淺談大深度豎井的滑模施工

張 冰 王培丞

淺談大深度豎井的滑模施工

張 冰 王培丞

一、工程概況

水電站地下廠房交通豎井1條，母線豎井5條。母線豎井的斷面尺寸為5m（5.5m）×6m，單條長度為160m。母線豎井在EL303.5分布有3#母線交通廊道，在EL273.5m分布有2#母線交通廊道，在EL220分布有1#母線交通廊道。豎井在開挖過程中均遇到溶洞。5條母線豎井噴鋼纖維混凝土厚度5cm，襯砌厚度45cm。襯砌斷面內設有縱向及橫向排水管、止水、接地、照明埋件等。具體工程量見表1。

二、總體施工方案

廠房豎井混凝土澆筑根據地形和工期要求，按2#、4#、3#、5#、1#的順序進行。豎井混凝土澆筑在豎井范圍內母線洞段混凝土澆筑結束后進行，根據豎井體型特點，采用成熟新工藝滑模及翻模相結合方法從下至上進行混凝土澆筑，即在直段采用滑模，牛腿段采取翻模，模板及支撐均通過液壓系統提升。滑模底部基座混凝土采用腳手架支撐小鋼模進行澆筑。從工期上考慮，制作3套滑模澆筑豎井混凝土。采取鋼筋綁扎及預埋件安裝超前、混凝土澆筑緊跟的方法進行施工，其中混凝土澆筑采用強制式攪拌機拌制混凝土，采用溜管垂直輸送入倉，鋼筋運輸采用在母線豎井井口上安裝10噸卷揚機進行垂直吊送，豎井原則上一次澆筑成型，必要時視澆筑情況設置永久施工縫，永久施工縫采用QZ15-200橡膠帶進行止水。母線豎井混凝土澆筑程序為：豎井底板混凝土澆筑→滑模基座混凝土澆筑→井壁混凝土澆筑（埋件及鋼筋綁扎超前施工）→豎井爬梯混凝土吊裝（提前預制）→缺陷修補→豎井蓋板吊裝（提前預制）。

三、滑模結構

電站母線豎井采用滑模澆筑施工，母線滑膜模板結構主要由滑膜模板及翻模模板系統、澆筑及鋼筋安裝操作平臺、爬升及固定滑膜液壓提升系統等多部份組成。

1.模板系統

滑膜模板系統主要包括模板及翻模、鋼桁架式圍圈、爬升架等。

（1）滑膜模板：滑膜模板主要有滑升鋼模板、翻模及樓梯承臺異形模板等，滑升模板由標準模板（120cm× 30cm）和異形非標準模板沿豎向拼接成滑膜整體結構。翻模根據結構尺寸由型材制作而成，為便于安拆，翻模間采用快速螺栓連接，模板單塊寬度根據機構尺寸確定模塊標準化。為便于脫模爬升，在滑模模板爬升時應把滑膜模板調整為上口大、下口小，形成單面傾斜度，減少提升的摩阻力。

（2）鋼桁架式圍圈：用于承受模板傳遞的水平和豎向的荷載，固定模板，將其荷載均勻地傳遞到提升架上。

（3）爬升架：由鋼結構框架和木質鋪板組成，外圍設置鋼制欄桿，上部采用鋼結構支持連接溜桶，方便澆筑混凝土時下料。

2.操作平臺系統

操作平臺系統主要分為頂部混凝土下料分配平臺、中部澆筑及爬升操作平臺及下部混凝土檢查及收面平臺。

（1）混凝土下料分配平臺：由鋼結構框架及木質鋪板組成，周圍布置鋼制欄桿，供澆筑時向各個艙內均勻下料。

（2）中部澆筑及爬升操作平臺：該平臺由上部吊架結合木板鋪設在四周圍圈，中部布置爬升液壓控制臺及各種模板控制系統等設備，是澆筑混凝土施工人員和滑膜移動、就位、調整的控制平臺。

（3）混凝土檢查及收面平臺：該平臺主要供混凝土澆筑過程檢查，預埋鋼板、混凝土養護及質量檢查。待翻模模板拆除后對混凝土進行最后的抹面處理。

3.液壓爬升系統

液壓爬升系統是滑模移動的動力裝置，由爬桿（支承桿）、液壓千斤頂、液壓控制系統和油泵及油路等組成。

（1）爬桿（支承桿）：是千斤頂移動的軌道，采用φ48×3.5mm鋼管組成，爬桿（支承桿）離模板邊線8～10cm，并代替豎向鋼筋，爬桿共16根，單節長度，可根據鋼筋綁扎高度來訂，一般為3m。連接接頭處用絲牙連接。

（2）液壓千斤頂：采用穿心式楔塊液壓千斤頂，通過油泵對千斤頂進行供油和停油，使千斤頂進行動作，從而帶動滑膜系統爬升，該系統用于爬升的液壓千斤頂共布置16個。

（3）液壓控制、油泵及油路系統：用于操作千斤頂的動作。液壓控制臺（QYD-36）主要由操作桿、動力裝置（電動機和油泵）、儲油箱、換向開關、溢流開關、壓力表等組成。油路系統有雙回路油路，主要是連接控制系統至千斤頂，主要由高壓軟油管、快插式管接頭、分流器等器件組成。

四、滑模、翻模混凝土澆筑

待滑模系統基座混凝土達到設計強度后，即可進行豎井滑模混凝土的澆筑。滑模組裝后第一次爬升前，應檢查爬升系統、爬桿（支撐桿）等可靠性，排除問題保持模板連續爬升，且保持上下通訊信號的暢通。

