滑模技術(shù)在調(diào)壓井混凝土施工中的應(yīng)用

李奇 李影 張曉龍

（吉林市水利水電勘測設(shè)計研究院 吉林省吉林市 132013)

1 概述

調(diào)壓室豎井?dāng)嗝鏋閳A形，上部為調(diào)壓井大井——調(diào)壓井，開挖直徑為14.1m，井高42.95m，襯砌后直徑 12.5m，頂部高程 1798.15m，底部高程1755.2m。調(diào)壓井下部接調(diào)壓井小井——阻抗連接管，阻抗連接管開挖直徑 5.0m，井高 21.25m，襯砌后直徑 3.4m，頂部高程 1755.2m，底部高程1733.95m。調(diào)壓井及阻抗連接管襯砌混凝土強度等級均為 C25W8，共 1946m3，鋼筋制安 104.4t。為確保調(diào)壓井施工質(zhì)量、縮短施工工期，經(jīng)方案比選采用滑模施工技術(shù)進行調(diào)壓井及阻抗連接管襯砌施工。調(diào)壓井與阻抗連接管滑模施工方法相同，此處以調(diào)壓井滑模為例進行闡述。施工首先制作阻抗連接管模體，由于阻抗連接管模體較小，故采用整體制作吊裝的施工方法，加快了施工進度。待阻抗連接管混凝土施工完成后將其內(nèi)部支撐系統(tǒng)尺寸加大制作調(diào)壓井滑模體，節(jié)約了調(diào)壓井滑模制作的成本，調(diào)壓井及阻抗連接管具體模體形式詳見圖1～4。

2 施工布置

（1)在調(diào)壓井上井口設(shè)置一個提升架，將鋼筋用鋼絲繩捆綁牢固后采用一臺 5t慢速卷揚提升鋼絲繩完成鋼筋的運輸。

（2)沿井壁安裝好動力、照明、信號電纜及養(yǎng)生水管等線路的敷設(shè)，確保生產(chǎn)需要，線路可通過井壁錨桿固定。

（3)在井口和模體上分別設(shè)置一臺對講機用于井內(nèi)上、下人員通訊，同時設(shè)置一臺電鈴，用于提示下料和鋼筋運輸。

（4)從調(diào)壓井上井口沿井壁安裝一道φ219的鋼管作混凝土溜管，同時在溜管每隔20m安裝一個My-box緩降器，防止混凝土在下落過程中骨料分離，下部安裝約3m長的竹節(jié)管。溜管的安裝利用井口卷揚牽引鋼絲繩完成，溜管之間連接要牢固，且每節(jié)下料管必須與牽引鋼絲繩用卡扣牢固連接。

3 滑模結(jié)構(gòu)設(shè)計

調(diào)壓井滑模共由模板及支撐系統(tǒng)、液壓爬升系統(tǒng)和混凝土下料系統(tǒng)三部分組成，其中模體分上、中、下三層平臺，上層平臺為鋼筋平臺，中層為澆筑平臺，下層為抹面平臺，模體總重為26.316t。

3.1 模板及支撐系統(tǒng)

整個模體采用水平布置，面板部分為圓柱形筒形結(jié)構(gòu)，模板高1.5m，采用P3015鋼模板拼裝而成，依靠上下兩道圍圈支撐，圍圈采用 20#槽鋼彎制而成，面板部分主要依靠鋼模板自身剛性抵抗混凝土側(cè)壓力不變形。為保證模體滑升順利，在模體制作時，在設(shè)計結(jié)構(gòu)尺寸基礎(chǔ)上，筒模頂口直徑應(yīng)比底口大5mm，讓模體呈倒錐形，以利于滑升。

面板內(nèi)部采用 16#工字鋼做輻射梁，形成支撐系統(tǒng)，同時形成澆筑平臺，上部滿鋪 3mm厚花紋鋼板。支撐系統(tǒng)與提升架焊接連接，兩層支撐系統(tǒng)之間采用14a槽鋼焊接連接，形成模體的支撐體系?？紤]調(diào)壓井滑模體積較大，將整個模體分上下兩層制作，運至施工作業(yè)面再現(xiàn)場組裝。

澆筑平臺下部為抹面平臺，距離模體底部1.9m。抹面平臺采用Φ25鋼筋制作，上部滿鋪5cm厚跳板。考慮到調(diào)壓井底部第一層混凝土施工時不能直接安裝抹面平臺，將抹面平臺制作成體積較小的框架結(jié)構(gòu)，待模體起滑2m后再與模體焊接連接。

