清河水庫溢洪道閘墩混凝土滑模施工工藝

劉宏強

（中國水電建設(shè)集團十五工程局有限公司，陜西 西安710065）

1 工程概況

清河水庫除險加固工程位于遼寧省鐵嶺市清河區(qū)，是遼河流域的重要水利樞紐工程之一。溢洪道位于大壩右岸，控制段為6×10.00 m 開敞式不規(guī)則實用堰，堰頂高程126 m,堰高2 m。控制段設(shè)6 扇10 m×9.5 m（寬×高）弧形工作閘門，工作閘門前設(shè)檢修門。共5 個中墩、2 個邊墩，中墩長27 m、寬2.5 m，邊墩長30 m，閘墩底高程122 m，頂高程139 m。控制段施工任務(wù)主要為自堰體以上拆除5 個中墩，自127.00 m 高程以上拆除邊墩后重建。

溢洪道在汛期擔(dān)任調(diào)洪任務(wù)，施工安排在汛末開始拆除與新建施工，在下一年汛前閘門安裝完成具備正常工作條件。

2 方案選擇

原中閘墩混凝土施工方案采用大鋼模施工，按經(jīng)驗需4 個月時間完成閘墩混凝土澆筑施工，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，其中有近3 個月時間澆筑混凝土需采取保溫措施，施工成本高，混凝土質(zhì)量難保證。為節(jié)省施工成本，確保閘墩混凝土澆筑施工進(jìn)度與質(zhì)量，項目部優(yōu)化調(diào)整施工方案，采用滑模與大鋼模結(jié)合同時施工的方案，中墩126 m 高程以上采用滑模施工（126 m 高程以下堰體影響無法使用滑模），邊墩利用大鋼模施工。共制作2 套滑模施工，1 套滑升，1套安拆，2 套交替施工，保證混凝土澆筑連續(xù)。滑模最小滑升速度為2.5 m/d，閘墩126.0 m 以上高度為13 m，6 d 能完成一個閘墩施工，滿足35 d 的工期要求。

3 拌和系統(tǒng)布置

3.1 選型與布置

按中墩滑?；俣? m/d 考慮，混凝土最大澆筑強度約202.5 m3/d。根據(jù)混凝土澆筑強度與施工經(jīng)驗，并結(jié)合現(xiàn)場情況在控制段上游距閘墩8 m 位置布置2 個混凝土拌和站，分別在2，5 號閘孔的軸線位置（在塔機工作范圍內(nèi)，可減少混凝土水平運輸），每個拌和站配備1 臺JZS750強制式拌和機。

3.2 骨料倉布置

兩個拌和站共用1 個骨料倉，布置在2 個拌和站中間，骨料倉分4 個倉，分別存放砂、粒徑5～20 mm，20～40 mm，40～80 mm 碎石。

3.3 鋼筋等材料與混凝土運輸

在2 號與5 號閘孔各布置1 臺QTZ5010 塔機，工作范圍覆蓋整個控制段，進(jìn)行鋼筋等材料與混凝土運輸。

4 滑模設(shè)計與制作

4.1 滑模設(shè)計

4.1.1 滑模裝置組成

1）模板

直墻段模板采用δ5 mm 鋼板，曲線段模板采用δ5 mm 的鋼板壓制而成,用∠50×5 mm 的角鋼作為加筋肋。豎向角鋼的間距為300 mm，并用兩道水平∠50×5 mm 的角鋼與圍圈相連。圍圈主要用來加固模板，使其成為一個整體，圍圈采用上下兩道，選用12 號槽鋼，上圍圈距模板上口300 mm，下圍圈距模板下口300 mm，上下圍圈間距650 mm，節(jié)間采用螺栓連接，上下圍圈接頭錯開并同模板接頭錯開。

2）提升系統(tǒng)

提升架是滑模與混凝土間的聯(lián)系構(gòu)件，主要用于支撐模板、圍圈、滑模盤，并且通過安裝在頂部的千斤頂支撐在爬桿上，整個滑升荷載將通過提升架傳遞給爬桿，爬桿用φ48 mm×3.5 mm 的鋼管，根據(jù)施工經(jīng)驗和常規(guī)設(shè)計，采用δ15 mm、［14 槽鋼制成“7”型提升架,采用雙［14 槽鋼制成“開”型提升架。

