(中國水利水電第六工程局有限公司，沈 陽，110179)

1 工程概況

烏東德水電站右岸地下電站尾水系統(tǒng)由尾水支洞、尾水調壓室、尾水主洞等部分構成。從左至右分別有6個尾水支洞，3個尾水調壓室，3個尾水主洞，混凝土約29.65萬m3，鋼筋制安約3.03萬t。

尾水系統(tǒng)采用C9030W10F150混凝土分層分段澆筑，混凝土襯砌斷面有城門洞型、矩形、井型等；襯砌厚度1.5m～4.5m，襯砌最大高度23m，襯砌跨度12m～14m。

尾水支洞及尾水主洞主要為矩形斷面，頂拱一次性澆筑，澆筑凈高度23m，澆筑凈跨度12m，頂拱半徑6m，混凝土厚度1.5m～4.5m，底板坡度12.4%～13.65%；尾水調壓室底部岔管段澆筑跨度12m～14m.澆筑高度23m，邊墻襯砌2.5m，阻抗板襯砌3.0m。

2 施工難點

(1)存在澆筑體積大，澆筑斷面多樣，結構復雜，澆筑難度大；

(2)頂部多為臨空結構，澆筑厚度大，支撐材料用量大、利用率低，混凝土支撐承重結構復雜；

(3)高排架，跨度大，底板有較大坡度不易施工，施工安全系數較低。

3 施工難點對策

(1)針對澆筑斷面多樣，結構復雜，澆筑體積大等難點，優(yōu)化支撐體系結構，制定專項支撐體系方案；

(2)針對頂部多為臨空結構，澆筑厚度大，材料利用、混凝土支撐承重結構復雜等難點，認真分析復雜結構，經多次受力計算，提升材料利用率，組織研究小組專項分析研究解決方案；

(3)加強安全防護，制定專項安全防護方案。

4 支撐體系安裝制作

4.1 尾水支洞及尾水主洞城門洞型支撐體系

尾水系統(tǒng)頂拱襯砌模板支撐體系采用“預埋型鋼牛腿+縱向型鋼+跨中鋼管排架柱+橫向型鋼主受力梁+縱向型鋼連系梁+滿堂紅支撐排架”構成的新型承重結構鋼平臺支撐體系。

(1)預埋牛腿：單倉在距底板面以上最大高度14m處兩側邊墻平行于水平面的混凝土中各預埋一排I36b工字鋼，分倉臺階型布置，間距0.75m，單根長度1.5m，埋入邊墻混凝土內長度90cm，伸出混凝土面60cm；埋入端距端頭10cm處焊接2根φ25@75cm鋼筋，L=1.75m(含彎勾長度25cm)，為保護邊墻混凝土面，在每根I36b工字鋼底部與邊墻混凝土接觸面埋設0.14cm∠4×4角鋼；

圖1 尾水支洞及尾水主洞承重支撐體系斷面

圖2 尾水支洞及尾水主洞承重支撐體系平面

(2)湊合梁：湊合梁布置在牛腿與主梁之間，作承上啟下受力及方便后期主梁拆除的作用。湊合梁采用2I20b工字鋼，牛腿I36b工字鋼上部縱向通長焊接2I20b工字鋼，將牛腿連接形成整體；

(3)主梁：主梁采用I50a工字鋼垂直于洞軸線方向鋪設，兩端與湊合梁焊接。2I20b工字鋼頂部垂直洞軸線方向焊接I50a工字鋼主受力梁，間距75cm，彎段內弧間距40cm，外弧間距75cm，與兩側邊墻預埋牛腿一一對應；

