【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)。