滑模技術(shù)在溫泉水電站深閘豎井施工中的應(yīng)用

何 騰

(武警水電三總隊(duì)第九支隊(duì),成都,610062)

新疆溫泉水電站深孔泄洪洞閘井為矩形閘井,閘底高程902.0m,閘頂平臺(tái)高程960.0m。高程918.0m以上為等截面結(jié)構(gòu),外形尺寸19.525m×9.5m(長(zhǎng)×寬),斷面面積為111.04m2。其前孔布置事故門井,后孔布置工作門井,960.0m高程上布置閘房。918.0m高程以上采用液壓滑模澆筑,混凝土工程量為4663.5m3。

本文介紹滑模施工技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與具體澆筑施工方法及質(zhì)量控制措施。

1 滑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

滑模單套設(shè)計(jì)荷載143t,主要由模板系統(tǒng)、支承系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成。模板系統(tǒng)包括模板、提升架、圍圈等;支承系統(tǒng)包括爬桿(φ50mm鋼管);液壓系統(tǒng)包括控制柜、液壓泵、液壓千斤頂、液壓管路等;輔助系統(tǒng)包括操作平臺(tái)、吊架、連系架、爬梯、安全護(hù)欄等(見圖1)。

1.2 滑升原理

在井體內(nèi)埋設(shè)爬桿,將液壓穿心千斤頂套在爬桿上。通過螺栓把液壓千斤頂與提升架的頂部連在一起,提升架兩邊懸掛立柱,立柱內(nèi)側(cè)裝配圍圈,并在圍圈上固定鋼面板作模板。提升架立柱外側(cè)連接操作平臺(tái)和吊架,所有液壓千斤頂用輸油管路同液壓操作機(jī)相連。

當(dāng)模板內(nèi)混凝土強(qiáng)度達(dá)到拆模條件時(shí),液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所有液壓千斤頂,帶動(dòng)提升架、圍圈、模板、操作平臺(tái)和吊架沿著爬桿向上滑動(dòng),直至澆筑下一層混凝土的位置。如此反復(fù)進(jìn)行,一直滑升到閘井頂部為止。

圖1 滑模上、下平臺(tái)布置

1.3 制作和組裝

根據(jù)閘井的結(jié)構(gòu)型式和布置特點(diǎn),同時(shí)為滿足施工進(jìn)度要求,擬制作4套滑模,每2套通過桁架連接成整體,用于兩相鄰中井的同步滑升?；Ｔ谀０寮庸S內(nèi)制作,由現(xiàn)場(chǎng)QTZ40塔機(jī)輔以人工組裝。

1.4 門槽處理

在閘井門槽位置預(yù)埋“L”形插筋,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí),采用人工回直。

2 滑?；炷翝仓?/h2>

2.1 施工程序及分層

滑模混凝土澆筑必須嚴(yán)格執(zhí)行分層交圈、均勻澆筑的原則,每一澆筑層的表面應(yīng)在同一個(gè)水平面上。分層澆筑的厚度300mm～500mm,各層澆筑的間隔時(shí)間應(yīng)不大于混凝土的初凝時(shí)間,即澆筑上一層混凝土?xí)r下一層混凝土應(yīng)處于塑性狀態(tài)(相當(dāng)于混凝土達(dá)0.35kN/cm2貫入阻力值)。根據(jù)每層入倉(cāng)強(qiáng)度115m3和澆筑強(qiáng)度,采用加入木質(zhì)素黃酸鈉緩凝劑,每層初凝時(shí)間控制在2.5～3h。最初向模板內(nèi)澆筑的混凝土,分2～3層澆筑至600mm～700mm高,然后進(jìn)行模板的試滑升工作。正?；A段時(shí),宜將混凝土澆筑至距模板上口以下50mm～100mm處,并應(yīng)將最上一道橫向鋼筋留置在外,作為綁扎上一道橫向鋼筋的標(biāo)志。

2.2 滑模的滑升

滑模施工工藝中,模板的滑升分為初試、正常和完成滑升三個(gè)階段。

2.2.1 初試滑升階段

模板初升時(shí),混凝土的自重必須能克服模板與混凝土之間的滑升摩阻力,否則混凝土可能會(huì)被模板帶起。在混凝土澆筑至600mm～700mm高度后,且第一層混凝土的強(qiáng)度達(dá)0.2MPa～4MPa(或用貫入阻力試驗(yàn)法測(cè)得的貫入阻力值為0.30kN/cm2～1.05kN/cm2)的出模強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行初升。初升前須進(jìn)行試滑,即將全部千斤頂同時(shí)緩慢平穩(wěn)升起50mm～100mm,觀察混凝土有無塌落現(xiàn)象。同時(shí),用手指按壓出模的混凝土,如有輕微指印和不粘手,且滑升過程中有耳聞“沙沙”聲,說明可以開始滑升,反之說明滑升時(shí)間已遲。如有塌落或壓指印很深的情況,暫不能滑升,可繼續(xù)澆筑混凝土,等待合適的滑升時(shí)間。

