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行业动态

无钢衬高压钢筋混凝土岔管设计及施工技 术
发布时间:2022年06月04日

我国已建成抽水蓄能电站 18座,总装机 20000MW,抽水蓄能电站都会碰到 大直径高压岔管。如广州抽水蓄能电站主、支管分岔处内径由 8m变至 35m,岔 管承受最大静水头 610m,最大动水头 725m,PD值达 58000kN·m。如采用常 规的钢岔管,需采用厚度 60mm左右的高强钢板,价格昂贵,运输困难。后与美国 合作,成功采用无钢衬高压钢筋混凝土岔管新技术,混凝土衬砌厚度 60cm,28d 抗压强度为 30MPa,单层钢筋布置。我们的基本设计理念是内水压力由混凝土 传递到围岩的应力应小于这个地区的最小主应力,围岩来承受绝大部分内水压 力。隧洞放空时,外水压力由混凝土衬砌及一倍厚度的围岩联合承担,并且做好 岔管顶部的排水系统。混凝土衬砌主要起到保护围岩、降低糙率的作用,并便于 高压灌浆的施工。高、低压水道一般都是要进行固结灌浆的,这是水利水电工程 跟公路铁路隧道的最根本的差别。进行高压固结灌浆,对于围岩进行加固,水荷 载很快地传递到围岩上去。高压固结灌浆可以提高围岩特别是地质缺陷的抗渗 性及变形模量,并对混凝土衬砌加一定的预压应力。衬砌混凝土根据有限元计算 分析成果,按“限裂”的原则配置钢筋。我们对广州水电站进行基本的测试的时 候,大概 95%的内水压力全部由围岩承担,混凝土衬砌承担的水荷载非常小,三 次放空隧洞检查的时候,衬砌产生的裂缝在限裂要求之内约 02mm。 第四部分,我想介绍一下高压长斜(竖)井的安全建设技术。以往斜井传统 的开挖方法就是上部采用钻爆法,人工除渣,下面用阿力马克爬罐打反导井,这是 80年代的方法;到了 90年代中期,我们形成了一整套的开挖支护、混凝土衬砌等 技术,这个比传统的方法安全得多。我图示的这张照片是在惠州抽水蓄能电站斜 井,倾角是 50度,301米长的斜井,这是反井钻机,不到一个月的时间,直径为 240mm的导孔贯通,在一个半月的时间完成直径为 1400mm的导井扩孔开挖,标 志着我国长斜井反井施工技术的突破。到目前为止,反井钻机的开挖深度尚未突 破 300m的极限。最近中国电建集团承接了厄瓜多尔的 DELSI-TANISAGUA电 站,引水隧道的深竖井达 700m,我们购买了一台最先进的反井钻机,可以开挖这 个深度,当然现在还没有实施。 最后我想介绍一下地下工程的模板技术,难点是在斜井,斜井模板传统的立 模方法施工进度慢,安全威胁很大。所以我们研发了具有自主知识产权的斜井滑 模技术,填补了此项技术空白。主要技术创新是用前后液压千斤锁定在井壁的中 梁为支承系统,由液压系统控制模板沿中梁滑升。而且开发了具有自锁功能的前 后液压爬升器作为驱动,沿底部钢轨腹板爬升,实现了斜井混凝土衬砌的连续滑 升,平均滑升速度是 8m/d,这个速度是非常惊人的。我们在三峡永久水船闸的地下输水隧洞中,斜井是由小往上变大,我们在前面等直径的基础上又开发了能 够变直径,而且两侧是直墙,下面还有反弧的滑模系统,我们对中梁进行了改造, 并使模板具有收放系统,实现了三峡输水隧洞那么多条斜井连续的滑升。 至于说隧洞断面,方圆形断面,主要采用了钢模台车,在水利水电工程上,这 个尺寸已经达到了跨度 16米,高度 23米。对于圆形断面直径小于 9米的,采用 针梁模板,对于直径 20多米的圆形断面采用了先底拱,后边顶拱的钢模台车,这 样实现了地下工程混凝土衬砌安全快速的施工技术。