滑模在燕山水庫(kù)調(diào)壓井襯砌中的應(yīng)用

【摘要】為了提高工作效率，降低施工成本，在河南省燕山水庫(kù)調(diào)壓井襯砌工程中，采用了滑模襯砌技術(shù)，該技術(shù)具有連續(xù)性好，進(jìn)度快、無(wú)施工縫、外觀質(zhì)量好，周轉(zhuǎn)材料少等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程施工中取得了很好的效果。

【關(guān)鍵詞】燕山水庫(kù)；滑模；應(yīng)用

1、概述

燕山水庫(kù)電站調(diào)壓室位于輸水洞樁號(hào)0+253.52∽0+260.52處，形狀為圓筒形，底部與輸水洞相貫，高49.003m（底部高程89.017m，頂部高程138.02m），開(kāi)挖斷面直徑11.7m，襯砌后斷面直徑10m。由于傳統(tǒng)的搭腳手架施工方法雖然簡(jiǎn)單、成熟，但是施工工期長(zhǎng)、人工費(fèi)用高、安全隱患大，周轉(zhuǎn)材料用量大。經(jīng)過(guò)和業(yè)主、監(jiān)理溝通，針對(duì)豎井的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定采用拉升式滑模。

2、滑模的特點(diǎn)

滑模的特點(diǎn)是在澆筑過(guò)程中模板的面板緊貼混凝土面滑動(dòng)，以適應(yīng)混凝土連續(xù)澆筑的要求。這樣避免了立模、拆模工作，提高了模板利用率，同時(shí)省掉了接縫處理工作，使混凝土表面平整光潔，增加建筑物的整體性。傳統(tǒng)滑模通過(guò)圍囹和提升架與主梁連接，再由支承桿套管與支承桿相連。由千斤頂向上滑升。通過(guò)調(diào)坡絲桿調(diào)節(jié)模板傾斜坡度，通過(guò)微調(diào)絲桿調(diào)整準(zhǔn)確定位模板，而收分拉桿和收分千斤頂則是完成模板收分的設(shè)施。

3、滑模在本工程中的應(yīng)用

根據(jù)本工程特點(diǎn)，調(diào)壓井混凝土襯砌滑模采用液壓調(diào)平單面壓爬式，整個(gè)模體設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)，加工的滑模體不僅要滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，而且要便于加工和操作。具體方案為調(diào)壓室下部10m采用泵送入倉(cāng)，上部采用流管入倉(cāng)。具體施工方法如下：

（1）滑模采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證模體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?；？刂撇捎肶KT-36液壓自動(dòng)調(diào)平控制臺(tái)，配套選用HM-100型液壓千斤頂。

（2）砼供應(yīng)采用拌和站集中供料，6m3罐車(chē)運(yùn)輸，混凝土輸送至調(diào)壓井底板或滑模操作盤(pán)，通過(guò)輸送泵或溜槽分層入倉(cāng)。

（3）材料、人員上下采用在井身布置的安全通道，在滑模操作盤(pán)禁止運(yùn)輸人員。

（4）滑模施工中，井上下通訊利用對(duì)講機(jī)聯(lián)系。

3.1 滑模模體設(shè)計(jì)

本工程滑模模板采用定型鋼模板， 為了便于脫模，模板按一定錐度設(shè)計(jì)，上下口相差2mm?；ｓw采用液壓調(diào)平單面壓爬式，整個(gè)模體設(shè)計(jì)為鋼結(jié)構(gòu)，滑模裝置主要由模板、圍圈、操作盤(pán)、提升架、支撐桿液壓系統(tǒng)等部分組成，模板、圍圈、工作盤(pán)、提升架等構(gòu)件間均為焊接連接。

模板：作為混凝土成型的模具，模板質(zhì)量的好壞直接影響著脫模后混凝土的成型及表觀質(zhì)量，為了保證砼的外觀質(zhì)量，模板采用300×1500mm型組合鋼模板，用 63×6角鋼作筋肋，為了便于脫模，模板按一定錐度設(shè)計(jì)，上下口相差2mm。

