滑模在张河湾抽水蓄能电站出线竖井施工中的应用(1)概要.doc

精品滑模在张河湾抽水蓄能电站出线竖井施工中的应用关键词 :滑模 出线竖井 抽水蓄能摘 要 :为缩短施工工期,确保混凝土施工质量, 降低施工成本, 张河湾抽水蓄能电站出线 竖井井壁混凝土采用液压滑模施工。 该套滑模在设计与施工中, 采用了比较先进的结构形式 和施工工艺,操作简单,便于现场制作和施工。1 工程概况张河湾抽水蓄能电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上。 距石家庄 市区直线距离为 53km 。电站总装机容量 1000MW ,装机 4台,单机容量 250MW 。电站枢 纽主要由上水库、 水道系统、 地下厂房系统及地面出线场、 下水库拦河坝和拦排沙工程等组 成,工程等级为一等。张河湾抽水蓄能电站出线竖井为地藏式竖井,总高 61.3m ,开挖直径 9.2m ,衬后为直 径 8.0m 的圆型竖井, 衬砌厚度 50cm 。竖井楼梯及电梯井道首层为现浇, 楼梯预制, 电梯井 道为预制混凝土板。井口设有地面电梯机房,为砖混结构。本文主要阐述液压滑升模板的设计方法和施工工艺,为以后同类工程的施工提供借鉴。 2 方案比选按照提升系统的不同滑模分为两种:一种是将牵引设备(卷扬机布置在建筑 物的边缘或顶部,提供模板滑升的动力;另一种是在模板系统自身结构上安装动力 机构,如液压千斤顶或丝杠千斤顶,为模板提供滑升动力。根据竖井施工特性,若使用卷扬机作为模板滑升的动力,有以下弊端: 模板滑升需要提供的提升力较大,通过估算,提升力量最小为 75t ,如果使 用 10t 卷扬机,则需要 8台以上,井口地方狭窄,不便于布置。 竖井混凝土衬砌完成后,直径仅 8m ,在井内施工时需要布置照明系统、动 力电缆、混凝土供应系统及施工人员的通道等辅助系统,如果再布置多组钢丝绳, 必然增加井内施工的难度,不便于现场操作。 通过经济比较,使用液压滑升模板比卷扬机提升模板要节约施工成本。 通过分析,在竖井混凝土的施工中决定采用液压滑升模板。3 滑模设计3.1模板设计根据混凝土模板设计实际经验,取混凝土正压力为 3t/m2,每隔 1.6m 设置一道 竖向围柃,采用 6mm 厚钢板作为模板面板,面板后加肋板。模板总厚度为 80mm , 模 板 高 度 1260mm , 模 板 肋 板 网 格 采 用 200mm(水 平 300mm(竖 直 , 宽 度 每 块 2000mm 左右,由 13块模板单元拼成整圆。滑模模板制作、安装精度要求较高,特别是模板安装以后,模板下口尺寸按照 设计直径控制, 上口直径应比下口直径大 35mm, 以便于模板滑升。 在模板制作时, 严格控制焊接变形,保证模板表面平整度。3.2工作盘设计工作盘主要的功用有两个:一是用来作为模板系统的支撑,二是提供作业平台。 要求在水平向能够提供足够强的刚度, 垂直方向能够承受各种施工荷载, 包括自重、 施工人员的重量、堆放的材料重量、施工设备重量以及模板滑升时的动力荷载。 为此, 工作盘设计成空间桁架环梁, 桁架断面尺寸为 1.0m 1.0m 。 桁架使用 L63636角钢作为主要受力杆件、 L50505角钢作为次要杆件制作而成。桁架制 作完成后,需在工作盘面上铺设 5.5cm 厚木板,作为工作平台。3.3辅助平台设计在距模板下口 1.5m 处悬挂辅助平台, 负责观察混凝土脱模的具体情况并进行表 面修补、压光、预埋件处理和涂刷养护剂等工作。辅助平台宽度为 1.0m 平面桁架, 使用 L50505角钢制作而成,然后铺设木板形成走道。3.4液压动力系统设计在设计液压系统以前,需计算系统需要的提升力。垂直向的滑升阻力主要有:滑升摩擦阻力、结构自重、施工荷载(包括施工人员、施工工器具、施工材料的重 量,考虑不均匀系数为 1.5 、辅助平台自重。根据上述各分项的计算结果,模板滑升需要的 提升力约为 801.1KN 。故本系统 采用 16台滑模专用液压千斤顶(最大顶升力 10t ,设计顶升力 5t 作为滑模系统的 顶升设备。3.5爬杆验算滑模能否顺利顶升,另外一个关键因素就是爬杆的受力计算。竖井滑模选用 16根 505钢管作为爬杆,接头采用丝扣连接。在验算爬杆受力情况时,需要验算 爬杆强度和作为压弯杆件是否失稳,具体计算按照轴心受压杆件的常规计算方法验 算。4滑模施工4.1混凝土的选用滑模施工使用的混凝土,要具有凝固速度快、和易性好、便于施工的特点。因 此,选用的混凝土为: 混凝土初凝时间控制在 4小时左右,终凝时间控制在 68小时; 混凝土采用二级配进行浇筑,料管入仓; 混凝土入仓坍落度控制 7cm 9cm 。在实际浇筑过程中,应结合实际滑升速 度动态调整。 