滑模技術(shù)在大崗山水電站長大斜井混凝土施工中的應(yīng)用

雷 宏

(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況

大崗山水電站位于大渡河中游、四川省雅安市石棉縣挖角鄉(xiāng)境內(nèi)，為大渡河干流規(guī)劃的22個梯級的第14個梯級電站，總裝機(jī)容量2600MW。引水管道采用單機(jī)單管供水，為高壓管道，4條壓力管道平行布置，管道長度為304.11m～346.30m，管軸線間距34.00m，由上平段、上彎段、斜井段、下彎段及下平段組成。斜井段與水平面夾角均為60°，長度約為128m，斜井段采用C25鋼筋混凝土襯砌，襯砌后凈斷面為直徑10.0m圓形斷面，襯砌厚度為100cm或80cm。壓力管道布置見圖1。

圖1 壓力管道布置

2 斜井滑模技術(shù)優(yōu)勢

滑模施工技術(shù)在高層建筑核心筒、剪力墻、框架梁柱和鐵路、公路橋梁高墩、特殊部位墩柱已得到廣泛應(yīng)用；同樣，在水利水電行業(yè)滑模技術(shù)憑借其優(yōu)勢應(yīng)用也越來越廣，尤其在長大斜井、豎井中應(yīng)用最為廣泛，而且長度越長其優(yōu)勢更為明顯和突出。斜井采用滑模施工主要技術(shù)優(yōu)勢如下：

(1)斜井滑模是由專業(yè)廠家設(shè)計(jì)、制作整體滑升模板系統(tǒng)，一次安裝就位后即可滿足整條斜井澆筑的需要，與常規(guī)搭設(shè)腳手架施工方案相比，滑模機(jī)械化程度更高、施工安全更加可靠、施工工期更短、施工難度更小、施工成本更低。

(2)斜井滑模設(shè)置有操作平臺、澆筑平臺、模板平臺、抹面平臺以及尾部平臺共計(jì)5個平臺并隨滑模同步滑升，混凝土澆筑與鋼筋安裝及預(yù)埋件施工等備倉工作同步進(jìn)行，施工速度較快。

(3)斜井滑模澆筑為連續(xù)入倉、逐步滑升一次澆筑到位的施工方式，避免了在壓力管道斜井段設(shè)置施工縫，減小了蓄水發(fā)電期間高速、高壓水流對斜井混凝土襯砌結(jié)構(gòu)破壞的概率，襯砌結(jié)構(gòu)完整性更強(qiáng)。

(4)斜井滑模設(shè)置有抹面平臺，在混凝土澆筑完成后可及時進(jìn)行混凝土缺陷處理，大大減少了后續(xù)單獨(dú)進(jìn)行斜井段混凝土缺陷處理的難度、工期和成本。

(5)在滑模澆筑平臺中心位置，布設(shè)旋轉(zhuǎn)分料系統(tǒng)，基本杜絕了分料過程中撒料現(xiàn)象，避免后期廢料清理。

3 滑模施工輔助系統(tǒng)

滑模施工輔助系統(tǒng)主要由滑模爬升系統(tǒng)、軌道支撐系統(tǒng)、材料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和混凝土入倉系統(tǒng)等4部分組成?；］o助系統(tǒng)如圖2所示。

3.1 滑模爬升系統(tǒng)

(1)為保證斜井滑模平穩(wěn)、均衡前行，在上彎段頂部施工4束設(shè)計(jì)荷載為50t的預(yù)應(yīng)力錨索作為滑模爬升軌跡，預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)計(jì)荷載需根據(jù)滑模澆筑時的重量進(jìn)行計(jì)算，其設(shè)計(jì)荷載須滿足提升滑模要求。

(2)牽引錨索的施工方向與斜井軸線平行，相對位置與滑模四角吊點(diǎn)相吻合。

(3)滑模爬升采用4套液壓提升系統(tǒng)牽引提升滑模模體。

圖2 滑模輔助系統(tǒng)示意

(4)牽引錨索與鋼絞線采用錨索連接器連接。

3.2 軌道支撐系統(tǒng)

(1)軌道選型根據(jù)滑模制造廠家針對滑模運(yùn)行期間的結(jié)構(gòu)計(jì)算進(jìn)行。

(2)軌道支撐系統(tǒng)?？刹捎娩摻Y(jié)構(gòu)支撐或混凝土支墩兩種形式，經(jīng)對比分析，在保證安全、可靠的前提下，采用混凝土支墩。支墩頂面寬度50cm，底面寬度60cm，斜長2.0m/個，間距1.0m，左右側(cè)錯開布置，支墩頂面距襯砌結(jié)構(gòu)線最短距離不低于25cm。上彎段下半段軌道支撐系統(tǒng)采用鋼結(jié)構(gòu)制作。

