大盈江水電站調壓井混凝土滑模施工

王國輝，吳根生，孫蘭蘭

（中國水電建設集團遼寧工程局有限公司，遼寧沈陽 110179）

液壓滑升模板（簡稱“滑模”），是利用一定的動力裝置，使模板沿著要澆筑的混凝土面自下而上進行滑動，混凝土連續澆筑成型的施工工藝。在水工建筑物中如：閘、井、門、塔、筒、墩、墻等采用滑動模板施工技術已經十分成熟。但外形復雜、有橫向聯系，預埋件多、鋼筋密集的結構，使滑模工藝受到限制，大盈江水電站調壓井滑模成功的應用，為探索復雜結構混凝土滑模施工提供了可靠的依據。

1 概況

大盈江水電站調壓井由調壓井井筒、1，2號壓力洞檢修閘門井和1，2號壓力洞通氣孔組成。調壓井的底板高程為527.0 m，阻抗板的底部高程為532.2 m，調壓井井筒的頂部高程為610.0 m，檢修閘門井的頂部高程為614.5 m，通氣孔的頂部高程為612.0 m。檢修閘門井在高程544.0，555.0，566.0，577.0，588.0，599.0 m 設計有平壓孔，閘門井頂部設計有一啟閉機室，通氣孔內設計有爬梯。

2 施工方案

通過多年來的施工經驗，并比較各方案的經濟合理性，對于等截面的混凝土結構采用滑模施工是最佳方案之一。故此，大盈江調壓井混凝土襯砌主要施工方案確定為：調壓井底板、邊墻采用常規立模澆筑；阻抗板、閘門井、通氣孔立模澆筑到高程539.0 m，高程539.0 m以上采用滑模施工。滑模滑升至高程610.0 m后井筒滑模模體滑空并拆除，閘門井及通氣孔加外模后滑升至設計高程。

2.1 工藝特點

1）速度快：日平均進度2.0 m以上，如果能控制好混凝土的初凝時間，速度可更快。

2）成本低：由于滑模模體結構簡單、重量輕、材料投入少、消耗少，對于其他施工方法來說，可大大降低材料、設備等投入成本。

3）施工質量可靠：滑模混凝土澆筑嚴格按30 cm分層控制，澆筑、振搗作業在模板表面進行，便于操作和控制。同時滑模施工具有連續性，減少了施工縫，體形具有可調性，防止出現體形的較大偏差或跑模，表面質量平滑、外觀平整，避免出現“麻面”，錯臺現象。

4）安全性好：滑模模體結構有封閉、固定的操作平臺，可以有效防范施工人員墜落、墜物等安全事故。

2.2 具體施工方法

1）滑模采用整體鋼結構設計，保證模體整體的結構穩定性。滑模的提升部分采用全液壓自動調平控制臺及配套10 t滑模專用液壓千斤頂。

2）供料采用拌合站集中供料，井內布置5趟φ219下料鋼管，用鋼絲繩懸吊在井口桁架梁上，下部設緩沖器和竹節管，周邊對稱下料。

3）材料上下采用井口龍門架、卷揚機提升，人員上下采用5 t卷揚機吊吊籠上下。

4）井內布置一趟 380 V 供電電纜（3×25+1×10），一趟信號電纜（滑模施工中，井上下通訊利用聲、光信號控制及對講機聯系），均固定在井口桁架梁。

5）井口下料平臺設計3根主桁架梁用于懸吊下料鋼管，2根次桁架梁用于上下人和吊放材料。

6）用井口平臺布置4根鋼絲重垂線進行測量控制。

3 滑模設計

為保證調壓井施工質量，滑模采用整體鋼結構，滑升動力裝置為HY—36型自動調平液壓控制臺，滑模裝置組成為：模板和圍圈、提升系統、滑模盤、液壓系統、輔助系統。

3.1 滑模裝置

1）模板和圍圈。直墻段模板采用δ5 mm鋼板制作而成，曲線段模板采用δ5 mm的鋼板壓制而成，用∠50×5 mm的角鋼作為加筋肋。豎向角鋼的間距為300 mm，并用兩道水平∠50×5 mm的角鋼與圍圈相連。圍圈主要用來加固模板，使其成為一個整體，圍圈采用上下兩道，選用14號槽鋼，上圍圈距模板上口300 mm，下圍圈距模板下口300 mm，上下圍圈間距650 mm，節間采用螺栓連接，上下圍圈接頭錯開并同模板接頭錯開。

