滑模在引水豎井混凝土施工中的運(yùn)用

張 倩

（山西小浪底引黃水務(wù)有限公司,山西 太原 030000）

滑模施工工藝在現(xiàn)代工程建設(shè)中取得廣泛的應(yīng)用,兼具施工效率高、連續(xù)性好、成型結(jié)構(gòu)的內(nèi)外部質(zhì)量良好、安全穩(wěn)定等多重特點(diǎn)。但滑模施工工藝的應(yīng)用要點(diǎn)較多,為充分發(fā)揮出其在工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),有必要加強(qiáng)探討。

1 工程概況

小浪底引黃工程（引水干線部分）施工Ⅴ標(biāo),豎井7#~8#支洞間控制主洞剩余開挖1570 m,6#~7#、8#~9#支洞間控制主洞已貫通,其中8#支洞控制主洞上游剩余80 m。6#~7# 支洞間設(shè)控制主洞,樁號(hào)20+250~24+800。

2 豎井設(shè)計(jì)方案概述

（1）考慮到施工質(zhì)量、施工便捷性的要求,于樁號(hào)30+390處規(guī)劃投料豎井,具體見圖1。

圖1 緩沖器模型

（2）豎井的關(guān)鍵參數(shù)有：孔徑610 mm、孔深約255 m；設(shè)φ529 mm×6 mm螺旋鋼管,形成穩(wěn)定可靠的井壁管,分節(jié)長度12 m,由多節(jié)共同組成；溜管單個(gè)節(jié)段的長度為6 m,采用的是φ219 mm×8 mm無縫鋼管,并每隔6 m設(shè)一處緩沖器,見圖2。

圖2 豎井示意圖

3 滑模高度的計(jì)算

按如下公式計(jì)算,確定滑模高度：

式中：v為滑升速度,取18 cm/h；t為混凝土出模強(qiáng)度達(dá)0.2 MPa~0.3 MPa的時(shí)間,取5 h；b為單層高度,取25 cm；a為混凝土表面距模板上口的距離,取5 cm。

在確定各項(xiàng)參數(shù)后,組織計(jì)算,確定滑模高度H為120 cm。

模板系統(tǒng)集多部分于一體,主要有：

（1）模板。一是滑升模板,細(xì)分為標(biāo)準(zhǔn)模板、特制非標(biāo)準(zhǔn)鋼模板兩類,高度1.2 m；二是翻模,以合適規(guī)格的角鋼及鋼板構(gòu)成,翻模用螺栓連接,此舉對(duì)于提高拆模便捷性而言有重要的作用,沿水平方向依次布置到位,單套組裝高度1 m/3.3 m。為便于脫模,對(duì)滑模模板尺寸做靈活的調(diào)整,形成上口大、下口小的形式。模板配置見圖3。

圖3 模板配置示意圖

（2）圍圈。通過圍圈的應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)對(duì)模板的有效固定,該裝置承受源自于模板的荷載作用,并傳遞至提升架,建立一條可靠的傳力路徑。結(jié)構(gòu)方面,采用的是12槽鋼桁架式結(jié)構(gòu)。

（3）提升架。作為重要的受力構(gòu)件,提升架的設(shè)置可起到固定千斤頂、圍圈的作用,也可直接承受混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力以及垂直荷載,保證受力時(shí)的穩(wěn)定性。

4 滑模液壓提升系統(tǒng)

以支承桿、液壓千斤頂、液壓控制臺(tái)、油路等為核心,共同組成液壓滑升系統(tǒng),見圖4。

圖4 液壓系統(tǒng)布置圖

（1）支承桿：材料選用φ48 mm×3.5 mm鋼管,作為千斤頂上爬的軌道,支承桿離模板邊線10 cm。總量為12 根,按照單節(jié)長度3 m的要求分節(jié)制作,采取絲扣連接的方法。

（2）液壓千斤頂：配套的是QYD60 型穿心式楔塊千斤頂,根據(jù)作業(yè)要求做反復(fù)的供油和停油,帶動(dòng)模板的提升。

5 滑模混凝土施工

5.1 施工準(zhǔn)備

（1）根據(jù)工程要求,提前在廠內(nèi)制作壓力管道豎井滑模構(gòu)件,通過質(zhì)量檢驗(yàn)后,將其運(yùn)輸至進(jìn)水口周邊的平臺(tái),以現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度為準(zhǔn),用8 t隨車吊轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝。

