摘要:察汗乌苏水电站发电洞、泄洪洞进水塔混凝土采用液压滑模施工,节约了3/4工期,提高了质量,减少了物力、人力消耗,为工程顺利完工提供了可靠的保障。在该套滑模设计与施工中,采用了比较先进的结构形式和施工工艺,操作简单、便于制作和现场安装。实践表明,对于截面变化不大的高大建筑物混凝土,液压滑模是一种经济可靠的施工手段。
关　键　词:进水塔;液压滑模;设计;施工;察汗乌苏水电站
1　工程概况
察汗乌苏水电站是新疆开都河流域9级梯级电站的第7级,由混凝土面板堆石坝、深孔泄洪洞、表孔溢洪洞、发电引水建筑物、发电厂房等建筑物组成,均布置于右岸高陡边坡附近。经现场统计进水口区域内每年5~10月份风力较强,5级以上大风天数较多。
2　方案优化
根据招、投标文件,各进水口采用MQ600/30门机吊3 m3罐入仓浇筑混凝土(三级配)。因在大风工况下门机无法正常运行甚至须停止作业,安全隐患较大,且现场地形条件布置门机困难,故经业主批准改门机方案为塔机方案。发电洞、泄洪洞进水塔采用滑模工艺施工,混凝土采用HBT60A混凝土泵垂直泵送入仓,混凝土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,间隔15 m利用附墙杆将塔机与进水塔相连防风。
3　发电洞滑模施工
3.1　施工方案
发电洞进水塔高51 m,高程1 603.00~1 654.00 m,由拦污栅段、渐变段、事故闸门井段组成,全长35.5 m,对称布置,拦污栅墩后墙体与事故闸门井间设联系隔板。考虑到发电洞进水塔结构复杂、内部变截面较多及滑模施工特点,采用整体滑模准备工作量大,一旦出现问题将造成全部停仓,因此将进水塔分成两块,分别进行滑模施工。第1块为进水塔事故闸门井(见图1),桩号为0+000.00~0-018.25,高程为1 603.50~1 646.00 m,含两侧部分“八”字墙。第2块为拦污栅墩及中间隔墙(见图2),含部分两侧“八”字墙,桩号为0-033.50~018.25,高程为1 616.00~1 649.00 m。
3.2　滑模设计
3.2.1　模板
按照模板设计的实际经验,混凝土单位面积的正压力取30kN/m2,每隔1.6 m设置1道竖向围檩。经过计算,并结合实际制作和使用的需要,圆弧段模板采用特制钢模,其它部位采用
P50150、P30150等定型钢模板,模板高1.5 m。

图1　事故闸门井滑模围檩结构(单位:m)
3.2.2　围檩
事故闸门井滑模和拦污栅闸墩采用1 000 mm×1 200 mm矩形桁架梁作为模板围檩(见图1、2)。桁架梁主梁采用∠80×8角钢,腹杆采用∠63×6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、围檩由于混凝土的侧压力和冲击力产生的向外变形,并将承受的作用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”型提升架主梁为钢,高为4.0 m,横梁采用[14槽钢,制作成格状结构,“F”型提
升架主梁采用[18槽钢,高为1.8 m。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。

图2　拦污栅闸墩滑模围檩结构(单位:m)
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∠80×8角钢制作,断面尺寸1.0m×1.0 m,上铺5 cm厚木板,外侧设安全护栏及安全网。强度
计算时需要考虑的主要荷载不均匀系数为1.5。
3.2.5　辅助平台
在距模板下口1.5 m处悬挂辅助平台,以观察混凝土脱模后的具体情况,进行表面修补、压光、预埋件处理和养护等。辅助平台为0.8 m宽平面桁架,采用∠80×8角钢制作而成,铺设5 cm木板形成走道,利用Φ16圆钢每隔1.5 m作为悬吊杆悬挂在桁架梁上。
3.2.6　液压系统
液压系统由液压控制台、高压油管、千斤顶组成,其中液压控制台为KYT-36型,共两台,布置于桁架中央,以保证各主油管长度相近而总长度最短,确保液压系统同步提升。在设计液压系统前,首先进行计算系统需要的提升力。拦污栅闸墩段结构自重G1 =911.4 kN,考虑垂直向的滑升摩阻力G2 =957.3 kN,考虑2倍的动力系数及1.3倍的不均匀系数,施工荷载为G3 =369.5 kN。故模板滑升需要顶升力G=G1+G2+G3 =2 238.1 kN。n=w/cp=57台,根据结构特征提升动力
采用67台10 t穿心式千斤顶。事故闸门井段结构自重G1 =539.0 kN,垂向滑升摩阻力G2 =461.6 kN,施工荷载为G3 =318.5 kN。故模板滑升需要顶升力G=G1+G2+G3 =1 319.1 kN。n=w/cp=34台,采用40台10 t穿心式千斤顶。
3.2.7　支承杆及其验算
支承杆(俗称爬杆)采用Φ48×3.5钢管(作为受力筋)代替Φ25圆钢体内布置方式,下部埋在已浇混凝土内,上部穿过液压千斤顶的通心孔,承受整个滑模的荷载,并将其传递到已浇混凝
土上,接头焊接后作磨光处理。滑模能否顺利顶升,其中一个关键因素是爬杆的受力计算,按照轴心受压杆件的常规计算方法验算爬杆强度和受弯杆件稳定性,经计算承载力为49 kN。
3.3　模板拼装
在事故闸门井1 603.5 m高程以下和拦污栅闸墩1 620.70m胸墙以下常规混凝土浇筑完成后,即进行滑模拼装。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,并按二次抛物线起拱,经检测符合要求后,将纵横向桁架焊接成整体,再焊接联系桁架,然后加上设计荷载待桁架充分变形后依次安装模板、提升架、爬杆、千斤顶及内外辅助平台。根据滑模
使用的具体特点,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1~2 mm,以便于模板滑升。模板拼装后拼缝严密,接缝无错台。
3.4　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,绑扎始终超前混凝土浇筑面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(圆钢)的方式,脱模后凿出。拦污栅闸墩与事故闸门井之间联系板梁采取预留槽的形式,预留槽摒弃传统木模方式,采用筛孔状目衣网(铁制)弯折成槽后直接浇筑方式,插筋穿过目衣网布置,外露端加工成螺纹。