2）提升系統。提升架是滑模與混凝土間的聯系構件，主要用于支撐模板、圍圈和滑模盤，并且通過安裝在頂部的千斤頂支撐在爬桿上，整個滑升荷載將通過提升架傳遞給爬桿，爬桿選用φ48 mm×3.5 mm的鋼管，根據施工經驗和常規設計，采用［14槽鋼制成“7”型提升架,采用Ⅰ25工字鋼制成“開”型提升架。

3）滑模盤。分為操作盤和輔助盤，操作盤為施工的操作平臺，其承受工作、物料等荷載。滑模模體桁架梁作為操作盤，上鋪δ5 cm的馬道板。由于混凝土施工過程中側向受力較大，為確保操作盤的剛度，經過計算選用主梁為∠80×8的角鋼，腹桿選用∠63×6的角鋼加工制作的1 000 mm×800 mm復式桁架梁。輔助盤為養護、修面、預埋處理的工作平臺，采用鋼木結構懸吊布置，沿混凝土面布置一周寬800 mm的平臺，上鋪馬道板，用φ25 mm圓鋼懸掛在提升架和桁架梁上。

4）液壓系統。選用HQ-100型千斤頂，設計承載能力為10 000 kg，爬升行程40 mm，液壓控制臺為HY—36型自動調平液壓控制臺，并通過高壓油管同千斤頂相連，形成液壓系統。

5）輔助系統。包括灑水養護、中心測量、水平測量等裝置。灑水管用膠質軟管制成，固定在輔助盤上，沿混凝土壁均勻布孔。中心測量用重垂線，觀察模體的水平位移，在模體的3個不同位置設3根重垂線。水平測量利用水準管理，觀察滑模盤的水平度。

3.2 荷載分析

1）滑模結構自重：鋼結構 40 000 kg、木板5 000 kg，G1=45 000 kg。

2）施工荷載：工作人員 60 人×75 kg/人=4 500 kg，一般工器具1 000 kg，鋼筋、支撐桿10 000 kg，考慮2倍的動力系數及1.3倍的不均勻系數。施工荷載G2=（4 500+1 000+10 000）×2×1.3=40 300 kg。

3）滑升摩擦阻力：單位面積上的滑升摩擦阻力按照計算，同時考慮附加系數為1.5，所以整圈模板上的滑升摩擦阻力為 (按每平方 200 kg 計算)：G3=S×200×1.5=157.5×200×1.5=47 250 kg。

4）豎向荷載總重：G=G1+G2+G3=132 550 kg。

5）混凝土對模板的側壓力：當采用插入式振搗器時，混凝土對模板的側壓力為：

式中：r——混凝土的容重，取2 500 kg/m3；h——每層澆筑混凝土厚度，取0.6 m

則：P1=2 500×（0.6+0.05）=1 625 kg/m2。同時考慮澆筑混凝土時，動荷載對模板的側壓力P2=200 kg/m2。故：P=P1+P2=1 625+200=1 825 kg/m2。

3.3 滑模千斤頂（支撐桿）計算

允許承載能力：

式中：E為支撐桿的彈性模量，E=2.1×106kg/cm2；J為支撐桿的截面慣性矩，J=12.186 cm4；K為安全系數，取K=2；ml為計算長度，按0.6×1.8=1.08 m計。

則P=108 kN。因此支撐桿的數量（千斤頂的數量）：

式中：w為支撐桿承載，w=G1+G2+G3=132 550 kg；p為支撐桿允許承載能力，取5 000 kg；c為載荷不均衡系數，取0.8。

則n=33臺。取千斤頂48臺，支撐桿48根，可滿足要求。

4 滑模施工

4.1 鋼筋綁扎

滑模施工的特點是：鋼筋綁扎與混凝土澆筑滑模滑升平行作業、連續進行、互相適應。模體就位后，按設計進行鋼筋綁扎、搭接，搭接及焊接要符合設計規范要求，滑升施工中，爬桿在同一水平內接頭不超過1/4，因此第一套爬桿要有 4種以上長度（3.0，4.0，5.0，6.0 m，…），錯開布置，正常滑升時，每根爬桿長3.0 m或6.0 m，要求平整無銹皮，當千斤頂滑升距爬桿頂端小于350 mm時，應接長爬桿，接頭對齊焊接，不平處用磨光機磨平，爬桿同環筋相連加固。

