qq水电站调压井滑模板衬砌方案.docx

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qq水电站调压井滑模板衬砌方案

重庆****三层岩水电站工程

调

压

井

衬

砌

施

工

方

案

重庆**建设有限公司

**水电站工程项目经理部

二〇一三年四月二十日

调压井衬砌施工方案

一、编制依据

1.1《水利水电工程施工组织设计规范SL303—2004》

1.2《水利水电工程混凝土施工规范DL/T5144—2001》

1.3《水工混凝土钢筋施工规范DL/T5169—2002》

1.4《水利水电工程施工通用安全技术规程SL398—2007》

1.5《水利水电工程模板施工规范DL/T5110—2000》

1.6《水工混凝土结构设计规范SL/T191-96》

1.7**三层岩水电站调压井衬砌设计图

二、工程概况

2.1工程简介

**三层岩水电站位于重庆市**县境内，引水系统由岸塔式进水口、引水隧洞、阻抗式调压井及压力钢管等建筑物组成。

调压井位于引水隧洞4#施工支洞下游，最低涌波水位616.4m，死水位627m，正常静水位640m，校核静水位642.47m，最高涌波水位654.1m。

调压井衬砌为井筒全断面浇筑C25W6钢筋混凝土，二级配，厚度0.9m。

衬砌为EL656m～EL608m，全高48m。

2.2地理条件

调压井地质为329°∠25°T1j1灰岩，施工由原设计5＃支洞外沿靠近山体的山沟施工一条辅助施工斜坡提升轨道至高程H＝644m，通过6＃支洞至调压井上部水平高程H＝656m。

通往调压井仅能靠一条人工开凿的便道通行，小型机器具通过辅助施工斜坡提升轨道运输，斜坡轨道提升系统最大坡度34°，斜长约125m。

受地理条件限制大型机械无法参与调压井施工。

2.3确定方案

调压井衬砌为竖井施工，高度48m，受外部条件制约，无法采用大型机械吊装模板。

若采用普通钢模板配合满堂脚手架施工，占用场地大，施工空间小，提升物料不便，且拆卸安装耗时高，使用效率低。

滑模施工能最大限度保持连续性，施工速度快，节省材料和人工，劳动强度低，利于浇筑质量控制。

故我部采用滑动模板（I12工字钢架预制模板）自下而上进行混凝土浇筑。

三、滑模衬砌提升施工方案

上部平台预制井字架→滑模分块起吊→调压井底部钢筋浇筑→安设滑模→安设链式起重机

3.1顶部井字梁提升选型

滑模整体荷载分析：

滑模自身重力G1：

经计算，钢结构：

6.2t；工作盘：

滑模上、下工作盘重量及滑模下部辅助盘合计4.5t

G1=6.2+4.5=10.7t

施工荷载G2：

人员：

每人重75kg，20人，总共1.5t；材料：

2t；机械：

1.8t

G2=1.5+2+1.8=5.3t

滑模提升阻力G3

G3=k·f·s；式中k为附加影响系数，取k=1.5；f为摩擦阻力，取f=2kn/m2；s为滑模与砼接触面积，滑升中需拆除2块滑模，即面积只有50%；

G3=1.5×2×3.14×8×1.2÷2÷9.8=4.6t

则竖向荷载W1=G1+G2=10.7t+5.3t+4.6t=20.6t

经验算，竖向荷载再乘以9倍安全系数，共计185.4t。

链式起重机实际提吊为8个×30t/个=240t,满足施工安全要求，故选取单个提升重量为30t（HSZ-A型30t）的链式起重机。

3.2钢丝绳选型

钢绳机动起重安全系数不低于6.5，验算式为

n≤S×a/W。

n—安全系数；

S—单根承重钢丝绳的额定破断拉力，查φ21.5钢丝绳破断力为27.27t；

a—承重的钢丝绳根数，a=8；

W—包括索具的自重及额定载荷，W为滑模自重、人员重量、钢绳自重（1.64kg/m）、钢绳阻力（系数0.15）及小型工器具等，则W约为（20.6+48×8×1.64/1000）×（1+0.15）=24.42t，即27.27t×8/24.42t=8.9＞6.5。

由上式计算n=8.9＞6.5；故选用Φ21.5（丝径1.0mm,6×37）钢绳满足施工安全要求。

3.3确定井字梁承重方案

方案一：

先在调压井上部平台底板H=656m靠井筒外沿浇筑8个C30混凝土墩，尺寸1m长×1m宽×0.5m高，每个砼墩预埋3对Φ32螺纹钢锚固筋，对后期井字梁进行锚固，单根长度0.6m，间距16cm，并排布置。

