苗尾水電站沖沙兼放空洞閘門井滑框翻模施工技術(shù)研究

燕如生　李漢濤

摘 要：水電工程深井高塔閘門井因體型復(fù)雜、插筋多等因素的影響，滑模施工受到限制，而傳統(tǒng)的組合鋼模3m分層澆筑施工，耗時(shí)長(zhǎng)、工效低，施工速度慢、成本大，施工進(jìn)度難以滿足工期要求，而且施工質(zhì)量、安全皆不能得到有效的保證。本文針對(duì)深井高塔水工閘門井施工難題提供了一種新型滑框翻模施工技術(shù)，為今后類似工程的施工具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：閘門井；滑框翻模；技術(shù)研究

1.工程概況

苗尾水電站沖沙兼放空洞閘門井從沖沙兼放空洞底部EL.1332.5m至塔頂EL.1414.8m總高度為82.3m，閘門井內(nèi)從上游至下游依次布置有檢修閘門門槽、事故閘門門槽及通氣孔，檢修閘門及事故閘門門槽兩側(cè)沿豎向均布置有二期混凝土插筋。閘門井EL.1369.5m以下為地下豎井結(jié)構(gòu)，EL.1369.5m以上為大體積混凝土塔體結(jié)構(gòu)，豎井開(kāi)挖斷面為13.8m×12.7m（矩形斷面），屬于典型的深井高塔水工閘門井結(jié)構(gòu)。

為滿足電站防洪度汛要求，2014年5月31日前沖沙兼放空洞閘門井混凝土必須從EL.1348m澆筑至EL.1386m，按工期安排40天內(nèi)需完成38m混凝土澆筑，如果采用傳統(tǒng)的組合鋼模板3m分層澆筑施工，耗時(shí)長(zhǎng)、工效低，施工速度慢、成本大，施工進(jìn)度無(wú)法滿足工期要求，而且施工質(zhì)量、安全皆不能得到有效的保證。同時(shí)該閘門井門槽體型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、門槽外露插筋埋件多、塔體施工面積大、下部豎井（可連續(xù)澆筑）與上部塔體（需分層澆筑）整體施工差異大、工程質(zhì)量要求高，采用常規(guī)滑模施工也無(wú)法滿足施工要求。技術(shù)人員經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究和方案比較，決定閘門井EL.1348.0m～EL.1369.5m豎井段混凝土采用滑框翻模連續(xù)施工技術(shù)，施工段長(zhǎng)度為21.5m。

2.滑框翻模技術(shù)原理

滑框翻模施工技術(shù)是在常規(guī)滑模施工技術(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化研究的一種新型施工技術(shù)，首先根據(jù)閘門井結(jié)構(gòu)特征（體型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外露埋件多、施工面積大、下部豎井與上部塔體施工差異大）進(jìn)行滑框翻模框架系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、分料系統(tǒng)及提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)，再由加工廠按設(shè)計(jì)加工制作，最后在施工現(xiàn)場(chǎng)組裝調(diào)試完成后投入運(yùn)行。

閘門井滑框翻模施工過(guò)程中，模板框架系統(tǒng)在液壓千斤頂及倉(cāng)內(nèi)預(yù)埋爬桿的作用下向上滑升，滑升過(guò)程中模板與混凝土之間不產(chǎn)生滑動(dòng)，而是模板與滑桿之間相對(duì)滑動(dòng)，即只滑框不滑模。當(dāng)滑桿隨圍圈滑升時(shí)，模板附著于新澆筑的混凝土表面而留在原位，待底層混凝土達(dá)到脫模強(qiáng)度后，滑桿向上滑升一層模板高度，人工拆除底層模板，模板清理后翻轉(zhuǎn)至頂層使用，依此進(jìn)行循環(huán)操作即可達(dá)到混凝土連續(xù)澆筑的目的。

3.滑框翻模施工技術(shù)

3.1 滑框翻模系統(tǒng)設(shè)計(jì)

滑框翻模系統(tǒng)根據(jù)閘門井結(jié)構(gòu)特征按模塊化分系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由框架系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、分料系統(tǒng)及提升系統(tǒng)組成。

（1）框架系統(tǒng)

