广蓄电站引水系统直径8.5m、倾角50“的长斜井,采用钢筋混凝土衬砌,引进滑模设备施工,取得了高速、安全的效果.本文从滑模设备、操作原理、施工效率等方面对广蓄电站斜井滑模施工技术作简单介绍.
【关镇词】广蓄电站斜井衬砌滑模
广蓄电站引水系统高压隧洞采用二级斜井布置,上、下斜井总长753.“lm(其中上斜井406.202m,下斜井347.459m),倾角50“,开挖直径9.7m,衬砌直径8.5m.这样一条大直径、陡倾角的长斜井,在国内尚属首例,在国外也罕见,其开挖和衬砌施工难度都极大.从1990年11月10日开始进行导井开挖,到1992年11月30日完成钢筋混凝土衬砌,施工历时2年,整个施工过程分导井开挖、扩大开挖、钢筋混凝土衬砌和灌浆几步进行。
广蓄电站高压斜井采用钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度60cm,混凝土标号300号,单层钢筋.衬砌施工由下至上进行,分下转弯段、直线段、上转弯段3段施工.上、下转弯段用水电十四局研制的XDM一8.5型多功能模板浇筑混凝土,平均日进尺1m.直线段用从国外引进的滑模施工.本文将重点介绍广蓄电站斜井衬砌滑模施工技术。
(一)滑棋设计
广蓄电站斜井衬砌滑模施工技术及设备,是从英国C.S.M公司及瑞典B.U公司引进的。设备包括滑模及运输系统两部分。
1.滑模
滑模由中梁、上锁定架、下锁定架、模板及支撑架、工作平台、爬升及悬吊系统等几部分组成(参见图1).中梁是长30m、截面ZxZm的组合钢佑
架,它是滑模爬升的定向机构。上锁定架是中梁的定位及导向机构,6个图1斜井滑橄示您圈装有螺杆千斤顶的支撑臂支撑在斜井岩壁上,与下锁定架配合,调整中梁的轴线位置及方向。2个行走钢轮沿斜井轨道行走,为中梁提升导向。
下锁定架是中梁定位及锁定机构,4个支撑臂上装有液压千斤顶,支撑在衬砌好的混凝土列“壁上,支撑臂呈八字型布搜,开「1向下,形成一个推力锁定机构,可防止「1’梁下坠。模板截面为椭圆型,在50:倾角的斜井内形成一个水平浇筑面,模板为钢模腻表面涂有低摩擦涂料以利于滑升。模板支撑架是一fIl合钢析架,支撑架下装4组行走轮,衬乍衬砌好的混凝土面行走。
滑模设有4层工作平台,_L作平台为型钢构架,木板铺面.各层平台与模板支撑架连成一个整体,与模板一起沿中梁汾升。各层平台自上而下分别是上平台、浇筑平台、主平台及恳吊平台.上平台主要作为混凝土和钢筋卸料之用,布咒有混凝上集料斗.浇筑平台周边布咒有混凝土溜筒。主平台布置在模板上部,进行钢筋绑扎及混凝土平仓振捣,液压操作机构也布咒在该层平台上。悬吊平台用来进行混凝土养护及修补抹光。
爬升及甘吊系统包括中梁的爬升及悬吊钢缆、中梁爬升千斤顶、模板(包括工作平台)爬升杆、模板爬升千斤顶及液压动力设备等.中梁爬升及悬吊钢缆为4条高强钢缆,上端固定在斜井上门的井口平台上,下端分别穿过上、下锁定架上的中梁爬升千斤顶,将整套滑
模设备甘吊在斜井上.中梁爬升千斤顶沿爬升钢缆牵引‘!,梁爬升.4条高强钢制的模板爬升杆布置在中梁四周,模板爬升千斤顶沿爬升杆牵引模板及工作平台向上爬升。所有爬升千斤顶均以液压为功力,液压动力设备布置在主平台上,川高压油管与各千斤顶连通.
