安寧市五一水庫除險加固工程豎井滑模設計與施工

浦 梅

（云南省安寧市水利勘測設計隊 650300）

1 工程概況及施工方案選擇

五一水庫位于昆明安寧市八街鎮興龍村旁的車木河水庫上游，是一座以蓄水灌溉、村鎮供水為主，并兼顧防洪的小（1）型水庫，水庫大壩安全類別為三類。2008年2月28日，五一水庫除險加固工程開工，2009年6月10日工程竣工，五一水庫主壩、副壩、隧洞、帷幕灌漿、溢洪道、管理房全部合格，工程自完工運行以來，經受了2009年、2010年汛期考驗，并滿足了下游的農田灌溉，工程運行正常，發揮了水庫的正常功能。新建輸水隧洞豎井高23.5m，凈斷面5.8m×3.0m，壁厚0.5m。由于豎井較高，施工難度大，采用常規立模分層澆筑施工進度慢，且混凝土質量難以保證。采用滑模施工較立模分層澆筑方法優越，滑模施工經濟實用、速度快、操作方便、結構簡單，可消除氣泡、麻面及錯臺，混凝土表面光潔、平整。

2 滑模設計

2.1 力學計算

2.1.1 滑模型式及面板選擇

根據輸水隧洞進口段豎井設計斷面尺寸，將滑模設計成桁架式，利用一套滑模澆筑豎井，選用桁架組裝式。為減輕重量、節約成本和提高功效，將定型小塊組合模拼裝起來作面板，板厚3mm。

2.1.2 滑模施工設計

a.設計思路。外層鋼筋超前，然后邊綁扎內層鋼筋邊滑升，在距桁架3m高處設計分料平臺及鋼筋綁扎操作平臺，并對滑模滑升摩阻力和爬桿的抗壓強度計算復核。

b.滑模滑升摩阻力計算。計算公式為

式中F——滑模滑升摩阻力；

k——附加系數，取經驗數值1.5；

m——摩擦系數，金屬模板取0.4；

p1——混凝土作用于模板的水平側壓力，p1=p（h+0.05），取p=2.5t/m3；h為滑模澆筑高度，取0.4m一層，為3層，共1.2m；

p2——混凝土入倉時作用于模板的水平荷載，取2kN/m3；

S——模板面積，m2。代入數據得 F＝km（p1+p2）S＝18.9t。滑模及分料器自身重9.9t，澆筑時施工人員與各種器具對滑模的荷載約為2.5t，操作平臺堆放5t鋼筋，總荷載為36.3t。

c.爬桿抗壓強度復核。設計4根φ48×3.5鋼管為爬桿，4個油壓千斤頂出力為400kN，其爬桿抗壓強度為δ＝F總/（A×4）＝185.2MPa＜[δ]=205MPa，故強度滿足要求。

2.2 滑模組成結構

2.2.1 模板系統

模板系統包括模板、圍圈、輻射梁、提升架等。模板由組合鋼模板（120cm×30cm）和特種模板組成。圍圈用于固定模板承受傳來的水平荷載和豎向荷載，并將其傳遞到輻射梁、提升架上，圍圈采用角鋼桁架式結構，斷面尺寸為90cm×50cm。輻射梁混凝土的側壓力大部分通過圍圈傳遞到輻射梁上，由4根對稱布置的輻射梁支撐混凝土的側壓力。提升架由橫梁和鋪板組成，周圍布置欄桿，供澆筑時使用。

2.2.2 操作平臺系統

操作平臺系統主要包括上部受料平臺、中間操作平臺及下部抹面平臺。受料平臺由立柱、梁和鋪板組成，周圍布置欄桿供澆筑時下料，上面布置液壓系統。操作平臺由木板鋪設在兩側圍圈上，上面布置各種操作設備，是澆筑混凝土施工人員的操作場地。抹面平臺主要供混凝土澆筑后抹面，找預埋鋼板、拆預埋盒、混凝土養護及質量檢查用，由吊桿、橫梁、腳手板及護欄組成，上吊于圍圈桁架上，寬72cm。

2.2.3 液壓滑升系統

液壓滑升系統是滑模上的動力裝置，由支撐桿（爬桿）、液壓千斤頂、液壓控制臺和油路等組成。爬桿是千斤頂上爬的軌道，采用φ48×3.5鋼管，單根長3～6m，要求同一高程上接頭不超過25%，且相鄰支撐桿接頭應錯開，接頭處用絲牙連接。液壓千斤頂采用穿心式楔塊千斤頂（QYD—60A），通過油壓反復供油和停油來完成一次循環，從而帶動模板上升。液壓控制臺和油路系統用于操作千斤頂的運轉并供給千斤頂油壓。液壓控制臺主要由電動機、油泵、換向閥、溢流閥、壓力表、開關等組成。油路系統是連接控制臺至千斤頂使油液通行的通路，主要由油管、管接頭、分液器、針閥等器件組成。

3 滑模施工技術

3.1 滑模滑升

3.1.1 初始滑升

首批入模的混凝土分層連續澆筑至60～70cm高后，當混凝土強度達到0.2～0.3MPa時，即用手按新澆混凝土面，能留有1mm左右的痕跡，便開始試滑升。試滑升是為了觀察混凝土的實際凝結情況，以及底部混凝土是否達到出模強度。因全部荷載已由爬桿承受，此時應特別注意爬桿有無彎曲，千斤頂、油管接頭有無漏油現象，模板的傾斜度是否正常等。

