大斷面矩形豎井頂升同步滑模系統制作與安裝應用

陳忠偉

（中國水利水電第一工程局有限公司，長春 130000）

中國水利水電第一工程局有限公司在實際工程中通過深入的摸索、總結、提煉，創新了《大斷面矩形豎井頂升同步滑模系統制作安裝工法》，該工法可在諸多工程領域投入應用，使用前景十分廣泛，使混凝土襯砌施工變得簡便、快捷；在節約周轉材料投入的基礎上，加快施工進度，保證施工質量，是行之有效的混凝土施工手段之一。

1 滑模系統的特點

①滑模體采用頂升同步滑模系統施工工藝進行模體的設計，模體設計更具人性化，提高機械化操作程度，節約勞動力，同時降低施工成本；②滑模體由4 個部件組成，安裝簡便、操作簡單、應用范圍廣；③模體安裝完成后，混凝土一次連續澆筑成型。混凝土之間沒有接縫，整體效果好，抗滲能力強，大大提升了混凝土施工質量。

2 模體設計與制作

2.1 滑模裝置的組成

滑模裝置在設計時要根據豎井的布置以及結構型式、特點進行。操作平臺、模板以及液壓提升與輔助系統構成了滑模系統（圖1）。

圖1 滑模模體圖

2.2 操作平臺系統

操作平臺由上下2 部分構成。支撐框架與提升架平面構成了操作平臺的上部分，主要用于設備、雜物、鋼筋的堆放、砼澆筑以及工人操作等；支撐框架下部的內懸掛吊架平臺是構成操作平臺下部的主要結構，主要用于工人對己襯砌的表面進行養護、修補、檢查。整個操作平臺都使用花紋鋼板及角鋼分塊焊接而成，現場鋪成整體[1]。

2.3 模板系統

支撐框架、提升架、模板和支撐桿構成了模板系統。槽鋼和鋼板是制成模板的主要材料，用螺栓將各個部件連接。再由大模板鏈接成一個整體，模板的高度設置在1.2 m 左右，沿四周分上下2 層設置支撐，主要目的是防止模板移位，并且對模板安裝能進行精確度的調整。

2.4 液壓提升系統

液壓千斤頂、支撐桿、液壓控制臺及油路等是液壓提升系統的主要組成部分。

2.4.1 液壓千斤頂

液壓千斤頂是從中心穿支撐桿，然后在周期式的液壓動力作用下，千斤頂沿著支撐桿做爬升動作，帶動操作平臺、模板、提升架一起上升。當下，國內主要的滑械液壓千斤頂有滾珠卡具的GYD-60 型、楔塊卡具的QYD-100 型等等，本創新工法在設計時設定的額定起重量為30～100 kN，因此本滑模液壓穿心千斤頂選用型號為GYD-60 型滾珠式千斤頂。

2.4.2 支撐桿

支撐桿也叫千斤頂或爬桿等。通過采用強度與剛度非常好的鋼管或圓鋼來制作，本創新工法的支撐桿采用國內最新研制的Φ48×4 的鋼管作支撐桿，起承重量可達到60～100 kN 大噸位千斤頂。

2.4.3 液壓控制臺

液壓控制臺的主要組成是液壓控制站HY-36S、調平器XT-GYD-60 管路、分油器等。其中被稱為液壓模的心臟是液壓控制站HY-36S，其是滑模液壓傳動系統的控制中心，組成部分主要有溢流閥、電動機、液壓分配器及齒輪油泵等。工作原理是油泵的運轉由電動機帶動起來，然后油箱里的油液再經溢流閥控制壓力后，經換向閥輸送到液壓分配器，接著經油管將油液輸入進千斤頂，再由千斤頂沿支撐桿爬升。

2.4.4 油路系統

油路系統的主要組成部分是油管、液壓分配器、管接頭和截止閥等，是連接控制臺到千斤頂的液壓通路，該創新工法的油管采用高壓橡膠與高壓無縫鋼管，主油管的內徑為14～19 mm，分油管內徑為10～14 mm，連接千斤頂的油管內徑是6～10 mm。輸油管路通常采用分組式：液壓控制臺通過主油管→分油器→分油管→支分油器→膠管→千斤頂。所到之處所使用的管線長度要符合設計要求，千斤頂每組數目不可超過8臺。油路布置基本為串聯和并聯2 種[2]。

