淺談滑模技術(shù)在大華橋水電站豎井混凝土襯砌施工中的應(yīng)用

王建國(guó)，洪華斌，張蕓華

(浙江華東工程咨詢有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引 言

滑模技術(shù)在水利水電工程梯形或U形渠道邊坡、大壩坡面、流道或較深的洞井及閘墩、橋墩及柱體等水工建筑施工中運(yùn)用較多?；Ｊ┕ぜ夹g(shù)對(duì)保證水利水電工程的施工質(zhì)量，促進(jìn)快速連續(xù)施工，增加施工安全系數(shù)，降低施工及運(yùn)行成本等具有重要意義?；＜夹g(shù)在大華橋水電站出線豎井井壁筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)混凝土襯砌施工中得到了成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)捷、快速、經(jīng)濟(jì)、安全的施工管理成效，環(huán)境與經(jīng)濟(jì)綜合效益顯著。

1 滑模技術(shù)概述

1.1 滑模工作原理

滑模是模板緩慢移動(dòng)結(jié)構(gòu)成型，一般是固定尺寸的定型模板，由牽引設(shè)備的牽引，實(shí)現(xiàn)連續(xù)快速施工的一種工藝技術(shù)。滑模不僅包含普通或?qū)Ｓ玫裙ぞ呤侥０澹€包括動(dòng)力滑升設(shè)備和配套施工工藝等綜合技術(shù)，滑模較常規(guī)澆筑模板引入了滑動(dòng)輔助裝置，滑升動(dòng)力主要由成組液壓千斤頂供給，同步作用帶動(dòng)工具式模板或滑框沿著剛成型的混凝土表面或模板表面滑動(dòng)，混凝土分層向套槽內(nèi)澆灌，當(dāng)模板內(nèi)下層的混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，模板套槽依靠提升機(jī)具向上按定距提升滑動(dòng)，如此連續(xù)循環(huán)作業(yè)，直到澆筑至設(shè)計(jì)高度，完成整個(gè)施工。

1.2 滑模技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及特性

從施工工藝來說，滑模施工技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)混凝土澆筑工藝的革新，通過模具的連續(xù)滑升移動(dòng)，極大地提升了混凝土澆筑效率和質(zhì)量，要想取得好的施工成效，就必須充分發(fā)揮滑模技術(shù)的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)實(shí)踐總結(jié)與分析，滑模技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：提升了建筑結(jié)構(gòu)的整體性，減少施工縫的產(chǎn)生和處理成本；提高了混凝土澆筑施工效率，減少了中間環(huán)節(jié)和分層，便于機(jī)械化操控作業(yè)和管理維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)連續(xù)施工的效果；節(jié)省了大量輔助設(shè)施消耗及中間過程投入，降低了施工成本；混凝土一次成型滑升到位，減少了施工縫處理及表面質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生，提升混凝土體型及表觀質(zhì)量，增加了建筑結(jié)構(gòu)物的觀感效果。

滑模施工也存在一定的不足之處，在專業(yè)技術(shù)方面要求較高，施工期準(zhǔn)備工作較多，包括技術(shù)施工預(yù)埋件安裝、鋼筋綁扎、梁窩或結(jié)構(gòu)預(yù)埋、混凝土澆筑等都必須保證一氣呵成，多工序協(xié)同作業(yè)，不能出現(xiàn)絲毫的偏差；工序銜接須達(dá)到較高的水平，工序標(biāo)準(zhǔn)化程度要求較高；高空臨邊作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)較大，安全防護(hù)措施須到位；因此須從多方面完善對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用；雖然該技術(shù)的水平較高，但并不意味著能夠適合所有的施工情況，還是需要對(duì)限制條件進(jìn)行系統(tǒng)整理分析，提出完善和改進(jìn)措施后方可實(shí)施。

2 滑模技術(shù)在大華橋水電站的應(yīng)用

2.1 工程概述

大華橋水電站出線系統(tǒng)由出線豎井和上下平洞組成，豎井內(nèi)布置有電纜道及電梯和樓梯等，豎井開挖直徑11.8 m，高197.92 m，井壁襯砌厚度50 cm，襯后直徑為10.5 m，出線豎井內(nèi)部板、梁、電梯井道板與樓梯均為預(yù)制結(jié)構(gòu)。由于豎井襯砌斷面大、深度較深，經(jīng)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上綜合比較與分析后，認(rèn)為采用滑模技術(shù)較合理。

