王 峻， 张 学 彬， 刘 培 伟， 刘 振 庚

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

猴子岩水电站45°复杂结构城门洞型斜井衬砌施工技术

王 峻， 张 学 彬， 刘 培 伟， 刘 振 庚

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

国内外目前常用的斜井施工工艺为满堂脚手架支模法、卷扬机配钢模台车拉升法及卷扬机配滑模拉升法等。已采用滑模衬砌的斜井基本应用于标准断面(圆形、矩形竖井、60°～90°斜井)结构，在45°城门洞型、小断面斜井采用滑模台车实现踏步、边沟结构与边顶拱同步滑升的衬砌方式在国内为首次应用。

猴子岩水电站；45°复杂结构斜井；踏步；滑模；质量控制

1 工程概况

猴子岩水电站出线洞连接主变室与开关站，起点位于主变出线平台下游 侧 边 墙，高 程 为

1 716.5 m，出口位于开关站靠下游侧45 m处出线场，高程为1 845 m，全长703.6 m(平面长度)。分为上平段、斜井段、下平段，长度分别为184.6 m、185.1 m、388.1 m，出线斜井倾角为45°，开挖及衬砌断面均为城门洞型，开挖断面为6.72 m×6.78 m(宽×高)，衬砌后断面为5.52 m×6.18 m，衬砌厚度为48 cm，底板厚50 cm，斜井底板范围内设置25 cm×25 cm通长踏步，两侧设置30 cm宽的排水沟。

2 新型滑模理念的提出

2.1 提出了埋入式+底部钢轨牵引系统的理念

常规滑模一般采用卷扬机+钢丝绳(液压千斤顶)作为爬升动力。但因该洞室断面为6.52 m×6.78 m，衬砌用的钢筋、混凝土溜槽等均需从上平段进入，所布置的牵引系统将与材料运输系统存在较大的施工干扰；其次，由于斜井倾角为45°，台车自重、混凝土浇筑自重、施工活荷载等重力在底板部位的分力更大，摩阻力亦大；再次，由于洞室断面为城门洞型，结构受力复杂，边墙、顶拱部位的模板受力不均匀，相应部位的滑模滑升行程及方向不完全一致，极易出现滑升偏移等现象。

为解决上述问题，需要将动力系统更换为埋入式系统，避免设置外置牵引系统，以减少材料运输系统与滑模提升系统之间的干扰；同时采用埋入式底板钢轨作为台车底板的承重构件并作为台车的行走结构，不但减少了滑升摩阻力，而且很好地控制了滑升方向。

2.2 提出了踏步与边顶拱同时施工的理念

由于该洞室衬砌为城门洞型，底板布置有踏步结构，因而无法采用滑模进行一次性滑升。而常规滑模的施工工艺需将边顶拱与底板分开浇筑，由于依托工程底板为踏步结构，无法采用轨道或直接行走滑模台车，需要将底板部分的模板结构更换为液压普通钢模结构。

鉴于底板部分为液压普通钢模结构，边顶拱为滑模结构，两者如何联动？需要对混凝土浇筑顺序、混凝土浇筑时间和初凝时间等方面进行研究。由于底板踏步部分为液压普通钢模结构，对混凝土的凝结时间要求较滑模长，故应优先进行踏步混凝土的浇筑，同时充分了解边顶拱的混凝土浇筑时间和滑模滑升需要的时间，计算滑模踏步及边顶拱台车滑模模板的长度，满足滑模滑升时底板踏步已经初凝且具备拆模条件即可。