圍圈及桁架：圍圈主要用來(lái)支撐和加固模板，使模板形成一個(gè)整體，根據(jù)參考資料及測(cè)壓力計(jì)算，圍圈采用[12槽鋼，上下各布置兩道將模板連接成鋼結(jié)構(gòu)體，上道圍圈距模板上口20cm，下道圍圈距模板下口10cm。圍圈與模板的連接采用50×5mm角鋼焊接。桁架梁主筋采用80×8角鋼，主肋采用63×6角鋼，斜肋均采用50×5角鋼。

提升架：提升架是滑模與混凝土之間的聯(lián)系構(gòu)件，主要用于提升滑模體，支撐模板體及滑模工作盤(pán)，夾固桁架梁，避免滑模體變形等作用。提升架通過(guò)安裝在其橫梁上的千斤頂支撐在爬桿上，整個(gè)滑升荷載通過(guò)提升架傳遞給爬桿，爬桿采用ф48×3.5m焊管。

提升架采用 “ F ” 型提升架，高3m， 其主梁采用[18 a 槽鋼，千斤頂?shù)鬃鶠?4mm鋼板，筋板為10mm鋼板。

工作盤(pán)：工作盤(pán)是滑模的主要受力構(gòu)件之一，也是滑模施工的主要工作場(chǎng)地，工作盤(pán)各構(gòu)件除滿(mǎn)足強(qiáng)度要求處，還應(yīng)有足夠的剛度。工作盤(pán)支撐在提升架的主體豎桿件上，通過(guò)提升架與模板連接成一體，并對(duì)模板起著橫向支撐作用。工作盤(pán)平面設(shè)置與上圍圈上平面一致，盤(pán)面用δ50mm木板鋪平，為防止工作盤(pán)向下墜物，盤(pán)面必須鋪筑密實(shí)，并保持清潔。

輔助盤(pán)：為便于施工人員隨時(shí)檢查脫模后的混凝土質(zhì)量，及時(shí)修補(bǔ)混凝土表面缺陷，以及及時(shí)對(duì)混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，在工作盤(pán)下方2.5m處懸掛一輔助盤(pán)，輔助盤(pán)采用50×5角鋼組成，寬0.7m，用δ50mm木板鋪密實(shí)，用Φ16鋼筋懸掛于桁架梁和提升架下。

支撐桿：支撐桿（即爬桿）的下端埋在混凝土內(nèi)，上端穿過(guò)液壓千斤頂?shù)耐ㄐ目?，承受整個(gè)滑模荷載，并代替一根豎向鋼筋存留在混凝土內(nèi)。選用Φ48×3.5mm鋼管作為支撐桿，經(jīng)過(guò)計(jì)算，其承載力及穩(wěn)定性符合要求。

液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)由YKT - 36型液壓控制臺(tái)、HM - 100型液壓千斤頂、油管及其他附件組成，千斤頂沿圓周方向均勻布置，該液壓系統(tǒng)設(shè)置有同步器，可以保證壓力傳遞的同一性。組裝前必須檢查管路是否通暢，耐壓是否符合要求，有無(wú)漏油等現(xiàn)象，若有異常，及時(shí)排除。

灑水管：為使用脫模后的混凝土及時(shí)得到良好養(yǎng)護(hù)，在輔助盤(pán)上固定一周 50mm塑料管，在此管朝向混凝土壁面一側(cè)打若干小孔，高壓水管與此管用三通接頭相通，向此管供水，對(duì)需要養(yǎng)護(hù)的混凝土進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