上部平台预制井字架用I16工字钢加工制作而成，下部采用两排工字钢梁纵向连接，每排三根，单根长度12.4m，用抱箍连接牢固；上部采用两排工字钢梁横向连接，每排两根，用抱箍（Φ20）连接牢固，间距1.5m。

中间空隙与下部滑动模板预留物料提升空间尺寸相同（2m×2m）。

强度校核如下：

由于施工现场井壁开挖成形与设计开挖边线存在差异，按该措施跨度L=10m无法在现场施工，故跨度考虑为L=12m；受力横梁每组为两根I16工字钢，下部纵梁每组为3根I16工字钢，经型钢表及实验报告得单根I16工字钢截面模量Wx=141cm3，惯性矩Ix=1140cm4,腹板厚度tw=6mm,屈服强度σ=205Mpa；由于下部纵梁对上部横梁有支撑作用，故可以先计算该支撑力，受力情况如下图：

通过该图受力分析，及工字钢材料情况计算出该组纵梁的最大弯矩Mmax=Wx×σ=3×340Mpa×141cm3=143.82kn·m,工字钢自重为20.5kg/m，取0.21kn/m，F为集中荷载，工字钢自重为分布荷载，则通过弯矩分布图可得F受力点为最大弯矩处，

则F×4m+F×4m×4m÷6m+0.21kn/m×3×12m×12m÷8=143.82kn·m,反算出F=19kn,故下部纵梁可以给上部横梁提供两个向上的力F，则上部横梁受力分析图如下：

由于每组横梁有4个受力点，竖向荷载按206kn计算，每个受力点为25.75kn，即F1=F2=F3=F4=25.75kn，根据受力分析图及弯矩分布叠加原则，得出F2与F3处的弯矩最大，则此处弯矩、剪力计算得

Mmax=F1×1.12m÷8.88m×7.88m+F2×2.12m+F3×2.12m÷7.88m×2.12m+F4×1.12m÷8.88m×2.12m+0.21kn×2×102m÷8－F×2.12m－F×4m÷6m×2.12m=39.87kn·m；

则σmax=Mmax/2Wx=39.87kn·m÷2÷141cm3=141Mpa＜205Mpa，强度验算合格。

扰度计算：

最大扰度fmax=F和·L3/48·E·Ix·2=（4×25.75－2×19）kn×103m÷48÷210×103n/mm÷1410cm4÷2=229mm，即该组横梁垂直方向向下弯曲229mm，则fmax/L=229/12000=1/52＞1/250，不满足刚度要求，则该方案失败。

方案二：

由方案一分析得出，影响最大正应力σmax有两个因素，一个是最大弯矩Mmax，一个是工字钢截面模量Wx。

本方案是在方案一的基础上在调压井顶部增加锚筋，通过锚筋的抗拔力来抵消上部横梁承受的拉力。

校核如下：

如截面模量不便，则必须减小最大弯矩Mmax，最大弯矩计算中变量只有工字钢自重和下部纵梁支撑力，因工字钢一定，则必须增大支撑力F，增大F在下组纵梁支撑不变的情况下，在调压井顶部增加φ32锚筋，L=5m；根据实际施工情况，φ25的锚杆，L=2.5m的抗拉拔力大于100kn，而考虑到下部受拉的安全，选用φ32锚筋，按单根30kn计算，及F=30kn。

则I16工字钢Mmax=F1×1.12m÷8.88m×7.88m+F2×2.12m+F3×2.12m÷7.88m×2.12m+F4×1.12m÷8.88m×2.12m+0.21kn×2×102m÷8－F×2.12m－F×4m÷6m×2.12m=1kn·m；

σmax=Mmax/2Wx=1kn·m÷2÷141cm3=4Mpa＜205Mpa，满足强度要求。

扰度计算：

最大扰度fmax=F和·L3/48·E·Ix·2=（4×25.75－2×49）kn×103m÷48÷210×103n/mm÷1410cm4÷2=18mm，即该组横梁垂直方向向下弯曲18mm，则fmax/L=15/12000=1/667＜1/250，满足刚度要求。

方案三：

增大截面模量Wx，选取更大截面的工字钢

经反算Wx=Mmax/σ=39.87kn·m÷205Mpa÷2=195cm3,查型钢表I28a工字钢Wx=508cm3，Ix=7115cm4,工字钢自重（均布荷载）变为0.44kn/m，其他集中荷载未发生变化。