3 滑模台车结构的设计

3.1 台车结构

通过对滑模结构进行受力分析，设计出一套满足要求的滑模台车(图1)。滑模台车边顶拱及水沟采用滑模结构，底板踏步采用液压伸缩结构，踏步结构与滑模结构共同工作。

(1)台车总体结构设计。

滑模台车边顶拱及水沟采用滑模结构，底板踏步采用液压伸缩结构，踏步结构与滑模结构共同工作。

(2)台车全长12 m，重约18 t，主要分为桁架模板结构、平台结构、行走结构及附属设施。

(3)主梁采用桁架结构，采用槽钢作为主要构件；边墙模板斜长1.2 m，顶拱部位模 板 斜 长

1.5 m，采用角钢围檩，槽钢加固；底板踏步模板制作为两节踏步，与滑模行程及相应混凝土的初凝时间相适应。

(4)平台结构共计4层，自上而下分为防护平台(卸料平台)、钢筋安装平台、液压操作平台及抹面修饰平台，采用钢材加固、木板满铺。

(5)行走结构主要由底部钢轨及动力系统构成，底部钢轨采用国标24 kg钢轨，共计两条，沿底板通长布置并埋入结构混凝土中；动力系统主要靠均布于(间距90 cm)台车边顶拱范围内的QYD-60滚珠式穿心千斤顶提升爬升动力，沿埋置于衬砌混凝土内的φ48钢管作为爬杆。

(6)附属设施主要包括：施工通道、材料运输车(含相应卷扬系统)、溜筒等。

(7)滑模体全长12 m，总重约 18 t，主要分为桁架结构、平台结构、行走结构、模板结构及附属设施。

图1 出线洞斜井滑模台车结构图

3.2 台车细部构造

(1)桁架结构。

滑模主梁主体采用钢桁架结构，结构尺寸为2.5 m×2.5 m×15 m，分两节组装，周边骨架由[16槽钢焊接而成，内部采用[14槽钢进行加固，桁架两端端头1.5 m处设置两对钢车轮以方便滑模行走。

(2)平台结构。

滑模自上往下共布置了4个操作平台，分别为防护平台(卸料平台)、钢筋安装平台、液压操作平台及抹面修饰平台。所有操作平台均采用[14槽钢架构而成，并在现场采用高强螺栓与钢桁架进行连接。

①防护平台(卸料平台)。

防护平台位于主梁顶部，上面铺设废弃轮胎，可以防止斜井上部滚落物伤及施工人员。

②钢筋安装平台。

钢筋安装平台位于防护平台下方，主要用于钢筋临时存放及安装与混凝土分流。

③液压操作平台。

液压操作及模板平台位于钢筋安装平台下方，主要作为液压系统提升平台和混凝土入仓施工平台。

④抹面修饰平台。

抹面修饰平台位于主梁底部，主要供斜井混凝土脱模后的表面压光和缺陷修复、混凝土养护等。

(3)行走结构。

①液压系统。

液压提升系统是整个滑模系统的动力系统，用于克服各种滑升阻力使滑模得以滑升。出线洞斜井滑模采用埋入爬升式设计方案，千斤顶爬升爬杆带动滑模上升。液压系统主要为控制台、千斤顶、爬升杆，千斤顶布置情况见图2，千斤顶细部结构见图3。

图2 台车液压千斤顶布置图

a.控制台。出线洞斜井滑模液压系统选用HY-36型液压操作平台作为控制台，其性能参数见表1。

b.千斤顶。出线洞斜井滑模液压系统QYD-60滚珠式穿心千斤顶作为提升动力，其性能参数见表2。

c.爬杆。出线洞斜井滑模采用φ48×3.5钢管作为QYD-60滚珠式穿心千斤顶的爬杆，主要作用为承受千斤顶爬升承受反向作用力。由于爬杆位于斜井纵向分布筋位置，故其在混凝土浇筑过程中可代替主筋进行施工。

图3 爬升千斤顶及细部构造图

名 称公称油量额定工作压力最多千斤顶重量外形尺寸HT-3636L/min80MPa60个280kg860mm×640mm×2090mm

表2 QYD-60滚珠式穿心千斤顶性能表

②轨 道。

结合现场实际情况，出线洞斜井运输车与斜井滑模台车共用一副轨道，滑模台车采用24 kg/m钢轨作为轨道，轨道中心间距3 m，轨道两侧增设插筋(φ32，L=1.5 m，入岩1.2 m)以确保轨道的稳定性，插筋横向间距为40 cm，顺斜井方向间距40 cm，轨道底部采用φ32钢筋找平，钢筋、轨道之间采用焊接连接(图4)。

