大盈江水电站调压井混凝土滑模施工.pdf

2 0 1 1 年第 1 2 期 东北水利水电 工程施工 [ 文章编号] 1 0 0 2 — 0 6 2 4 ( 2 0 1 1 ) 1 2 — 0 0 2 5 — 0 3 大盈江水电站调压井混凝土滑模施工 王 国辉 ， 吴根 生 ， 孙 兰兰 ( 中国水电建设集团辽宁工程局有限公司， 辽宁 沈阳 1 1 0 1 7 9 ) [ 摘要】由于液压滑升模板外形复杂、 有横向联 系， 预埋件多、 钢筋密集的结构 。 使 滑模工艺 受到限制。大盈江水电站调压井、 检修 闸门井及通气孔混凝土 5 3 9 m 高程以下采用常规立模 方法浇筑， 5 3 9 m 高程以上采用液压整体滑升模板施工， 滑升速度控制在 2 ． 0 m／ d 。 [ 关键词 ] 调压井； 滑模设计； 滑模施工； 大盈江水电站 [ 中图分类号 ] T v 7 3 2 ． + 5 1 ； T V5 4 4 ~ ． 9 2 [ 文献标识码] A 液压滑升模板 ( 简称“ 滑模” ) ， 是利用一定的动力装 置，使模板沿着要浇筑的混凝土面 自下而上进行滑动 ， 混 凝土连续浇筑成型的施工工艺。在水工建筑物中如：闸、 井、 门、 塔 、 筒、 墩、 墙等采用滑动模板施工技术已经十分成 熟。 但外形复杂、 有横向联系， 预埋件多、 钢筋密集的结构， 使滑模工艺受到限制 ， 大盈江水电站调压井滑模成功的应 用， 为探索复杂结构混凝土滑模施工提供了可靠的依据。 1 概况 大盈江水电站调压井由调压井井筒、 1 ， 2号压力洞检 修闸门井和 1 ， 2号压力洞通气孔组成。调压井的底板高程 为 5 2 7 ． 0 m。 阻抗板的底部高程 为 5 3 2 ． 2 m， 调压井井筒的 顶部高程为 6 1 0 ． 0 m，检修闸门井的顶部高程为 6 1 4 ． 5 m， 通气孔的顶部高程为 6 1 2 ． 0 m。检修闸门井在高程 5 4 4 ． 0 ， 5 5 5 ． 0 ， 5 6 6 ． 0 ， 5 7 7 ． 0 ， 5 8 8 ． 0 ， 5 9 9 ． 0 m 设计有平压孔，闸门井 顶部设计有一启闭机室 ， 通气孔内设计有爬梯。 2 施工方案 通过多年来的施工经验，并比较各方案的经济合理 性 ， 对于等截面的混凝土结构采用滑模施工是最佳方案之 一 。故此 ， 大盈江调压井混凝土衬砌主要施工方案确定为 ： 调压井底板 、 边墙采用常规立模浇筑 ； 阻抗板、 闸门井、 通 气孔立模浇筑到高程 5 3 9 ． 0 m，高程 5 3 9 ． 0 m以上采用滑 模施工。滑模滑升至高程 6 1 0 ．0 m后井筒滑模模体滑空并 拆除 ， 闸1]井及通气孔加外模后滑升至设计高程。 2 ． 1 工 艺特点 1 ) 速度快 ： 日平均进度 2 ． 0 m以上， 如果能控制好混 凝土的初凝时间， 速度可更快。 二次爆破测值大于第一次、 第三次爆破测值。 2 ) 爆破区为风化剥蚀高丘地貌 ， 上部地层为黄土状壤 土 ， 下部为泥岩、 石灰岩等， 爆破区高程相对高于西邵明村 民房 ，爆破后产生的地震波沿黄土地层衰减较快 。实测 1 7 2 m处民房基础最大振速为 O ． 5 2 c m／ s ， 3 0 0 r n处民房基 础最大振速为 0 ． 1 8 c m／ s ， 且主振频率均大于 1 0 Hz ， 这说 明地震波衰减较快 ， 速度幅值较小。 依据国家爆破安全规程 ， 一般砖房当振动频率在 1 O 一 5 0 H z 范围时 ， 其爆破振动安全允许振速为 2 ． 3 ~ 2 ． 8 c m／ s ； 土坯房、 毛石房屋 当振动频率在 1 0 — 5 0 Hz 范围时 ， 其爆破 振动安全允许振速为 0 ． 7 ～ 1 ． 