拉西瓦特大型尾水调压室滑模施工研究1. 概述拉西瓦水电站位于青海省贵德县与贵南县交界处的黄河干流上，是黄河上游龙羊峡以下的第二个大型梯级电站，也是黄河流域装机规模最大（4200MW）、坝体最高（250m），水能指标最优越的特大型水电工程。坝址处左岸为贵德县境，右岸为贵南县境；坝址在龙羊峡峡谷出口上游的石门处，距峡谷出口4.5km，坝址上游32.8km为已建的龙羊峡水电站，坝址下游75.8km为已建的李家峡水电站。拉西瓦水电站工程大（1）型一等工程，永久性主要建筑物为一级建筑物。工程的主要任务是发电。水库具有日调节能力。枢纽工程建筑物由混凝土双曲薄拱坝、右岸引水发电系统以及坝身段泄洪和坝下消能防冲水垫塘三部分组成。其中右岸引水发电系统由进水口、压力管道、主副厂房、主变开关室、尾闸室、尾调室及尾水隧洞等组成。地下发电厂房装级6台，单机容量为700MW。尾水调压室开挖直径29.6m，厚度按1.0m计（因资料有限, 暂估计），衬砌直径应为27.6m，可利用滑模的高度40.0m（实际H=42.46m），（总滑升高度约80m）混凝土浇筑约8000m3（2个）。按照以上参数进行设计，若体形尺寸无大变化, 可采用该设计, 但必须对滑模结构尺寸进行调整。1.1. 滑模优点：a. 进度：使用拆移式模板，按3m一层，需分15层，混凝土浇筑时间需4个月。而滑模施工按3m/d，15天即可完成, 加上滑模安装按15天，每月可完成一个尾水调压室。b. 经济：按照一般经验, 一套滑模滑升大于40m, 和普通钢模板相比就已经减少了经济投入，而尾水调压室总滑升高度约80m。c. 质量：滑模施工中混凝土缺陷会得到及时处理, 这是其他浇筑方法不能办到的。1.2 特大直径竖井滑模施工特点特大直径竖井滑模施工同普通竖井滑模施工有不同之处,特别要考虑以下问题: 1.2.1 由于井简直径大,井筒滑模盘面积为600m2,采用钢结构,自重大,其自身的强度、刚度、稳定性直接关系到人身安全和施工质量。 1.2.2 对于滑模设计在满足安全和质量的前提下, 如何减轻自重,以减少装、拆时间,节约材料和动力,降低成本,是滑模设计所必须考虑的。 1.2.3 如何解决千斤顶同步运动,防止偏斜、扭转,是滑模设计和施工中必须重点解决的。 1.2.4 特大型竖井滑模施工, 由于其下料强度高,一般很难保证, 如何控制凝固时间,达到连续施工, 也是设计的关键。2. 27.6m直径调压井滑模的设计2.1 设计一般规定 2.1.1 滑模装置设计必须满足工程结构物成型的需要；应具有足够的强度、刚度及整体稳定性；运转灵活、安全可靠、便于运输、安装和拆除；并尽可能考虑其通用性。 2.1.2 滑模装置设计，应包括以下内容： (1) 根据工程设计图纸，进行模板、操作平台、牵引或提升以及精度控制等系统的布置； (2) 确定滑模装置结构型式及安装、拆除方法； (3) 确定作用在滑模装置上的荷载，对模板和各种构件进行结构计算，绘出加工及组装图，提出所需材料的材质、规格和数量； (4) 进行牵引力或提升力计算，确定牵引或提升机具的型式、结构，提出规格、数量； (5) 提出结构特殊部位的处理措施； (6) 绘制总装配图。在方案选择时,借鉴煤炭系统地面大直径煤仓的滑模特点以及水电系统大直径滑模的优点进行了分析比较,将方案的优化工作重点放在滑模盘的选择上,即滑模操作盘的选择。通过精确计算,反复比较,选择了桁架梁、辐射形布置的操作盘(参见 图-1)。 滑模操作盘： 操作盘是滑模的主要受力构件, 也是施工的重要场所, 在滑模操作盘设计中, 在保证其强度、刚度和稳定性前提下, 尽可能减轻其重量,因此采用轻型桁架梁, 辐射布置,中间加工一直径5m, 高4m的鼓圈作为联接体, 桁架梁长10.64m（10.94m）、高0.8m, 宽0.6m, 桁架梁采用100mm角钢和50mm组成。 园心角为22.5；为了保证桁架梁的稳定性, 用2道100100mm角钢做为加固圈。 同时为保证滑模盘整体刚度和稳定性, 又布置直径25mm钢筋做为斜拉索,共计32根。滑模盘铺板用=50mm马道板, 全部重量为56000kg。 吊平台： 辅助盘位于操作盘下2.0m。主要是检查砼壁质量、抹面、处理局部缺陷、洒水养护等工作。