(3)軌道安裝位置由測量進(jìn)行精確放樣，確保軌道平整度、直線度，同時必須滿足《水工建筑物滑動模板施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5400)中表7.4.1要求。

3.3 材料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)

(1)采用工字鋼、槽鋼、鋼筋等制作用于運(yùn)輸斜井混凝土澆筑材料的滑運(yùn)小車。

(2)滑運(yùn)小車?yán)貌荚O(shè)在上平洞段內(nèi)左右側(cè)的2臺8t卷揚(yáng)機(jī)作為動力，在滑模軌道上行走，卷揚(yáng)機(jī)型號根據(jù)小車自重及最大載運(yùn)重量選定。

(3)2臺卷揚(yáng)機(jī)共用1組鋼絲繩，鋼絲繩從小車底部環(huán)向穿過，使用過程中由其中1臺卷揚(yáng)機(jī)工作，另1臺卷揚(yáng)機(jī)靜止不動，作為備用動力。

(4)滑運(yùn)小車運(yùn)行過程中，斜井上下部通過對講機(jī)聯(lián)系，同時在小車前后端部均設(shè)置限位裝置。

3.4 混凝土入倉系統(tǒng)

3.4.1 溜管布置

從上彎段下料平臺處受料斗接溜管沿斜井底板延伸至滑模操作平臺上部，溜管采用φ159鋼管分段制作，相互間用法蘭連接，間隔30m設(shè)置一個緩降器，溜管采用架管或鋼筋與系統(tǒng)錨桿焊接固定，并隨著滑模的滑升逐節(jié)拆除。

3.4.2 溜槽布置

自溜管下口采用鐵皮或薄鋼板制作主溜槽接引至滑模澆筑平臺中心位置布設(shè)的旋轉(zhuǎn)分料系統(tǒng)內(nèi)，主溜槽與滑模固定隨滑模一并滑升。在旋轉(zhuǎn)分料系統(tǒng)底部呈輻射狀布設(shè)6～8個分溜槽至澆筑作業(yè)面下料。溜槽均采用φ48鋼管搭設(shè)固定架，坡度宜為30°～40°。

3.4.3 旋轉(zhuǎn)分料系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)分料系統(tǒng)布設(shè)在滑模澆筑平臺中心位置，由旋轉(zhuǎn)分料板和分料斗組成，上、下部分別與主溜槽及分溜槽銜接。在分料系統(tǒng)中心位置豎向焊接安裝一根φ50/80鋼管，鋼管內(nèi)插一根φ32鋼筋，鋼筋頂部與旋轉(zhuǎn)分料板焊接，分料板位于主溜槽底部，可周圈旋轉(zhuǎn)，用于往不同分溜槽內(nèi)分料。分料板下方為圓形分料斗，斗內(nèi)按照分溜槽布設(shè)數(shù)量采用鋼板進(jìn)行分隔，每個區(qū)間對應(yīng)一個分溜槽。采用旋轉(zhuǎn)分料系統(tǒng)可基本杜絕分料過程中撒料現(xiàn)象，避免廢料堆積增加滑模自重，加大滑模運(yùn)行隱患，避免后期廢料清理。

4 滑模安裝與拆除

滑模由主架(前架、中架、尾架)、行走機(jī)構(gòu)(前行走機(jī)構(gòu)、后行走機(jī)構(gòu))、牽引機(jī)構(gòu)、模板平臺、操作平臺共計(jì)5部分組成?；？傊?4t，其中主架重約12t，前、后行走機(jī)構(gòu)重6.7t，牽引機(jī)構(gòu)重2.9t，模板平臺重14t，3層操作平臺重8.5t。根據(jù)滑模結(jié)構(gòu)組成及單件重量，滑模安裝程序?yàn)椋褐骷芗靶凶呦到y(tǒng)安裝→拉升至斜井段固定→自上而下進(jìn)行5層平臺及模板安裝。拆除程序與安裝程序相反，拆除位置在上彎段和上平段。

(1)在下平段利用頂拱布置吊裝錨桿進(jìn)行滑模主架安裝；

(2)利用在斜井中部布置的吊裝錨桿安裝導(dǎo)向滑輪組，采用布置在上平段的卷揚(yáng)系統(tǒng)做牽引，將已經(jīng)拼裝完成的滑模中梁拉升至斜井段，并采用卡環(huán)固定；

(3)按照自上而下的方式逐層進(jìn)行平臺及模板安裝。

5 滑模施工要點(diǎn)

5.1 混凝土入倉

(1)混凝土采用C25二級配，塌落度為14cm～16cm，混凝土初凝時間為8h。

(2)混凝土澆筑通過布設(shè)在斜井底部上的φ159鋼管送料系統(tǒng)向工作面輸送混凝土，下料時首先進(jìn)行頂拱處下料，而后通過旋轉(zhuǎn)分料系統(tǒng)沿斜井四周以對稱下料的方式逐層、薄層均勻下料，確?；炷脸跄龝r間一致，鋪層厚度20cm～30cm，下料點(diǎn)骨料集中部位必須鏟至砂漿較多部位。