2 c m ／ s 。西邵明村居住民房为 砖混结构 ， 建造年代不同， 现场实测距爆源 1 7 2 i n处( 第一 测点 )的民房基础振速最大 ，水平径向最大振速为 0 ． 5 2 c m／ s ， 铅垂向最大振速为 0 ． 3 3 c m／ s ， 主频均大于 1 O Hz ， 其 余 4点振速值都小于第一点 ， 均小于国家爆破安全规程 的 安全允许值 ， 且具有较大的安全余度。从现场爆破试验结 果来看 ， 掏槽爆破产生的地震动相对较大， 因此 ， 建议在距 离民房较近地区， 进行掏槽爆破和渠道右岸爆破时 ， 应严 格控制爆破规模、 最大单响药量 ， 优化孔 间、 排间毫秒时 差 ， 并进行必要的爆破振动监测， 以确保工程安全实施和 周围环境的安全。 [ 参 考 文 献] [ 1 ] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局． G B 6 7 2 2 -- 2 0 0 3 ， 爆破安全规程[ S ] ． 中国标准出版社 ， 2 0 0 4 ． [ 2 ] G B 5 0 2 9 2 --1 9 9 9 ， 民用建筑可靠性鉴定标准 [ s ] ． [ 3 ] 中国葛洲坝集团公司三峡工程施工指挥部． D L T 5 1 3 5 -- 2 0 0 1 水利水电工程爆破施工技术规范[ s ] ． 北京： 中国 电力出版社， 2 0 0 2 ． 【 收稿 日期】 2 0 1 1 —0 7 — 2 9 25 工程施工 东北水利水电 2 0 1 1 年第 1 2 期 2 ) 成本低 ： 由于滑模模体结构简单、 重量轻 、 材料投入 少、 消耗少 ， 对于其他施工方法来说 ， 可大大降低材料、 设 备等投入成本。 3 ) 施工质量可靠 ： 滑模混凝土浇筑严格按 3 0 c m分层 控制 ， 浇筑 、 振捣作业在模板表面进行 ， 便于操作和控制。 同时滑模施工具有连续性 ， 减少了施工缝 ， 体形具有可调 性 ， 防止出现体形的较大偏差或跑模 ， 表面质量平滑、 外观 平整 ， 避免出现“ 麻面” ， 错台现象。 4 ) 安全性好： 滑模模体结构有封闭、 固定的操作平台 ， 可以有效防范施工人员坠落、 坠物等安全事故。 2 ． 2 具体 施工方 法 1 ) 滑模采用整体钢结构设计， 保证模体整体的结构稳 定性。滑模的提升部分采用全液压 自动调平控制台及配套 1 0 t 滑模专用液压千斤顶。 2 ) 供料采用拌合站集中供料 ， 井内布置 5 趟 4 2 1 9 下 料钢管 ， 用钢丝绳悬 吊在井 口桁架梁上 ， 下部设缓冲器和 竹节管 ， 周边对称下料。 3 ) 材料上下采用井 口龙门架 、 卷扬机提升 ， 人员上下 采用 5 t 卷扬机吊吊笼上下。 4 ) 井内布置一趟 3 8 0 V供电电缆( 3 x 2 5 + 1 1 0 ) ， 一趟 信号电缆( 滑模施工中， 井上下通讯利用声、 光信号控制及 对讲机联系) ， 均固定在井口桁架梁。 5 ) 井口下料平台设计 3 根主桁架梁用于悬吊下料钢管， 2根次桁架梁用于上下人和吊放材料。 6 ) 用井 口平台布置 4根钢丝重垂线进行测量控制。 3 滑模设计 为保证调压井施工质量， 滑模采用整体钢结构 ， 滑升动 力装置为 } f - 3 6 型自动调平液压控制台 ，滑模装置组成 为： 模板和围圈、 提升系统 、 滑模盘、 液压系统 、 辅助系统。 3 ． 1 滑模装置 1 ) 模板和围圈。直墙段模板采用 8 5 1 T L r n 钢板制作而 成，曲线段模板采用 8 5 1 1 ,1 1 -r l 的钢板压制而成 ，用L5 0 x 5 m m的角钢作为加筋肋。