（2）合理布置運(yùn)輸系統(tǒng)是順利施工的關(guān)鍵,通過此類設(shè)施的配套,來滿足材料、設(shè)備、人員的垂直輸送需求。其中,載人系統(tǒng)的硬件為1 臺(tái)5 t同步卷揚(yáng)機(jī)、2 個(gè)動(dòng)滑輪組、φ24 mm鋼絲繩。載物系統(tǒng)的配置分兩種情況考慮,一是施工初期,此時(shí)采用的是1 臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī)和1 個(gè)動(dòng)滑輪組,配套的是φ28 mm鋼絲繩；隨著施工進(jìn)程的推進(jìn),待混凝土澆筑完成4 條后,對(duì)原有載物系統(tǒng)加以調(diào)整,于吊點(diǎn)處重新安裝經(jīng)改制后的載物吊籠,同時(shí)配套φ24 mm穩(wěn)繩和φ28 mm制動(dòng)繩,實(shí)現(xiàn)安全載物。

5.2 滑模安裝

（1）測(cè)量定位。于平臺(tái)上測(cè)放豎井的中心線、軸線、襯砌線,并明確爬桿布置點(diǎn),準(zhǔn)確彈出組裝線,為滑模安裝提供參照基準(zhǔn)。

（2）主平臺(tái)的安裝。由8 t隨車吊將平臺(tái)桁架轉(zhuǎn)運(yùn)至壓力管道上平段,經(jīng)吊運(yùn)后于預(yù)先搭建好的安裝平臺(tái)上組織安裝作業(yè)。按照自下而上的順序依次推進(jìn),首先將第一層結(jié)構(gòu)平臺(tái)安裝到位,再組織立柱的安裝,若確認(rèn)無誤,最后完成圍圈平臺(tái)和連接梁的安裝作業(yè)。

（3）圍圈、模板和提升架的安裝。對(duì)已經(jīng)安裝好的主平臺(tái)做全面的檢查,若無誤則安裝上下圍圈和提升架,此后將外側(cè)弧形模板安裝到位。具體情況見圖5。

圖5 滑模俯視圖

（4）液壓系統(tǒng)的安裝。千斤頂為首要安裝對(duì)象,安裝后安排操平找正,若實(shí)測(cè)結(jié)果無誤,則予以固定,進(jìn)而安裝液壓系統(tǒng)。千斤頂?shù)呐艢鈶?yīng)徹底,同時(shí)在空載的狀態(tài)下組織打壓試漏,確保持壓5 min無任何程度的滲漏油現(xiàn)象。此后,開始安裝爬桿,在此期間加強(qiáng)對(duì)爬桿的檢測(cè),要求其與千斤頂軸線一致。

（5）分料平臺(tái)的安裝。按照“平臺(tái)立柱→主梁→集料斗、溜槽”的順序依次安裝,建成完整的、穩(wěn)定可靠的分料平臺(tái)。

（6）待前述所提的各項(xiàng)安裝工作均完成后,檢查模板的尺寸,根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果加以調(diào)整,若無誤則予以固定處理,以便進(jìn)行滑升等后續(xù)的工作。

5.3 初始滑升階段

首批入倉的混凝土以分層的方法有序澆筑,直至高度達(dá)到60 cm~70 cm為止,加強(qiáng)對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè),若達(dá)到某特定要求,則安排試滑升,通過此途徑掌握實(shí)際施工情況,并判斷底部滑模是否可順利脫模。首次滑升高度不宜過大,以不超過0.3 m為宜,而后視實(shí)際情況安排第2 次、第3 次滑升作業(yè),按照此方法循環(huán),直至達(dá)到3 m左右為止,若前期均無異常,則進(jìn)入正常滑升階段。

5.4 正常滑升階段

正常滑升時(shí),速度不宜過快,加強(qiáng)對(duì)單次滑升量的檢測(cè)與控制,不宜超過30 cm。若脫模混凝土表面有局部坍塌、流淌的問題,表明脫模有不合理之處,例如脫模時(shí)間偏早、混凝土的強(qiáng)度偏低,為此需在既有基礎(chǔ)上放慢滑升速度。在滑升過程中,嚴(yán)格控制卸料時(shí)間,且尤其是千斤頂運(yùn)行時(shí),需要加強(qiáng)對(duì)進(jìn)油和回油的有效控制。

5.5 完成滑升階段

隨著滑升量的增加,待其達(dá)到設(shè)計(jì)高程以下某特定位置時(shí),精細(xì)控制混凝土澆筑速度,保證澆筑高程的合理性。豎井段混凝土澆筑后,滑模上升,使模板與混凝土分離。