(3)及時對倉內(nèi)泌水進(jìn)行排除，積水未抽排，不得覆蓋混凝土。

(4)做好混凝土下料時間統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)分析混凝土滑升時間與混凝土入倉時間的強(qiáng)度關(guān)系。

5.2 混凝土澆筑

(1)混凝土振搗遵循“快插慢拔”原則，特別做好“滲水部位、頂拱、下料點(diǎn)”的振搗工作。

(2)振搗在平倉后進(jìn)行，振搗棒盡可能垂直插入混凝土中，振搗第一層混凝土?xí)r，振搗棒插入混凝土之中，頭部不得觸及老混凝土面，但相距不超過5cm。

(3)混凝土澆筑振搗時振搗棒插入下層混凝土5cm左右，使上、下層結(jié)合良好。振搗應(yīng)按一定的順序進(jìn)行，以免漏振，振搗器插入間距40cm，插入位置呈梅花形布置。

(4)嚴(yán)禁振搗棒直接觸及模板、鋼筋及預(yù)埋件。

(5)靠近模板部位輔以人工加強(qiáng)振搗。

5.3 滑模爬升

5.3.1 滑?；疤?/p>

(1)滑升過程中能聽到“沙沙”聲；

(2)出模的混凝土無流淌和拉裂現(xiàn)象；

(3)混凝土表面濕潤不變形，手按有硬的感覺，并能留出1mm左右深度的指印；

(4)能用抹子抹平。

5.3.2 滑升

模板滑升必須遵循“多動少滑”的原則，一般為1h～2h二次，每次10cm～15cm，脫模強(qiáng)度為0.3MPa～0.5MPa(從混凝土入倉至滑出模體5h左右)。滑升速度初期不宜大于10cm/h，在操作較熟練后，可適當(dāng)提高滑升速度。

5.3.3 精度控制

(1)滑升過程中執(zhí)行澆一層，滑一層，測一次，糾一次的措施，做到防微杜漸，嚴(yán)防平臺偏移，采用充水塑料軟管進(jìn)行自檢。

(2)在滑模頂部設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，滑模爬升5m左右，自上彎段采用全站儀對基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測量，對比兩次測量數(shù)據(jù)，看是否存在偏移，若存在偏差則采用調(diào)整混凝土入倉順序或逐個手動液壓千斤并輔以充水塑料軟管進(jìn)行微調(diào)，而后采用全站儀進(jìn)行復(fù)檢，直至合格。

(3)當(dāng)在滑升過程中采用各種措施仍未能糾偏至允許偏差范圍內(nèi)時，必須停止混凝土澆筑，直到找出原因并提出行之有效的糾偏措施后方可繼續(xù)滑升。

6 異常情況的處理

6.1 常規(guī)質(zhì)量缺陷處理

(1)混凝土水平裂縫或被模板帶起：①糾正模板的傾斜度，使其符合要求；②加快提升速度，并在提升模板的同時，用木錘等工具敲打模板背面，或在混凝土的上表面垂直向下施加一定的壓力，以消除混凝土與模板的粘結(jié)，當(dāng)被模板帶起的混凝土脫模落下后，應(yīng)立即將松散部分清除、需另外支模，并將模板的一側(cè)做成高于上口100mm的喇叭口，重新澆筑高一級強(qiáng)度等級的混凝土，使喇叭口處混凝土向外斜向加高100mm，待拆模時，將多余部分剔除；③糾正結(jié)構(gòu)偏差時緩慢進(jìn)行，防止混凝土彎折；④經(jīng)常清除粘在模板表面的臟物及混凝土，保持模板表面的光潔，?；瑫r，可在模板表面涂刷一層脫模劑。

(2)混凝土的局部坍塌：對已坍塌的混凝土，應(yīng)及時清除干凈。然后在坍塌處補(bǔ)澆比原標(biāo)號高一級的干硬性豆石混凝土(同品種的水泥)，修補(bǔ)后，將表面抹平，做到顏色及平整度一致。當(dāng)坍塌部位較大或形成孔洞時，另外支模補(bǔ)澆混凝土，處理方法同“混凝土水平裂縫或被模板帶起”作法。

(3)表面魚鱗狀外凸：①糾正模板的傾斜度，適當(dāng)加強(qiáng)模板的側(cè)向剛度；②嚴(yán)格控制每層混凝土的澆筑厚度，盡量采用振動力較小的振搗器，以減小混凝土對模板的側(cè)壓力。