竖向角钢的间距为 3 0 0 m m， 并用 两道水平 L5 0 x 5 r m -n的角钢与围圈相连。 围圈主要用来加 固模板 ， 使其成为一个整体 ， 围圈采用上下两道， 选用 1 4 号槽钢 ， 上围圈距模板上口3 0 0 n l n l ， 下围圈距模板下N3 0 0 n u n ， 上下围圈间距 6 5 0哪， 节间采用螺栓连接， 上下围圈 接头错开并同模板接头错开。 2 ) 提升系统。提升架是滑模与混凝土间的联系构件 ， 主要用于支撑模板、 围圈和滑模盘 ， 并且通过安装在顶部 的千斤顶支撑在爬杆上 ， 整个滑升荷载将通过提升架传递 给爬杆， 爬杆选用 4 4 8 m m x 3 ． 5 I T l r ／1 的钢管 ， 根据施工经验 和常规设计 ， 采用[ 1 4槽钢制成“ 7 ” 型提升架， 采用 I 2 5 工 字钢制成“ 开” 型提升架。 2 6 3 ) 滑模盘。分为操作盘和辅助盘 ， 操作盘为施工的操 作平台， 其承受工作、 物料等荷载。滑模模体桁架梁作为操 作盘，上铺 6 5 c m的马道板。由于混凝土施工过程中侧向 受力较大 ，为确保操作盘的刚度 ，经过计算选用主梁为 8 0 x 8的角钢 ， 腹杆选用 6 3 x 6的角钢加工制作的 1 0 0 0 m mx 8 0 0 衄复式桁架梁。辅助盘为养护 、 修面、 预埋处理 的工作平台， 采用钢木结构悬吊布置， 沿混凝土面布置一 周宽 8 0 0 r n l-n的平台， 上铺马道板 。 用4 2 5 l-n l n圆钢悬挂在 提升架和桁架梁上。 4 ) 液压系统。选用 HQ 一 1 0 0 型千斤顶， 设计承载能力 为 1 0 0 0 0 k g ， 爬升行程 4 0 n 1 1 1 1 ， 液压控制台为 HY 一3 6型 自动调平液压控制台，并通过高压油管同千斤顶相连 ， 形 成液压系统。 5 ) 辅助系统。 包括洒水养护、 中心测量、 水平测量等装 置 。 洒水管用胶质软管制成， 固定在辅助盘上 ， 沿混凝土壁 均匀布孔。中心测量用重垂线， 观察模体的水平位移， 在模 体的 3个不同位置设 3根重垂线。水平测量利用水准管 理 ， 观察滑模盘的水平度。 3 ． 2 荷载分 析 1 ) 滑模结构 自重 ： 钢结构 4 0 0 0 0 k g 、 木板 5 0 0 0 k g ， C 1 = 4 5 0 0 0 k g 。 2 ) 施工荷载 ： 工作人员 6 0 人x 7 5 k g ／ 人= 4 5 0 0 k g ， 一 般工器具 1 0 0 0 k g ， 钢筋 、 支撑杆 1 0 0 0 0 k g ， 考虑 2倍的动 力系数及 1 ． 3 倍的不均匀系数。 施工荷载 G ： = ( 4 5 0 0 + 1 0 0 0 + 1 0 0 0 0 ) x 2 x 1 ． 3 = 4 0 3 0 0 k g 。 3 ) 滑升摩擦阻力： 单位面积上的滑升摩擦阻力按照计 算， 同时考虑附加系数为 1 ． 5 ， 所以整圈模板上的滑升摩擦 阻力为 } 每平方 2 0 0 k g 计算) ： G ， = S x 2 0 0 x 1 ． 5 = 1 5 7 ． 5 x 2 0 0 x 1 ． 5 =4 7 2 5 0 k g 。 4 ) 竖向荷载总重 ： G= C l + c 2 + = 1 3 2 5 5 0 k g 。 5 ) 混凝土对模板的侧压力： 当采用插入式振捣器时 ， 混凝土对模板的侧压力为 ： ) _ r ( ．Il + O ． 0 5 ) 式中 ： r 一混凝土的容重， 取 2 5 0 0 k g ／ m 3 ； ——每层浇筑 混凝土厚度 ， 取 0 ． 6 m 则 ： P 1 = 2 5 0 0 x ( 0 ． 6 + 0 ． 