2.2 安裝及調(diào)試

豎井滑模主要由外圍弧模、圍圈、爬桿、千斤頂、提升架、幅射梁、分料平臺(tái)、懸吊抹面平臺(tái)及液壓系統(tǒng)等組成，共設(shè)置18根爬桿、9趟溜槽，模板高度為1.2 m。滑模結(jié)構(gòu)安裝工藝程序?yàn)闇y(cè)量放樣標(biāo)出滑模安裝設(shè)計(jì)中心線與結(jié)構(gòu)邊線→中心筒與輻射梁安裝固定→安裝提升架→安裝主平臺(tái)梁、走道板→安裝爬桿及套管→安裝千斤頂→安裝模板→安裝液壓系統(tǒng)并調(diào)試→安裝分料平臺(tái)、防護(hù)欄桿→安裝抹面平臺(tái)。

在安裝滑模之前，應(yīng)提前搭設(shè)施工平臺(tái)或澆筑底板，以確保模體定位精確、支撐桿件穩(wěn)定牢固。為更好地發(fā)揮滑模技術(shù)的精確要求，采用測(cè)量?jī)x器標(biāo)定多個(gè)控制點(diǎn)和導(dǎo)向儀，以此為定位基準(zhǔn)進(jìn)行模板安裝和滑升控制工作。另外，為保證滑模的穩(wěn)定，還應(yīng)加強(qiáng)豎井井壁表面及叉洞口的穩(wěn)定性。在模板提升一定的高度后，應(yīng)對(duì)模板的方位和傾斜情況進(jìn)行測(cè)量校核，使模板與原始控制點(diǎn)在平面上保持對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)測(cè)量校核無誤方可進(jìn)行混凝土的澆筑。

2.3 運(yùn)行操作

在完成基礎(chǔ)的安裝與調(diào)試后，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行操作，以此來觀察滑模技術(shù)的應(yīng)用效果，提前改進(jìn)和預(yù)控。應(yīng)從以下方面加強(qiáng)控制：①基座首層混凝土澆筑需兼顧效率和質(zhì)量，嚴(yán)格控制模板體型及支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性；②基座層澆筑結(jié)束后，應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行磨平，確保模板貼合緊密；③當(dāng)混凝土澆筑到一定高度后，停止施工并對(duì)模具、油壓系統(tǒng)及各構(gòu)件進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)，確保系統(tǒng)運(yùn)行工況完好。

2.4 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

混凝土采用HBT-60A混凝土拖泵泵送入倉(cāng)，30 m高度以上采用沿井壁布設(shè)Φ219溜管接旋轉(zhuǎn)料斗與溜槽入倉(cāng)，混凝土溜管垂直運(yùn)輸配緩降器，防止混凝土分層離析，兩種方案協(xié)調(diào)配合使用。

下料和平倉(cāng)要求混凝土入倉(cāng)自由下落高度不大于1.5 m，澆注混凝土均勻上升，兩層混凝土高差不得超過50 cm，按一定方向、次序分層、對(duì)稱平倉(cāng)，每層混凝土厚度為30～50 cm，隨澆隨平倉(cāng)，不得堆積，澆筑時(shí)嚴(yán)格控制下料厚度及振搗時(shí)間，采用趕漿法對(duì)稱振搗，以保證新老混凝土接槎部位粘結(jié)良好。

對(duì)混疑土的澆筑速度須進(jìn)行嚴(yán)格控制，并與滑模的提升速度保持一致；混凝土澆筑過程中如因故終止，并超過允許間隔時(shí)間且初凝時(shí)，應(yīng)按工作縫處理。對(duì)混凝土的塌落度應(yīng)嚴(yán)格控制，一般掌握在10～14 cm之間，但也要根據(jù)氣溫等外部因素的變化而作調(diào)整。

在混凝土強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%時(shí)，方可拆除模板。拆模后若發(fā)現(xiàn)混凝土有缺陷，提出處理意見，對(duì)不同的混凝土缺陷，按相應(yīng)的專項(xiàng)措施處理，直至滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

2.5 滑?；?/h3>

初始滑升。首批入模的混凝土分層連續(xù)澆筑至60～70 cm高后，混凝土強(qiáng)度達(dá)0.1～0.3 MPa(混凝土貫入阻力儀測(cè)定)時(shí)，便開始試滑升。以確定是否達(dá)到出模強(qiáng)度，并特別注意爬桿有無彎曲，千斤頂、油管接頭有無漏油現(xiàn)象，模板傾斜度是否正常等。滑模初次滑升要緩慢進(jìn)行，滑升過程中對(duì)液壓裝置、模板結(jié)構(gòu)以及有關(guān)設(shè)施的負(fù)載條件下作全面的檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，若無異?，F(xiàn)象，則可進(jìn)行正常滑升。