5.6 滑模糾偏階段

滑模爬升期間,各部位的受力不盡相同,可能會(huì)由于滑模爬升作業(yè)而影響到滑模的狀態(tài)。為此,滑模爬升后需用水準(zhǔn)管或其它設(shè)施檢測(cè)滑模是否水平,在本次施工中,于標(biāo)靶周邊設(shè)水準(zhǔn)管,做詳細(xì)的觀察。此外,配套豎井激光指向儀,借助此儀器有效控制壓力管道滑模,并根據(jù)實(shí)際結(jié)果靈活糾偏。按照每條壓力管道均3 臺(tái)的方式予以配置,施工期間加強(qiáng)監(jiān)測(cè)調(diào)校。于井底滑模操作平臺(tái)處設(shè)激光點(diǎn),根據(jù)點(diǎn)位布置情況放置標(biāo)靶,滑模爬升前對(duì)激光點(diǎn)做詳細(xì)的檢查,判斷其是否在標(biāo)靶中心,若有誤則調(diào)整滑模,直至實(shí)測(cè)結(jié)果滿足要求為止。儀器繞自身豎軸旋轉(zhuǎn)時(shí),現(xiàn)場(chǎng)工作人員詳細(xì)觀察設(shè)置在標(biāo)靶上的激光,判斷其是否有繞動(dòng)的情況,若有則表明激光光軸已經(jīng)偏離鉛錘狀態(tài),此時(shí)不具備繼續(xù)作業(yè)的條件,應(yīng)根據(jù)說明書予以校正,確保無誤。

5.7 滑模的拆除

滑模滑升到位后,安排拆除,基本流程為：滑模平臺(tái)清理→滑模脫空→拆除平臺(tái)及粉料系統(tǒng)→拆除提升架、剩余分料平臺(tái)等→材料轉(zhuǎn)運(yùn)（到達(dá)下一工作面,以便周轉(zhuǎn)使用）。

（1）滑模平臺(tái)清理：滑模到設(shè)計(jì)高程后,全面清理堆積在平臺(tái)上的各類物件,將其轉(zhuǎn)至地面后,以分類的方法堆放到位。

（2）滑模脫空：以滑模滑升的實(shí)際狀態(tài)為準(zhǔn),待其達(dá)到設(shè)計(jì)高程以下某特定距離后,表明其進(jìn)入滑升階段,此時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)混凝土澆筑速度和澆筑量的控制,確保最終的澆筑高度能夠滿足要求,從而建成尺寸合適的結(jié)構(gòu)體,同時(shí)給后續(xù)的滑模拆除作業(yè)創(chuàng)設(shè)良好的條件。在豎井段混凝土澆筑結(jié)束后,滑模需上升,直至與模板完全分離為止。

（3）拆除抹面平臺(tái)及分料系統(tǒng)：按照流程有序拆除,首先拆除的是抹面平臺(tái),而后拆除分料系統(tǒng)（此處又細(xì)分為多個(gè)部分,按照“旋轉(zhuǎn)溜槽→頂部集料斗→料槽柱”的流程有序完成各部分的拆除作業(yè)）,將拆除后的構(gòu)件上傳至分料平臺(tái),再將其吊裝至地面,分類堆放到位。抹面平臺(tái)及分料系統(tǒng)拆除結(jié)束后,用卷揚(yáng)機(jī)提升系統(tǒng)拉住主平臺(tái),而后按照對(duì)稱的方式分塊拆除模板、提升架、主平臺(tái)輻射梁、分料平臺(tái),在此過程中掛手拉葫蘆,用于懸掛拆卸物,保證物件的穩(wěn)定性,以免因物件的掉落而誘發(fā)安全事故。拆除過程中,安排專員在現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)指揮,營造安全的施工環(huán)境。

6 結(jié)語

實(shí)踐表明,豎井滑模安裝耗時(shí)約為26 d,支撐平臺(tái)、滑模等的相關(guān)建設(shè)工作均有效落實(shí)到位。壓力管道豎井滑模每班滑升量約為1.5 m,每臺(tái)豎井約滑40 d,施工效率較高,同時(shí)在施工安全、施工質(zhì)量等方面均有較好的表現(xiàn),能夠滿足工程建設(shè)目標(biāo),表明滑模施工工藝具有可行性,在條件允許時(shí),可將其推廣至類似工程中。