(4)鋼管排架柱：為減少主梁跨中彎矩，保證支撐體系穩(wěn)定性，采取在主梁跨中布置鋼管排架柱進行支撐。主梁的跨中部位布置兩排φ326×10mm鋼管柱支撐，鋼管柱每六根采用焊接φ114×4mm鋼管縱、橫向連接形成整體，橫向連接桿間距2.0m，縱向連接桿間距1.5m，橫向斜撐連接2.80m；鋼管柱底部切割成斜面，使鋼管柱置于底板上保持鉛垂方向，柱腳斜面上焊接10mm厚50cm×50cm鋼板(長×寬)增大受力面積，并焊接10mm厚異形加勁板加強；支撐柱頂部通長布置2I36b工字鋼，工字鋼與鋼管柱對應位置設10mm厚鋼板法蘭，鋼管柱與2I36b工字鋼采用螺栓連接方便拆卸后重復使用；

(5)兩側2I20b工字鋼頂部與I50a工字鋼主受力梁焊接，底部與I36b工字鋼埋件焊接，并保證所有焊縫滿足相關規(guī)范要求；

(6)副梁：I50a工字鋼主梁頂部采用[10槽鋼沿洞軸線方向連接形成整體，[10槽鋼間距60cm；[10槽鋼底部及鋼管柱上2I36b工字鋼頂部與I50a工字鋼相接處均設置10mm厚鋼板卡槽，單塊鋼板尺寸為200mm×100mm×10mm(長×寬×厚)，鋼板中部焊接10mm厚三角形加勁板加強；

(7)滿堂支撐架：在形成的鋼平臺上布設滿堂紅支撐架，均勻分布受力傳遞鋼平臺。[10槽鋼頂部搭設滿堂紅支撐排架，排架采用φ48，壁厚不小于3.24mm的鋼管，排架立桿落于每根[10槽鋼與I50a工字鋼交點位置，即排架立桿間排距為0.75m×0.6m，步距1m，每根立桿底部對應[10槽鋼上焊接φ28、L=10cm的短鋼筋，防止立桿位移。

4.2 尾水調壓室阻抗板支撐體系

兩側邊墻預埋型鋼牛腿，預埋型鋼牛腿間距0.75m，型鋼牛腿縱向湊合梁采用I20b工字鋼連接，洞室跨中增加鋼管排架柱進行支撐，立柱高21.98m，鋼柱頂部縱向湊合梁采用I36a工字鋼連接，由I50a工字鋼間距0.75m作為洞室橫向支撐梁，主梁之上縱向連接梁(方木間距0.20m)構成新型承重結構鋼平臺支撐體系。

圖3 尾水調壓室承重支撐體系斷面

圖4 尾水調壓室承重支撐體系平面

(1)預埋牛腿：在兩側邊墻混凝土中距底板21.78m處的混凝土中預埋I36b工字鋼牛腿，單根長度1.5m，間距0.75m，埋入混凝土內長度90cm，伸出混凝土面60cm；埋入端距端頭10cm處焊接2根φ25@75cm鋼筋，L=1.75m(含彎勾長度25cm)，為保護邊墻混凝土面，在每根I36b工字鋼底部與邊墻混凝土接觸面埋設0.14cm∠4×4角鋼，牛腿I36b工字鋼上部縱向通長焊接2I20b工字鋼，將牛腿連接形成整體；

(2)湊合梁：湊合梁布置在牛腿與主梁之間，作承上啟下受力及方便后期主梁拆除的作用。湊合梁采用2I20b工字鋼，底部與牛腿I36b工字鋼焊接，頂部垂直洞軸線方向與I50a工字鋼主受力梁焊接，并保證所有焊縫滿足相關規(guī)范要求；

(3)鋼管排架柱：為減少主梁跨中彎矩，保證支撐體系穩(wěn)定性，采取在主梁跨中布置鋼管排架柱進行支撐。鋼管排架柱由φ325×6mm承重鋼管及φ114×4mm連系鋼管制作雙排支撐體系；承重鋼管間排距為2m×1.5m，縱向及橫向采用φ114×4mm連系鋼管水平焊接，跨距為1.83m，跨內斜撐加密，鋼管排架柱總高度為22.04m。承重鋼管底部焊接10mm厚50cm×50cm鋼板(長×寬)增大受力面積；頂部采用2I36b工字鋼縱向連接形成整體；

