液压滑模技术在抽蓄电站闸门井中的应用.pdf
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1、No.l Mar.2023GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGYSerial No.145液压滑模技术在抽蓄电站闸门井中的应用张攀攀中国葛洲坝集团建设工程有限公司摘 要:为解决传统的搭设脚手架、重复立模及入仓难度大、质量要求高的难题,通过对 金寨抽水蓄能电站上、下库进/出水口闸门井结构研究,研发了一种适合闸门井结构断面的 组合钢模板,利用液压千斤顶在爬杆的单项爬升来实现位移,实现矩形断面竖井一次性快 速、安全的施工。关键词:液压滑模;抽蓄;应用1工程概况金寨抽水蓄能电站位于安徽省金寨县张冲乡境 内,距金寨县城公路里程约53k m,距合肥市、六安 市的公路里程分别为2
2、05k m、134k m。电站主要由上 水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站及下 水库等建筑物组成。上水库事故闸门井由闸门井、闸室等组成,位 于进/出水口下游检修平台内,共计两个,闸门孔 口的断面尺寸为7.3mX10.2m(X长)。上水库事 故闸门井断面为不规则多边形,采用钢筋混凝土衬 砌。衬砌完成后为矩形,断面尺寸为3mX&加,两 端预留门槽二期混凝土,尺寸为0.9mX0.7m;下游 侧设置有通气孔150c mX 200c m通气孔。下库检修闸门井位于尾水隧洞的末端下库进/出水口检修平台内,由闸门井、闸室、渐变段等 组成,共两个。闸门井平台高程为264.00m,平台 宽度为30.15m。
3、闸门井为不规则多边形,采用钢筋 混凝土衬砌,衬砌完成后为矩形,断面尺寸为 2.55mX8m,两端预留门槽二期混凝土,尺寸为 0.8mX0.6m。闸门井上游设通气孔150c mX 200c m02滑模特点对比传统的搭设脚手架、重复立模施工工艺,滑模具有以下特点:(1)采用一种适合闸门井结构断面的组合钢模 板,以角钢拼接的钢桁架配合钢模板,通过液压千 斤顶在爬杆的单项爬升来实现位移,实现矩形断面 竖井一次性快速、安全的施工,有效的解决了传统 的重复立模施工问题。(2)避开常规的混凝土施工思路,不搭设脚手 架,利用加工制作的定型钢模板,通过液压千斤顶 实现自由爬升。(3)施工速度快:日平均进度2.5
4、m以上,控制 好混凝土的初凝时间,速度可加快。(4)工程质量有保证:滑模混凝土浇筑严格按 30c m分层控制,浇筑、振捣作业在表面进行,便于 操作和控制,同时滑模施工具有连续性,减少了施 工缝,体形具有可调性,防止出现体形的较大偏差 或跑模。表面质量平滑,外观平整,避免出现“麻 面”,错台现象。(5)安全有保障:滑模模体结构有封闭、固定 的操作平台,抹面平台设置安全兜网,可以有效防 范施工人员坠落、坠物等安全事故。(6)经济效益显著:滑模机械化程度高,施工 速度快,人员投入少,通过改装模板重复利用率 高,减少成本投入。3工艺原理滑模是依靠液压千斤顶在爬杆的单向爬升来实 现位移。施工时,以液压千
5、斤顶为滑升动力,在其 同步作用下,带动lm多高的模板沿着刚成型的混凝 土表面滑动,混凝土由模板的上口分层向套槽内浇 灌,每层一般不超过30c m厚,当模板内最下层的混 凝土达到_定强度后,模板套槽依靠液压千斤顶的 82023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期作用,沿着已浇灌的混凝土表面滑动,向上再滑动 约30c m左右,这样如此连续循环作业,直到达到设 计高度,完成整个施工。4滑模结构组成滑模主要由模板组、提升架、液压爬升器、千 斤顶、工作平台、辅助平台等组成,浇筑过程中溜 筒设置缓降设施。如图1。图1滑模组装平面图模体模体是混凝土成型的模具,其质量(主要包括 刚度、表面平滑度)的好坏直接
6、影响着所浇混凝土 的成型及外观质量。为便于提升脱模,模板按一定 锥度设计,模板的上下口制成具有斜度为1.5%。2.0%。高度的标准,相对混凝土成品尺寸,呈上口 小、下口大的锥形。模板高度为1.5m,厚度 d=4mm钢板,并焊L50mmX5角钢作为加强肋,间距 30c m35c m,与围圈间采用直接焊接牢固。提升架提升架是滑升模板与工作盘的联系构件,主要 用于支撑模板、围圈、滑模工作平台,并且通过安 装于其顶部的千斤顶支撑在支撑杆(爬杆)上,整个 滑模荷载将通过提升架传递给支撑杆。提升架采用118工字钢制作成F”型提升架,高出模板口约50c m。工作平台工作平台是滑模的主要受力构件之一,也是滑
7、模施工的主要工作场地,各构件除满足强度要求 外,还应有足够的刚度,也应尽可能减轻其重量。工作平台支撑在提升架的主体竖杆件上,通过提升 架与模板连接成一体,并对模板起着横向支撑作 用,采用桁架结构,为确保工作平台强度、刚度,经过计算,选用l_ 80mmX5角钢制作主肋,L 75mmX7角钢制作辅肋,L63mmX6角钢制作斜撑,组合成轻型桁架,形成网架,台面采用马道板(5c m厚)铺设密实。辅助平台为便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质 量,及时修补混凝土局部缺陷,扒出预埋件,以及 及时对混凝土表面进行洒水养护,在工作平台下方 约2.9m处悬挂一辅助平台,用20圆钢悬挂于桁架 和提升架下。为减少其