为了提高早期强度,需要在混凝土中掺加适量的早强剂和减缩剂。4.2混凝土运送混凝土垂直运输采用“门机 +吊罐”方式运送,卸料平台由井口中线上布置的断 面为 1.0m 1.2m 的桁架梁上铺设木板形成。在桁架梁中间悬挂一根直径为 200的 钢管作为混凝土料管,料管下端使用人工拉至仓内,实现混凝土入仓。为保证混凝土供料不发生中断,在井口附近布置一台混凝土泵车 备用,如果门 机在浇筑过程中出现故障,及时将混凝土改为泵送,以保证混凝土浇筑的连续性。4.3钢筋及埋件安装钢筋安装分为两个阶段。第一阶段是在滑模安装以前,先将靠近岩石表面的外 圈钢筋网一次安装完成, 主要目的是及时发现欠挖和提前完成部分钢筋的安装任务。 第二阶段是指进行贴近模板表面的内圈钢筋网的安装,随滑模施工同期完成。 内圈竖向主筋每次安装高度控制在 4.5m 左右, 环向分布钢筋随滑模滑升同步进 行安装。竖井埋件安装主要是预制构件连接板和仪器的预埋,预埋件随钢筋的安装同步 进行。4.4混凝土浇筑在混凝土浇筑前,沿竖井圆周分 45个下料区,每区设一个下料点。混凝土布 料采用平铺法,每层铺料厚度为 3040cm 。在浇筑过程中,应确保仓内下料均匀, 减少浇筑高差。模板滑升时,仓内混凝土面必须保持在同一高程,以保证摩擦阻力 均匀。初始向模板内浇筑混凝土,要注意初升前的混凝土浇筑总厚度,即混凝土的自 重应大于摩擦阻力,以免滑升时,将混凝土同模板同时提起。控制的关键为:初始 浇筑的混凝土速度要快,并在 3小时左右将混凝土浇筑到 60cm 70cm ,然后进行模 板的初升工作。模板正常滑升阶段的混凝土浇筑,在每次滑升前,应将混凝土浇筑至距模板上 口 510cm 处, 并应将顶部一根钢筋留置在混凝土外, 作为上一层钢筋绑扎的标志。 杜绝混凝土浇筑层面与模板上口同高,以免模板滑升时模板上口将混凝土带起。4.5模板滑升模板的滑升分为三个阶段:初次滑升、正常滑升和末次滑升。模板的初次滑升,应在混凝土浇筑高度为 70cm 左右时进行。开始滑升时,为了 实 际 观 察 混 凝 土 的 凝 结 情 况 , 必 须 先 进 行 试 滑 升 。 试 滑 升 时 应 将 全 部 千 斤 顶 顶 起 510cm ,滑升过程必须尽量缓慢平稳。现场判断模板能够滑升的具体条件为:当已脱模的混凝土用手指按有轻微的指 印,而表面砂浆已不粘手,或滑升时能够听见“沙沙”的响声时,说明即可开始初 次滑升。如果混凝土表面较干,已按不出指印,说明滑升时间已迟,此时应当加快 滑升频次。如果脱模后的混凝土出现下坍或指印很深,而且砂浆粘手,说明尚未达 到滑升时间。当模板初次滑升以后,即可以转入正常滑升过程之中。正常滑升时,混凝土铺 料层厚度控制在 30cm 左右,滑模每次滑升为 20cm 30cm 。由于液压千斤顶设计提升 量为每行程 3cm ,因此,每次千斤顶可以连续动作 710个行程,具体情况要依据脱 模以后的混凝土情况确定。每次滑升的间隔时间,一般不超过 1小时,间歇时间越 长,摩擦阻力越大。模板的滑升速度,取决于混凝土的凝结时间、劳动力的配备、垂直运输的能力、 浇筑混凝土的速度以及气温等因素。在正常滑升时,一般每小时滑升 1025cm ,平 均日滑升 34m 。滑升速度的快慢对施工质量的影响很大,因此,在滑升过程中必须 按照计划安排进行,并应及时检查模板的垂直度和各部位的几何尺寸有无变化,如 有变化,应及时加以调整、修理或加固。滑升过程中,操作平台保持水平是保证竖井中心线不跑偏的重要措施。当爬杆 安装以后,可以利用水准仪在爬杆上每 30cm 抄一水平,并做好标记。然后在爬杆上 安装限位调平器,强迫滑模在每 30cm 调平一次。为了能够及时调整和校正垂直、扭 转等偏差,在滑升过程中,每个作业班对建筑物的中心线及扭转度,至少进行 23次测量。对于工作盘的水平高差,应控制在 2cm 以内并及时调平。当滑模滑升到距结束点 1m 左右时,进入末次滑升阶段,这时要放慢滑升速度, 并进行准确的抄平和找正工作。 整个模板的抄平找正应在滑模达到终点 20cm 以前做 好,以便保证顶部标高和位置的准确。4.6修面及养护混凝土脱模以后的表面修面是关系到混凝土表面美观及结构质量的关键工序。 首先检查脱模后的新混凝土面有无表面缺陷,若有,应立即使用抹子进行修面,补 平凹坑和表面细小裂纹。若表面光洁无缺陷,可以不再处理。在抹面过程中,应使 用混凝土原浆抹面,以保证混凝土外观颜色统一。混凝土浇筑脱模和修面完成以后,需要展开混凝土的养护工作。在刚脱模的一 段时间内,先使用手动喷雾器给混凝土表面轻喷水雾,使得混凝土表面保持湿润。 待滑模滑升到一定高度而即将无法够及前,在混凝土表面喷洒一层混凝土养护剂来 完成混凝土的后期养护。5施工效果及结果总结使用