4.2 混凝土運輸、下料及上下人員

滑模施工用混凝土由攪拌站提供，攪拌運輸車運到工地，由下料鋼管經緩沖后入倉。人員由卷揚機配合吊罐上下。

4.3 施工工藝

1）混凝土澆筑。滑模施工按以下順序進行：下料——平倉振搗——滑升——鋼筋綁扎——下料。滑模滑升要求對稱均勻下料，按分層30 cm一層進行，采用插入式振搗器振搗，經常變換振搗方向，并避免直接振動鋼筋及模板，振搗器插入深度不得超過下層混凝土內50 mm，模板滑升時停止振搗。滑模正常滑升根據現場施工情況確定合理的滑升速度，即混凝土的脫模強度達到0.2～0.4 MPa時，為適宜的滑模滑升強度。按正常滑升每次間隔1 h，控制滑升高度20 cm，日滑升高度控制在2.0～2.5 m。

混凝土初次澆筑和模板初次滑升應嚴格按以下步驟進行：第一次澆筑100 mm厚半骨料的混凝土或砂漿，接著按300 mm分層澆筑兩層，厚度達到700 mm時，開始滑升30～50 mm檢查脫模的混凝土凝固是否合適，第四層澆筑后滑升150 mm，繼續澆筑第五層，滑升150～200 mm，第六層澆筑后滑升200 mm，若無異常情況，便可進行正常澆筑和滑升。

模板初次滑升要緩慢進行，并在此過程中對提升系統、液壓控制系統、盤面及模板變形情況進行全面檢查，發現問題及時處理，待一切正常后方可進行正常澆筑和滑升。

2）模板滑升。施工進入正常澆筑和滑升時，應盡量保持連續施工，并設專人觀察和分析混凝土表面情況，根據現場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑高度。依據下列情況進行鑒別：滑升過程中能聽到“沙沙”的聲音，出模的混凝土無流淌和拉裂現象，手按有硬的感覺，并留有1 mm左右的指印，能用抹子抹平。滑升過程中有專人檢查千斤頂的情況，觀察爬桿上的壓痕和受力狀態是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度。

3）表面修整及養護。當混凝土脫模后，須立即進行此項工作。一般用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補，如表面平整亦可不做修整。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，在輔助盤上設灑水管噴水對混凝土進行養護。

4）預埋件預留處理。由于閘門槽有二期混凝土工程、通氣孔有爬梯，需鑿毛和埋件處理，針對不同埋件設專人及時進行處理。

5）停滑措施及施工縫處理。滑模施工要連續進行，因意外停滑時，在混凝土停止澆筑后，每隔0.5～1 h，滑升1～2個行程，直到混凝土與模板不再粘結（一般4 h左右）。由于施工造成施工縫，根據施工規范，預先做出施工縫，然后在復工前將混凝土表面殘渣除掉，用水沖凈，先澆一層減半的骨料混凝土或水泥砂漿，然后再澆筑原配混凝土。

6）滑模控制。滑模中線控制，為保證閘門槽中心不發生偏移，在兩邊門槽中心，各懸掛一根垂線進行中心測量控制，同時也保證其它部位的測量要求；滑模水平控制，一是利用千斤頂的同步器進行水平控制，二是利用水平管進行測量，進行水平及邊線檢查。

7）滑模拆除。滑模滑升至設計高程時，將滑模滑空，利用吊機吊離井筒。滑模裝置拆除應注意以下事項：必須在跟班經理統一指揮下進行，并預先編制安全措施；操作人員必須配帶安全帶及安全帽；拆卸的滑模部件要嚴格檢查，捆綁牢固后下放。

4.4 施工中出現問題及處理

滑模施工中出現問題有：滑模操作盤傾斜、滑模盤平移、扭轉、模板變形、混凝土表面缺陷、爬桿彎曲等，其產生的根本原因在于千斤頂工作不同步，荷載不均勻，澆筑不對稱，糾偏過急等。因此，在施工中首先把好質量關，加強觀測檢查工作，確保良好運行狀態，發現問題及時解決。

1）糾偏。利用千斤頂自身糾偏，即關閉1/5的千斤頂，然后滑升2～3行程，不同情況，施加一定外力(利用邊墻錨桿配合導鏈、機械千斤頂頂壓)給予糾偏。所有糾偏工作不能操之過急，以免造成混凝土表面拉裂、死彎、滑模變形、爬桿彎曲等事故發生。

2）爬桿彎曲處理。爬桿彎曲時，采用加焊鋼筋或斜支撐，彎曲嚴重時切斷，接入爬桿重新與下部爬桿焊接，并加焊“人”字型斜支撐。

3）模板變形處理。對部分變形較小的模板采用撐桿加壓復原，變形嚴重時，將模板拆除修復。

4）混凝土表面缺陷處理。采用局部立模，補上比原標號高一級的膨脹細骨料混凝土并用抹子抹平。