3 模體安裝施工操作要點

3.1 操作要點

根據現場實際情況，豎井的體型分為3 部分，上部為牛腿支撐結構，中部為滑模標準段，下部為“八”字結構（上、下游方向）。由于豎井體型的特殊結構，因此在標準段滑模襯砌時需在標準段起始位置搭設懸挑的滑模安裝平臺，結合滑模結構體系安裝方式以及提升系統安裝等要求[3]，同時保證下部混凝土承載能力超過滑模結構自重以及滿足抹面平臺安裝空間，需布置安裝平臺進行滑模結構安裝。安裝平臺支撐系統主要為預埋I18 工字鋼，并在工字鋼上部搭設3.5 m 高十字盤腳手架（1.2 m×1.5 m×1.5 m），然后在腳手架上部搭設8#槽鋼，最后在8#槽鋼上部滿鋪木板作為滑模安裝平臺（圖2）。

圖2 滑模安裝平臺

3.2 滑模體安裝

3.2.1 模板總成、支撐桿安裝

模板安裝應按區安裝。在安裝過程，先要進行吊運，吊運要做到輕拿輕放，以防止模板摔壞或是碰撞變形。安裝時要使結構對稱，以確保結構對稱受力，然后使用螺栓將各區模板之間緊固連接起來。待安裝就位之后，需要對各部分之間的連接進行檢查，看螺栓是否擰緊、穩固，支撐桿有沒有固定好且牢固等。

3.2.2 支撐框架、上平臺、提升架安裝

依次安裝上部支撐框架、提升架、上部平臺，安裝時應注意：所有花紋鋼板平臺放置在支架上，各平臺現場點焊在框架上；用密目網將框架內側表面和下部平臺掛件內側覆蓋好，并用鐵絲將其固定；集中在工作區的承載重量不可大于3 t，應分散放置。支撐桿注意事項：支撐桿為Φ48×4 鋼管，每層支撐桿為22 根，共有23 層。其中第一層插入千斤頂的支撐桿為3 種長度（2.0 m 8 根、2.5 m 8 根、3 m 8 根），錯開布置；其余22層的支撐桿長度均為3 m。正常滑升時，支撐桿表面不能有銹皮，待千斤頂滑升距支撐桿頂部小于350 mm時，應接長支撐桿，接頭對齊，不平處用挫找平，支撐桿用水平鋼筋相連加固[4]。

3.2.3 下部平臺掛架安裝

在第一模澆注時，其調壓井下部不夠高度，需待澆注幾個循環后，下部的高度達到后，才能安裝下部平臺掛架和下部平臺。

3.2.4 液壓提升系統及電氣的安裝

垂直運輸系統、提升系統、觀測裝置進行安裝時，先要對其編號進行檢查與試驗。液壓和電氣的安裝均在廠家的指導下進行。

3.3 滑模安裝的技術要求

滑模安裝應符合下列技術要求：安裝過程所有模板應與對應的位置重合，誤差不可超過2～3 mm。模板就位后，必須保證每塊模板有5‰的正錐度，即上部較下部大6 mm。

3.4 滑模安裝后的檢驗標準

滑模按設計制作完成后，進行組裝調試，并按照表1 質量標準進行檢查調整。

表1 滑模裝置安裝的允許偏差

3.5 質量控制

滑模體出廠前，嚴格按照施工圖紙對滑模體的尺寸、材質及各項性能指標進行出廠前驗收，確保各項性能指標滿足設計圖紙及相應規范要求并經驗收合格后方可出廠；滑模體進場后，嚴格按照發貨清單進行對照，按編號分類進行堆存，嚴格檢查模體運輸過程中的損壞程度，對于局部變形較小的構件與廠家及時溝通，現場具備修復條件的現場進行修復，對于不具備修復條件的返廠進行處理，確保滑模體本體施工質量滿足現場施工需要；參與滑模體安裝的人員在安裝前進行詳細的施工技術交底；滑模體在安裝過程中設置專職質檢員進行現場監督工作，安裝過程中嚴格履行質量三檢制原則，上道安裝工序未經驗收合格嚴禁進行下道工序安裝工作；構件棱角交接部位、模板之間拼縫部位應采用角磨機進行打磨處理，保證板、縫之間接觸部位平順緊密、平滑順接；安裝完成后，模板應整體進行打磨處理，并及時涂刷脫模機對模板板面予以保護；所有施工工序施工完成經驗收合格后方可進行整體聯調工作，聯調期間應多次反復試驗，確保各電器元件及使用滿足均滿足要求后方可投入使用。

