周宁水电站引水竖井砼施工

周宁水电站引水竖井砼施工技术严定成（水电十四局福建周宁355400）摘要：周宁水电站引水竖井（含调压井）总高452米，是目前国内水电工程已建和在建的最高竖井。

施工采取预留岩塞、设安全隔离平台的措施对竖井进行分段2施工方案的确定2.1分段平行施工方案的确定本竖井最初考虑的施工方案是竖井全部开挖结束后开始进行混凝土浇筑施工，但这样施工进度无法满足工期要求，必需寻求缩短施工工期的方案。

本竖井在开挖阶段为确保安全，降低施工难度，增设了施工支洞和施工旁洞，并充分整利用引水竖井上、下平洞为通道，把竖井分为I、II、III段和岩塞段进行开挖施工。

本竖井的混凝土浇筑施工充分利用各施工通道，利用岩塞隔离、并在EL198、EL353、EL369、EL375、EL545、EL557、EL563、EL633等高程增设安全隔离平台进行分段浇筑施工，详见图1。

并采取如图2所示的施工顺序，实现了同一竖井混凝土施工与开挖施工、。

2.2竖井模板方案的确定根据竖井分段施工方案，本竖井分为竖井I段、上弯段、竖井II段、结合段、岩塞段、竖井III段、下弯段等七个部位段施工。

根据竖井各部位的结构和施工特点确定模板方案如下：竖井上下弯段结构变化复杂，采用定型块模、散模拼装立模，轻型钢拱架及拉筋支撑体系；竖井I、II、III段及岩塞段断面单一，采用液压滑模；竖井结合段是为预留竖井III段灌浆施工通道而留下的最后浇筑块段，段长5米，采用采用定型块模、散模拼装立模浇筑。

3滑模设计及安装3.1滑模结构设计滑模设计的工作原理为竖井砼衬砌中埋设Φ48钢管爬杆，采用液压千斤顶爬升系统带动模板在爬杆上爬行，结构包括模板系统、工作平台、液压滑升系统等，竖井模板总图见图3。

1）模板系统模板系统包括模板、围圈、和提升架。

模板采用δ=5mm的A3钢板作为面板，2）操作平台包括上部分料平台、中间操作平台、下部抹面平台。

3）液压滑升系统液压滑升系统是滑模上升的动力装置，由爬杆、液压千斤顶、控制台和油路组成。

爬杆采用 48×3.5mm钢管制成，单根长3~6米，要求同一高程上接头不超过25%；液压千斤顶选用QYD-60型；液压控制系统采用HY-36s型。

3.2滑模安装1）由专业测量人员放出竖井的设计十字中心线；在竖井底部（竖井I段在EL563平台，竖井III段在下弯段底部）开始进行滑模组件组装2）安装千斤顶，操平找正后固定，安装液压系统，进行千斤顶空载打压试漏；3）连接爬杆，找正后固定，进行模板空滑定位，同时搭设脚手架，进行模板尺寸检查、调整就位和加固；4）按组装质量标准进行全面检查，确认无误后方可转入滑模施工。

4滑模施工辅助系统设计4.1隔离平台本竖井采取分段平行施工施工的方案，为满足安全隔离防护及施工作业中转的需要，在混凝土施工阶段共设置8个隔离平台。

各隔离平台布置及结构表见下表：4.2卷扬机及运输吊笼竖井混凝土施工布置两台卷扬机，一台用于升降运输吊笼，选用8吨快速双抱咂同时配有手制动的JK---8型，电机功率45KW，绳径φ26-6×37，绳速为20米/分钟，钢丝绳绕过运输吊笼动滑轮后运输吊笼实际升降速度为10米/分钟。

另一台用于拆装溜管及缓降器，选用5吨漫速JM-5型、电机功率22KW，绳速6米/分钟。

运输吊笼为型钢自制，尺寸:高×长×宽=2.74m×1.8 m×1.22m，重0.8T，运输吊笼由8T卷扬机拉动上下运行，运输吊笼的轨迹为固定拉紧在井口吊架和各段井底平台的两根钢丝稳绳, 稳绳直径φ26m。

考虑运输吊笼栽人的安全性，吊笼牵引卷扬机安装上下限位装置当卷扬机提升至极限位置时行程开关便会自动停止卷扬机的上升；下降限位则在下降所需位置稳绳上安装一横担，当吊笼下降至极限位置时便会停在横担上；上下极限位置还可在卷扬机的钢丝绳上打上极限位置的标记，以便操作人员能清楚的看到准确的操作。