(4)模板结构。

出线洞斜井滑模台车边墙模板斜长1.2 m，顶拱模板斜长1.5 m，边墙及边顶拱模板均采用5 mm厚钢板作为面板，L60角钢作为模板肋板，模板内侧的围圈采用[14槽钢制作加工，面板、围圈及主梁之间均采用高强螺栓进行连接(图4)。

(5)底模结构。

踏步踢板及底板侧板均采用5 mm厚钢板制作，并采用L60角钢作为模板肋板，模板制作为2节踏步。

(6)附属设施。

待滑模台车安装完成且行走到位后，对滑模体的用电线路、上下爬梯、平台脚手板及防护栏杆进行安装。

3.3 施工通道

由于出线洞斜井坡度为45°，人员无法直接行走，为确保施工人员上下施工面方便，在斜井靠近边墙位置设置了一副爬梯作为施工通道。爬梯采用插筋进行固定，插筋参数为φ28，L=1.5 m，入岩1.2 m，间距0.8 m，排距1.5 m，采用手风钻钻孔，M20砂浆注浆。

图4 踏步及模板结构图

3.4 提升系统

(1)卷扬机。为满足出线洞斜井材料运输，安装了一台JM-5t卷扬机作为材料运输的提升系统，布置于出线洞上平段侧斜井顶部10 m处，卷扬机采用8根地锚(φ28，L=4.5 m，入岩4 m)做为基础。

(2)轨 道。结合现场实际情况，出线洞斜井运输车与斜井滑模台车共用一副轨道。滑模台车采用24 kg/m钢轨作为轨道，轨道中心间距为3 m，轨道两侧打设插筋(φ32，L=1.5 m，入岩1.2 m)以确保轨道的稳定性，插筋横向间距为40 cm，顺斜井方向间距40 cm，轨道底部采用φ32钢筋找平，钢筋之间采用焊接连接。

(3)天 锚。由于出线洞洞内空间有限，无法使用大型设备进行起吊，斜井滑模台车进场并经验收合格后运输至出线洞下平段，再由装载机运输至斜井底部附近，最后人工配合5 t手拉葫芦进行组装。为满足滑模台车安装的要求，需在斜井底部的下平段顶拱部位增加2排天锚(φ28，L=4.5 m，入岩4 m)，排距3 m，间距2 m，共计14根。

3.5 材料运输车

材料运输车顶部操作平台尺寸为3 m×3 m(长×宽)，上部采用5 cm厚木板满铺，周边采用L50×5 mm角钢制作安全防护栏，小车侧面布置有上下踏步(图5)。

图5 运输小车示意图

3.6 溜 筒

出线洞斜井采用DN300钢管作为溜筒。由于斜井坡度较陡，不利于安装，所有钢管均在加工厂切割成长度为3 m一节后再运往现场进行安装。为方便现场安装，所有管节由运输车运输至施工工作面，溜筒安装到位后需立即与基础插筋焊接固定。插筋为φ28，L=1.5 m，入岩1.2 m，间排距为0.35 m×1.5 m，采用手风钻钻孔，M20砂浆注浆。

4 45°斜井城门洞一体化滑模一次成型同步施工技术

出线洞斜井断面为城门洞型，底板部位设置25 cm×25 cm通长踏步，两侧设置30 cm×30 cm排水沟，底板结构体型复杂，若待滑模将边顶拱衬砌施工完成后再单独进行底板踏步及排水沟的浇筑，施工难度大、工期长、施工成本高，因此，需要充分研究踏步、排水沟混凝土浇筑、结构体型与滑模体之间的时间与空间关系，达到踏步、排水沟浇筑与滑模同时施工，同步滑升。

4.1 滑模台车的运行步骤

(1)首先进行定位仓混凝土施工。在进行斜井混凝土施工前，第一仓混凝土(即单层滑模长度)提前浇筑，并在该仓混凝土底部增设型钢支撑进行加固，以提供模板台车进行滑升的反作用力基础，确保滑升不会对第一仓混凝土结构造成破坏。首仓定位混凝土优先浇筑底板踏步范围内的混凝土，然后浇筑边顶拱区域内的混凝土。