圖1 阻抗連接管模體結(jié)構(gòu)圖

圖2 阻抗連接管模體結(jié)構(gòu)圖

3.2 液壓爬升系統(tǒng)

模體爬升系統(tǒng)主要由提升架、液壓穿心式千斤頂和液壓操控臺組成，其中提升架由橫梁和立桿組成，兩根橫梁為一組，中間夾立桿焊接連接，立桿與模體主體結(jié)構(gòu)焊接，分別連接圍圈和輻射梁，利用提升架將模體的支撐系統(tǒng)和面板部分連接成一個整體。液壓穿心式千斤頂型號為HY-100型，采用螺栓固定于提升架橫梁上，千斤頂中心位于環(huán)形襯砌鋼筋外側(cè)，通過高壓油管與液壓操控臺相連，通過液壓操控臺開關(guān)油路來控制千斤頂?shù)呐郎?。液壓千斤頂依靠爬升腳手架鋼管上升，千斤頂上升帶動提升架上升，從而帶動整個模體上升，最終實現(xiàn)模體滑升的目的。根據(jù)提升能力要求，經(jīng)計算，調(diào)壓井滑模采用24個6t千斤頂?shù)乳g距布置于模體周圍。

圖3 調(diào)壓井模體結(jié)構(gòu)圖

圖4 調(diào)壓井模體結(jié)構(gòu)圖

3.3 混凝土下料系統(tǒng)

在模體主平臺上利用 14#槽鋼和腳手架搭設(shè)下料平臺，在平臺上鋪設(shè)溜槽分別通向邊墻四周，另有一道溜槽與井口接到澆筑面的溜管相接，混凝土由該溜槽通過下料平臺分別與通往邊墻四周的溜槽連接，將混凝土輸送到倉面內(nèi)。溜管采用 Φ219鋼管制作，每節(jié)長度 3m，管與管之間通過套管連接，并利用邊墻錨桿焊接牢固。由于溜管在混凝土下料時易受沖擊振動，硬性連接易使焊口開裂，因此在錨桿焊接連接的基礎(chǔ)上，每節(jié)溜管均設(shè)有拉環(huán)，利用鋼絲繩將溜管拉到邊墻錨桿上，利用鋼絲繩的可伸縮性達到緩沖的作用。溜管上部設(shè)一下料口，并安裝鐵篦子，將超粒徑骨料過濾掉。

4 滑?；炷潦┕?/h2>

4.1 滑模施工準備

（1)滑模的制作與安裝

滑模體結(jié)構(gòu)在加工廠加工制作一部分，另外一部分現(xiàn)場制作和組裝，下部抹面平臺制作成單個桿件，當(dāng)模體起滑2m后，再與模體焊接。模體制作嚴格按設(shè)計圖紙及鋼結(jié)構(gòu)制作規(guī)范進行。當(dāng)模體全部安裝完畢后，將液壓控制臺就位，并將千斤頂與提升架連接固定，連接千斤頂與控制臺之間的油管，完成控制臺電路系統(tǒng)的連接，一切就緒后，進行空載荷爬升腳手架，直至腳手架底部頂?shù)降撞炕炷辽蠟橹?，自此模體一切準備就緒。

（2)測量控制放線

在井口井架上安裝垂點儀作為井筒施工的中心控制線，一旦發(fā)現(xiàn)模體出現(xiàn)偏移應(yīng)通過單獨動作某一方向的千斤頂來及時糾偏。在模體上設(shè)置一臺水準，將統(tǒng)一高程放到爬桿上，以確保各爬桿上的行程控制頂圈在同一高程上，從而確保千斤頂每次的行程高度一致。

4.2 滑模施工

綁扎鋼筋、澆筑混凝土、提升模板是滑模施工的三個主要工序，以提升模板為主導(dǎo)工序來制定滑升制度，以此控制每一施工循環(huán)時間內(nèi)綁扎鋼筋和澆筑混凝土工序的工作強度?；＿\行期間做好三大工序間的密切配合工作，做到上一道工序有力保證下一道工序，下一道工序認真檢查上一道工序。

（1)鋼筋運輸及綁扎

加工好的鋼筋由載重汽車經(jīng)調(diào)壓室交通洞、調(diào)壓室上室運至調(diào)壓井上井口，將鋼筋用鋼絲繩捆綁牢固，由卷揚系統(tǒng)將鋼筋運送到底部的鋼筋平臺上，再由人工進行鋼筋綁扎。