當滑模底部基座用腳手架及鋼模澆筑結束并達到一定強度后，將滑模通過卷揚機吊運至設計安放位置并進行測量檢查，保證已安裝的滑膜系統起始部位滿足施工要求，然后將爬升桿與相應的錨桿焊接固定好，并用調節頂絲將上口滑模與基面固定；防止澆筑混凝土上升時使滑模出現傾斜。內撐隨混凝土澆筑上升逐漸拆除。

1.滑模滑升

（1）初始滑升

首批入模的混凝土分層連續澆筑至60～70cm高后，當混凝土達到強度（0.2～0.3MPa），便開始試滑升。滑膜模板的初始滑升，必須對混凝土凝結狀態進行檢查，達到強度后才能進行。模板初滑時，應緩緩升起全部千斤頂50mm，向上滑動脫出模的混凝土用手指按壓應不粘手或有輕微的指印，說明即已具備滑動爬升條件。模板初始（試驗）滑升是為了觀察混凝土的實際凝結情況，以及最底部混凝土是否達到模板向上滑動的脫模強度。

（2）正常滑升

模板經初始滑升并檢查調整后，即可正常滑升就位。滑升就位階段的混凝土澆筑至模板上口以下100mm處。正常提升時應控制速率為10～20cm/h，兩次提升的時間間隔不應超過1.5h。在氣溫較高時應增加1～2次中間提升，中間提升的高度為30～60mm，以減少模板與混凝土間的摩阻力。控制日滑升高度為3～5m。滑升時，若混凝土有流淌、坍塌或表面呈波紋狀，說明混凝土未達到脫模強度，應停止或放慢模板滑升速度；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。滑升至距澆筑段頂1000mm時，找平混凝土，使混凝土標高、結構位置正確。該滑模系統根據豎井體型特點，在體型連續標準段，模板與提升系統同時上升（滑模），而在分布有牛腿的一側，僅是支撐模板的滑桿與提升系統同時上升，模板需在滑桿上升外露后用人工拆除并依次向頂部疊加（翻模），由于滑升時全部荷載由爬桿承受，此時應特別注意支撐桿有無彎曲，千斤頂、油管及接頭、儀表有無漏油現象，模板是否均勻上升，模板垂直度是否正常等。連續澆筑，模板上滑，直到混凝土澆筑完畢與模板完全脫模為止。模板滑升時，應使所有的千斤頂充分進、排油。提升過程中，若不能使全部液壓千斤頂升起，應停止提升操作，立即檢查原因，及時進行處理。在操作過程中，操作平臺應保持水平。各千斤頂相對標高差不得大于50mm。

（3）完成滑升階段

滑模進入完成滑升階段，當模板滑升到距離井口頂部標高1m左右，此時應放慢滑升速度，并進行準確的找平和找正工作，以使最后一層混凝土能夠均勻，保證頂部標高及結構尺寸的正確。

2.滑模糾偏

模板在滑升過程中，由于液壓系統漏油及進油排油等問題，導致千斤頂不同步或受載不均衡，會使整個滑膜系統產生傾斜。所以，在模板滑升過程中，應根據前期測量所提供的垂釣點及時復核及糾偏，復核及糾偏采用漸變恢復方式或調整部分千斤頂進行糾偏。偏移較大時應多次糾偏，遵循漸變恢復原則。糾偏時還應注意以下事項：

（1）每次千斤頂爬桿每上升一定高度（一般50cm），進行一次水平測量，監測千斤頂高差情況并及時調整。

（2）混凝土澆筑應對稱均勻下料，保證模板不受側壓力而發生測壓偏差，改變布料方式，保證模板不偏離設計線。

（3）澆筑混凝土時設專人對模板及滑膜系統進行看護檢測，發現問題即時糾正。

（4）應設專人對千斤頂、爬桿、液壓系統進行維護保養。

3.滑模停滑

滑模停滑包括正常停滑及特殊情況下的停滑。正常停滑是滑模滑升至預定高程；特殊情況下的停滑包括雨天停滑、備用電源及其他意外因素引起的停滑等。停滑后，應采取下列停滑措施：

（1）混凝土應澆灌到同一高程并收面水平。

（2）模板應每隔30min啟動液壓系統一次，每次將滑模模板提升50mm，如此連續進行，直至混凝土與模板不會粘結為止。但模板的最大滑升量不得大于模板高度的一半。

（3）當支撐桿的套管不帶錐度時，應于次日將千斤頂再提升一個行程。

（4）繼續澆筑施工時，除應對滑模液壓系統進行系統檢查外，還應將模板表面清除干凈，用水沖走殘渣后，先澆灌一層減半石子的混凝土，然后再進行正常爬升澆筑。

通過滑模和翻模相結合的方法很好地解決了豎井連續澆筑的難題，得到了業主、設計、監理的一致好評，充分說明此方法是正確的，值得推廣。

五、建議

為了優質、高效、安全地完成豎井混凝土的施工，同時兼顧節約施工成本，提出以下幾條建議：

（1）為節省工程投資，可用滑模的爬桿替代相應的豎向鋼筋。

（2）為加快施工進度，將鋼筋的連接形式改為綁扎和套筒連接，但是鋼筋向上綁扎的倉數不能太高，防止鋼筋變形發生失穩。

（3）加強安全防護，防止松架倒塌事故、人員墜落、高空墜物等

（作者單位：河南省水文水資源局450000 河南大學土木建筑學院路橋工程系 475004）