當(dāng)模板滑升至200mm～300mm高度后,應(yīng)稍事停歇,在對(duì)所有提升設(shè)備和模板系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查、調(diào)整后,方可轉(zhuǎn)入正?；?。

2.2.2 正常滑升階段

模板初升成功后即可進(jìn)入正?；A段。在這個(gè)階段內(nèi),混凝土的澆筑、鋼筋綁扎、模板滑升等工序之間相互交替進(jìn)行,應(yīng)緊密銜接以保證施工順利進(jìn)行。

正?；龝r(shí),每次滑升的高度應(yīng)與混凝土分層澆筑的高度相配合,一般為300mm～400mm。在正常氣溫下,兩次提升的時(shí)間間隔應(yīng)控制在1.5h以內(nèi)。在氣溫較高時(shí),應(yīng)增加1～2次中間提升,中間提升的高度為30mm～60mm。在滑升過程中,應(yīng)及時(shí)清理粘結(jié)在模板上的砂漿和收分模板之間的夾灰,對(duì)被油污染的鋼筋和混凝土,應(yīng)及時(shí)處理干凈。

在模板滑升時(shí),所有的千斤頂應(yīng)充分進(jìn)、排油。如出現(xiàn)油壓增至正?；蛪褐档?.2倍,尚不能使全部液壓千斤頂升起時(shí),應(yīng)立即停止提升操作,檢查原因并及時(shí)處理。同時(shí),還應(yīng)隨時(shí)檢查操作平臺(tái)、承力桿的工作狀態(tài)及混凝土的凝結(jié)狀態(tài),如發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)及時(shí)分析原因并采取有效的處理措施。

在滑升過程中,操作平臺(tái)應(yīng)保持水平,這是保證結(jié)構(gòu)垂直度的重要措施。提升中各千斤頂?shù)南鄬?duì)標(biāo)高差不得大于40mm,相鄰兩個(gè)提升架上千斤頂?shù)纳畈坏么笥?0mm。為了控制操作平臺(tái)的水平,應(yīng)在滑升過程中隨時(shí)對(duì)水平度進(jìn)行觀測(cè),以便及時(shí)采取調(diào)平措施糾正水平升差。與此同時(shí),也應(yīng)隨時(shí)檢查和記錄結(jié)構(gòu)垂直度、扭轉(zhuǎn)及結(jié)構(gòu)截面尺寸等偏差數(shù)值,并采取相應(yīng)的糾正措施。

2.2.3 完成滑升階段

當(dāng)模板滑升至距結(jié)構(gòu)頂部標(biāo)高1m左右時(shí),滑模即進(jìn)入完成滑升階段。此時(shí)應(yīng)放慢滑升速度,并對(duì)模板進(jìn)行準(zhǔn)確的抄平和找正工作,以使最后一層混凝土能夠均勻地交圈,保證頂部標(biāo)高及位置正確?；炷翝仓Y(jié)束后,模板應(yīng)繼續(xù)滑升,直至混凝土與模板脫離接觸為止。

在滑?；^程中,如果因施工、氣候或其它原因不能連續(xù)滑升時(shí),應(yīng)采取如下可靠的停滑措施:?；瑫r(shí)混凝土應(yīng)澆筑到同一水平面上;混凝土澆筑完畢以后,模板應(yīng)每隔0.5～1h整體提升一次,每次提升30mm～60mm,連續(xù)進(jìn)行4h以上,直至混凝土與模板脫離接觸為止,但模板的最大滑空量不得大于模板高度的1/2;在繼續(xù)施工時(shí),應(yīng)對(duì)液壓系統(tǒng)全面檢查;對(duì)于因?；斐傻乃绞┕たp,要認(rèn)真處理,以保證新澆混凝土與已結(jié)硬混凝土的粘結(jié)質(zhì)量。若施工過程中突然停電,應(yīng)將模板取下,處理好已澆筑的混凝土面,待來電后掛上模板再進(jìn)行滑升。

2.3 質(zhì)量缺陷處理

2.3.1 水平裂縫或被模板帶起

混凝土出現(xiàn)水平裂縫或被模板帶起的原因有:模板安裝時(shí)傾斜度太小或產(chǎn)生反傾斜度;滑升中糾正垂直偏差過急,模板嚴(yán)重傾斜;滑升速度慢,使混凝土與模板粘結(jié);模板表面不光潔,摩阻力太大。解決的辦法:細(xì)微裂縫可抹平壓實(shí);裂縫較大時(shí),當(dāng)被模板帶起的混凝土脫模落下后,應(yīng)立即清除松散部分,重新補(bǔ)上高一級(jí)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。

2.3.2 局部坍塌

混凝土脫模時(shí)的局部坍塌,主要原因是:模板初升階段滑升過早;正?；龝r(shí)速度過快;或混凝土沒有嚴(yán)格按分層交圈的方法澆筑,局部混凝土尚未凝固。對(duì)于已坍塌的混凝土應(yīng)及時(shí)清除干凈,補(bǔ)上高一級(jí)強(qiáng)度等級(jí)的干硬性細(xì)石混凝土。

2.3.3 表面魚鱗狀外凸(出裙)