滑框翻?？蚣芟到y(tǒng)自上而下由分料平臺(tái)、主平臺(tái)、提升架、圍圈、滑桿、輔助平臺(tái)、懸吊平臺(tái)組成。

分料平臺(tái)布置在主平臺(tái)上，主要用于分料系統(tǒng)的布置及鋼筋等施工材料的臨時(shí)堆放；主平臺(tái)是結(jié)構(gòu)體系的核心，作為液壓千斤頂?shù)某辛c(diǎn)，是承載其他各部分機(jī)構(gòu)、構(gòu)件的受力載體，也是施工時(shí)主要操作平臺(tái)，可綁扎鋼筋、混凝土入倉(cāng)振搗，同時(shí)也是液壓千斤頂及液壓泵站集中操作的工作平臺(tái)，平臺(tái)由梁、 三角斜桿及鋪板等主要構(gòu)件組成；提升架頂面與主操作平臺(tái)梁底連接，側(cè)面與各層圍圈連接，用于提升主平臺(tái)以下框架部分；圍圈主要用來(lái)將提升架連成整體形成框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)固定滑桿，是閘門井澆筑體型的有力保證；滑桿作為框架系統(tǒng)與模板間的相對(duì)滑升結(jié)構(gòu)，豎向布置，與圍圈間采用連接桿連接，可隨圍圈滑升，滑桿與模板間不連接，只作承壓接觸，相當(dāng)于模板的支承系統(tǒng)，抵抗混凝土的側(cè)壓力，同時(shí)約束模板位移；輔助平臺(tái)設(shè)置在提升架底部，主要作為立模、翻模施工平臺(tái)；懸吊平臺(tái)懸掛在框架底部，主要用于拆模、混凝土修整平臺(tái)。

（2）模板系統(tǒng)

模板用于提供混凝土澆筑時(shí)的體形樣模，模板與滑桿之間為承壓接觸，不作固定連接，考慮模板拆裝及翻模方便，模板均按小型組合鋼模板設(shè)計(jì)，豎向分層，水平分塊，橫向布置，每塊橫向長(zhǎng)度均不超過(guò)150cm，模板間采用U型卡連接，同時(shí)在門槽插筋埋設(shè)位置設(shè)置模板拼縫，拼縫兩側(cè)模板采用半孔設(shè)計(jì)，拼縫后形成插筋孔用于門槽插筋布置。本套滑框翻模分為三個(gè)井筒，即檢修門槽井、事故門槽井和通氣孔，模板也分別配置，檢修井和事故井門槽插筋間距為50cm，為與插筋間距相匹配，模板按30cm和20cm兩種高度配置，各有4層模板，安裝使用時(shí)兩種模板交替搭配，總高200cm；通氣孔模板高度為30cm，共6層，總高1800mm。

（3）分料系統(tǒng)

分料系統(tǒng)是混凝土受料、入倉(cāng)的澆筑系統(tǒng)，由集料倉(cāng)、旋轉(zhuǎn)料斗、分料盤、溜槽（八個(gè)）組成，八個(gè)溜槽沿井內(nèi)八個(gè)方向布置，分料系統(tǒng)布置在分料平臺(tái)上。分料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使混凝土能夠在井內(nèi)四周對(duì)稱均勻下料，同時(shí)保證了混凝土連續(xù)入倉(cāng)澆筑。

（4）提升系統(tǒng)

提升系統(tǒng)作為滑框翻模向上滑升的動(dòng)力系統(tǒng)，主要由液壓驅(qū)動(dòng)設(shè)備、液壓控制系統(tǒng)、爬桿及限位調(diào)平系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用QYD-60液壓千斤頂（38臺(tái)）；液壓控制系統(tǒng)由液壓泵站、油管、截止閥、分油器等組成，爬桿為φ48×3.5mm無(wú)縫鋼管；限位調(diào)平系統(tǒng)由自動(dòng)停壓器及限位器組成，自動(dòng)停壓器為一種筒型套，安裝在千斤頂缸蓋上，限位器采用十字扣件，布置在各爬桿同一標(biāo)高處，液壓千斤頂爬升至限位器后能停止爬升，從而起到自動(dòng)調(diào)平的作用。

3.2 滑框翻模施工

（1）滑框翻模施工工藝流程

滑框翻模施工工藝流程詳見(jiàn)圖1。

圖1 滑框翻模施工工藝流程圖

（2）滑框翻模施工工藝

滑框翻模安裝

滑框翻模系統(tǒng)制作完成并進(jìn)場(chǎng)后，先在閘門井塔前平臺(tái)地面上進(jìn)行框架系統(tǒng)整體拼裝，框架拼裝完成并進(jìn)行體型校核后由M900塔機(jī)整體吊裝至豎井內(nèi)，整體框架以主平臺(tái)大梁臨時(shí)支撐在井內(nèi)EL.1348m已澆混凝土面上，根據(jù)井內(nèi)混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)邊線對(duì)框架位置進(jìn)行校核調(diào)整，然后以框架系統(tǒng)為骨架及操作平臺(tái)，進(jìn)行井內(nèi)模板系統(tǒng)、分料系統(tǒng)及提升系統(tǒng)安裝。考慮爬桿穩(wěn)定，滑框翻模安裝時(shí)模板拼裝高度為1.5m（門槽模板為6層，通氣孔模板為5層）。