(2)正式滑升前，确保首仓混凝土基本终凝，滑升前优先进行底板踏步模板的定位，并优先浇筑该部位混凝土，待该部位混凝土浇筑完成后进行边顶拱混凝土的浇筑，混凝土浇筑需两侧对称均匀下料。

(3)待踏步范围内的混凝土满足拆模条件后进行底板踏步模板的拆除，将模板收缩至滑模台车中部，同时待边顶拱模体具备滑升条件后，采用液压控制系统启动台车滑升，台车滑升的距离与踏步结构的距离一致。

(4)待滑升到位后进行底板踏步模板的定位，优先浇筑该部位混凝土，然后浇筑边顶拱混凝土，重复上述浇筑工作，直至斜井混凝土浇筑完成(图6)。

图6 运行步骤示意图

4.2 主要施工方法

(1)施工工艺流程。

施工准备→斜井施工通道→提升系统安装→溜筒施工→滑模系统安装→运输车安装→钢筋安装→预埋件安装→模板安装→混凝土浇筑→抹面→养护→滑模系统拆除→回填灌浆。

(2)提升系统安装。

卷扬机基础插筋采用手风钻钻孔，先注浆、后插杆施工工艺，卷扬机利用人工配合装载机焊接固定，轨道采用人工焊接安装，插筋与轨道之间需焊接牢固，天锚采用搭设钢管脚手架作为施工平台，手风钻钻孔，先注浆、后插杆施工工艺。

(3)运输车制安。

运输小车由[16槽钢现场进行焊接拼装，拼装完成后利用装载机及5 t卷扬机将其安装至斜井轨道上，并及时完成安全防护设施。

(4)溜筒施工。

根据滑模台车施工的特点，出线洞斜井段采用DN200溜筒进行混凝土浇筑。

①施工工艺。测量放线→插筋施工→溜筒安装→缓冲器安装→溜槽安装(入仓)。

②测量放线。利用全站仪配合钢卷尺对溜筒基础插筋位置进行放线，并用红色油漆做出标记。

③插筋施工。溜筒插筋为φ28，L=1.5 m，入岩1.2 m，间排距0.35 m×1.5 m，采用手风钻钻孔，M20砂浆注浆。溜筒插筋施工工艺及方法参见施工通道插筋施工。

④溜筒安装。出线洞斜井采用DN200钢管作为溜筒。由于斜井坡度较陡，不利于安装，所有钢管均在加工厂切割成3 m一节后再运往现场进行安装。为方便现场安装，所有管节由运输车运输至施工工作面，溜筒安装到位后需立即与基础插筋焊接固定。

(5)缓冲器的安装。

为防止混凝土浇筑过程中出现骨料分离等离析现象，每隔30 m(根据向家坝、长河坝、大岗山等水电站斜井施工经验)设置一个下料缓冲器，缓冲器由两节DN200钢管错口焊接而成。

(6)溜槽的安装。

根据现场实际情况，需在斜井上部与平段相交处安装溜槽及受料斗；斜井段溜筒安装至斜井滑模台车后，安装溜槽将混凝土分流，以确保均匀下料。

(7)溜筒的拆除。

随着滑模的上升，由下往上拆除溜筒，拆除后的溜筒由运输车及时运输至上平段。

(8)滑模系统的安装。

由于出线洞洞内空间有限，无法使用大型设备进行起吊，斜井滑模台车进场并经验收合格后运输至出线洞下平段，再由装载机铲运至斜井底部进行组装，组装程序如下：

天锚配合5 t手拉葫芦对滑模台车主梁及前后轮进行安装→利用上平段5 t卷扬机将组装完成的主梁托运至斜井斜坡段→利用上平段5 t卷扬机配合手拉葫芦完成滑模模板的安装→完成安全平台、液压平台及修饰平台的安装→完成液压系统的安装→滑模台车验收→行走至施工工作面。

(9)钢筋安装。

钢筋由钢筋加工厂统一加工制作，材料进场后按照规范要求的批次和种类取样送检。根据拱墙钢筋设计图纸绘制钢筋大样图，编制钢筋下料表，明确每个施工段落的钢筋形式、规格、数量、尺寸，加工时严格按照大样图和下料表进行加工。半成品加工完成后，挂牌标识并分类存放。