為滿足滑模施工進度，鋼筋全部采用綁扎搭接，搭接長度不小于35d（d為鋼筋直徑)，相鄰接頭錯開布置，鋼筋間距及保護層厚度等設(shè)計尺寸應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范和施工技術(shù)要求，具體鋼筋形式詳見設(shè)計圖紙。

（2)模體滑升及爬桿接引

模體就位后，先將模體范圍內(nèi)的鋼筋綁扎完畢，經(jīng)驗收合格后將模體內(nèi)（高 1.5m范圍內(nèi))混凝土澆筑完成，當(dāng)混凝土初凝并達到一定強度后開始滑升模體，模體每次滑升高度為 30cm，每滑升一次綁扎一層鋼筋并澆筑30cm厚混凝土，然后再進行下一次滑升。模體每滑升 3～4次就必需進行一次校正，以避免模體出現(xiàn)較大偏差。模體通過爬升爬桿滑升，爬桿每3m一節(jié)，當(dāng)滑升高度達到3m時，需將爬桿接引，兩爬桿采用對接的形式，接頭處中間放置一段40cm長的Φ38鋼管，該鋼管深入上下兩節(jié)爬桿各 20cm，通過塞焊的形式與兩節(jié)爬桿連接，并將塞焊處打磨光滑。爬桿接頭應(yīng)錯開間隔布置，錯開間距不小于 1m，同一斷面接頭數(shù)量不得超過50%。

（3)混凝土運輸及澆筑

混凝土由拌和站統(tǒng)一拌合，由8m3混凝土攪拌運輸車運至調(diào)壓井上井口，再由設(shè)在此處的混凝土泵將混凝土經(jīng)溜管和模體上部的分料裝置輸送進入倉面。

混凝土澆筑必須執(zhí)行均勻上升、對稱下料的澆筑制度，每一澆灌層的混凝土表面應(yīng)在一個水平面上，并按一定順序下料，以保證出?；炷恋膹姸却笾孪嗤?。本工程中的混凝土澆筑在澆筑平臺上完成，通過調(diào)轉(zhuǎn)下料平臺上的溜槽方向達到向邊墻四周布料的目的，下料時應(yīng)對稱下料，避免單側(cè)受力過大，造成模體位移。每層澆筑厚度控制在 30cm以內(nèi)，各層澆筑的間隔時間不大于混凝土的凝結(jié)時間，當(dāng)間隔時間超過時，按施工縫的要求進行處理?；炷敛捎貌迦胧杰涊S振搗棒振搗，振搗時必需避免直接觸及爬桿及模板等，振搗器插入下層混凝土內(nèi)的深度不得小于5cm，模體滑升時應(yīng)停止振搗。

初滑時，混凝土分層澆筑50～70cm高，待第一層混凝土強度達到 0.2～0.4Mpa（或混凝土貫入阻力達到0.30～1.05kN/cm2)時，進行1～2個千斤頂行程的提升，并對滑模裝置（包括提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、模板變形情況等)和混凝土凝結(jié)狀態(tài)進行全面檢查，當(dāng)脫模出的混凝土用手指按壓有輕微的指印和不粘手，并在滑升過程中耳聞有“沙沙”聲，說明已具備滑升條件，即可進行第二層混凝土澆筑，確定一切運行正常后，轉(zhuǎn)為正常滑升。正常滑升過程中，相鄰兩次提升的時間間隔不宜超過 1小時，日滑升高度控制在5～6m左右。

（4)模體滑升過程中的其它工作

①隨時檢查和記錄模體結(jié)構(gòu)垂直度、水平度、扭轉(zhuǎn)及結(jié)構(gòu)截面尺寸等偏差數(shù)值，并對檢查情況做交接班記錄。

②隨時檢查操作平臺結(jié)構(gòu)、支承桿的工作狀態(tài)及混凝土的凝結(jié)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時分析原因并采取有效的處理措施。

③及時將被油污染的鋼筋和混凝土處理干凈。

（5)表面修整及養(yǎng)護

混凝土表面修整是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表和保護層質(zhì)量的關(guān)鍵工序，當(dāng)混凝土脫模后，應(yīng)設(shè)專人在抹面平臺對剛出露的混凝土表面進行抹面處理，確保井身混凝土表面光滑、平整。為使脫模后的混凝土得到及時養(yǎng)護，在井口接引一條水管至抹面平臺，采用自流水對混凝土表面進行灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護以保持混凝土表面濕潤為準，不宜長時間不間斷灑水。