重新计算Mmax=45.62kn·m，则σmax=Mmax/2Wx=45.62kn·m÷2÷508cm3=45Mpa＜205Mpa，强度验算符合要求。

扰度计算：

最大扰度fmax=F和·L3/48·E·Ix·2=65kn×123m÷48÷210×103n/mm÷7117cm4÷2=45mm，即该组横梁垂直方向向下弯曲45mm，则fmax/L=45/12000=1/266＜1/250，满足刚度要求。

故选用I28a能满足提升要求。

经过对上面三种方案对比，方案三需额外购买材料，且与第二种方案相比较刚度要低于方案二，在便于施工和安全的前提下，优先选用方案二。

由方案二中可知横梁在垂直方向最大位移只有18mm，由此产生的水平力远小于垂直压力，故无需验算砼墩的抗倾覆强度。

由于现场材料I16工字钢长度只有9m，无法满足跨度要求，必须进行焊接，焊接采用对接帮条（32螺纹钢）连接，需验证帮条强度是否符合受力要求：

φ32螺纹钢抗拉强度为335Mpa，查得钢筋抗剪强度按抗拉强度0.6～0.8取值，实际按0.6取值，则经折算φ32螺纹钢抗剪强度为16t（335Mpa×106×3.14×0.0162m÷104×0.6=16t），而安全荷载为320t，分8个提吊点，每个截面按80t计算，而一个截面内有2个焊接点，则每个焊接点需布置4根φ32螺纹钢（每个点64t），满足焊接点抗剪强度要求，φ32螺纹钢单根长度为65cm，与工字钢焊接牢固。

3.4上部平台预制井字架施工

按照方案二先对上部平台进行C30混凝土墩及纵、横向钢梁施工，纵、横向钢梁均延伸至调压井井壁混凝土墩上，横向工字钢梁采用增加枕木与混凝土墩高度保持一致；纵、横梁安装完成后形成2m×2m的物料提升孔，在下部纵梁至物料提升孔之间用Φ16铺设人行通道，钢筋间距10cm，人行通道安装1.5m高护栏，为保证顶部锚筋施工，需在物料孔上级周边50cm内铺设临时施工平台，该平台用Φ16@100mm，并安装护栏，锚筋施作完成后拆除。

按方案二所确定的，在距井壁支撑砼墩5m位置即物料提升孔四周，垂直向上在调压井顶部安装Φ32锚筋，锚筋末端弯钩必须焊接，用钢丝绳与下部纵梁连接，连接点与顶部锚筋必须处于同一竖线。

并在上部平台上安设一个11.4KW调度绞车，用于提升物料，单次提升重量不超过0.5t。

3.5滑模吊装及调压井底板钢筋砼浇筑

顶部井字梁安装完成后，按方案要求临时悬挂提升主绳和链式起重机，将滑模运至调压井底部，分块起吊悬挂在空中；每块滑模连接两个提升主绳和稳定附绳；滑模吊起固定后对调压井底板进行浇筑，砼强度达到50%后放下滑模进行组装。

3.6安设滑模

滑模由我部自行加工制作，由圈梁、中部纵横连接构件、模板壁、提升横梁、工作盘及辅助盘组成，整个模板按圆心角每90°一块，共四块，待运至施工现场再行组装。

滑模圈梁及连接构件均采用I12工字钢制作，整体高度为1.5m，模板壁厚3mm，与圈梁焊接牢固，上下围圈之间用50×5mm角钢支撑模板壁，防止模板壁变形，角钢间距30cm，沿模板壁周圈布置；模板上口超出圈梁200mm，下口与圈梁齐平；滑模分块围圈与中部连接构件用螺杆连接，在砼达到30%强度后，通过调节螺杆脱模。

为防止混凝土浇筑过程中模板变形，在圈梁与横向连接构建之间增设50×5mm角钢支撑。

滑模设置工作盘，中部连接构件中间预留2.2m×2.2m的物料提升孔，其余满铺Φ16钢筋加工制作的网格片，间距10cm，为方便滑模脱模，网格片用铁丝与滑模并在物料提升孔周围设置1.5m高的护栏（Φ25），护栏挂安全网封闭，以保证施工人员安全。

滑模下部连接构件与上部结构相同，均焊接形成‘井’字构件，由提料孔以外满铺钢筋网缩小为沿圈梁80cm范围设计安全施工平台。

3.7安设链式起重机

起吊采用8台链式起重机（手动葫芦），每台安全起吊重量20t；链式起重机通过主绳连接于顶部井字梁和滑模之间，主绳固定在滑模底部增加的I16工字钢横梁上，由于该横梁跨度小，所受弯矩小，其强度满足要求；副绳上端固定在调压井上平台预埋锚桩上，预埋锚桩采用Φ32锚杆，L=5m，为防止钢丝绳与井壁摩擦，在井口分别按照8个定向滑轮，副绳下端分别固定在上部圈梁主梁上。