8、重量,同时,为确保人员施 工安全,采用悬挂式钢桁架(采用150角钢制作),将井筒断面全部封严,并密实铺满d=5mm木踩板,其外侧焊1.2m高安全护栏,采用48mm钢管制作防 护栏杆,下部采用木板设置踢脚板。为进一步确保人员安全,在辅助平台下悬挂水 平兜网做作为一道安全防护网。支撑杆(爬杆)选择48X3.5mm焊管作支撑杆,支撑杆的下 段埋在混凝土内,采用M10的砂浆回填。上段穿过 液压千斤顶的通心扎承受整个滑模荷载,并作为 竖筋的_部分存留在混凝土内,代替一根相应位置 竖向钢筋,且同一截面的接头按不大于25%控制,共设置16道支撑杆,初次滑升时,爬升杆长度做成 2.5m、3.0m、3.5m、4
9、.0m等四种规格,其目的是使 爬升杆的接头能错开,在同一水平内接头数调整为 不超过1/4。正常滑升后,每根爬升杆长3.0m,所 有爬升杆应平整光滑无锈渍,当千斤顶滑升至爬升 杆顶端不足350mm时,加高对接爬升杆,接头处用 角磨机磨平。液压滑升系统液压滑升系统是滑模上的动力装置,由液压控 制台、液压千斤顶、油管及附件组成。选用HM-100型液压千斤顶,设计承载能力100KN,行程 30mm,液压控制台为ZYXT-36型自动调平液压控制 台。高压油管主管选用16mm,支管选用48mm,利用直管接头和六(五)通接头同控制台和千斤顶分 组相连形成液压系统;组装前必须检查管路是否通 畅,耐压是否符合要
10、求,有无漏油等现象,若有异 常,必须及时排除。洒水管为使脱模的混凝土得到良好养护,在辅助平台 上固定一圈洒水管(425nimPVC管),在此管朝混凝 9No.l Mar.2023GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGYSerial No.145土壁侧打若干小孔,对混凝土进行喷水养护。测量控制在井口两侧门槽位置投放控制点,在工作平台 上吊挂两根重垂线,随时监测模体偏移及旋转情 况,观察模体的水平位移,同时,在滑模体四周共 布置4根重垂线进行监测脱模井壁的垂直度;水平 测量利用水准管进行水平度观测=5滑模设计5.1滑模面板稳定性通过对模板刚度的计算,来验证面板的稳定 性。
11、模板抵抗侧压力荷载计算:模板要求具有足够的高度,模板所受荷载主 要为新浇筑混凝土对它的侧压力、冲击力和滑升 时混凝土对他的摩阻力,滑模设计主要考虑前两 项荷载。混凝土的侧压力计算新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列 公式计算,并取其中的较小值:F=0.22 yct 色爲 F=yH其中Y 混凝土的重力密度,取24.OOOkN/m3;t 新浇混凝土的初凝时间,可按现场实际值 恥按t按200/(T+计算,得8h;T混凝土的入模温度,取10.000C;7混凝土的浇筑速度,取1.500m/h;模板计算高度,取1.加;新浇筑的对模 板有侧压力影响的混凝土高度H:滑模滑升过程中始 终,模板一次液压行程3
12、c m/次,每次滑升距离不大 于30c m,上部保持30c m高度不浇筑混凝土,实际模 板内混凝土高度为1.5m-0.3m=l.加,且下部已有至 少30c m高度混凝土终凝,故实际对模板有侧压力影 响的混凝土高度1.2m-0.3m=0.9m,但为考虑保守计 算H值仍按1.2nrH算。Bi外加剂影响修正系数,取1.000;02混凝土坍落度影响修正系数,取1.150o 根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板 的最大侧压力F;分别为:F=0.22X24X8X1X1.15=48.58k N/m2;F=24X 1.2=28.8k N/m2,取较小值2&8k N/m20计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F
13、 l=28.8k N/m2;倾倒混凝土时产生的荷载标准值F 2=2.000 k N/m2;面板的刚度计算面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚 度。按规范规定,强度验算要考虑新浇混凝土侧压 力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新 浇混凝土侧压力。计算的原则是按照龙骨的间距和 模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计 算。a.抗弯强度验算跨中弯矩计算公式如下:M=0.1ql2其中,面板计算最大弯距(N.mm);/计算跨度(内楞间距):I=350.0mm间距 300mm400mm,取350mm;g作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:新 浇混凝土侧压力设计值ql:1.2X28.8X0.9=3
14、1.lk N/m,其中0.9为按施工手册取的临时结 构折减系数;倾倒混凝土侧压力设计值q2:1.2X 2.00X0.9=2.16k N/m;q=ql+q2=33.3 kN/rn面板的最大弯矩:M=0.1X33.3X3502=4.08X105KN-m;按以下公式进行面板抗弯强度验算:其中,o 一面板承受的应力(N/mm2);M面板计算最大弯距(KN-m);珂一面板的截面抵抗矩:W普6:面板单位截面宽度1000mm,方:面板截面厚度 4mm;昭1000 X4X 4/6=2.67 X 103mm3;面板截面的抗弯强度设计值(N/mm%f=205.000N/mm2;面板截面的最大应力计算值:10202
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