3）滑模盤

滑模盤分為操作盤和輔助盤。操作盤為施工的操作平臺，承受工作、物料等荷載?；Ｄｓw桁架梁作為操作盤,上鋪δ2.5 mm 的花紋鋼板。由于混凝土施工過程中側(cè)向受力較大，為確保操作盤的剛度，經(jīng)過計算選用主梁為∠80×80×8、腹桿選用∠75×75×7 的角鋼加工制作的1 000 mm×1 000 mm 復(fù)式桁架梁。

輔助盤：為養(yǎng)護、修面、預(yù)埋處理的工作平臺，采用鋼木結(jié)構(gòu)懸吊布置，沿混凝土面布置一周寬600 mm 的平臺，上鋪馬道板，用φ20 mm 圓鋼懸掛在提升架和桁架梁上。

4）液壓系統(tǒng)

選用HQ-100 型千斤頂，設(shè)計承載能力為10 000 kg，爬升行程40 mm，液壓控制臺為HY—36 型自動調(diào)平液壓控制臺，并通過高壓油管同千斤頂相連，形成液壓系統(tǒng)。

5）輔助系統(tǒng)

包括灑水養(yǎng)護、中心測量、水平測量等裝置。灑水管用膠質(zhì)軟管制成，固定在輔助盤上，沿混凝土壁均勻布孔。中心測量用重垂線，觀察模體的水平位移，在模體的3 個不同位置設(shè)3 根重垂線。水平測量利用水準(zhǔn)管理，觀察滑模盤的水平度。

4.1.2 滑模裝置千斤頂數(shù)量計算

1）滑模結(jié)構(gòu)自重。

鋼結(jié)構(gòu)，G1=25 000 kg。

2）施工荷載。

工作人員，22 人×75 kg/人=1 650 kg；一般工器具，500 kg；鋼筋、支撐桿，2 000 kg?？紤]2 倍的動力系數(shù)及1.3倍的不均勻系數(shù)，則施工荷載為G2=（1 650+500+2 000）×2×1.3=10 790 kg。

3）滑升摩擦阻力。

單位面積上的滑升摩擦阻力按照計算，同時考慮附加系數(shù)為1.5，所以整圈模板上的滑升摩擦阻力為(按每平方200 kg 計算) G3=S×200×1.5=20 160 kg。

4）豎向荷載總重。

G=G1+G2+G3=45 950 kg。

5）混凝土對模板的側(cè)壓力P。

當(dāng)采用插入式振搗器時，混凝土對模板的側(cè)壓力為

P1=r（h+0.05）

式中：r——混凝土的容重，取2 500 kg/m3；h——每層澆筑混凝土厚度，取0.6 m。

則:P1=2 500×（0.6+0.05）=1 625 kg/m2。

同時考慮澆筑混凝土?xí)r，動荷載對模板的側(cè)壓力P2=200 kg/m2。故：P=P1+P2=1 825 kg/m2。

鋼模板與混凝土的摩擦系數(shù)f 取0.4，則F=P×S×f=1 825×67×0.6×0.4=29 346 kg。

6）支撐桿（爬桿）計算。

允許承載能力：

P=3.142EJ/K（ml）2

式中：E——支撐桿的彈性模量，E=2.1×106kg/cm2；J——支撐桿的截面慣性矩，J=12.186 cm4；k——安全系數(shù)，取k=2；ml——計算長度，按0.6×1.8=1.08 m 計。

經(jīng)計算p=108 kN。

因此，支撐桿的數(shù)量（千斤頂?shù)臄?shù)量）:

n=w/cp

式中：w——支撐桿承載，w=G+F=75 296 kg；p——支撐桿允許承載能力，取5 000 kg；c——載荷不均衡系數(shù)，取0.8。

經(jīng)計算得n=19 臺。根據(jù)閘墩結(jié)構(gòu)特征選用千斤頂22臺，支撐桿22 根，可滿足提升能力要求。

4.2 滑模制作

閘墩滑模模體主桁架和提升架按設(shè)計在泄槽段底板提前進(jìn)行加工，滑模嚴(yán)格按設(shè)計要求制作后，進(jìn)行組裝調(diào)試與檢查調(diào)整。