整套滑框翻模系統(tǒng)拼裝及校核結(jié)束后，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行通油調(diào)試，并空滑2～3個(gè)千斤頂行程，確定結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)一切正常后方可投入使用。

鋼筋安裝

閘門井豎井鋼筋連接均采用直螺紋套筒機(jī)械連接，豎向鋼筋和橫向水平鋼筋分步安裝，豎向鋼筋提前安裝，橫向水平鋼筋需結(jié)合滑框提升進(jìn)行安裝。

豎向鋼筋安裝：考慮到滑框頂部分料平臺(tái)與主平臺(tái)的距離為3.5m，同時(shí)便于人工快速安裝，豎向鋼筋單根下料長(zhǎng)度控制在4.5m。豎向鋼筋安裝可穿插在其余各工序間進(jìn)行，當(dāng)主平臺(tái)上升至豎向鋼筋接頭位置就可進(jìn)行上部豎向鋼筋安裝。

橫向鋼筋安裝：橫向水平鋼筋應(yīng)按減少鋼筋接頭的原則進(jìn)行下料，滑框每向上提升一層模板高度，安裝一層模板高度的橫向水平鋼筋，保持橫向水平鋼筋綁扎至主平臺(tái)底部即可，嚴(yán)禁安裝主平臺(tái)以上橫向水平鋼筋?？繋r壁橫向水平鋼筋可隨豎向鋼筋提前綁扎，不受滑框影響，靠模板側(cè)的橫向水平鋼筋在滑框爬升后穿插在各工序間進(jìn)行綁扎。

混凝土澆筑

混凝土采用進(jìn)水口M900塔機(jī)配合滑框翻模分料系統(tǒng)入倉(cāng)。混凝土采用平鋪法進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度為30cm，下料時(shí)利用分料系統(tǒng)沿井內(nèi)四周對(duì)稱下料，均勻攤鋪，下料后及時(shí)進(jìn)行平倉(cāng)和振搗。由于空間狹小、鋼筋較密集，澆筑時(shí)注意振搗質(zhì)量，局部采用加強(qiáng)振搗或輔以人工振搗密實(shí)，以防止漏振產(chǎn)生蜂窩、麻面質(zhì)量缺陷?；炷猎谡駬v過(guò)程中嚴(yán)禁振搗棒碰觸爬桿、周邊模板及埋件。

④框架滑升

框架滑升分為初始滑升和正?；齼蓚€(gè)階段。

a.初始滑升

混凝土沿已拼裝的1.2m高模板，按30cm一層分5層連續(xù)澆筑到頂，第5層混凝土澆筑結(jié)束后先試滑2～3個(gè)千斤頂行程，提升系統(tǒng)一切正常后將滑桿底部滑升至與底部第一層模板底口平齊，同時(shí)檢查底層混凝土強(qiáng)度是否達(dá)到0.2MPa脫模強(qiáng)度，底層混凝土強(qiáng)度達(dá)到脫模強(qiáng)度后可進(jìn)入正?；A段，如達(dá)不到強(qiáng)度要求，則繼續(xù)加裝模板（門槽配置有8層模板共2m高，通氣孔配置有6層模板共1.8m高）進(jìn)行混凝土澆筑，直至底層混凝土強(qiáng)度達(dá)到脫模強(qiáng)度后進(jìn)入正?；A段。

b.正常滑升

底層混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.2MPa脫模強(qiáng)度后進(jìn)入正?；A段，混凝土正常澆筑后，每澆筑一層混凝土，框架向上滑升一層高度，依此循環(huán)進(jìn)行混凝土連續(xù)施工。框架滑升應(yīng)做到垂直，均衡一致，為確保各千斤頂每次滑升總移動(dòng)量一致，在每根爬桿千斤頂上部均設(shè)置有限位調(diào)平系統(tǒng)，滑升時(shí)爬桿上的限位器要調(diào)整到同一高程，每次滑升高度控制在30cm，與混凝土澆筑、模板的層高相一致?？蚣芑ㄟ^(guò)GYD-60液壓千斤頂及爬桿完成，液壓千斤頂每次行程為2～3cm，滑框平均滑升速度控制在4～6cm/min。