0 5 ) = 1 6 2 5 k g ／ m 2 。同时考虑浇筑混 凝土时 ， 动荷载对模板的侧压力 ~= 2 o o k g ／ m 2 。故： P = 尸 | + 尸 2 ： 1 6 2 5 + 2 0 0 =1 8 2 5 k g ／ m2 。 3 ． 3滑模千斤顶( 支撑杆 ) 计算 允许承载能力： P = 3 ． 1 4 2 ( I l 1 1 ) 。 式中 ： E为支撑杆的弹性模量 ， E = 2 ． 1 x 1 0 k g ／ c m 2 ； J 为支撑 杆的截面惯性矩， J = 1 2 ． 1 8 6 c m 4 ； K为安全系数， 取 K = 2 ； r r d 为计算长度， 按 0 ． 6 x 1 ． 8 = 1 ． 0 8 m计。 则 P = 1 0 8 k N。因此支撑杆的数量( 千斤顶的数量) ： 2 0 1 1 年第 1 2 期 东北水利水电 工程施工 n = w ／ c p 式中： 埘为支撑杆承载， w = G 1 + G z + G ， = 1 3 2 5 5 0 k g ； p 为支撑杆 允许承载能力， 取 5 0 0 0 k g ； c 为载荷不均衡系数， 取 0 ． 8 。 则n = 3 3 台。 取千斤顶 4 8 台， 支撑杆 4 8 根， 可满足要求。 4 滑模施工 4 ． 1钢筋绑扎 滑模施工的特点是 ： 钢筋绑扎与混凝土浇筑滑模滑升 平行作业 、 连续进行 、 互相适应。模体就位后 ， 按设计进行 钢筋绑扎 、 搭接， 搭接及焊接要符合设计规范要求 ， 滑升施 工中， 爬杆在同一水平内接头不超过 1 ／ 4 ， 因此第一套爬杆 要有 4种以上长度( 3 ． 0 ， 4 ． 0 ， 5 ． 0 ， 6 ． 0 m， ⋯) ， 错开布置 ， 正 常滑升时 ， 每根爬杆长 3 ． 0 m或 6 ． 0 m， 要求平整无锈皮 ， 当千斤顶滑升距爬杆顶端小于 3 5 0 n u n 时 ， 应接长爬杆 ， 接 头对齐焊接， 不平处用磨光机磨平 ， 爬杆同环筋相连加固。 4 ． 2 混凝土运输、 下料及上下人员 滑模施工用混凝土由搅拌站提供， 搅拌运输车运到工地， 由下料钢管经缓冲后入仓。人员由卷扬机 配合吊罐 匕 下。 4 ． 3 施工工 艺 1 ) 混凝土浇筑。滑模施工按以下顺序进行 ： 下料—— 平仓振捣——滑升——钢筋绑扎——下料。滑模滑升要求 对称均匀下料 ， 按分层 3 0 c m一层进行 ， 采用插入式振捣 器振捣 ， 经常变换振捣方向， 并避免直接振动钢筋及模板 ， 振捣器插入深度不得超过下层混凝土内 5 0 m n l ， 模板滑升 时停止振捣 。滑模正常滑升根据现场施工情况确定合理的 滑升速度， 即混凝土的脱模强度达到 0 ． 2 ~ 0 ． 4 MP a 时 ， 为适 宜的滑模滑升强度。 按正常滑升每次间隔 1 h ， 控制滑升高 度 2 0 c m， 日滑升高度控制在 2 ． 0 ～ 2 ． 5 m。 混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下步骤进 行 ： 第一次浇筑 1 0 0 m m厚半骨料的混凝土或砂浆 ， 接着按 3 0 0 m m分层浇筑两层 ， 厚度达到 7 0 0 n 3 x n 时 ， 开始滑升 3 0 ~ 5 0 I T I I T I 检查脱模的混凝土凝固是否合适， 第四层浇筑后滑升 1 5 0 1 1 3 1 1 3 ． ， 继续浇筑第五层， 滑升 1 5 0 ~ 2 0 0 i n ．i n ， 第六层浇筑后 滑升 2 0 0 n -ll -n ， 若无异常情况 ， 便可进行正常浇筑和滑升。 