施工时由C5015塔机或25 t吊车将钢筋装车，20 t平板车将其运输至出线洞斜井上平段后再由人工卸车并装运至斜井运输车，再通过5 t卷扬机将钢筋运输至滑模台车上方，最后人工将其倒运至滑模台车操作平台进行安装。

(10)预埋件安装。

根据设计要求，在地质条件变化处和洞室交汇处，进、出口或其他可能产生较大相对变位处设置永久缝(伸缩缝)2 cm，并采用铜止水、沥青木板填缝。对于围岩地质条件均一的洞身段，每隔6～12 m设置施工缝并设置止水。

根据设计图纸，为保证二次衬砌与初期支护之间的密实，在拱部设置回填灌浆管，灌浆管采用预埋φ50 PVC管，间排距3 m，每排3孔，灌浆压力需达到0.2 MPa。

回填灌浆管在安装前，先测量并精确定出点位，确定埋件的数量、高程、方位、埋入深度等符合设计要求；埋件安装时必须牢固可靠，确保在混凝土浇筑过程中不移动或松动；安装完成并验收合格后方能进行混凝土浇筑；灌浆预埋管预埋后应用红油漆做好标记，并用土工布包裹封堵，待模板拆除后将土工布拆除；混凝土浇筑过程中需注意对埋件进行保护和周边混凝土振捣密实。

(11)堵头模板的安装。

堵头模板采用5 cm厚木板进行拼装，背后采用φ48×3.5 mm钢管进行固定，结合爬升杆的分布位置，在滑模上下方分别布设2根φ25锚杆(入岩1 m)，配合I14工字钢作为爬升杆底座，锚杆及工字钢之间采用φ25钢筋焊接连接。

模板安装完毕，其焊接是否紧固、拼缝是否严密、是否满足设计要求，需经检查合格后方可进行下一道工序。

(12)混凝土施工。

斜井混凝土均运输至斜井上平段，然后通过溜槽+溜筒将混凝土输送至滑模台车上方，通过溜槽将混凝土分流后进行浇筑。

②抗浮处理。全断面浇筑过程中，下料顺序为先顶拱和两侧，再底板。下料不应过于集中，高度须小于40 cm。

③混凝土施工工艺控制。仓面验收后，混凝土下料前先用水泥砂浆湿润溜槽。混凝土入仓时应尽量使混凝土先低后高，应考虑仓面的大小，使混凝土均匀上升，并注意分料不要过分集中，每次浇筑高度以30 cm为宜，最大不得超过40 cm。两侧边墙及顶拱的混凝土应均衡上升，下料时应及时分料，严禁局部堆积过高，以防一侧受力过大而使模板、支架发生侧向位移。

下料时，对混凝土的塌落度应严格控制，一般掌握在10～13 cm之间。对塌落度过大或过小的混凝土应严禁下料，既要保证混凝土输送不堵塞，又不至于料太稀而使模板受力过大产生变形，延长起滑时间。

为保证混凝土成型质量，在混凝土浇筑过程中，若仓内有渗水时应安排专人及时将水排出，以避免影响混凝土质量及模板滑升速度。严格控制好第一次滑升时间。滑模进入正常滑升阶段后，可利用台车下部的抹面平台对出模混凝土面进行抹面及压光处理。

振捣器采用直径50 cm的软轴手提式振捣棒。振捣应避免直接接触止水片、钢筋、模板，对有止水的地方应适当延长振捣时间。振捣棒的插入深度：在振捣第一层混凝土时，以振捣器头部不碰到基岩或老混凝土面为准；振捣上层混凝土时，则应插入下层混凝土5 cm左右，使上下两层结合良好。振捣时间以混凝土不再显著下沉、水分和气泡不再逸出并开始泛浆为准。振捣混凝土时，应严防漏振现象的发生，模板滑升时严禁振捣混凝土。

(13)抹面及养护。

斜井脱模后，应立即检查混凝土表面，并对混凝土表面达不到设计要求的地方进行抹面，及时进行养护，底板采用覆盖土工布并洒水进行养护，边顶拱采用喷涂养护剂的方式进行养护。

