专利名称：陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模施工新技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土衬砌滑模施工新技术，特别是涉及一种陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模施工新技术，是一种新型的施工技术。
背景技术：
陡倾角大直径斜井是地下引水式水电站特有的建筑物，其混凝土衬砌施工是一项技术复杂、施工难度大的项目。
白山水电站2#、3#引水斜井倾角60°，直径7.5m，长度分别为33m和52m，混凝土衬砌采用卷扬机牵引模体进行滑模施工(1981年)，获水电部科技进步一等奖。该滑模系统可称为第一代斜井滑模系统。其不足之处施工布置复杂；卷扬机牵引力较小，须设置多轮滑轮组，使用大量钢丝绳，但卷扬机容绳量有限，因此不适用于长斜井施工。
从二十世纪八十年代后期开始，我国开始兴建抽水蓄能电站，其水头一般高达数百米，相应地引水斜井长度也达数百米，第一代斜井滑模系统已不适应这样的长斜井施工。1990年前后施工的广州抽水蓄能电站引水斜井，倾角50°，直径8.5m，长度347m，混凝土衬砌采用国外CSN公司研制的间断式滑模系统，每次滑升12.5m。该滑模系统可称为第二代斜井滑模系统。其不足之处不能连续滑升；结构复杂，操作麻烦，效率较低。
二十世纪末施工的天荒坪抽水蓄能电站斜井，倾角58°，直径7m，长度713m，混凝土衬砌采用沿轨道爬升的液压爬钳牵引模体，连续滑升。该滑模系统可称为第三代斜井滑模系统，2000年获国家科技进步二等奖。其不足之处模体偏心受力，在滑升过程中容易发生模体偏斜、上浮及轨道变形等故障，不得不经常停滑来处理故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模施工新技术，解决曾经采用过的陡倾角大直径长斜井滑模模体偏心受力、易发生模体偏斜、上浮及轨道变形等故障的问题。本发明的斜井滑模系统结构可靠，受力合理，运行稳定，连续滑升无故障；节省造价；缩短工期。
本发明的技术方案是这样实现的在陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模模体上安装液压提升系统，该系统由两台连续拉伸式液压千斤顶、液压泵站、控制台、安全夹持器等组成；液压泵站通过高压油管与千斤顶连接；通过控制台操作液压泵站及千斤顶进行工作；液压泵站设有截流阀，可控制千斤顶的出力，防止过载；通过两台连续拉伸式液压千斤顶抽拔锚固在上弯段顶拱的两束钢绞线，牵引模体滑升。模体受力方向与斜井轴线平行。液压千斤顶的额定拉力为1000kN。钢绞线为1×7标准型，公称直径15.2mm，强度级别1860Mpa，每束钢绞线为9根。钢绞线固定端通过钻孔、注浆锚固在上弯段顶拱围岩中，锚固深度10m。具体的施工步骤如下
1、滑模系统正式安装之前，须进行模体预组装，检查各部位尺寸，不符合设计要求的，按设计要求进行处理；2、对液压千斤顶进行试验和率定，验证其牵引能力，建立油压与出力关系曲线；3、对钢绞线的承载能力进行试验；在上弯段顶拱锚固钢绞线；4、在斜井底板上按设计位置安装作模体导向用的轨道，其安装精度按模板安装精度控制；5、模体各部件由卷扬机自下弯段牵引至斜井混凝土起滑位置进行组装；6、模体组装完成后，安装牵引系统，每根钢绞线用单索千斤顶进行预紧，使各根钢绞线受力均匀；7、模体位置、尺寸经测量验收后，支立模体下口模板，绑扎钢筋，即可浇筑混凝土；当混凝土浇筑高度达到40cm左右，而且浇筑时间未超过混凝土初凝时间，进行模体初滑，滑升5cm左右，以防止模体被混凝土粘牢；以后每浇筑40cm高，即滑升5cm左右，直至模体浇满混凝土后，进入正常滑升，即每次滑升40cm左右，混凝土出模强度控制在0.3～0.5MPa。
本发明的积极效果(1)结构可靠，受力合理，运行稳定，连续滑升无故障；(2)节省造价。
第二代斜井滑模系统的轨道是爬钳的支承体，因此轨道须抬高到接近衬砌混凝土表面，轨道基础侵占衬砌断面较大(按设计开挖断面面积约为0.1m2)。而本斜井滑模系统的轨道仅起导向作用，因此轨道可以尽可能降低，轨道基础尽量利用超挖部分，侵占衬砌断面较小(按设计开挖断面面积为0.088m2)。轨道条形基础是由喷混凝土形成，施工难度大，既费时、费力，而且造价比斜井衬砌混凝土高(喷C25混凝土单价为474.17元/m3，而斜井衬砌混凝土单价为353.76元/m3)。因此本斜井滑模系统的轨道条形基础可节省造价12％。
第二代斜井滑模系统牵引机构出力不可靠，为了保证安全，布置了两台10t卷扬机起保护作用。而本斜井滑模系统采用千斤顶牵引钢绞线，安全系数达到了5倍，安全可靠，不必再布置起保护作用的两台卷扬机，节省了资源。
(3)缩短工期。