5 滑模施工

5.1 工藝流程

在一個閘墩的滑模施工過程中，鋼筋安裝、混凝土澆筑、滑模提升等工序需相互配合，各工序流水線連續(xù)作業(yè)。工藝流程：安裝錨桿、清理驗收基面→測量放樣→滑模模體安裝→鋼筋安裝→混凝土入倉→平倉、振搗→滑?；⑹彰妗摻畎惭b→滑升到頂、拆除、轉(zhuǎn)入下個閘墩。

5.2 測量放樣

采用全站儀測量放樣閘墩結(jié)構(gòu)邊線與模體安裝高程，特別是墩尖、墩尾、閘門槽等特殊點，用紅漆在下部已澆筑混凝土面上標(biāo)識控制點，用來控制模體組裝和校正。

5.3 模體安裝

當(dāng)閘墩126 m 高程以下混凝土施工完成且具備滑模安裝條件后，安裝桁架支承平臺,支承平臺即用∠50×5 mm角鐵在混凝土面每間隔1.5 m 焊接固定而成，伸出閘墩邊線1.2 m，確保水平。支撐平臺安裝完成后，將桁架梁利用70 t 汽車吊放到支承平臺上，按控制點調(diào)整固定，再進(jìn)行鋼模板安裝，然后依次安裝提升架、千斤頂及爬桿。

千斤頂安裝前，進(jìn)行試驗編組，耐壓120 kg/cm2，5 min 不滲不漏，行程調(diào)整等，因施工用千斤頂需經(jīng)常檢修，需備用如簧、上卡頭、排油彈簧、滑塊密封圈、卡環(huán)、下卡頭等附件。

5.4 鋼筋安裝

為了節(jié)省時間不影響滑模施工，保證滑升連續(xù)，豎向φ28 mm 鋼筋連接采用直螺紋套筒連接方式，水平鋼筋采用綁扎連接，鋼筋安裝超前混凝土30 cm。

5.5 混凝土澆筑

5.5.1 混凝土入倉

混凝土采用在拌和機出料口搭設(shè)溜槽至混凝土吊罐，由塔機吊罐入倉。

5.5.2 滑?；?/p>

進(jìn)行第一個閘墩混凝土澆筑，采用分層對稱澆筑，分層厚度30 cm，按以下6 個步驟控制進(jìn)行：第1 層同常規(guī)施工一樣，先在基面澆筑2～3 cm 厚同標(biāo)號砂漿，第2 層按層厚30 cm 澆筑混凝土，澆筑兩層混凝土厚度達(dá)到60～70 cm時，進(jìn)行第一次滑升，滑升高度3～6 cm，檢查脫?；炷聊淌欠窈线m，第4 層澆筑（即混凝土厚度為90～100 cm）后滑升6 cm，澆筑第5 層后再滑升12～15 cm，第6 層澆筑后滑升20 cm，若無異?，F(xiàn)象，便可進(jìn)行正常澆筑和滑升。

滑模的初次滑升要緩慢進(jìn)行，并在此過程中，對液壓裝置、模板結(jié)構(gòu)以及有關(guān)設(shè)施在負(fù)載情況下作全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，待一切正常后方可進(jìn)行正?；?。施工轉(zhuǎn)入正?；龝r，盡量保持連續(xù)作業(yè)，由專人觀察脫?；炷帘砻尜|(zhì)量。該工程每次滑升間隔2 h，每次滑升高度20 cm，每天滑升高度控制在2.4 m 左右。

脫模的混凝土面無流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺并能壓出1 mm 左右的指印，能用抹子抹光。脫模后立即用鋼模在混凝土表面用原漿壓實壓光，需3～4 遍。在輔助盤上繞閘墩一圈布置灑水管，隨著滑模滑升對脫?；炷撩婕皶r進(jìn)行灑水養(yǎng)護。