(14)滑模的拆除。

斜井滑模台车完成浇筑后，行走至与上平段相交位置，采用钢绳将台车与地锚(导向滑轮基础插筋)进行连接，手拉葫芦配合装载机将斜井滑模台车模板系统、平台系统及液压系统拆除至上平段，完成拆除。

5 施工质量的控制

(1)由于斜井混凝土一次性浇筑方量较少且需连续浇筑，浇筑时间长，在整个浇筑过程中必须确保混凝土车处于搅拌状态。

(2)全断面浇筑过程中，下料顺序为先顶拱和两侧，再底板。下料不应过于集中，高度须小于40 cm。

(3)混凝土浇筑前，通过试验确定混凝土的初凝时间，并在取得混凝土不同时间的强度资料后决定滑升时间。

(4)斜井浇筑过程中，设置了具有滑模施工经验的专人观察和分析混凝土表面，确定合适的滑升速度和滑升时间，确保出模的混凝土无流淌和拉裂现象。

(5)滑升过后，立即安排人员站在滑模悬挂平台上进行检查，对不良脱模面用抹子进行抹平及压光。

6 结 语

(1)由于斜井坡度为45°，相比常规竖井及斜井，液压提升系统布置较为困难，该斜井滑模台车的整体滑升主要依靠“埋入式”爬升杆，通过QYD-60式滚珠式千斤顶采用液压系统提供台车爬升的牵引力，埋入式爬升杆埋入上一仓已浇筑混凝土内作为滑模爬升的基座。

(2)由于洞室为城门洞型，为防止滑模因受力不均造成线型偏差等问题，依靠埋在底板混凝土内的通长钢轨控制线性，同时减小滑模爬升的阻力。

(3)另一个滑模施工的难点在于该洞室底板布置有通长的踏步。为确保踏步混凝土浇筑与边顶拱滑模同步滑升，将踏步模板设置为液压伸缩结构，即踏步模板设置为每两个踏步、一个循环(通过计算得出)，其浇筑完成加拆模时间与斜井边顶拱一循环浇筑完成加拆模时间基本一致，达到斜井滑升的同时亦可拆除踏步模板并提升台车，以达到同步滑升的要求。

(4)采用所研制的45°复杂结构城门洞型斜井踏步和边沟模板与边顶拱滑模同步滑升的一体化“导梁自行式”滑模进行斜井混凝土衬砌施工，有效地解决了采用常规钢模台车进行斜井衬砌所面临的端头模板施工、卷扬系统安全风险、台车行走困难及施工工期长等问题，解决了采用满堂脚手架衬砌所面临的施工工期长、施工难度大、施工工序复杂、施工安全风险高等问题。

(5)采用滑模台车进行斜井混凝土衬砌，历时45 d完成衬砌，平均滑升速度为4.1m/d，不但提高了施工速度，而且减少了后期混凝土缺陷修补的工作量。

TV7;TV544;TV52

B

1001-2184(2017)06-0035-07

2017-10-18

王 峻(1987-)，男，重庆黔江人，工程师，从事水电及高速铁路工程建设施工技术工作；

张学彬(1974-)，男，四川资阳人，高级工程师，从事水电工程施工技术及管理工作；

刘培伟(1988-)，男，河南濮阳人，助理工程师，从事水电及高速铁路工程建设施工技术工作；

刘振庚(1979-)，男，四川攀枝花人，助理工程师，从事水电工程施工技术及管理工作.

李燕辉)

溪洛渡水电站2017年发电量突破400亿千瓦时

截至9月9日8时，溪洛渡水电站2017年累计发电量已突破400亿千瓦时，比去年同期多发电16.06亿千瓦时。自2013年7月首台机组投产至今，溪洛渡水电站累计发电已超过2 177亿千瓦时，为国家“稳增长、促改革、调结构、惠民生”提供了源源不断的清洁能源。目前，溪洛渡水电站正处于长周期、不间断、满负荷运行及汛末蓄水阶段，全部机组运行状态良好，最大总出力达1 260万千瓦，电站各项运行指标正常。