2.运输系统
沿斜井运送人员、材料及工具的运输系统山液压卷扬机、乘人/运料车、控制系统、安全系统等几部分组成。液压卷扬机是运输系统的动力装置,布置在斜井上方的平洞里,由2台三相交流电动机带动2台高压油泵共同驱动l台液压卷扬机,卷扬机设有双滚筒,用2条钢丝绳牵引乘人/运料车在沿斜井底部铺设的轨道上行走.液压卷扬机可无级调速,控制乘人/运料车的速度在0~80m/min。乘人/运料车为型钢结构,底盘为6轮一导向
沿车,混凝上料斗装在册车上,两侧为封闭式乘人隔间,混凝土料斗和乘人隔间顶上为钢筋摆放平台。乘人/运料车每次可运送l.sm3混
凝上、o.st钢筋及10名工作人员。运输系统设有3个控制台。斜井上口平台及滑模上平台各设l个控制台,两个控制台可分别控制液压卷扬机上、下、快、慢及停车,两个控制台之间设有灯光信号及电话联系。另在乘人/运料车内设有一个无线遥控控制台。运输系统设有行程限位、紧急制动、信号识别等安全设施.在井口平台下方及滑模上平台上方各有两道行程限位装置,当乘人/运料车到达第一道限位装置时,报警器鸣叫,提醒操作员减速,当乘人/运料车到达第二道限位装置时,卷扬机自动停车,防止乘人/运料车冲撞平台。在3个控制台上均有紧急制动按钮,在紧急情况下,按下任意一个紧急制动按钮,运输系统立即全部停止运行.控制台设有电脑信号识别系统,它将信号数字化,从而防止电焊、电磁等其它外界信一号的干扰.
(二)工作康理及操作程序
广蓄电站引进的斜井滑模,属于周期间断性滑模,模板在长30m的中梁上可连续滑升12.sm,当移动中梁时,停止混凝土浇筑,待中梁移动到位并固定后,再进行下一循环的浇筑滑升。
每个循环开始时,中梁上、下锁定架支腿上的锁定千斤顶松开,上锁定架行走轮落在轨道上,下锁定架行走轮落在衬砌好的混凝土面上,滑模爬升千斤顶松开,模板与中梁脱离,模板临时锁定,装在上、下锁定架上的4个爬升千斤顶抱住爬升钢缆向上提升中梁。当提升到位后,根据激光照准仪的激光束,用上、下锁定架的锁定千斤顶调整中梁轴线位置,使之与斜井中心线重合,并顶紧洞壁锁定中梁,再将滑模爬升千斤顶装在中梁上的爬升杆上.当中梁提升到位并锁定后,开始进行滑模混凝土浇筑。浇筑过程中,混凝土浇筑、钢筋绑扎及模板滑升同步进行.棍凝土及钢筋用汽车运至井口平台,再用乘人/运料车沿斜井运送到滑模上平台,钢筋用人工转运到主平台上绑扎,混凝土从浇筑平台用手推车推送至溜筒人仓,在主平台上振捣.模板及工作平台的滑升速度由混凝土的凝固程度控制,每15min测量一次混凝土凝固程度,当模板底边以上超过5cm的混凝土达到出模强度时,即可提升模板.凝固程度测t是用一根带有标尺的钢筋插人仓面混凝土,根据插人深度来确定达到脱摸强度的混凝土深度,并以此控制模板滑升速度。当模板滑升到上平台距中梁的上镇定架o.sm处时,停止浇筑,准备进行下一循环的中梁提升。
(三)混扭土配含比设计
混凝土的配合比是控制滑模施工速度及滑模混凝土质t的主要因素之混凝土配合比设计要做到使混凝土的凝结时间与清模的滑升速度相匹配.凝结速度太慢,影响滑升速度或造成脱模后混凝土塌落;凝结速度过快,棍凝土与模板之间粘结力太大,影响模板滑动,还会拉裂混凝土.为了满
足在不同气温条件下斜井滑模施工不同滑升速度对混凝土凝结时间的要求,C.S.M公司的工程师与十四局科研所的同志通过大量室内试脸及现场试验,提出5个混凝土配合比设计,棍凝土的凝结时间(出模时间)为3~12h,满足了滑模施工各种不同滑升速度的要求,实践
效果很好.常用的5个配合比见表1.