正?；??；Ｆ骄俣葢?yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，滑?；俣葹?/p>

V=(H-h-a)/T

式中，V為模板滑升速度；H為模板高度，取1.2 m；h為每個(gè)澆筑層厚度，取0.3～0.5 m；a為混凝土澆筑后表面到模板上口的距離，取0.1 m；T為混凝土達(dá)到出模強(qiáng)度所需的時(shí)間，結(jié)合本工程同類部位混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度時(shí)間，T取3～4 h。

經(jīng)計(jì)算，可得V=0.15～0.26 m/h?；龝r(shí)，兩次提升的時(shí)間間隔不超過1.5 h。若脫模混凝土有流淌、坍塌或表面呈波紋狀，說明混凝土脫模強(qiáng)度低，應(yīng)放慢滑升速度；若脫?；炷帘砻娌粷駶?rùn)，手按有硬感或伴有混凝土表面被拉裂現(xiàn)象，則說明脫模強(qiáng)度高，宜加快滑升速度?；仓两咏Q井頂時(shí)，應(yīng)放慢滑升速度，準(zhǔn)確找平混凝土，澆筑結(jié)束后，模板繼續(xù)上滑，直至混凝土與模板完全脫開為止。

2.6 滑模糾偏和停滑處理措施

經(jīng)分析，滑模發(fā)生偏移原因主要有：一是模板內(nèi)混凝土的側(cè)壓力不均衡而使模板發(fā)生偏移；二是千斤頂爬升不同步而造成模板產(chǎn)生傾斜，甚至發(fā)生扭轉(zhuǎn)。針對(duì)不同原因的模板偏移須采用不同的預(yù)防和糾偏措施，糾偏按漸變?cè)瓌t進(jìn)行。具體為

(1)測(cè)量控制。模板的初次滑升必須在設(shè)計(jì)的斷面尺寸上，當(dāng)模板組裝好之后，要求精確的對(duì)中、整平，經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下道工序。模板對(duì)中、調(diào)平后，在井口設(shè)置重垂線，在滑升過程中，時(shí)刻觀察模板與垂線的相對(duì)位置，每滑升5 m，由測(cè)量人員檢查復(fù)核體形一次，并采用2臺(tái)激光鉛直儀檢查垂直偏差。

(2)初次滑升模板固定。在初次滑升時(shí)，為了防止混凝土下料不均勻而對(duì)模板產(chǎn)生不均衡側(cè)壓力使模板發(fā)生偏移，因此在模板對(duì)中、調(diào)平、固定重垂線后，對(duì)模板上下口進(jìn)行加固和限位。在整體滑升過程中，混凝土下料對(duì)稱均勻，必須遵守入倉(cāng)、平倉(cāng)、振搗、滑升的順序，且控制好混凝土的下料速度和滑模的滑升速度，一般控制模板中混凝土高度在90 cm左右，即滑空高度不超過30 cm。

(3)爬桿的限位。由于爬桿的自由長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，在外力作用下有可能產(chǎn)生側(cè)向位移(即擺動(dòng))，為了防止此類現(xiàn)象發(fā)生，在施工中根據(jù)施工情況(如出現(xiàn)擺動(dòng)時(shí))，利用井身內(nèi)錨筋均勻布置對(duì)爬桿加固和限位處理。

(4)對(duì)千斤頂不同步進(jìn)行限位。模板在滑升階段偏移最主要原因是千斤頂爬升不同步而造成，即模板中心線與井身的中心線不重合，為了防止此類現(xiàn)象的產(chǎn)生，采取措施如下：每個(gè)千斤頂在安裝前均進(jìn)行調(diào)試，保證行程一致；每個(gè)千斤頂均安裝限位裝置，并用水準(zhǔn)儀找平，保證模板在30 cm襯砌段中行程一致，從而精確監(jiān)控整個(gè)模板水平上升位移而不發(fā)生偏移。

(5)千斤頂糾偏。在滑升過程中，通過重垂線發(fā)現(xiàn)模板有少量偏移(一般在±1 cm以內(nèi))，利用千斤頂來糾偏，如發(fā)生向一側(cè)偏移，關(guān)閉此側(cè)的千斤頂，滑升另一側(cè)，即可達(dá)到糾偏目的。在模板整個(gè)滑升過程中，由專人負(fù)責(zé)檢查中線情況，發(fā)現(xiàn)偏移，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行糾正，并嚴(yán)格管理，防止因操作不當(dāng)而引起模板偏移。