吊笼安装BF型防坠器，在提升过程中如发生卷扬机钢丝绳断绳或连接装置断裂时，BF型防坠器能自动捕住稳绳，使吊笼平稳停住不致坠入井底，从而保证人员的安全和提升设备不致损坏。

4.3溜管及缓降器井口至滑模分料平台砼采用溜管加缓降器下料，导管为φ216×3.5mm钢管，单节长3m，采用法兰盘螺栓连接，溜管每12m~15m距离设一个缓降器。

竖井I段采用MY-BOX缓降器与如图4所示自制缓降器交替布置；由于易磨损及拆装困难等平台的主梁上。

为避免超径石块进入分溜管及缓降器引起堵塞，在溜管上部进料口用φ12圆钢焊结成10×10cm的格栅网滤料。

溜管下端接一主溜槽至分料盘中心，分料盘中心安装一个可360度自由旋转的分料装置，四周辐射搭设六路分料溜槽至仓面入料口。

4.4水电管路布设进入竖井的水管为厚壁φ25PVC管，井口部位安装一减压阀。

水管在井壁用膨胀螺栓及铁丝固定。

进入竖井滑模的主电源、分电源及照明电源的电源线全部使用电缆线；一般机械用电使用380V电压如：液压控制台的油泵电机、振动器及电焊机等。

工作面照明则采用36V安全电压供电照明。

由于是深井施工电缆线靠自身重量容易把电缆线拉断，在放电缆线时必需同时放一根钢丝绳或一根尼龙绳，中间每6米利用绑扎带扎紧扎牢；在绑扎时注意应使绳子受力，而不应使电缆受力。

吊笼电铃线从井口平台的一侧放下悬空，再从吊笼的底部引至控制柜内，整根电缆悬在空中；同理电缆也要与尼龙绳利用绑扎带扎紧扎牢，在运行过程中电缆不能受力。

井内备有应急灯作为井内紧急照明，在井口配备有75KW柴油发电机作为备用电源，若发生停电通讯中断，应断开外部电源空气开关，合上备用电源空气开关启动柴油发动机备用电源，恢复动力设备的供电及通讯供电。

4.5通迅系统竖井井口与外界通讯采用有线电话，竖井井口与井下通讯采用无线对讲机、电铃、信号灯相结合的手段。

竖井井口与井下通讯主要实现三个功能：一是测量对话，采用无线对讲机；二是载人吊笼系统对卷扬机，主要采用电铃。

电钤采用双回铃控制：在吊笼里面与卷扬机控制系统处均安装电铃，同时接通电源同时发出电铃声；约定“一声停，二声下，三声上”的信号，如吊笼需向下时，在吊笼里面按二次电铃，此时吊笼里的电铃与卷扬机操作系统处的电铃同时响二次，操作系统人员听到铃声相应回二声铃后操作卷扬机使吊笼向下。

三是混凝土浇筑与下料信号，同样采用双回铃控制电铃系统，约定“一声停料，二声下料”。

为区别吊笼与混凝土浇筑信号除分别对两电铃系统安装在不同位置并由不同人员回应操作外，还用信号灯进行区别。

5砼性能保证5.1混凝土原材料竖井半成品砼由进厂交通洞口砼拌合系统拌制，该砼拌合系统为电站C4标段共用砼拌合系统，为有利于砼拌合物质量稳定控制，尽量采用相同砼原材料，竖井半成品砼原材料如下：水泥：福建水泥股份有限公司生产的“建福”牌Ｐ.o32.5R水泥。

粉煤灰：选用福建邵武华英电厂生产的“富屯”牌Ⅱ级粉煤灰。

减水剂：选用福建三明外加剂厂生产的BD-Ⅴ型缓凝减水剂，其物理性能检验结果见下表3:5.2砼和易性要求混凝土的和易性是影响混凝土浇筑顺利及浇筑质量的重要因素之一，一般通过混凝土的坍落度来测定。

本竖井混凝土主要通过长流管加多个缓降器的输送通道入仓，根据施工经验保证混凝土浇筑顺利及浇筑质量的入仓坍落度为8～12cm，坍落度过小容易引起溜管堵塞，坍落度过大则混凝土保水性差，对浇筑质量不利。