由于采用水平仓面的滑模施工,斜井衬砌棍凝土不设温度收缩缝,因此,在混凝土配合比设计中还必须考虑减少干缩裂缝及温度裂缝的措施,广蓄电站的做法是降低水灰比、掺粉煤灰及减水剂.5种混凝土配合比的水灰比为0.44~0.45,掺10少石~20%的粉煤灰,加0.5夕6的FDN或DH4等减水剂.混凝土取样成果见表2.
(四)施工实践总结
广蓄电站斜井衬砌滑模施工于1992年6月26日开始,至20月15日结束,总历时一15天,此期间利用两套引进的滑模设备分别施工上、下斜井。通过近4个月的施工实践,我们总结出这两套滑模主要有以下优点:
1.施工效率高
由于滑模设计了多层工作平台,在每12.5m的一个循环(移动中梁)内,材料运输、钢筋绑扎、混凝土浇筑振捣以及模板滑升等工序平行作业,互不干扰,施工效率高、速度快(参见表3)。
对如此大直径、陡倾角的长斜井混凝土衬砌施工,速度达到日平均进尺3.4m,月进尺102m,无论在国内还是国际上都足一流的。上述统计包括了由于各种原因造成的1卜正常停工时间在内,如扣除非正常停工,滑模施工的日平均进尺超过4m.
能取得这样的施工速度,除了中外技术人员的合作及中国工人的拼博精神外,从技术上讲,有以下几点成功的因素:(1)各工序分层平行作业,连续浇筑滑升,施工效率高;(2)运输系统效率高,每小时可运送超过10m’的混凝土及相应的钢筋等其它材料、工具及施工人员;(3)混凝土配合比设计合理,5种不同的配合比设计与滑模不同的滑升速度相匹配.
2.运行安全可靠
在50“倾角的长斜井内进行施工,设备及人员的安全非常重要.广蓄电站引进的斜井滑模设备,在设计上充分考虑了安全因素并采取字相应的安全措施。首先,滑模设备采用析架结构,减轻了设备自重,整套设备不超过60t,比起针梁模板等设备,自重减少50%,对保证运行安全非常
有利.
其次,滑模设备采用了多种安全措施,如:爬升千斤顶的爬升爪均为楔形结构,一旦液压系统出现故障,在自重作用下爬升爪将自动卡紧爬升钢缆或爬升杆;下锁定架支撑腿为八字形布置,其伸直后的长度大于斜井内径,在滑模最下方形成一个机械自锁机构,当千斤顶或钢缆损坏失效时,下锁定架的自锁机构能将整套滑模设备锁定在斜井上。实践证明,广蓄电站引进的斜井滑模施工技术与设备是成功的,其设计合理,核心设备(液压爬升系统)技术先进。全套设备施工效率高,运行安全可靠.由于直径8.5m、倾角50。的斜井滑模施工,国内外都是第一次,缺乏经验,存在一些缺陷或不足是不可避免的.广蓄电站引进的滑模设备,有不少需要改进的地方。如:(1)上锁定架的螺杆千斤顶操作复杂,如能改成液
压千斤顶,将大大缩短中梁移动及定位的时间,提高施工效率。另外,上锁定架结构略显单薄,刚度应予加强。(2)模板支撑架是一
悬壁结构,运行过程中模板时常发生下垂,需不断进行调节,这一部分的结沟设计有待进一
步优化。(3)模板支撑架的行走轮组应改成操作简单的可调式行走轮,以适应衬砌混凝土
洞壁的变化,等等。在施工中,水电十四局的工程技术人员对这两套引进的滑模设备进行了大量的技术改造,使其逐步完善.相信通过进一步的改进,整套滑模设备的施工效率将大大提高,会在广蓄电站二期工程斜井施工中创造更高的施工尺,为探索我国大直径、陡倾角斜少}“衬砌快速施工方法作出新的贡献。