模板初次滑升要缓慢进行， 并在此过程中对提升系统、 液压控制系统、 盘面及模板变形情况进行全面检查， 发现问 题及时处理， 待—切正常后方可进行正常浇筑和滑升。 2 ) 模板滑升。施工进入正常浇筑和滑升时 ， 应尽量保 持连续施工 ， 并设专人观察和分析混凝土表面情况 ， 根据 现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑高度。依据下列 情况进行鉴别 ： 滑升过程中能听到“ 沙沙” 的声音 ， 出模的 混凝土无流淌和拉裂现象 ， 手按有硬的感觉 ， 并留有 1一 左右的指印 ， 能用抹子抹平。滑升过程中有专人检查千斤 顶的情况， 观察爬杆上的压痕和受力状态是否正常 ， 检查 滑模中心线及操作盘的水平度。 3 ) 表面修整及养护。当混凝土脱模后 ， 须立即进行此 项工作。一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补 ， 如 表面平整亦可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的 硬化条件 ， 减少裂缝 ， 在辅助盘上设洒水管喷水对混凝土 进行养护 。 4 ) 预埋件预留处理。由于闸门槽有二期混凝土工程 、 通气孔有爬梯 ， 需凿毛和埋件处理 ， 针对不同埋件设专人 及时进行处理。 5 ) 停滑措施及施工缝处理。滑模施工要连续进行 ， 因 意外停滑时 ， 在混凝土停止浇筑后 ， 每隔 0 ． 5 — 1 h ， 滑升 1 ～ 2 个行程， 直到混凝土与模板不再粘结( 一般 4 h 左右 ) 。 由于 施工造成施工缝 ， 根据施工规范， 预先做出施工缝， 然后在 复工前将混凝土表面残渣除掉 ， 用水冲净 ， 先浇一层减半 的骨料混凝土或水泥砂浆， 然后再浇筑原配混凝土。 6 ) 滑模控制。滑模中线控制 ， 为保证闸门槽中心不发 生偏移， 在两边门槽中心 ， 各悬挂一根垂线进行中心测量 控制 ， 同时也保证其它部位的测量要求 ； 滑模水平控制， 一 是利用千斤顶的同步器进行水平控制， 二是利用水平管进 行测量， 进行水平及边线检查。 7 ) 滑模拆除。 滑模滑升至设计高程时， 将滑模滑空， 利 用吊机吊离井筒。滑模装置拆除应注意以下事项 ： 必须在 跟班经理统一指挥下进行 ， 并预先编制安全措施 ； 操作人 员必须配带安全带及安全帽；拆卸的滑模部件要严格检 查 ， 捆绑牢固后下放。 4 ． 4 施工中出现问题及处理 滑模施工中出现 问题有 ： 滑模操作盘倾斜、 滑模盘平 移、 扭转、 模板变形、 混凝土表面缺陷、 爬杆弯曲等 ， 其产生 的根本原因在于千斤顶工作不同步， 荷载不均匀 ， 浇筑不 对称， 纠偏过急等。因此 ， 在施工中首先把好质量关 ， 加强 观测检查工作 ， 确保良好运行状态， 发现问题及时解决。 1 ) 纠偏。 利用千斤顶自身纠偏， 即关闭 1 ／ 5 的千斤顶 ， 然后滑升 2 - 3 行程 ， 不同情况 ， 施加一定外力( 利用边墙锚 杆配合导链、 机械千斤顶顶压) 给予纠偏。所有纠偏工作不 能操之过急， 以免造成混凝土表面拉裂、 死弯、 滑模变形、 爬杆弯曲等事故发生。 2 ) 爬杆弯曲处理 。爬杆弯曲时 ， 采用加焊钢筋或斜支 撑， 弯曲严重时切断 ， 接入爬杆重新与下部爬杆焊接 ， 并加 焊“ 人” 字型斜支撑。 3 ) 模板变形处理 。 对部分变形较小的模板采用撑杆加 压复原， 变形严重时， 将模板拆除修复。 4 ) 混凝土表面缺陷处理。采用局部立模， 补上比原标 号高一级的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平。 【 收稿 日 期】 2 0 1 1 — 0 8 — 0 4 27