3.2 滑模荷載分析計(jì)算

3.2.1 滑模結(jié)構(gòu)自重

鋼結(jié)構(gòu)： 18T

木板 ： 7.5m3 ×0.8=6T

G 1 =24T

3.2.2 施工荷載

工作人員 ： 20×75kg/人 =1.5T

一般工具 ： 1.0T

鋼筋及支撐桿 ： 3.5T

G 2 =1.5T+1.0T+3.5T=6T

3.2.3 滑升摩阻力

單位面積上的滑升摩阻力按200 kg計(jì)算，同時(shí)考慮附加系數(shù) 1.2

G 3 = 1.2×1.5m×32m×200kg/m 2 =12（T）

豎向荷載

G 1 + G 2 + G 3 = 24+6+12=42T

3.2.4 支撐桿（爬桿）計(jì)算

允許承載能力：P=3.14 2 EI/K（ul）2

E-支撐桿彈性模量，E=2.1×10 6 kg/cm 2

II 支撐桿的截面慣性矩，I=11.35cm 4

K-安全系數(shù)， K=2 ，Ul-計(jì)算長(zhǎng)度，按Ul=1.20m

P=3.14 2 ×2.1×10 6 ×11.35/[2×（1.2）2 ] =8.16（T）

取支撐桿承載能力P=6T；

支撐桿數(shù)量（千斤頂數(shù)量）： n=w/cp

C-載荷不均衡系數(shù)，取C=0.8；

N=42T/0.8×6T=9（ 臺(tái) ）

采用10T的千斤頂，取千斤頂 12 臺(tái)，可滿(mǎn)足要求。

3.3 滑模施工

3.3.1 施工前準(zhǔn)備

施工前必須做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，其中包括混凝土泵管及溜槽布置；模體和液壓系統(tǒng)準(zhǔn)備；砼倉(cāng)面的清理；測(cè)量放線工作；滑模組裝調(diào)試；井內(nèi)通訊、照明、動(dòng)力系統(tǒng)準(zhǔn)備。為滑模驗(yàn)收開(kāi)盤(pán)做好準(zhǔn)備。

3.3.2 滑模制作與安裝

滑模安裝前，在調(diào)壓井井口安裝起吊天輪架和卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)頂部搭設(shè)雨棚，滑模由專(zhuān)業(yè)廠家加工，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將模體組件吊至調(diào)壓井底板進(jìn)行組裝，組裝前，先用全站儀找出調(diào)壓室的中心，以調(diào)壓室的中心作為中心進(jìn)行組裝，組裝完成后，檢查滑模尺寸、縫隙是否符合要求，各個(gè)焊接點(diǎn)是否焊接牢固，經(jīng)檢查，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合水工砼模板制作安裝施工規(guī)范要求，且安全性能可靠的情況下，驗(yàn)收通過(guò)后方可進(jìn)行下步工序。

滑模自調(diào)壓室底部高程89.017m開(kāi)始起滑，底部與隧洞兩端接頭處采用加工的木模拼接，拼接接頭縫應(yīng)緊密，接頭縫采用雙面膠帶密封。

3.3.3 鋼筋綁扎

滑模施工的特點(diǎn)是鋼筋綁扎、混凝土澆筑、滑模滑升平行作業(yè)，連續(xù)進(jìn)行。模板定位檢查完成后，即可進(jìn)行鋼筋的安裝，鋼筋在加工廠制作好后，用汽車(chē)運(yùn)至調(diào)壓室頂部，鋼筋運(yùn)至作業(yè)面采用5T卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)輸，用10cm的槽鋼加工一工作盤(pán)，工作盤(pán)底部及四周用長(zhǎng)木板鋪設(shè)，加工好的鋼筋放入工作盤(pán)后，用卷?yè)P(yáng)機(jī)配合人工運(yùn)至作業(yè)面（底部可直接從平洞運(yùn)輸），起滑時(shí)的鋼筋綁扎從模板底部一直綁扎至提升架橫梁下部，之后，采用邊滑升邊綁扎鋼筋的作業(yè)方式，鋼筋綁扎超前混凝土30cm左右，每次綁扎時(shí)主筋的綁扎長(zhǎng)度為4.5m，為減少鋼筋作業(yè)時(shí)間，主筋采用套管連接。鋼筋綁扎嚴(yán)格按照水工砼施工規(guī)范（SDJ-82）及施工圖紙要求進(jìn)行，每根爬桿代替一根豎向主筋，千斤頂下爬桿同環(huán)向鋼筋焊接加固，焊接時(shí)，電焊機(jī)放置在工作盤(pán)上，綁扎環(huán)向鋼筋時(shí)，將環(huán)向鋼筋與爬桿點(diǎn)焊在一起，砼澆筑中，要保證至少有一層環(huán)形筋露出澆筑面。爬桿接頭在同一水平面內(nèi)不超過(guò)1/4。為確保模體安全爬升，要求爬桿平整無(wú)銹皮，當(dāng)千斤頂滑升至距爬桿頂端小于350mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)接長(zhǎng)爬桿，接頭對(duì)齊焊接，焊接不平處用角磨機(jī)磨平，待千斤頂爬過(guò)爬桿接頭時(shí)，再對(duì)接頭焊接加固，焊接接頭按規(guī)定進(jìn)行抽檢試驗(yàn)。

