摘要：乌东德水电站右岸地下电站尾水系统由尾水支洞、尾水调压室、尾水主洞等部分构成。尾水系统混凝土分层分段浇筑，衬砌断面有城门洞型、矩形、井型等断面。尾水支洞及尾水主洞主要为矩形断面，顶拱一次性浇筑，浇筑净高度23m，浇筑净跨度12m，混凝土厚度1.5-4.5m。传统施工满堂红排架支撑方案需要投大量的人力、物力、财力，且施工周期长、风险高、功效低，费时费力。经分析受力结构，优化承重支撑体系确保施工安全，降低材料使用量，创新采用钢立柱支撑体系，确保了乌东德水电站尾水系统不规则断面砼衬砌安全、经济、快速的施工，为类似工程提供参考和借鉴。
关键词：乌东德；尾水系统；不规则断面；砼衬砌；施工技术
1工程概况
乌东德水电站右岸地下电站尾水系统由尾水支洞、尾水调压室、尾水主洞等部分构成。从左至右分别有6个尾水支洞，3个尾水调压室，3个尾水主洞，混凝土约29.65万m³，钢筋制安约3.03万t。尾水系统采用C9030W10F150混凝土分层分段浇筑，混凝土衬砌断面有城门洞型、矩形、井型等断面；衬砌厚度有1.5m-4.5m，衬砌高度有23m衬砌跨度12-14m。
尾水支洞及尾水主洞主要为矩形断面，顶拱一次性浇筑，浇筑净高度23m，浇筑净跨度12m，顶拱半径6m，混凝土厚度1.5-4.5m，底板坡度12.4%-13.65%；尾水调压室底部岔管段浇筑跨度12m-14m.浇筑高度23m，边墙衬砌2.5m，阻抗板衬砌3.0m。
2施工难点
（1）浇筑体积大，浇筑断面多样，结构复杂，浇筑难度大。
乌东德水电站右岸地下电站尾水系统由尾水支洞、尾水调压室、尾水主洞等部分构成，混凝土衬砌断面有城门洞型、矩形、井型等断面，混凝土约29.65万m³，施工断面多样，洞内套洞布置，尾水支洞、尾水调压室等通道多工作面共用，施工干扰大，浇筑难度大。
（2）顶部多为临空结构，浇筑厚度大，支撑材料用量大、利用率低，混凝土支撑承重结构复杂等难点。
尾水主洞、支洞及调压室阻抗板顶拱一次性浇筑，浇筑厚度1.5-4.5m，主洞及支洞底部作为主要施工通道，施工干扰大，顶部混凝土支撑承重结构需满足承重及车辆通行要求，结构复杂。
（3）高排架，跨度大，底板有较大坡度不易施工，施工安全风险高。
尾水支洞及尾水主洞主要为矩形断面，顶拱一次性浇筑，浇筑净高度23m，浇筑净跨度12m，顶拱半径6m，底板坡度12.4%-13.65%；尾水调压室底部岔管段浇筑跨度12m-14m.浇筑高度23m，阻抗板衬砌3.0m。施工均属超高空作业，在实际施工中必须采取切实有效的安全措施保证高空作业的施工安全，避免高空坠落等事故的发生。
3施工难点对策
（1）针对浇筑断面多样，结构复杂，浇筑体积大等特点，优化支撑体系结构，制定专项支撑体系方案。
（2）针对顶部多为临空结构，浇筑厚度大，材料利用、混凝土支撑承重结构复杂等特点，认真分析复杂结构，经多次受力计算，提升材料利用率，组织研究小组专项分析研究解决方案。
（3）加强安全防护，制定专项安全防护方案。
4支撑体系设计
（1）城门洞型支撑体系
尾水主洞及尾水支洞均为城门洞型断面，顶拱衬砌模板支撑体系采用“预埋型钢牛腿+型钢平台+满堂红支撑排架”构成新型承重结构钢平台支撑体系。
预埋牛腿。单仓在距底板面以上最大高度14m处两侧边墙平行于水平面的砼中各预埋一排I36b工字钢，分仓台阶型布置，间距0.75m，单根长度1.5m，埋入边墙砼内长度90cm，伸出砼面60cm；埋入端距端头10cm处焊接2根φ25@75cm钢筋,L=1.75m（含弯勾长度25cm），为保护边墙砼面，在每根I36b工字钢底部与边墙砼接触面埋设0.14cmL4×4角钢。