由于模板的傾斜度過大或模板下部剛度不足,每層混凝土澆筑厚度過高或振搗混凝土的側(cè)壓力過大,致使模板外凸。處理措施是:調(diào)整模板傾斜度,加強(qiáng)模板剛度;控制每層的澆筑厚度;盡量采用振動(dòng)力較小的振搗器。

2.3.4 缺棱掉角

原因在于棱角處模板的摩阻力比其它部位大,或振搗混凝土?xí)r碰動(dòng)主筋,將已凝固的混凝土棱角碰掉?？朔霓k法是:將轉(zhuǎn)角處模板制成圓角或八字形,并嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)角處模板的傾斜度;嚴(yán)格混凝土振搗操作。棱角殘缺處,可用同強(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿修補(bǔ)。

3 結(jié)構(gòu)物體型控制

3.1 水平度控制

在模板滑升過程中,保持整個(gè)模板系統(tǒng)的水平同步滑升,是保證滑模施工質(zhì)量的關(guān)鍵,也是直接影響結(jié)構(gòu)垂直度的一個(gè)重要因素。因此,必須隨時(shí)觀測(cè),并采取有效的水平度控制與調(diào)平措施。

水平度的觀測(cè):采用水準(zhǔn)管法測(cè)量。在桁架四個(gè)角區(qū)各設(shè)一個(gè)水準(zhǔn)管,各水準(zhǔn)管利用軟管連通,管內(nèi)灌注帶顏色的水。安裝水準(zhǔn)管時(shí)先調(diào)平滑模,再用水準(zhǔn)儀抄平,使水準(zhǔn)管的零位在同一個(gè)水平面上。

水平度的控制:采用限位調(diào)平法控制千斤頂?shù)纳?實(shí)現(xiàn)水平度控制。即是在承力桿上按調(diào)平要求的水平尺寸線安裝限位卡擋,當(dāng)千斤頂向上爬升到與限位卡擋相頂時(shí),將停止爬升,起到自動(dòng)限位的作用。在模板滑升過程中,每當(dāng)千斤頂全部升至限位卡擋處一次,模板系統(tǒng)即可自動(dòng)限位調(diào)平一次。而向上移動(dòng)限位卡擋時(shí),應(yīng)認(rèn)真逐個(gè)檢查,保證其標(biāo)高準(zhǔn)確和安裝牢固。

3.2 垂直度控制

垂直度的觀測(cè):垂直度的測(cè)量采用線錘法,在滑模的四個(gè)角各設(shè)置一個(gè)20kg線錘,在對(duì)應(yīng)線錘的下方底板上標(biāo)識(shí)控制點(diǎn),在線錘鋼絲的上端設(shè)滑輪和放線器。

結(jié)構(gòu)垂直度的控制:在滑模施工中,影響結(jié)構(gòu)垂直度的因素很多。諸如操作平臺(tái)上的荷載分布不均勻,造成承力桿的負(fù)荷不一,致使結(jié)構(gòu)向荷載大的一方傾斜;千斤頂產(chǎn)生升差后未及時(shí)調(diào)整,操作平臺(tái)不能水平上升;操作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)剛度差,使平臺(tái)的水平度難以控制;澆筑混凝土不均勻,發(fā)生偏移;承力桿布置不均勻或不垂直以及滑升模板受風(fēng)力、日照的影響等。為了控制結(jié)構(gòu)的垂直度,除應(yīng)采取一些針對(duì)性的預(yù)防措施外,在施工中還應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè),發(fā)現(xiàn)水平偏移后及時(shí)采取糾偏措施。在糾正結(jié)構(gòu)垂直度偏差時(shí),應(yīng)徐緩進(jìn)行,避免出現(xiàn)硬彎。

糾正垂直度偏差的方法采用平臺(tái)傾斜法(又稱調(diào)整高差控制法)。其原理是:當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)向某側(cè)位移的垂直偏差時(shí),操作平臺(tái)的同一側(cè)一般會(huì)出現(xiàn)負(fù)水平偏差,據(jù)此應(yīng)將該側(cè)的千斤頂升高,使該側(cè)的操作平臺(tái)高于其它部位,產(chǎn)生正水平偏差;然后繼續(xù)澆筑混凝土并使操作平臺(tái)傾斜滑升一段高度,其垂直偏差即可逐步得到糾正;至結(jié)構(gòu)垂直度恢復(fù)正常時(shí),再將操作平臺(tái)水平上升。對(duì)于糾偏時(shí)千斤頂需要的高差,可預(yù)先在承力桿上做出標(biāo)志(可通過抄平拉斜線),最好采用限位調(diào)平器控制千斤頂高差。需要注意的是,采用該方法糾正垂直度偏差時(shí),操作平臺(tái)的傾斜度應(yīng)控制在1%之內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

溫泉水電站深孔泄洪洞閘井處地形狹窄,邊坡巖石破碎,閘井高度大,給施工帶來了較大的困難。采用液壓滑模工藝進(jìn)行深閘豎井混凝土施工,即加快了施工進(jìn)度,又保證了安全文明施工,還減少了施工程序和施工難度,取得良好效果。