由于本竖井砼浇筑断面较小，砼拌和物运输距离长（3~7km），且受滑模浇筑速度限制，砼拌和出机口至浇筑结束约为2小时。

砼运输浇筑过程中发生坍落度损失，通过室内（气温25℃）坍落度损失试验结果为30分钟后损失1.1cm,45分钟后损失1.6cm,1小时后损失2.3cm，2小时后损失3.8cm 。

因此控制砼拌和物的出机口坍落度为12～14cm。

5.3混凝土的出模强度要求根据竖井砼的施工进度要求，竖井滑模的滑升速度至少在3～6m/d范围，竖井滑模浇筑时爬杆杆无失稳可能，竖井滑模滑升速度取决于混凝土的出模强度。

根据公式T=（H-h-a）/V（T—混凝土达到出模强度所需时间；H—模板高度取1.2m；H—浇筑层厚度取0.3m；a--混凝土浇满后，其表面到模板上口的距离取0.1m；V--滑模滑升速度取4m/24h）计算得混凝土达到出模强度所需的时间为4.8h。

根据施工经验，混凝土的出模强度宜为0.2~0.4Mpa。

5.4混凝土配合比混凝土配合比按《水工混凝土施工规范》DL/5144-2001要求进行设计。

经过室内试拌，满足上述条件的施工配合比见下表4。

混凝土施工配合比表表4度为0.2~0.4Mpa的凝结时间为4.0~6.5h。

6竖井滑模施工6.1施工程序基岩面开挖验收→滑模及施工辅助系统安装→岩面清理→模板爬升就位→钢筋绑扎→仓面验收→初始滑升→正常滑升→施工结束。

6.2施工准备由于竖井滑模一但开始滑升后便要保持正常连续的施工，滑模初始滑升前必须充分做好以下准备工作。

1、竖井滑模及施工辅助系统安装之前需完成欠挖及危岩的处理工作，施工辅助系统安装之后用风水枪对竖井岩壁进行一次彻底的清洗；2、滑模安装结束并通过位置复核及运行调试检查；3、滑模施工辅助系统及备用电源安装结束并通过安全检查；4、竖井滑模施工队伍人员及工具准备完善；5、混凝土连续拌和、运输及质量控制措施完善；6、竖井滑模施工技术交底完成。

7、滑模开始施工段钢筋安装结束并备有下一步施工需要的部分加工成型钢筋。

6.3钢筋连接安装竖井钢筋安装连接推广使用直螺纹工套筒连接技术。

限于竖井运输安装条件，竖向钢筋按4.5m长度下料, 环向主筋下料长度不大于5.0m。

竖向钢筋全部采用直螺纹套筒连接，环向主筋除最后一个凑合接头用单面搭接焊而外其余接头采用直螺纹套筒连接。

首次钢筋绑扎安装先测量放线，利用调校后滑模边沿线定位，后续在井口平台用垂球或激光准直仪每4.5m~5m测量校核一次竖井中心点和钢筋绑扎安装控制点。

钢筋安装的顺序为先外侧（靠岩石面），后内侧。

竖向钢筋分层安装，同一断面接头数小于50%，滑模爬杆占据竖井内层竖向钢筋部分位置，每根爬杆可代替一根竖向钢筋。

内层环向主筋受千斤顶提升架横梁的影响，必须与滑模爬升同步安装帮扎，该环向主筋开始帮扎时至少还有一根露在砼外面，按设计间距帮扎位置不超过千斤顶提升架横梁。

6.4砼入仓、振捣砼由拌和楼拌制好后6m3砼搅拌车运至井口，通过安装在井壁带有缓降器的溜管溜至滑模分料平台，再通过溜槽溜至仓面内。

砼入仓时应尽量使砼先低后高进行，并注意分料不要过分集中。

浇入仓内的砼应随浇随平，不得堆积，仓内若有骨料分离，应采用人工平仓，并及时加以振捣。

当砼自由下落高度超过2.0m，通过溜筒下料。

砼不得直接落在钢筋上，砼振捣必须内实外光。

振捣器选用变频插入式振捣器，振捣棒的插入深度，在振捣第一层砼时，以振捣器头部不碰到老砼（或基岩）面，但相距不超过5cm为宜；振捣上层砼时，则应插入下层砼5cm左右，使上下两层结合良好。