桐柏斜井的断面是天荒坪斜井的1.65倍，在此条件下，本斜井滑模系统与第三代斜井滑模系统实现的进度情况如下本斜井滑模系统在桐柏斜井混凝土衬砌施工中到达的平均滑升速度为4.52m/d，日平均浇筑方量为91.8m3/d，而且在整个滑升过程没有停滑；第三代斜井滑模系统在天荒坪斜井混凝土衬砌施工中达到的平均滑升速度为3.74m，日平均浇筑方量为44.1m3，在滑升过程中多次停滑，处理故障。
本斜井滑模系统由于结构简单，安装及调试方便，因此滑模准备时间大大缩短天荒坪——轨道基础及轨道安装速度平均每天2.9m，模体安装与调试用了90天；桐柏——轨道基础及轨道安装速度平均每天7.28m，模体安装与调试用了55天。
图1为第三代斜井滑模应用于天荒坪电站斜井施工示意图；图2位本发明的施工方法示意图；具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述；实施例1桐柏抽水蓄能电站1#斜井，倾角50°，直径9m，长度364m，是国内直径最大的长斜井。其具体的施工步骤如下1、滑模系统正式安装之前，须进行模体预组装，检查各部位尺寸，不符合设计要求的，按设计要求进行处理；2、对液压千斤顶进行试验和率定，验证其牵引能力，建立油压与出力关系曲线；3、对钢绞线的承载能力进行试验；在上弯段顶拱锚固钢绞线；4、在斜井底板上按设计位置安装作模体导向用的轨道，其安装精度按模板安装精度控制；5、模体各部件由卷扬机自下弯段牵引至斜井混凝土起滑位置进行组装；6、模体组装完成后，安装牵引系统，每根钢绞线用单索千斤顶进行预紧，使各根钢绞线受力均匀；7、模体位置、尺寸经测量验收后，支立模体下口模板，绑扎钢筋，即可浇筑混凝土；当混凝土浇筑高度达到40cm左右，而且浇筑时间未超过混凝土初凝时间，进行模体初滑，滑升5cm左右，以防止模体被混凝土粘牢；以后每浇筑40cm高，即滑升5cm左右，直至模体浇满混凝土后，进入正常滑升，即每次滑升40cm左右，混凝土出模强度控制在0.3～0.5MPa。
2004年6月～8月进行混凝土衬砌，采用连续拉伸式液压千斤顶抽拔钢绞线牵引模体进行滑升，结构可靠，受力合理，运行稳定，连续滑升无故障，从起滑到滑模施工结束的78天过程中，从未停滑。
权利要求
1.陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模施工新技术，其特征在于在陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模模体上安装液压提升系统，该系统由两台连续拉伸式液压千斤顶、液压泵站、控制台、安全夹持器等组成；液压泵站通过高压油管与千斤顶连接；通过控制台操作液压泵站及千斤顶进行工作；液压泵站设有截流阀，可控制千斤顶的出力，防止过载；通过两台连续拉伸式液压千斤顶抽拔锚固在上弯段顶拱的两束钢绞线，牵引模体滑升，模体受力方向与斜井轴线平行；钢绞线固定端通过钻孔、注浆锚固在上弯段顶拱围岩中。
2.陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模施工新技术，其特征在于具体的施工步骤如下(1)、滑模系统正式安装之前，须进行模体预组装，检查各部位尺寸，不符合设计要求的，按设计要求进行处理；(2)、对液压千斤顶进行试验和率定，验证其牵引能力，建立油压与出力关系曲线；(3)、对钢绞线的承载能力进行试验；在上弯段顶拱锚固钢绞线；(4)、在斜井底板上按设计位置安装作模体导向用的轨道，其安装精度按模板安装精度控制；(5)、模体各部件由卷扬机自下弯段牵引至斜井混凝土起滑位置进行组装；(6)、模体组装完成后，安装牵引系统，每根钢绞线用单索千斤顶进行预紧，使各根钢绞线受力均匀；(7)、模体位置、尺寸经测量验收后，支立模体下口模板，绑扎钢筋，即可浇筑混凝土；当混凝土浇筑高度达到40cm左右，而且浇筑时间未超过混凝土初凝时间，进行模体初滑，滑升5cm左右，以防止模体被混凝土粘牢；以后每浇筑40cm高，即滑升5cm左右，直至模体浇满混凝土后，进入正常滑升，即每次滑升40cm左右，混凝土出模强度控制在0.3～0.5MPa。
全文摘要
本发明涉及一种陡倾角大直径长斜井混凝土衬砌滑模施工新技术，是一种新型的施工技术。钢绞线固定端通过钻孔、注浆锚固在上弯段顶拱围岩中，锚固深度10m；另一端与固定在模体上的连续拉伸式液压千斤顶相连。在施工过程中，当模体内浇满混凝土，即可由牵引系统拖动模体滑升，每次滑升高度控制在40cm左右，混凝土出模强度控制为0.3～0.5MPa。本斜井滑模系统结构可靠，受力合理，运行稳定，连续滑升无故障；节省造价；缩短工期。
文档编号E02B9/04GK1624248SQ200410011210
公开日2005年6月8日 申请日期2004年11月10日 优先权日2004年11月10日
发明者常焕生, 曲建军, 张洪江, 金晨, 王克胜 申请人:中国水利水电第一工程局