(4)主梁：主梁采用I50a工字鋼垂直于洞軸線方向鋪設，兩端與湊合梁焊接，間距為75cm，彎段內弧間距39cm，外弧間距68cm。主梁與牛腿一一對應；

(5)副梁：副梁采用10cm×12cm方木，沿洞軸線方向鋪設在主梁上，間距20cm，副梁頂部鋪設模板。

4.3 施工工藝流程

預埋型鋼牛腿→縱向湊合梁安裝焊接→鋼立柱制作安裝→鋼立柱縱向連接梁安裝→主梁安裝→副梁安裝→滿堂支撐排架安裝→安全防護安裝→安全驗收→立堵頭支模板→混凝土澆筑→拆模及養(yǎng)護→清理及缺陷處理。

5 支撐體系拆除

尾水調壓室阻抗板襯砌施工完成且達到齡期后，可對系統(tǒng)鋼支撐體系進行拆除，采用2臺25t汽車吊人工輔助進行拆除。拆除程序為：縱向I20b及縱向I36b工字鋼拆除→木方、模板拆除→I50a工字鋼主梁拆除→鋼管排架柱拆除。

5.1 縱向I20b及縱向I36b工字鋼湊合梁拆除

阻抗板模板支撐體系兩側牛腿上部各設有2根I20b縱向湊合梁，中部鋼管排架柱上部設有4根I36b縱向湊合梁(或流道兩側鋼管排架柱上部設有的8根I36b縱向湊合梁)，支撐體系拆除時，先利用氣焊將湊合梁腹板切割為兩半，將上部翼板分解抽出，利用25t汽車吊將其吊下放置在尾調室底板相應位置，下部翼板保留作為I50a主梁支撐軌道。切割時使用25t汽車吊人工切割(由左至右依次切割)，切割跨中兩側時另一側使用25t汽車吊托撐I50a工字鋼并固定防止突然墜落，切割后將I50a工字鋼緩慢降至下部翼板。

5.2 木方及木模板拆除

湊合梁上半部分抽出后，主梁下降至下部翼板軌道上，支撐體系上部木方下沉約10cm，利用25t汽車吊配合人工將木方抽出，同時將木方上部木模板按塊拆除，運送至底板相應位置，木方拆除后采用5t手拉葫蘆配合25t汽車吊將I50a工字鋼傾倒放置。

5.3 I50a工字鋼主梁拆除

木方及模板拆除完成后，采用2臺汽車吊(裝有吊框)對I50a主梁進行拆除。主梁拆除前，在兩臺汽車吊吊框上部各焊接兩根φ36，L=0.2m長短鋼筋，鋼筋須與汽車吊吊框焊接牢固，并在I50a工字鋼上部左右側利用φ22鋼筋各焊接一個直徑10cm的拉環(huán)。主梁拆除時，兩臺吊車分別移動至鋼管排架柱左右側，將吊框移動至主梁處，利用5t手拉葫蘆將I50a工字鋼沿下部支撐軌道移動至軌道邊緣，人工利用φ10鋼絲繩通過I50a工字鋼上部拉環(huán)及吊框上部短鋼筋將工字鋼綁扎到吊框上，并用扣件綁扎，綁扎牢固后，兩側吊車同時伸縮，將I50a工字鋼拆除，緩慢下降，最后利用塔吊將工字鋼放置底板相應位置。

5.4 鋼管排架柱拆除

主梁拆除后將剩余湊合梁整體拆除，然后利用25t汽車吊配合φ15鋼絲繩對鋼管排架柱進行拆除，鋼管排架柱分兩層進行拆除，第一層高度12m(兩節(jié))，第二層高度10m。