滑模初次滑升要緩慢進行，滑升過程中對液壓裝置、模板結構以及有關設施的負載條件作全面的檢查，發現問題及時處理，并嚴格按以下步驟進行：第一次澆筑3～5cm厚的水泥砂漿（新老混凝土面能較好地結合）；接著按分層厚度40cm澆筑2層，厚度達到85cm時，開始滑升5cm，檢查脫模的混凝土凝固是否合適；第四層澆筑后滑升10cm，繼續澆筑第五層又滑升15～20cm；第六層澆筑后滑升20～30cm，若無異常現象，便可進行正常滑升。

3.1.2 正常滑升

滑模經初始滑升并檢查調整后，即可正常滑升。正常滑升時應控制速度為10～20cm/h，每次滑升5～10cm，控制日滑升高度為2.0～2.5m，滑升時，若脫模混凝土有流淌、坍塌或表面呈波紋狀，說明混凝土脫模強度低，應放慢滑升速度；若脫模混凝土表面不濕潤，手按有硬感或伴有混凝土表面被拉裂現象，則說明脫模強度高，宜加快滑升速度。模板在滑升過程中隨時檢查偏移情況，及時進行糾偏處理。滑模澆筑至接近上壩通道口時，應放慢滑升速度，準確找平混凝土，澆筑結束后，模板繼續上滑，直至混凝土與模板完全脫開為止。

3.2 滑模糾偏

滑模發生偏移有兩種原因造成：?模板內混凝土的側壓力不均衡而使模板發生偏移；?千斤頂不同步而造成模板產生傾斜，甚至發生扭轉，如果不及時糾正，會隨著傾斜模板的上升而發生偏移。為防止模板發生偏移，針對產生的原因采用相應的措施進行預防和糾偏，糾偏按漸變原則進行，一次糾偏不能過大，否則會造成局部變形過大、混凝土保護層厚度不一致、模板及平臺過分傾斜、爬桿彎曲變形、滑升阻力大。

3.2.1 測量控制

模板的初次滑升必須在設計的斷面尺寸上，模板組裝好后，要求精確地對中、整平。模板對中、調平后，在井口上方中心位置放置鉛垂，垂線穿過滑模上預留的φ40中線孔，下放到模板下方。垂線在井口固定好，并在井口設置測量保護點。在滑升過程中，時刻觀察模板與錘線的相對位置。利用水準管對千斤頂每上升50cm進行一次監測，隨時掌握千斤頂高差情況，并及時調整。每滑升5m，測量檢查體型一次。

3.2.2 改變下料方向與初次滑升模板固定

下料正常時應對稱下料，當模板發生偏差時，有意改變下料方向，保證模板不繼續偏離設計線。在整體滑升過程中，應避免下料不均勻而對模板產生不均衡側壓力，因此要求混凝土下料對稱均勻，必須遵守入倉、平倉、振搗、滑升的順序。

在初次滑升時，為防止混凝土下料不均勻而對模板產生不均衡側壓力使模板發生偏移，在模板對中、調平、固定中垂線后，對模板上下口進行加固，上口周圈用φ40絲桿頂住模板進行固定。在模板的下口內側焊擋塊進行限位，周圈共設6個，勻布在模板下口外側，為保證鋼筋保護層的厚度，周圈預放混凝土預制塊（厚度5cm），固定在鋼筋上，同時對模板進行限位。當準備滑升時，松開上口絲桿，即可進行滑升。每次下料厚度不超過40cm，下一層振搗一層，提升一次，并保證模板內有一定厚度的混凝土，且控制好混凝土的下料速度和滑模的滑升速度，一般控制模板中混凝土高度在90cm左右，即滑空高度不超過30cm。

3.2.3 爬桿限位

爬桿在外力作用下有可能產生側向位移，為了防止此類現象發生，施工中根據施工情況，利用井壁內錨筋焊接φ16鋼筋，鋼筋一端焊接φ50圓環套住爬桿，當模板上升到此位置時割除，模板繼續上升，爬桿第一次安裝時要錯開接頭布置。

3.2.4 對千斤頂不同步進行限位和糾偏

模板在滑升過程中發生偏移，最主要的原因就是由于千斤頂不同步而造成模板發生傾斜，即模板中心線與井壁的中心線不重合，為了防止產生此類現象：?每個千斤頂在安裝前必須進行調試，保證行程一致；?每個千斤頂在安裝限位裝置，即在井口的千斤頂上部30cm處安裝限位器，安裝限位器時用水準儀找平，保證模板在30cm行程中行程一致，從而使整個模板水平上升而不發生偏移。

在滑升過程中，通過中垂線發現模板有少量偏移（一般在±1cm以內），利用千斤頂進行了糾偏。如發生向一側偏移，關閉此側的千斤頂，滑升另一側，即可達到糾偏目的。糾偏要緩慢進行，以免混凝土表面出現裂縫。

3.3 滑模停滑處理

滑模停滑包括正常停滑及特殊情況下的停滑。正常停滑指滑模滑升至預定樁號停滑，特殊情況下的停滑包括出現故障及其他意外因素引起的停滑。停滑后，在混凝土達到脫模強度時，將滑模全部脫離混凝土面，防止模體與混凝土粘在一起，并清理好模板上的混凝土，涂刷脫模劑。因特殊情況造成的停滑，混凝土面按施工縫進行處理。

3.4 滑模施工安全隱患及處理措施

施工中材料運輸及人員上下安全存在隱患，采取了在井口設置安全施工平臺、在滑模上部設置封閉安全平臺、在滑模底部抹面平臺位置用安全網全部封閉的安全處理措施。

4 結語

滑模施工是一項新型技術，是控制混凝土質量和進度的有力措施。其優點是：?強化模板工序質量，保障混凝土施工質量，確保可靠性、適用性要求；?脫模后，混凝土一次成型，可有效地節約工時和勞動力；?改善工藝，提高混凝土質量，混凝土表面平整光潔、線條平直美觀；?創造優越的作業條件，提高混凝土澆筑能力，施工進度快。■