在施工时，由8人在工作盘上部同时进行操作提升。

在上部圈梁操作平台处预留一个人行通道，人员可由此通行至下部平台作业。

为便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质量、修补混凝土缺陷、养护和后期灌浆施工，在工作盘下方2.8m处悬挂一辅助盘，用50×5mm角钢组成，宽0.8m,上用δ50mm木板铺密实，用Φ16钢丝绳悬挂于滑模下，滑模与辅助盘之间挂设人行爬梯。

四、衬砌施工

4.1施工工艺

岩面处理、验收→测量放线→钢筋制安→涂脱模剂→模板安装→模板校核→模板固定就位→混凝土生产、运输→浇筑混凝土→脱模养护。

具体施工流程如下：

4.2混凝土施工方法

4.2.1岩面和施工缝处理：

由人工清理浮渣和松动岩石，并进行地质资料的收集整理，施工缝人工凿毛，最后用高压水冲洗。

4.2.2测量放线：

用全站仪进行测量放线，确定模板边线，并做好标记。

4.2.3绑扎钢筋：

由自卸汽车将在钢筋加工厂已加工好的钢筋运输到施工现场工作面，并且按钢筋编号有规律的堆放，绞车垂直提升至滑模施工平台，人工水平运输至仓内并按设计及规范要求绑扎，钢筋入仓前需进行除锈处理，预留好下一仓连接长度，预留连接钢筋在外露长度上必须错开，保证在1m范围同一平面内焊接点不超过50%。

4.2.4钢筋安装验收合格后，按测量放线标记吊装模板，模板吊装到位后再次进行测量校核，并对模板进行对称加固处理，防止砼不均匀入仓导致外观质量不符合要求，提交测量资料进行仓位验收。

4.2.5混凝土入仓、浇筑：

混凝土由3m³砼罐车运输至4#支洞与引水隧洞交叉处，入仓采用泵送入仓，人工平仓。

混凝土应对称均匀入仓，水平上升，仓内用插入式振捣器振捣密实,砼浇筑至距滑模最高处20cm停止浇筑。

4.2.6拆模、养护：

混凝土浇筑结束后，待混凝土强度达到30%后方可脱模，脱模后应及时洒水养护，对本仓砼顶部进行凿毛处理。

4.3衬砌混凝土缺陷处理

混凝土表面外露钢筋头、管件头，表面蜂窝、麻面、气泡密集区，错台、挂帘，表面缺损，非受力钢筋露筋，小孔洞、施工冷缝、表面裂缝等，均属砼缺陷，需进行修补和处理，以满足平整度要求。

4.3.1表面蜂窝、麻面处理：

混凝土拆模后，发现表面蜂窝、麻面，要及时处理，以利于修补处混凝土颜色与混凝土原色相同。

使用与原混凝土相同品种的水泥、白水泥掺胶水拌制成稠浆，用抹子将水泥浆刮入蜂窝、麻面、水汽泡内，待水泥浆终凝后，用细砂纸打磨。

调色水泥浆在使用前应进行现场配合比试验。

取几组水泥、白水泥不同比例的配比进行试验，取浆液终凝后的颜色与原混凝土颜色最相近的一组配比修补。

4.3.2因模板走样造成的表面凸、凹面处理：

凸面变形在处理前先用小型锯石机在变形区外，沿模板缝切割5mm深缝隙，然后用凿子打掉凸出部分，用预缩砂浆修补。

凹面将表面水泥浆凿除后，用预缩砂浆修补。

等砂浆终凝后，用801胶拌制水泥浆调色打光。

4.3.3错台、挂帘处理：

错台、挂帘处使用角磨机将错台、挂帘磨除，需表面调色处理时，按上述方法进行调色处理。

4.3.4过流面的修补及施工冷缝采用环氧砂浆处理；外露钢筋头、钢管头，用凿子凿除，使钢筋或钢管距混凝土面2cm以上，然后用砂浆或预缩砂浆修补。

对砼施工过程中不得出现较大质量缺陷，如混凝土表面裂缝等。

五、衬砌混凝土质量保证措施

5.1加强施工人员质量管理制度教育，提高其思想水平和质量管理意识，严格执行三级质量检查制度，做好各道工序的衔接工作，上道工序未验收不得进行下道工序的施工。

5.2材料均要有出厂合格证，按要求进行抽检，严禁使用不合格产品。

5.3采用测量仪器进行放样、定位，控制钢筋制安和模板就位偏差符合设计技术要求。

5.4严格控制混凝土拌和各种原材料称量，偏差不超过规定值：

水和速凝剂为±2%，砂石为±3%。

坍落度控制在160mm（±20mm）。

5.5严格控制混凝土拌和质量，拌和时间不少于2min，掺加外加剂时，适当延长拌和时间。

5.6为保证砼外观质量，模板安装完成后，必须对分块结合处及焊缝进行处理；多次使用后应进行复查，保证牢固可靠，变形偏差在允许范围，模板就位前应在表面涂脱模剂以保证混凝土表面光洁平整。

