塔貝拉水電站四號豎井滑模襯砌施工

陳 聰，陳 云

(中國水利水電第七工程局有限公司 國際工程公司，四川 成都 610081)

1 工程概況

塔貝拉水電站四期擴建工程位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方，是將現有的4號灌溉隧洞改為引水發電洞，擴容3臺單機容量為470 MW的混流式水輪發電機組，使現有電站裝機容量從3 478 MW增大到4 888 MW。

4號隧洞改建工程主要由上游側取水口、引水豎井開挖、澆筑以及下游側的壓力鋼管安裝組成。豎井開挖總高度為37 m，開挖直徑為15.72 m，頂部為進水塔。井身采用混凝土襯砌，襯砌直徑為13.72 m，襯砌厚度為1 m，為圓筒形薄壁結構。混凝土襯砌采用滑模施工，施工高程為372～409 m。

2 滑模結構

滑模根據豎井結構型式和布置特點采用液壓調平自升式滑升模板。整個滑模主要由模板、桁架梁、提升系統、布料系統、工作平臺等組成。

(1)模 板。模板由24塊高1.2 m，弧長1.8 m的P3015定型鋼模板組成，使用50 mm×50 mm×5 mm的角鋼作為加強肋。每塊模板按照標準正錐度0.5%組裝而成，使得模板整體上口大，下口小，以便于滑升。模板斜度須經廠家專業人員調整，如果斜度過小會將混凝土拉裂，斜度過大會導致混凝土漏漿。

(2)桁架梁。圓弧形桁架梁是滑模的主要受力骨架，用來支撐和承受整個滑模工作平臺的設備、人員、物資的重量。

(3)提升系統。提升系統主要由多組按桁架梁周邊均勻分布的爬升設備組成，每組爬升設備分為爬升桿和穿心千斤頂。考慮到滑模制作、組裝、使用的便利性和經濟性，每兩塊模板之間配套設有一組爬升設備，總共24組。爬升桿選用φ48×6 mm的鋼管，其下端埋在預澆的井壁混凝土之中，上段穿過穿心千斤頂的通孔，承受整個滑模的重量，將其傳遞給井壁并作為井壁豎筋的一部分存留在混凝土井壁內。爬升桿件的加長采用與爬升桿外徑相同的螺紋接頭對接，以防止液壓穿心千斤頂卡死。接頭錯開布置，在同一水平內的接頭不超過1/4。千斤頂選用GYD-60型滾珠式液壓穿心千斤頂，該設備為單回路液壓系統，組裝前必須檢查液壓管路是否暢通、耐壓是否符合要求、有無漏油等現象，若有異常，應及時采取相應措施予以排除。

(4)布料系統。在確保施工質量和施工安全的前提下，為盡可能降低滑模系統整體結構的重量，減少輸料管的拆裝次數，增加滑模上平臺的施工空間，該滑模系統采用旋轉式布料系統。滑模上平臺表面正中的鼓圈上通過高強螺栓連接有高5 m 的立柱，以此為中心旋轉軸選用φ48× 6 mm 鋼管鋪設了兩條圓形導軌，布料架和綁筋平臺均通過滾輪以立柱為中心，沿著圓形導軌進行旋轉施工。其中圓形導軌的布置不能與滑模主桁架的拼裝相互干涉，且布置的直徑大小應滿足布料施工和綁筋操作要求，支撐點間的懸空長度不應大于0.5 m( 防止受力變形過大而導致斷裂) ; 布料系統通過安裝在布料架上的伸縮節的伸縮操作可以改變布料直徑以實現混凝土沿井壁四周的靈活、均勻布料。

(5)工作平臺分為上下兩層。上層平臺由木板拼裝而成：將木板水平鋪設在桁架上并通過焊接限位鋼筋、綁扎等方式進行固定，防止發生木板移位、脫落等安全事故。上層平臺是主要的工作場所，用于施工材料的堆放以及鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工活動。下層平臺位于桁架下方2.5 m處：在桁架下方懸掛一環形工作平臺，平臺寬0.6 m，沿滑模邊緣環形布置，平臺通過兩側的圓鋼懸吊于桁架上，用于施工人員及時對澆筑后脫模的混凝土進行檢查和養護以保證混凝土的質量。平臺內側和外側均設有高1.2 m的安全護欄，防止跌落事故的發生。

3 滑模安裝與調試

(1)滑模在正式使用前，首先在機械廠按照設計圖紙并在廠家技術人員指導下進行預拼裝及液壓千斤頂調試，并按有關質量標準檢查調整。

(2)滑模部件在廠內組裝并經檢驗合格后，分塊編號后用載重汽車運至豎井基坑，在龍門吊起吊作業平臺組裝完成，利用40 t龍門吊將其吊放到位至豎井底部起襯高程的腳手架平臺上。

(3)平臺主桁架按測量儀器指定的位置與副桁架連接，完成主平臺的安裝，然后將圍梁、提升架、圍圈、模板等裝配完畢，每塊模板應與理論位置重合，誤差不大于2～3 mm。模板就位后，必須保證每塊模板有5‰的正錐度，即上部較下部大6 mm，絕對不允許有反錐。

(4)液壓穿心千斤頂系統安裝完成后進行調試試驗：對千斤頂逐一進行排氣并做到排氣徹底，然后在試驗油壓下持壓5 min，不得滲漏。整體試驗的指標(如空載、持壓、往復次數、排氣等)應調整適宜，記錄準確。

