑升過程中由于液壓千斤頂給油不均勻，造成千斤頂不能同步工作，致使滑模操作盤整體受力不均勻，從而導致滑模操作平臺出現傾斜、扭轉、整體偏移等現象，進而對攔污柵墩的垂直度造成很大影響，因此在施工過程中要對滑模操作盤進行不斷的修正。在1#～4#攔污柵墩施工過程中分別在墩尾、墩中心模板上口布置2根鋼絲繩做垂線錐進行偏差測量控制，垂線錐落入油桶中，避免搖擺。同時測量千斤頂頂面距限位卡環底口的距離S的數值，S值能宏觀地反應滑模操作盤的修正過程及其水平度。在滑升前首先施工員在爬升鋼管上利用水平管標定標尺，限位卡環確定標尺位置，標尺一般按照60 cm控制(60 cm指千斤頂頂面距限位卡環底口的距離)。其次利用墩尾以及墩中心模板上口懸掛的垂線錐對攔污柵墩的垂直度進行測量，以確定是否存在偏差，為下一步的滑升過程中攔污柵墩的垂度修正做準備。同時要求每隔2天對攔污柵墩的體形進行一次測量，以保證對攔污柵墩的精度控制。在攔污柵墩糾偏過程中，主要以垂線錐的測量值為準，以千斤頂頂面距限位卡環底口的距離S的數值為輔。對于攔污柵墩垂度的修正是邊滑升邊修正的，其修正操作過程是先通過垂線錐測量攔污柵墩的垂度偏差值，然后根據測得的數值調節千斤頂的閥門，使部分千斤頂處于關閉或半開狀態。一般率先滑升6個行程，之后用鋼板尺進行測量并記錄S值數值，通過S值的數值變化觀察攔污柵墩是否在按預期的方向進行修正。同時S值的數值反應滑模操作盤在滑升的過程中是否保持水平，繼續滑行3個行程，施工員對攔污柵墩的垂度再次進行測量并記錄S值的數值，觀察攔污柵墩是否已經修正或是正在修正，再通過3～6個行程將滑模操作盤調至水平和將正在修正的攔污柵墩修正到偏差允許范圍。當滑模操作盤向左右岸發生扭轉時，需關閉其中一個或幾個攔污柵墩的千斤頂，對發生扭轉的攔污柵墩單獨滑升1～3個行程進行修正；當滑模操作盤向上下游發生傾斜時，需關閉或半開墩頭(或墩尾)的3個千斤頂，對攔污柵墩滑升3～6個行程進行修正。在多次滑升后，支持模板向上滑升的爬桿會出現部分彎曲變形。當爬桿發生彎曲時，一般在爬桿彎曲處加焊八字撐。同時考慮到爬桿的剛度要求，在其彎曲處幫焊約20cm左右的不小于φ20的鋼筋。對于變形嚴重的爬桿，在變形處將其割斷，對爬桿進行垂直修正，之后對其進行重新加固。重新加固的爬桿在再次滑升的時候，先不受力，即對應千斤頂處于關閉狀態，待覆蓋一胚層混凝土后，再將千斤頂的閥門由小到大逐步開啟，直到混凝土覆蓋層達到2個胚層時，將閥門開到最大開始正常滑升。

每4個攔污柵墩滑升結束后，需對定型模板、桁架、提升系統進行檢查。對于已變形的模板需要專人進行修復。同時著重檢查聯系4個墩子的桁架結構的焊縫和螺栓連接處是否存在脫焊、螺栓松動以及脫落等現象。發現問題及時處理，并由此引發的滑模操作盤的扭轉、傾斜和相對位移的問題及時進行糾偏處理，以保證下次滑升的順利進行。

3結束語

藏木水電站廠房擋水壩段攔污柵墩滑模施工以4個墩子為1組進行滑升，較之常規的2個或3個為1組的整體滑升模式，不僅優化了施工方案，而且加快施工進度，為高原高寒地區快速施工積累了經驗，同時藏木水電站攔污柵墩滑模施工技術的成功應用不但滿足了施工精度和施工進度的要求，而且在探索高海拔高寒地區滑模施工技術方面也值得同類工程借鑒。

參考文獻

[1]DL/T 5144-2001 水工混凝土施工規范[S].

[2]水利水電部水利水電建設總局.水利水電工程施工組織設計手冊[M].北京：中國水利水電出版社, 1990.

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[4]建筑施工手冊(第四版)編寫組.建筑施工手冊[M]. 4版. 北京: 中國建筑工業出版社，2003.

[作者簡介]宋四紅(1977～)，男，主要從事水利水電施工管理工作；梁政(1962～)，男，技師，主要從事水利水電施工技術管理。

【中圖分類號】TU755.6

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2015-11-17