5.5 25t汽車吊計算

單根12mI50a工字鋼重量為：106×12=1.272t。

單套12m鋼管立柱重量為：12×47.7+10.85×(16×2×1.5+14×3×2)=2.00t。

單根φ15mm鋼絲繩一個固定點計算，鋼絲繩采用6×37+FC鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強度為1850MPa，單根φ15mm鋼絲繩最大破斷力總和為：157.5×0.82=129.15kN，安全系數為：129.15kN/20kN=6.5，根據《建筑施工手冊》第四版可知，鋼絲繩用作吊索，無彎曲時安全系數為6～7，因此，滿足要求。

由汽車吊性能可知，最大工作半徑16m，最大吊臂長度31.5m，即當垂直距離為25.5m，可起吊最大重量為2.3t(安裝拆除最大吊裝2.00t，最大垂直距離為23m)，滿足起吊需要。

6 安全施工措施

(1)加強安全教育，提高全員的安全意識，嚴格按照安全操作規(guī)程施工，嚴禁違章作業(yè)、違規(guī)作業(yè)，制止盲目蠻干；

(2)操作人員應持證上崗，操作時必須佩帶安全帽、安全帶(在搭建腳手架平臺高出3m后施工人員必須系好安全帶)、穿防滑鞋；

(3)支撐體系搭設完畢，必須由技術部門、質檢部門、安全監(jiān)督部門進行檢查驗收，報監(jiān)理機構現場檢查后簽證，通過驗收后掛牌投入使用；

(4)支撐體系搭設完畢開始架上作業(yè)時，應隨時清理架上材料，不要亂放材料和工具，防止影響架上正常作業(yè)和墜物傷人；嚴禁在架上嬉戲、打鬧，注意保持身體平衡；運送材料時應相互提醒、避讓；架上作業(yè)應嚴格按照設計規(guī)定荷載使用，嚴禁超載，并注意荷載對稱、均勻分布；

(5)作業(yè)層及施工通道應鋪設腳手板，腳手板的鋪設應平穩(wěn)，不得有空隙和探頭板；各作業(yè)層之間應設置可靠的防護棚架，以防止上層墜物傷及下層工作人員；遇有節(jié)點松動、架子歪斜、桿件變形等問題，在問題解決之前應停止使用操作架；

(6)架上應設有足夠的照明設施；主要通道應設有路燈，所有照明設施須采用36V安全電壓；

(7)架上施工作業(yè)人員，都要設專人指揮，作業(yè)人員要服從統(tǒng)一指揮，不得自行其是；

(8)施工時要劃出警戒范圍，做好警示警戒工作并由專人指揮，作業(yè)人員要服從統(tǒng)一指揮，非作業(yè)人員嚴禁入內；

(9)加強操作架日常維護和安全保護工作，以防操作架人為破壞。

7 結語

烏東德尾水系統(tǒng)目前已完成一個尾水調壓室阻抗板襯砌施工，采用新型承重結構體系，澆筑效果良好，達到了預期支撐澆筑效果。在保證工程質量的同時，優(yōu)化支撐體系結構，不但能夠提高模板支撐體系搭設時間，使施工成本大幅度降低，大幅加快施工進度，還能降低施工難度。各工序作業(yè)循環(huán)時間縮短(10%～20%)，為右岸尾水系統(tǒng)按時完成施工目標提供了有力的基礎保障，同時提升了經濟效益，減少約210萬元材料費用，縮減總工期約140d。

鑒于澆筑結構復雜、斷面多樣、多臨空面澆筑，在結構計算過程中，技術人員通過多次受力計算，通過優(yōu)化支撐體系達到樣板工程，保障施工安全，在后續(xù)大體積混凝土襯砌施工中，還待進一步優(yōu)化承重結構，加強質量控制和技術探討。

〔1〕DL/J 5099-2011，水工建筑物地下開挖工程施工技術規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2011.

〔2〕全國水利水電施工技術信息網.水利水電工程施工手冊[M].北京：中國電力出版社，2002.

〔3〕GB50017-2014，鋼結構設計規(guī)范[S].

〔4〕JGJ130-2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范[S].