(4)混凝土缺棱掉角：①模板的角模處設(shè)計(jì)采用了圓角，并嚴(yán)格控制角模處模板的錐度在0.1%～0.3%范圍內(nèi)，以減小模板滑升時的摩阻力；②嚴(yán)格控制振搗器的插入深度，振搗時不得強(qiáng)力碰動主筋，盡量采用頻率較低及振搗棒頭較短(如長度為25cm～30cm)的振搗器。

(5)保護(hù)層厚度不勻：①在滑模上焊接制作鋼筋安裝樣架，保證混凝土保護(hù)層厚度；②混凝土澆筑時不得直接向模板一側(cè)傾倒混凝土，避免混凝土局部擠壓造成鋼筋外凸。

(6)蜂窩、麻面、氣泡：①改善振搗質(zhì)量，嚴(yán)格掌握混凝土的配合比，控制石子的粒徑；②混凝土接搓處繼續(xù)施工時，先澆筑一層按原配合比減去石子的砂漿或減去一半石子的混凝土；③對于已出現(xiàn)蜂窩、麻面、氣泡及露筋的混凝土，脫模后立即用水泥砂漿修補(bǔ)，并用木抹搓平，做到顏色及平整度一致。

6.2 滑模糾偏處理

滑模糾偏采用漸變方式，一次糾偏不能過大，模板糾偏采用先調(diào)整水平再糾正位移和扭轉(zhuǎn)，每滑升1m糾正位移值不大于10mm。

(1)模板每次組裝后，測量人員對模板中心及形體進(jìn)行核查，杜絕模板一投入使用就開始糾偏。

(2)在滑升過程中，每上升1m，測量人員對模板上口進(jìn)行校核，并將測量結(jié)果及時通知混凝土施工人員及滑模運(yùn)行人員，以便根據(jù)測量情況采用糾偏措施。

(3)測量人員在再次校模時，在距模板下口約50cm成型混凝土面上，放出井面控制點(diǎn)，混凝土施工人員以此為參照基準(zhǔn)，從模板圍圈中心繃線與此進(jìn)行校核，隨時掌握模板中心與成型混凝土中心偏差情況。

(4)下料順序正常情況下是對稱布料，當(dāng)模板發(fā)生偏移時，可調(diào)整布料方式，對模板向外偏移大的部位先行下料，保證模板不至因下料不均而繼續(xù)偏離設(shè)計(jì)線。

(5)混凝土施工隊(duì)內(nèi)設(shè)有專職糾偏人員，對測量結(jié)果進(jìn)行分析，對控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，對模板、千斤頂、液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，保證液壓系統(tǒng)及千斤頂?shù)耐旰寐剩瓿苫凹m偏工作。

(6)當(dāng)滑升過程中采用各種措施仍末能達(dá)到糾偏目的時，則必須停澆，只有在找出原因并提出行之有效的糾偏措施后，才能重新滑升。

6.3 滑模停滑處理

(1)混凝土澆筑應(yīng)保持連續(xù)性，如因故停止且超過允許間歇時間(一般為4h～6h)，則按照施工縫處理，若能重塑，仍可繼續(xù)澆筑混凝土。

(2)停滑后，滑模繼續(xù)滑升防止混凝土與模板粘接，將模板提升至與混凝土面保持30cm左右的搭接。對鋼模進(jìn)行檢修，清除面板上附著水泥漿，涂刷脫模劑，然后再將模板復(fù)位。復(fù)位前，必須把頂層模板上口的砂漿清除，使接縫嚴(yán)密。并沖洗溜管、溜槽，清除模板上灰漿。

(3)混凝土施工縫處理待混凝土初凝后，表面用壓力水沖毛或人工鑿毛?；炷翉?qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前，不得進(jìn)行下一層混凝土澆筑的準(zhǔn)備工作。在澆筑下一層混凝土前，先鋪一層2cm～3cm厚的高一標(biāo)號水泥砂漿。

7 結(jié)語

(1)大崗山水電站引水斜井采用滑模施工技術(shù)，對滑模爬升系統(tǒng)、軌道支撐系統(tǒng)、混凝土入倉系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，對滑?；炷翝仓c(diǎn)進(jìn)行分析和嚴(yán)格控制，保證了施工安全、確保了襯砌質(zhì)量、縮短了工期并帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)滑模施工技術(shù)雖然施工進(jìn)度快、機(jī)械化程度高、混凝土質(zhì)量好但對前期輔助系統(tǒng)的安裝質(zhì)量和精度要求高，并且滑模施工具有非常強(qiáng)的連續(xù)性，施工過程中鋼筋制安、預(yù)埋件安裝、混凝土澆筑及模板提升等多工序流水作業(yè)，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題將導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)質(zhì)量和安全事故。因此，采用滑模必須做好充分的前期技術(shù)策劃、資源組織準(zhǔn)備工作和提升施工管理水平。