滑?；^程中有可能遇到模板停滑情況，滑模停滑包括正常?；疤厥馇闆r下的停滑。?；?，在混凝土達(dá)到脫模強(qiáng)度時(shí)，將模板全部脫離混凝土面，防止模體與混凝土粘在一起，并清理好模板上的混凝土、涂刷脫模劑。因特殊情況造成的?；?，混凝土面按施工縫或設(shè)置環(huán)向止水進(jìn)行處理，處理完成后按照初次滑升步驟重新啟滑。

2.7 抹面

滑升過程中，設(shè)專人觀察和分析混凝土表面情況，確定合理的滑升速度及滑升時(shí)間，檢查脫模后的混凝土凝固情況。若爬升過早容易起皺，抹面后仍會(huì)起皺；若爬升過晚混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后根本無法抹面，一般情況當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到0.1～0.3 MPa時(shí)，模板即可進(jìn)行滑升，或混凝土面手按會(huì)留下明顯的手印即可利用原漿抹面，這樣即節(jié)省材料和人工，又可提升混凝土表觀質(zhì)量。

2.8 養(yǎng)護(hù)

滑模滑升后，待混凝土終凝即可開展井壁混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)以灑水保濕養(yǎng)護(hù)為主，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)混凝土表面應(yīng)始終保持熱潮濕狀態(tài)，對(duì)摻有膨脹劑的混凝土應(yīng)富水養(yǎng)護(hù)，氣溫低于5 ℃時(shí)，不得澆水養(yǎng)護(hù)，并注意保溫措施。

2.9 滑模的拆除

滑模系統(tǒng)的拆除主要考慮施工安全和對(duì)混凝土構(gòu)件的防護(hù)問題，施工完成后，首先通過提升系統(tǒng)將滑模從混凝土表面撤離，之后在頂部將滑模模板、分料平臺(tái)等上部構(gòu)件拆除，拆除過程應(yīng)由外到內(nèi)，由附屬到結(jié)構(gòu)，最終將系統(tǒng)逐件拆分完成利用卷揚(yáng)設(shè)備吊運(yùn)至豎井底部，清運(yùn)并分類存儲(chǔ)保養(yǎng)，拆除期間須做好安全屏蔽和防護(hù)措施。

3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

為了使混凝土質(zhì)量能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工需求，須提前儲(chǔ)備原材料，并對(duì)混凝土配合比進(jìn)行科學(xué)配制和優(yōu)化，保證不同性能和施工要求。制定嚴(yán)格的模板加工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，模板間拼縫與已襯砌的混凝土面要封閉嚴(yán)實(shí)防止漏漿，并且模板施工與其他工序施工應(yīng)緊密結(jié)合。模板安裝前，要做好模板的清理和保養(yǎng)工作，并涂刷脫模劑；混凝土澆筑時(shí)設(shè)專人檢查模板及漏漿情況，并及時(shí)采取處理措施。

對(duì)混凝土的施工制定全過程的質(zhì)量監(jiān)控措施，控制生產(chǎn)過程；控制混凝土運(yùn)輸過程；收集混凝土坍落度、入模溫度、初凝時(shí)間等技術(shù)參數(shù)；及時(shí)地對(duì)和易性進(jìn)行檢測(cè)，提升混凝土入倉(cāng)澆筑性能，隨時(shí)測(cè)量并控制混凝土標(biāo)高及幾何尺寸，注意滑模的提升和混凝土的澆筑速度的一致性，有效控制混凝土等強(qiáng)及上升速度。防止骨料分離，注意層間結(jié)合，加強(qiáng)振搗，確保連續(xù)澆筑，防止出現(xiàn)施工冷縫，加強(qiáng)巡視維護(hù)，異常情況及時(shí)處理；澆筑邊墻時(shí)，控制布料設(shè)備出口離模板的距離，且不得直沖模板和鋼筋骨架布料。配備足夠的振搗、平倉(cāng)工具及振搗工，混凝土入倉(cāng)后要加強(qiáng)平倉(cāng)振搗，不得堆積，嚴(yán)禁滾澆，振搗泵送混凝土?xí)r，振搗棒移動(dòng)間距宜為40 cm左右，振搗時(shí)間宜為15～30 s，且個(gè)20～30 min后進(jìn)行復(fù)振。