⑤模板拆翻

框架滑升一層模板高度（30cm）以后拆除底層模板，并通過(guò)人工倒模至頂部，作為頂層模板。脫模應(yīng)從中間向兩邊施工，確保不損傷棱角部份，拆模時(shí)先使用掛鉤吊住模板再拆除模板連接件，拆除的模板及時(shí)從懸吊平臺(tái)吊至輔助平臺(tái)并進(jìn)行模板安裝，模板安裝前需對(duì)模板內(nèi)側(cè)面上的灰漿進(jìn)行清除，同時(shí)涂刷脫模劑。

頂層模板安裝后，根據(jù)模板上設(shè)置的插筋孔進(jìn)行門槽插筋預(yù)埋，并結(jié)合周邊模板及鋼筋對(duì)插筋進(jìn)行加固。

⑥滑框翻模施工精度控制

a.水平度控制

水平度的觀測(cè)采用水準(zhǔn)儀?；蚍Ｏ到y(tǒng)安裝完成后采用水準(zhǔn)儀先對(duì)主操作平臺(tái)高程進(jìn)行校平，保證起滑面水平。施工過(guò)程中水平度采用限位器調(diào)平器控制，在每根爬桿上距千斤頂30cm的位置均設(shè)置一個(gè)限位器，之后用水準(zhǔn)儀對(duì)每根爬桿上的限位器高程進(jìn)行校平，保證每一個(gè)限位器在同一標(biāo)高，千斤頂爬升至限位器會(huì)停止爬升，所有千斤頂最后均爬升至同一標(biāo)高，保證框架每次均按30cm限位滑升，以此保持滑框平臺(tái)的水平。

b.垂直度控制

垂直度的觀測(cè)采用全站儀。在混凝土澆筑前對(duì)滑框翻模頂層模板上口平面位置進(jìn)行打點(diǎn)測(cè)量，當(dāng)頂口偏差超過(guò)5mm時(shí)進(jìn)行糾偏調(diào)整?；蚍Ｃ炕?.5m需采用全站儀對(duì)滑框翻模上口邊線平面位置進(jìn)行測(cè)量，以此保證豎井施工的垂直度以及澆筑結(jié)構(gòu)體型。

（3）塔體大體積混凝土滑框翻模施工

閘門井EL.1369.5m以上塔體大體積混凝土整體采用分層間隔澆筑施工，層內(nèi)采用滑框翻模系統(tǒng)連續(xù)澆筑施工。分層高度由常規(guī)3m調(diào)整為4.5m，減少塔體整體分層層數(shù)；單層混凝土施工時(shí)，塔體外圍結(jié)構(gòu)面采用3×4.6m（寬×高）多卡懸臂大模板一次拼裝到收倉(cāng)高程，井內(nèi)繼續(xù)采用豎井滑框翻模系統(tǒng)，隨著層內(nèi)混凝土澆筑，連續(xù)進(jìn)行井內(nèi)滑框和翻模，穿插進(jìn)行鋼筋及門槽插筋安裝，直至該層混凝土澆筑完成。塔體外圍多卡懸臂大模板采用M900塔機(jī)提升及安裝，水平施工縫面處理后，進(jìn)入塔體下一層混凝土澆筑，依此逐層進(jìn)行塔體大體積混凝土施工。塔體大體積混凝土層內(nèi)滑框翻模施工工藝同豎井混凝土滑框翻模施工，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)層內(nèi)混凝土快速連續(xù)澆筑施工。

4.施工效果評(píng)價(jià)

滑框翻模技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)滑模技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化和創(chuàng)新，完全適用于深井高塔水工閘門井結(jié)構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)豎井混凝土連續(xù)澆筑施工，又滿足塔體大體積混凝土分層間隙澆筑的需要，在保證混凝土施工質(zhì)量的同時(shí)，又達(dá)到混凝土快速施工的目的（豎井混凝土連續(xù)澆筑施工速度約1.5m/天，塔體大體積混凝土分層澆筑施工速度約1m/天），具有施工速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、施工安全、可靠性高、施工技術(shù)領(lǐng)先等優(yōu)點(diǎn)?；蚍Ｊ┕ぜ夹g(shù)的應(yīng)用，成功地解決了苗尾水電站沖沙兼放空洞閘門井汛期防洪度汛難題。

5.結(jié)語(yǔ)

滑框翻模系統(tǒng)在使用過(guò)程中只滑框不滑模，框架滑升過(guò)程不受混凝土凝結(jié)情況上限控制，框架系統(tǒng)可在底層混凝土達(dá)到脫模強(qiáng)度后的任意時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行滑升，因此，滑框翻模系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工需要隨滑隨停，即能實(shí)現(xiàn)豎井混凝土快速連續(xù)澆筑，又能滿足大體積混凝土分層間隙澆筑施工的需要，可為類似工程的施工提供借鑒。