型钢平台。型钢平台由主梁、副梁、凑合梁及底部钢管柱组成，顶部采用满堂红支撑排架调平，底部可供车辆通行，顶部支撑砼厚度1.4-4.5m。主梁采用I50a工字钢垂直于洞轴线方向布置，两端与凑合梁焊接，间距75cm，与两侧边墙预埋牛腿一一对应；主梁顶部采用[10槽钢作为副梁沿洞轴线方向连接形成整体，[10槽钢间距60cm；[10槽钢底部及钢管柱上2I36b工字钢顶部与I50a工字钢相接处均设置10mm厚钢板卡槽，单块钢板尺寸为200×100×10mm(长×宽×厚)，钢板中部焊接10mm厚三角形加劲板加强；凑合梁布置在牛腿与主梁之间，作承上启下受力及方便后期主梁拆除的作用。凑合梁采用2I20b工字钢，将预埋牛腿连接形成整体。主梁跨中布置两排φ326×10mm钢管柱支撑，钢管柱每六根采用焊接φ114×4mm钢管纵、横向连接形成整体，横向连接杆间距2.0m，纵向连接杆间距1.5m，横向斜撑连接2.80m，标准立柱高度6.0m。由于主洞及支洞底板带有坡度，钢管柱底节切割成斜面，使钢管柱置于底板上保持铅垂方向，柱脚斜面上焊接10mm厚50×50cm钢板（长×宽）增大受力面积，并焊接10mm厚异形加劲板加强，钢管柱与凑合梁采用螺栓连接方便拆卸后重复使用。
满堂红支撑排架。型钢平上布设满堂红支撑架找平，排架立杆间排距为0.75×0.6m，步距1m，每根立杆底部对应[10槽钢副梁上焊接φ28，L=10cm的短钢筋，防止立杆位移。
.png)
图2尾水主洞及尾水支洞承重支撑体系平面图
（2）尾水调压室阻抗板支撑体系设计
尾水调压室阻抗板模板支撑体系采用“预埋型钢牛腿+型钢平台+方木”，即两侧边墙预埋型钢牛腿，型钢牛腿纵向凑合梁采用I20b工字钢连接，洞室跨中增加钢管排架柱进行支撑，钢柱顶部纵向凑合梁采用I36a工字钢连接，主梁之上纵向连接梁（方木间距0.20m）构成新型承重结构钢平台支撑体系。
预埋牛腿。在两侧边墙砼中距底板21.78m处的砼中预埋I36b工字钢牛腿，单根长度1.5m，间距0.75m，埋入砼内长度90cm，伸出砼面60cm；埋入端距端头10cm处焊接2根φ25@75cm钢筋,L=1.75m（含弯勾长度25cm），为保护边墙砼面，在每根I36b工字钢底部与边墙砼接触面埋设0.14cmL4×4角钢，牛腿I36b工字钢上部纵向通长焊接2I20b工字钢，将牛腿连接形成整体。
.png)
图3尾水调压室承重支撑体系断面图
型钢平台。型钢平台由主梁、副梁、凑合梁及底部钢管柱组成，底部可供车辆通行，顶部支撑砼厚度3.0m。主梁采用I50a工字钢垂直于洞轴线方向布置，两端与凑合梁焊接，间距75cm，与两侧边墙预埋牛腿一一对应；主梁顶部采用[10槽钢作为副梁沿洞轴线方向连接形成整体，[10槽钢间距60cm；[10槽钢底部及钢管柱上2I36b工字钢顶部与I50a工字钢相接处均设置10mm厚钢板卡槽，单块钢板尺寸为200×100×10mm(长×宽×厚)，钢板中部焊接10mm厚三角形加劲板加强；凑合梁布置在牛腿与主梁之间，作承上启下受力及方便后期主梁拆除的作用。凑合梁采用2I20b工字钢，将预埋牛腿连接形成整体。钢管排架柱：主梁跨中布置两排φ326×10mm钢管柱支撑，钢管柱每六根采用焊接φ114×4mm钢管纵、横向连接形成整体，横向连接杆间距2.0m，纵向连接杆间距1.5m，横向斜撑连接2.80m，标准立柱高度6.0m，柱脚斜面上焊接10mm厚50×50cm钢板（长×宽）增大受力面积，并焊接10mm厚异形加劲板加强，钢管柱与凑合梁采用螺栓连接方便拆卸后重复使用。型钢平台上部采用10cm*12cm方木将模板调平，方木沿洞轴线方向铺设在主梁上，间距20cm，副梁顶部铺设模板。
.png)
图4尾水调压室承重支撑体系平面图
5结束语
针对乌东德水电站右岸尾水系统不规则断面砼衬砌创新采用钢立柱支撑体系代替传统施工满堂排架支撑技术，优化了承重支撑体系确保施工安全，降低材料使用量，确保了乌东德水电站尾水系统不规则断面砼衬砌安全、经济、快速的施工。
参考文献
[1]《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》.北京:中国电力出版社，2011
[2]全国水利水电施工技术信息网，《水利水电工程施工手册》，北京：中国电力出版社
[3]《建筑施工手册》第四版
[4]《钢结构设计规范》GB50017-2014
[5]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2011
论文作者:杨文青,李松旭,郭飞飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/11
标签：工字钢论文; 断面论文; 东德论文; 钢管论文; 排架论文; 型钢论文; 间距论文; 《基层建设》2019年第29期论文;