另外，在混凝土澆筑過程中，要加強(qiáng)技術(shù)交底，保持穩(wěn)定的作業(yè)人員和統(tǒng)一的施工技術(shù)參數(shù)，確保各工序環(huán)節(jié)施工人員都熟知各環(huán)節(jié)中進(jìn)度、技術(shù)及質(zhì)量控制的要點(diǎn)，還必須安排專人負(fù)責(zé)經(jīng)常檢查、調(diào)整模板的形狀及位置，使其與設(shè)計(jì)線的偏差不超過模板安裝允許偏差絕對(duì)值的1.5倍，并作好記錄。

4 施工中難點(diǎn)及處理措施

在滑模施工中，存在多專業(yè)配合及連續(xù)施工作業(yè)情況，為實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)上升澆筑和循環(huán)作業(yè)，針對(duì)施工中遇到的一些難點(diǎn)和相應(yīng)處理措施做如下說明：

(1)滑模安裝精度及穩(wěn)固性須加強(qiáng)?；Ｊ┕ぜ夹g(shù)作為一種高效率的快速機(jī)械施工方式，為提升滑動(dòng)精度，保證井壁連續(xù)襯砌及成型質(zhì)量，首先在模板設(shè)計(jì)及防變形控制、移動(dòng)方向規(guī)劃等方面須做專業(yè)設(shè)計(jì)，并在基座澆筑及模體安裝定位階段，必須保證其精確度和支撐桿件的穩(wěn)固；其次埋件及鋼筋綁扎等基礎(chǔ)工作必須定位精確并提前完成。

(2)滑升平臺(tái)易變形，平臺(tái)剛度和穩(wěn)定性應(yīng)加強(qiáng)。在滑升過程中，由于筒倉(cāng)的直徑較大，平臺(tái)受自重、施工活載、混凝土磨阻力及各種附加荷載的影響也很大，容易出現(xiàn)變形，進(jìn)而造成結(jié)構(gòu)的垂直度超差或扭轉(zhuǎn)偏差嚴(yán)重，甚至無法繼續(xù)滑升的現(xiàn)象。所以在平臺(tái)組裝階段，應(yīng)控制提升架及千斤頂?shù)臄?shù)量，且均勻布置提升架及千斤頂，在安裝提升架時(shí)，必須保證垂直度，且橫梁要水平。液壓油管長(zhǎng)度及直徑要基本一致，油路暢通，以保證加壓時(shí)壓力傳送同時(shí)到位。加密平臺(tái)的垂直支撐系統(tǒng)，增設(shè)適當(dāng)?shù)募舻稉?；加大柔性平臺(tái)的拉筋直徑，加密拉筋數(shù)量。

(3)盡量減輕施工平臺(tái)自重和施工荷載。在加強(qiáng)平臺(tái)剛度的同時(shí)，應(yīng)盡可能地減少自重對(duì)平臺(tái)的影響。自重過大時(shí)，必然增加起升系統(tǒng)的負(fù)荷。同時(shí)還要注意滑升過程中平臺(tái)上的材料堆放問題，力求要做到材料的均勻堆放，在保證使用的情況下，盡可能做到堆量少，勤上料，同時(shí)垂直運(yùn)輸設(shè)備的選擇和配備一定要合理。

(4)保證混凝土澆筑強(qiáng)度及鋼筋綁扎速度。因滑模施工要求連續(xù)、不間斷作業(yè)，故每一滑升高度的混凝土澆筑及鋼筋綁扎必須在規(guī)定的單位時(shí)間內(nèi)完成，否則將影響滑模工作的連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)直徑增大后，混凝土的澆筑量和鋼筋綁扎量都將增大，且混凝土的凝結(jié)時(shí)間相對(duì)固定，因此為保證襯砌的連續(xù)性和結(jié)構(gòu)完整性，必須施工強(qiáng)度合理、各工序聯(lián)動(dòng)和密切配合方可保證混凝土的連續(xù)澆筑上升和正常循環(huán)。

5 結(jié) 語

滑模技術(shù)在大華橋電站出線豎井井壁筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)混凝土襯砌施工中得到了成功應(yīng)用，取得了較為顯著的綜合效益。該技術(shù)加快了施工進(jìn)度，降低了場(chǎng)地占?jí)汉椭虚g投入，節(jié)約了施工成本，有效保證了施工工效和質(zhì)量，為類似工程的施工提供較好的借鑒價(jià)值，是運(yùn)用新技術(shù)提升工程進(jìn)度和質(zhì)量方面的重大革新。