3.6 安裝滑模需注意的安全措施

對滑模進行安裝前，施工方需要成立專門的安全組織機構，全權負責滑模操作安全領導管理工作；對參與滑模體操作人員進行身體檢查，對有心悸、高血壓、恐高癥等不適宜高空作業或身體有缺陷的人員嚴禁上崗；并對操作工人進行心理測試和培訓，讓每個人員能以輕松而愉悅的精神狀況投入到繁忙的工作中去。

3.6.1 工作前準備

制定工作進度，指定現場安全員，檢查安全繩、安全帽佩戴情況；檢查滑模上的安全防護設施是否齊全完好；開展班前動員會和安全會，做好班前安全教育和警示；觀察訊問操作人員有無感冒頭痛或生病；嚴禁操作人員帶病高空作業，以避免安全事故的發生。滑模提升前，應指定專人指揮、專人操作，多人多點觀察。疏散無關入員離開工作現場；滑模提升前，嚴禁超載（超額定載荷）和頻繁點動操作，并清除干擾物。

3.6.2 滑模提升前

必須觀察滑模鋼結構框架有無傾斜和變形等異常情況，檢查電氣設備是否接地良好和安全，各種連接處是否牢固可幕、液壓管路有無滲漏現象。如發現上述情況應修復后方能動作。

3.6.3 滑模提升過程中

指揮人員應隨時保持警覺，察看爬升系統，避免發生擠壓和擦掛事故；爬升過程中發現爬桿扭曲時應及時調整和加固爬桿，以避免發生豎井中心偏移，滑模上所有電氣設備（液壓站、焊機、振動器及照明配電箱等）均應接零、接地。滑模提升過程中應有專人整理電源主線，以避免壓斷或扯斷電源線造成事故。使用液壓站時應注意廢油的回收處理，不能在工作區域內灑滿液壓油。如發生液壓油泄露時，應立即清理或鋪防滑草墊，以避免人員在上面行走時滑倒造成人員傷亡。油泵或多路閥處于工作狀態時嚴禁拆卸油缸、液壓鎖、節流閥、高壓球閥或接頭，避免高壓油傷人[5]。

4 滑模應用實例

老撾南歐江七級水電站泄洪放空洞檢修閘門井高度為71.15 m，豎井的體型分為3 部分，上部為牛腿支撐結構，中部為滑模標準段，下部為“八”字結構（上、下游方向）。其中標準段采用液壓滑模施工，標準段尺寸為9.3 m×5.6 m×61.7 m（長×寬×高）。采用頂升同步滑模施工技術和常規翻模施工技術進行對比：工期方面，頂升同步滑模施工技術可提前45 d；費用方面，按每天2 班共計投入50 個人工考慮，每個人工300 元/d，采用液壓滑模施工僅人工費用節約資金45×300×50=675 000元，功效提高近一倍，工程質量良好，為企業樹立了良好的社會形象。

頂升同步滑模施工技術在老撾南歐江七級水電站廠房尾水閘墩混凝土施工過程中也得到應用。電站發電廠房尾水閘墩尺寸為10.3 m×7.1 m×33.8 m（長×寬×高），混凝土澆筑方量2 471.8 m3。采用了液壓滑模技術后，質量方面：滑模襯砌混凝土一次澆筑成型，僅需處理混凝土表面氣泡、麻面等常規質量通病，比預計的工期提前了10 d 完成混凝土施工，對比計劃工期節約施工成本30 萬元，給企業和社會帶了良好的經濟效益。而常規翻模施工技術，除了常規的混凝土質量通病需要處理外，還需處理每倉混凝土之間的接觸縫面、拉筋等。混凝土襯砌完成后，質量缺陷處理工程量增加。

5 結束語

本文介紹了由中國水利水電第一工程局有限公司立項創新研究的《大斷面矩形豎井頂升同步滑模系統制作安裝工法》，闡述了該系統的制作與安裝要點。且該工法應用在老撾南歐江七級水電站泄洪放空洞檢修閘門井、老撾南歐江七級水電站廠房尾水閘墩混凝土施工中，不僅提升了工作效率，縮短了工期，還規避了安全風險，加快施工進度，為社會及企業取得了良好的經濟效益。該工法還適用于水電系統的豎井、橋墩、塔體結構等混凝土襯砌施工，也可應用于鐵路、公路隧道通風系統等工程混凝土襯砌施工。通過實際的工程案例應用后，希望給一些需要的工程項目帶來技術上的借鑒。