3.3.4 砼澆筑

混凝土入倉(cāng)方式及人員上下工作盤(pán)：調(diào)壓室下部10m采用泵送入倉(cāng)，上部采用流管入倉(cāng)。采用泵送入倉(cāng)時(shí)，自調(diào)壓室底板搭設(shè)鋼管支撐，泵管固定在鋼管支撐上。采用流管入倉(cāng)時(shí)，流管末端用繩索固定在井壁的錨筋上，混凝土罐車(chē)運(yùn)輸混凝土至調(diào)壓室頂部現(xiàn)場(chǎng)，再通過(guò)溜槽送入流管入倉(cāng)，流管固定在調(diào)壓室孔口上方。流管采用直徑為200mm的鋼管，為減小砼對(duì)倉(cāng)面的沖擊力和離析現(xiàn)象，流管下部連接一定數(shù)量的錐形漏斗，且距離倉(cāng)面4m左右設(shè)置緩沖器（詳見(jiàn)流管布置圖）。流管隨滑模體滑升而不斷拆除。

混凝土澆筑采用分層對(duì)稱(chēng)澆筑，插入式振搗碎棒振搗，分層厚度不大于30cm，振搗時(shí)，振搗棒不得與支撐桿、灌漿管及滑模體接觸，滑?；龝r(shí)，禁止振搗。混凝土的滑升根據(jù)澆筑溫度適當(dāng)調(diào)整，混凝土初次澆筑和模板的初次滑升，嚴(yán)格按以下六個(gè)步驟進(jìn)行：先鋪筑一層砂漿，第一次澆筑10cm厚的半骨料混凝土，接著按分層厚度不大于30cm澆筑第二層，厚度達(dá)到70cm時(shí)，開(kāi)始滑升3～6cm，檢查脫?；炷聊淌欠窈线m，第四層澆筑后滑升6cm，繼續(xù)澆筑第五層又滑升12cm～15cm，第六層澆筑后滑升20cm，若無(wú)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(guò)程中，對(duì)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(wèn)題及時(shí)處理，待一切正常后方可進(jìn)行正?；?。

施工轉(zhuǎn)入正常滑升時(shí)，應(yīng)保持連續(xù)作業(yè)，由專(zhuān)人觀察脫?；炷帘砻尜|(zhì)量，以確定合適的滑升時(shí)間和滑升速度，正常日滑升3.0m左右。

混凝土澆筑前應(yīng)做混凝土凝結(jié)試驗(yàn)，應(yīng)控制凝固時(shí)間為6～8小時(shí)。為保證混凝土順利入倉(cāng)，要求混凝土和易性好，采用泵送砼配合比，坍落度控制在15cm～18cm，脫模后的混凝土面應(yīng)無(wú)流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺(jué)并能壓出1mm左右的指印，能用抹子抹光。

為減少混凝土氣泡的形成，保證混凝土外觀質(zhì)量，我們采取的措施有：

（1）選擇合理級(jí)配，粗細(xì)骨料搭配適中，降低水灰比；

（2）采用二次振搗法進(jìn)行振搗；

（3）模板面刷脫模劑，要求涂抹均勻但不宜涂的太多太厚。

3.5 表面修整及養(yǎng)護(hù)

當(dāng)混凝土脫模后，立即進(jìn)行表面修整，用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補(bǔ)，如表面平整亦可不做修整。

3.6 滑模模體拆除

滑?；粮叱?38.02m后，停止?jié)擦?，逐步滑空。利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將滑模吊離進(jìn)口，人工對(duì)稱(chēng)拆除。

4、結(jié)束語(yǔ)

滑模技術(shù)的應(yīng)用是我局在燕山水庫(kù)續(xù)隧洞鋼模臺(tái)車(chē)襯砌后采用的又一項(xiàng)新技術(shù)。豎井采用滑模技術(shù)后，日滑升3.0～5.0m左右，豎井施工工期為2007年9月5日～2007年9月20日，工期為16天，比合同工期縮短了84天，減低了施工成本，混凝土外觀質(zhì)量得到了保證，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，得到了業(yè)主和監(jiān)理部的一致好評(píng)。