(5)插裝爬升桿。爬升桿的直徑、規格應與所使用的千斤頂相適應，第一批插入千斤頂的爬升桿其長度不得少于3種，以保證滑升施工中爬桿在同一水平內的接頭不超過總量的1/3。因此，第一批爬桿要有3種以上的長度：2 m、2.5 m和3 m，錯開布置。爬升桿插裝完成后，將主平臺向上提升至預留出的試滑高程進行調試：試滑升3～5個行程(9～15 cm)，通過測量儀器以及廠家技術人員的檢測對提升系統、液壓控制系統、盤面及模板變形情況進行全面檢查，發現問題及時解決，確保施工的順利進行。調試合格后，方可完善平臺鋪板、通道等設施，綁扎出初滑高程的鋼筋。滑模底部的抹面吊架需在滑模滑升澆筑到一定高程后再安裝就位。

4 滑模施工

4.1 混凝土澆筑與振搗

(1)混凝土澆筑。

滑模施工按以下順序進行：下料→平倉振搗→滑升→鋼筋綁扎→下料。滑模滑升要求對稱均勻下料，每一澆筑層的混凝土表面應在一個水平面上，并應有計劃、均勻地變換澆筑方向。筆者建議：以爬升桿為標志，4個爬升桿之間為一個澆筑區(每區1/8圓)。分層澆筑的厚度不應大于30 cm，各層混凝土的澆筑間隔時間(包括混凝土運輸、澆筑及停歇的全部時間)不得大于混凝土的凝結時間(相當于混凝土達0.35 kN/cm2(3.5 MPa)貫入阻力值的時間)，當間隔時間超過規定，應按施工縫的要求進行處理。

(2)混凝土振搗。

采用插入式振搗器振搗，經常變換振搗方向；振搗不得直接觸及爬升桿、鋼筋或模板；振搗器插入深度不得超過下層混凝土內5 cm，模板滑升時停止振搗。

4.2 模板的滑升

滑升過程是滑模施工的主導程序，其他各工序作業均應安排在限定時間內完成，不宜停滑或減緩滑升速度遷就其他作業。模板的滑升分為初滑、正常滑升和完成滑升三個階段。

(1)模板的初滑階段。

初滑前，先澆第一層30 cm高的混凝土，第一層全部入倉后，繼續澆第二層30 cm高的混凝土，第二層全部入倉后，估計底層混凝土已初凝，強度達到0.3～0.5 MPa后進行試升3～5 cm，觀察脫模混凝土的凝固情況，如果無流淌和拉裂現象、手按有硬的感覺并留有1 mm左右的指印則可以脫模。然后再澆第三層30 cm高的混凝土，進行試升10～15 cm后再澆筑第四層30 cm高的混凝土，再次進行試升15 cm，如試升無異常，表明滑升時間合適，則對所有提升設備和模板系統進行檢查、調整，轉入正常滑升。

模板初次滑升要緩慢進行，并在此過程中對提升系統、液壓系統、控制盤柜及模板變形情況進行全面檢查，發現問題及時處理，待一切正常后方可進行正常的澆筑和滑升。

(2)模板的正常滑升階段。

正常滑升程序為：綁扎鋼筋→澆筑混凝土→提升→下一層綁扎鋼筋。

施工進入正常澆筑和滑升時，應盡量保持連續施工，并設專人觀察和分析混凝土的表面情況，根據現場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑高度。根據下列情況進行鑒別：①滑升過程中能聽到“沙沙”的聲音；②出模的混凝土無流動和拉裂現象，手按有硬的感覺，并留有1 mm左右的指印；③能用抹子抹平；若不滿足上述描述，則說明提升過早；相反，若其表面出現裂紋，則說明提升稍晚。提升過程中，安排專人檢查千斤頂的情況，使所有的千斤頂充分進油、排油，觀察爬桿上的壓痕和受力狀態是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度并應及時糾偏和糾扭。

(3)模板的完成滑升階段。

模板的完成滑升階段又稱末滑升階段。當滑模滑升至距豎井頂部標高1 m時，滑模即進入完成滑升階段。此時應放慢滑升速度并進行準確的抄平和找正工作，以使最后一層混凝土能夠均勻地攤鋪，保證其頂部的標高及位置的正確，同時便于下一次澆筑時調整滑模的起滑高程和位置。

4.3 表面修整及養護

混凝土的表面修整是關系到結構外表和保護層質量的工序，當混凝土脫模后，必須立即進行此項工作。一般使用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補，如表面平整亦可不做修整。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，在模板下端使用噴霧器噴水或在混凝土表面涂刷養護劑進行混凝土養護。考慮到澆筑過程中豎井下方隧洞中還有其他的施工活動，噴水養護會對其造成影響，故不使用噴霧劑，而是安排人員在滑模下層平臺對混凝土表面進行修整并涂刷養護劑。由于滑模不斷向上提升，無法對較長時間前脫模的混凝土表面進行處理，故需安排足夠的人員在下層平臺及時、迅速地對脫模的混凝土表面進行處理，以保證每次滑升后脫模的混凝土達到質量要求。

4.4 滑模的拆除

滑模滑升至井口409 m高程時，將滑模滑空后利用40 t龍門吊進行拆除。滑模裝置的拆除在專人統一指揮下進行并預先編制安全措施。拆除順序為：電路及電器設備、液壓系統，最后拆除模板及上下操作平臺。

5 結 語

巴基斯坦塔貝拉水電站四期擴建工程四號豎井混凝土襯砌采用自升式滑模施工，減少了傳統施工方法中采用散裝模板的施工工序，大大降低了勞動成本，提高了施工質量，加快了施工進度，保證了施工人員的安全，是一種經濟、有效、安全、高效的豎井襯砌技術，值得同類工程參考借鑒。