5.5.3 混凝土振搗

閘墩中間部位采用φ70 插入式振搗棒振搗，模板附近用φ30 振搗棒振搗，振搗棒不能觸碰模板、鋼筋及預(yù)埋件。

5.5.4 測量控制

采用懸掛重垂線的方式，在兩墩頭中心位置及兩邊門槽位置各懸吊一根垂線，以檢測整個模體的偏移及扭轉(zhuǎn)。利用千斤頂同步性進(jìn)行水平控制與糾偏，確保模體垂直滑升，采用全站儀跟蹤檢查。

5.5.5 滑模拆除

滑?；猎O(shè)計高程時，將滑?；眨褍蓚€桁架梁上的連接螺栓拆掉使模體分解成四部分，利用2 臺70 t 汽車吊分塊吊拆至另一個閘墩組裝。

5.5.6 ?；胧┘笆┕たp處理

滑模施工需連續(xù)進(jìn)行，因結(jié)構(gòu)需要或意外原因?；瑫r，采取?；胧?，混凝土停止?jié)仓螅扛?5 min，滑升1～2 個行程，直至混凝土與模板不再粘結(jié)。由于?；斐傻氖┕たp，按水工施工規(guī)范要求處理。

5.5.7 滑模施工中易出現(xiàn)的問題及處理措施

滑模的施工中易出現(xiàn)的問題有：滑模體傾斜、滑模體平移、扭轉(zhuǎn)、模體變形、混凝土表觀缺陷、爬桿彎曲等，其產(chǎn)生的原因在于千斤頂工作不同步，荷載不均勻，混凝土澆筑不對稱，糾編過急等。因此，在施工過程中加強觀測檢查工作，確保良好運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

1）糾偏。利用千斤頂高差自身糾偏，糾偏不能操之過急，以免造成混凝土表面拉裂、死彎、滑模變形，爬桿彎曲等事故發(fā)生。

2）爬桿彎曲。爬桿彎曲時，采用加焊鋼筋或斜支撐，彎曲嚴(yán)重時，切斷爬桿，重新接長后再與下部爬桿焊接，并加焊“人”字型斜支撐。

3）模板變形處理。對部分變形較小的模板，采用撐桿加壓復(fù)原，變形嚴(yán)重時，將模板拆除修復(fù)。

6 混凝土溫度控制

當(dāng)?shù)?0月份溫度變化很大，10月初最高溫度28 ℃，10月底最低溫度零下6 ℃，閘墩混凝土澆筑時分別采用了降溫與保溫措施。

6.1 降溫措施

降溫采用通常做法，選用中熱水泥、三級配、骨料倉噴水降溫，灑水管安裝在輔助盤上，隨著滑模上升及時進(jìn)行養(yǎng)護，用無紡布包裹閘墩。

6.2 保溫措施

最后10 d 氣溫較低屬于低溫季節(jié)澆筑混凝土，采取了保溫措施：1）用炭火加熱拌和用水，水溫不超過60 ℃；2）閘墩混凝土滑模澆筑施工時，采用在滑模模體外側(cè)懸掛彩條布和碘鎢燈保溫加熱的措施，彩條布隨滑模滑升而滑升；3）每個閘墩混凝土澆筑完成后，立即采用棉被包裹混凝土。棉被采用雙層工業(yè)毛氈棉被，根據(jù)閘墩體型定做，方便安裝。

7 結(jié) 語

5 個中墩用滑模施工完成后，邊墩還未完成，經(jīng)過改裝進(jìn)行了左邊墩9 m 高度的施工，滑?；偵?4 m，澆筑混凝土5 060 m3。2012年10月1日開始至11月5日滑模施工結(jié)束，澆筑一個閘墩只需6 d 時間，為常規(guī)模板施工時間的1/3 左右，大大縮短了工期，降低了混凝土冬季低溫施工費用，節(jié)省成本；混凝土連續(xù)施工無施工縫，閘墩整體性好；不需要再處理鋼筋對拉絲與模板縫等，閘墩表面光滑、平整、顏色均勻統(tǒng)一。經(jīng)過施工證明，該工程滑模施工的設(shè)備配置、運輸、施工工藝等都是經(jīng)濟、合理、成功的，為類似工程施工提供了施工技術(shù)借鑒及經(jīng)驗，適合嚴(yán)寒地區(qū)每年有效施工期短以及除險加固等工期緊的工程施工，值得應(yīng)用推廣。