为减少其重量, 采用吊架, 铺设木板,其外侧挂安全网的形式,用直径16mm园钢挂于桁架梁上。辅助盘总重量为3326kg。 提升架、围圈、模板、液压系统、支撑杆 按常规进行设计,并分别按偏心受拉构件和水平侧压力进行了验算, 模板根据现场提供材料, 先用120030055mm定型模板, 背面用505角钢做加劲肋。选用HN-100型千斤顶, 爬杆483.5mm。 为了混凝土布料方便, 在滑模操作盘中心布置了一台R=16.5m的混凝土布料机, 布料机总重约5.0t（康杨工程用过）。见图25。 应注意的是：由于安装场地困难，各部件应尽量采用螺栓连接，鼓圈单重5t，可分解24块，以便安装、拆除。 2.2 千斤顶数量选择：计算公式：n=W/CP 式中：n-千斤顶数； W-竖向荷载：W=W1W2W3；其中：W1-滑模结构自重, W1=56t；计算过程见表1表6。表1 鼓圈重量计算表编号型号单位重(kg/m)长度(m)件数总重(kg)备注15053.770.65801962-60.470.0328013101042496047577.81.924059955053.770.958028767577.81.484046275053.770.64090810101.787407159300721641864包括混凝土105053.771.1224101117577.82.2524421合计4696表2 辐射梁重量计算表编号杆件位置型号单位重(kg/m)长度(m)根数总重(kg)备注1主件100812.2810.6445232上下横腹杆5053.770.628633上下斜腹杆5053.770.8526834左右竖腹杆5053.770.828845左右斜腹杆5053.771.14261126内部斜称5053.77128106合计971单根表3 围圈重量计算表编号型号单位重(kg/m)长度(m)件数总重(kg)备注17577.85.12428025053.771.2541935053.770.8144245053.770.6102355053.771.0341665053.770.6124977577.84.88627685053.771145395053.771.13834105053.771830合计382表4 吊平台重量计算表编号型号单位重(kg/m)长度(m)件数总重(kg)备注1161.582128404吊杆2250.380124养护花管35053.770.764169底托4=505002.511250马道板5M160螺母6安全网00253.8512321478斜拉条合计3326表5 甲大样重量计算表编号型号单位重(kg/m)长度(m)件数总重(kg)备注1HG-1021326422502500.6280.0446423168.519.7521.8756423704爬杆05模板12.112883485P301265053.778613247=5050024112000马道板8围圈09辐射梁0105053.77400合计18645表6 滑模系统重量汇总表序号名称单重(kg)数量总重备注1鼓圈4696146962辐射梁97116155363大样甲187091187094围圈3821661125吊平台3320133206加劲梁2850128507混凝土布料机500015000总计56223W2-施工荷载, 包括：工作人员、一般工具、钢筋堆放等, 按规范规定计算, W2=20t；W3-滑升阻力，W3=kfs； k-附加影响系数；取k=1.5。 f-摩擦系数；f=0.3t/m2。 s-混凝土与模板接触面积；s=3.14Dh=3.1427.61.2=104m2W3=1.50.3104=46.8t。 W=562046.8=122.8t。 C-荷载不均匀系数, 液压千斤顶取 C=0.8； P-压杆承载力, 由压杆稳定公式 PPij/k计算； 式中：Pij-压杆临界承载力，Pij=2EJ/（L）2；E-弹模, E=2.1106kg/cm2；J-截面惯性矩, J=/64(D2-d2)=/64(4.82-4.12)=12.18cm4；-压杆系数, 按两端绞支, =1；L-压杆计算长度, 取 L=120cm；