5.7钢筋表面洁净无损伤，油漆污染和铁锈等在使用前清除干净，钢筋平直，无局部弯折。

钢筋的加工、绑扎和焊接等符合设计要求和规范规定。

钢筋应与初期支护系统锚杆外露端头牢固焊接，防止变形、错位。

5.8钢筋保护层厚度不得小于50mm；钢筋焊接采用双面焊接，搭接长度必须符合规范要求（5d）；焊缝饱满，无焊渣；同一平面受力钢筋搭接必须错开，同一截面处（1m范围内）接头数量不超过50%，弯钩长度不小于6.25d。

5.9砼入仓前应先铺同等级砂浆，保证新混凝土与基岩面和老混凝土接触良好。

5.10混凝土的浇筑采用平铺法或台阶法施工，分层进行，每层厚度应根据拌合能力、运输能力、浇筑速度、气温及振捣能力等因素确定，一般为30～50cm。

5.11混凝土浇筑时严禁在仓内加水，混凝土和易性较差时必须采取加强振捣等措施；仓内的泌水必须及时排除，并应避免外来水进入仓内。

5.12混凝土浇筑时专人做好模板维护，防止模板位移、变形。

5.13合理调配施工资源，保证混凝土浇筑的连续性，允许间歇时间应符合规范的相关规定，不得应自身原因耽误砼浇筑，从而造成施工冷缝。

5.14混凝土浇筑时，若混凝土初凝并超过允许面积，或混凝土平均浇筑温度超过允许偏差值，并在1h内无法调整至允许温度范围，应停止浇筑。

5.15混凝土入仓前应现场检查其和易性、塌落度等设计指标，仓内不得出现不合格熟料（错用配料单不能满足质量要求、配料时计量失控或漏配不符合质量要求、拌合不均匀或夹带生料、混凝土坍落度超过最大允许值）；不得用低等级混凝土料浇筑高等级混凝土浇筑部位；不能出现长时间不凝固超过规定时间的混凝土料。

六、施工安全保证措施

6.1严格执行三级安全交底制度，保证层层交底，落实到位。

6.2衬砌混凝土时，敷设的电缆电线应配置灵敏可靠的漏电保护器，线路不得出现破损；潮湿环境采用安全电压，洞内照明采用低压（36V）。

6.3工器具应堆码整齐，调压井上部井口周围禁止存放任何器具及杂物，防止高空坠物伤人。

6.4滑模上圈梁周围布置预留安全护栏插孔，在滑模提升前安装临时护栏，防止滑坡提升过程中、提升不均衡、提升过度发生人员坠落导致人员伤亡。

6.5对吊运、运输设备加强管理，备足设备配件，经常性地检查、检测机况、车况，定期维护、保养与检修，消除事故隐患。

6.6专人定期检查作业平台、安全、爬梯、跳板、人行道的牢固性。

同一施工断面禁止上下层同时作业。

6.6滑模提升必须统一指挥，随时观察提升过程的各个位置的变化，有变化时及时协调各个人员的操作；调压井顶部及底部必须有安全人员值班，防止非施工人员出现在施工现场；无特殊情况，调压井底板不得出现有人员在内。

6.7砼泵管必须固定在井壁，在井身砼浇筑时预埋插筋，作为砼泵管稳固、安装及砼泵送过程中堵管人员检修的临时爬梯，如人员需爬行检修，必须佩带安全绳，安全绳上端固定在辅助盘上。

6.8调压井井壁布置的人行爬梯是施工人员的重要通道，必须经常检修；人员上下时，爬行人员必须佩带安全绳，安全绳由顶部安全绳保护人员收放；顶部必须有人看守，爬行人员和上部看守人员必须保证视野畅通，看守人员应及时通知安全绳保护人员对安全绳进行收放，不得因顶部人员玩忽职守、爬行人员未系安全绳、安全绳未及时收放而导致的坠落事故。

七、附图

7.1《调压井上平台井字架布置图》

7.2《滑模工作盘布置图》

7.3《滑模平、剖面图》

7.4《调压井衬砌剖面图》

重庆**建设有限公司

**项目经理部

2013年4月20日