（6)滑?？刂?/p>

滑模中線控制：為保證結(jié)構(gòu)中心不發(fā)生偏移，利用井口型鋼架固定兩根垂線進行中心測量控制，保證模體整體位置不發(fā)生偏移。

滑模水平控制：主要利用水準在爬桿上放出統(tǒng)一高程，將千斤頂自帶的頂圈同時調(diào)到同一高度，以控制千斤頂每次的行程達到一致，也確保了各千斤頂在同一高度完成提升。

⑦ 滑模拆除

當(dāng)混凝土達到封面高度后，模體根據(jù)混凝土凝固情況繼續(xù)滑升，直至整個模體滑出混凝土表面，即完成全部澆筑施工。模體首先拆除底部的抹面平臺，然后利用卷揚系統(tǒng)將模體整體吊出井口?；Ｑb置拆除應(yīng)注意以下事項：

a.必須統(tǒng)一指揮進行，并預(yù)先編制安全措施。

b.操作人員必須配戴安全帽及安全帶。

c.拆卸的滑模部件要嚴格檢查，捆綁牢固后提出。

5 模體的受力荷載計算

5.1 模體的設(shè)計載荷

（1)模體的設(shè)計載荷包括以下幾個方面內(nèi)容：

①模體和操作平臺自重；

②施工載荷，包括施工人員、材料和機具設(shè)備的重量；

③模體與混凝土之間的摩阻力；

（2)模體和操作平臺自重

根據(jù)模體料表計算，大井模體總重26.316t。

（3)施工載荷

臺車工作人員預(yù)計13人，施工載荷按15人計算，平均每人重 100kg，施工人員總重 1.5t；施工材料主要是存放鋼筋，限定鋼筋載荷2t，其他機具主要有液壓控制臺、電焊機、設(shè)置在模體上的下料系統(tǒng)等，總重約2t，由此可得施工載荷為55KN。

（4)模體與混凝土之間的摩阻力

鋼模板與混凝土的摩阻力標準值為1.5KN/m2～3.0KN/m2。根據(jù)計算，調(diào)壓井模體鋼模板與混凝土的接觸面積為 66.45m2，取最大摩阻力標準值可得模板與混凝土的摩阻力為：F阻=3316.03=199.35KN。

5.2 牽引系統(tǒng)的設(shè)計

（1)牽引系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)遵守以下規(guī)定：

千斤頂允許承載能力為其額定承載力的 1/2～1/3倍；

（2)總牽引力的計算

調(diào)壓井總牽引力為：T=（26.316＋5.5)39.8＋199.35=511.15KN

（3)千斤頂?shù)臓恳芰?/p>

根據(jù)規(guī)范要求，穿心式千斤頂?shù)脑试S牽引能力為其額定承載力的1/2～1/3倍，調(diào)壓井模體設(shè)計采用 24臺 6t穿心式千斤頂牽引，額定承載力達到144t，允許牽引力按 1/2額定承載力計算，調(diào)壓井允許牽引力達到 72t，即達到 705.6KN，大于調(diào)壓井511.15KN的總牽引力，滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)語

本次豎井砌襯采用滑模施工取得了較好的效果。滑模施工比現(xiàn)支模板具有以下優(yōu)越性：

（1)滑升速度快，日滑升高度約 5～6m。調(diào)壓井?dāng)嗝婷娣e較大，支模工程量相對較大，而且需搭設(shè)腳手架進行鋼筋綁扎及模板支立施工。如采用現(xiàn)支模板，腳手架搭設(shè)及模板支立等工序?qū)⒄加么罅康闹本€工期，而采用滑模施工將模體提前制作完成后，僅需一次的安裝時間即可滑升到頂，節(jié)省了大量的施工時間，有效縮短了施工工期。

（2)節(jié)省了大量施工材料。采用現(xiàn)支模板將使用大量的鋼模板、支撐用木材及腳手架管，這些材料經(jīng)過多次重復(fù)使用后將有部分材料將無法再次利用，而滑模施工除了制作滑模一次用材料外不再需要增加其他材料，從而比現(xiàn)支模板節(jié)約了大量的材料費。

（3)連續(xù)性好。滑模施工可一次滑升到頂，減少了水平施工縫，且模板為整體結(jié)構(gòu)較現(xiàn)支拼裝模板混凝土表面平整度高、外觀質(zhì)量好，同時減少了缺陷處理的工作量，即縮短施工工期又節(jié)省了缺陷處理的費用。

實踐證明，在等截面、大高度，尤其是筒狀等截面豎井混凝土施工中，滑模施工具有進度快、效率高、投資小、施工質(zhì)量和安全均有保證等優(yōu)點。