混凝土滑模施工技术在水牛家水电站调压室竖井衬砌施工中的应用.pdf

2 7 水利建设与管理 2 0 1 0年第 8期 施工中的应用 于 浩 ( 长江三峡技术经济发展有限公司 北京 1 0 0 1 4 0 ) 【 摘要】 水牛家水电站调压室竖井采用了滑模技术施工， 不仅保证 了施工进度， 也保证了施工质量， 减少了施工 缝的发生， 更预防了施工安全事故的发生。本文对水牛家水电站调压室竖井滑模施工技术应用情况加以介绍， 供 业 内参考 。 【 关键词】 调压室坚井 滑模设计加工应用 1工程 概 况 水牛家水电站调压室竖井底部与引水隧洞及压 力管道上平段相交 ， 中心位置于引水隧洞终点( 隧 ) 9 + 5 3 0 ． 3 3 4及压力管道起点 ( 管 ) 0 + 0 0 0 ． O 0 ， 上部与 1 号 、 2号 、 3 号 上 室相交 ； 调压 室竖 井设 计开 挖断 面 为 圆形 ， 设计 开挖 直径 为 7 ． 5 m； 混凝 土衬砌 成型后 直径 为 6 ． 3 m， 混凝土衬砌厚度为 6 0 e ra， 混凝土底 部高程 为 2 1 5 5 ． O O m， 混凝 土顶 部高 程为 2 2 7 5 ． O O m， 可采 用滑 模 施 工 部 位 的 高 程 为 2 1 5 8 ． O 0 ～ 2 2 7 5 ． O O m， 总 高 度 1 1 7 ． O m。混凝 土量为 1 5 2 0 m 3 。 2工程施工 考虑到整个竖井高度大 、 施工难度大 ， 经综合考 虑最终选定最可行 的施 工方法 即采用 滑模 施工 。 2 ． 1 滑模 设计 根 据水牛 家 电站调 压室竖 井 自身特点 、 滑模计 算 和结构具体情况， 布置 了千斤顶 8台、 支撑杆 8根 ， 满 足强度和结构要求 。 根 据滑模荷 载分析 计算 ，选用 8个单提升 架 ， 可 满足 结构和强度要求 。 调压井滑模设计采用液压整体滑升模板， 为保证 施 工质 量 ， 滑模 采 用整 体钢 结构 设计 -， 滑升 千斤 顶选 用 H Y 一 1 0 0型 1 0 t 千斤 顶 ，滑升动 力装置 为 z Y x T 一 3 6型 自动调平 液压控制 台 ，滑模装 置组成 为模 板 、 围 囹 ， 提 升系统 ， 滑模 盘 ， 液压 系统 ， 辅助 系统 。 2 ． 1 ． 1 模板 、 围囹 全 套 滑模 模 板 采 用 P 2 0 1 5钢 模 板 拼 装 而 成 ， 用 L 5 0 ~ 5的角钢作为加劲肋，同工作盘骨架相连 固定 。 模 板高 度选 1 ． 5 0 m， 模 板锥 度按 5 m m控 制 ， 即在 垂直 方 向上 模板 上 口大于设计 尺寸 2 ． 5 m m、 下 口小于 设计 尺寸 2 ． 5 m m。 围 囹 主 要 用 来 加 固模 板 ， 采 用 上 、 中 、 下 三道 ， 同模板角钢加劲肋焊接固定 ， 使各组模板成为一个 整体 。 2 ． 1 ． 2 提升 系统 滑模提升系统的钢结构制作部分是提升架 ， 是滑 模与混凝土问的联系构件 ， 主要用于支撑模体 ， 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，爬杆用 4 ~ 4 8 m m~ 3 ． 5 ra m 2 8 造 墨堑圭 塾 壅 牛家水电 站调压室竖井衬砌施工中的应用 的钢管制成 ， 根据调压 井的实际情况 ， 提升架 选用 “ F ” 架 ， 用 1 8号槽 钢和 6 = 2 0 m m钢板焊制 ； 根 据设计计算 ， 全套模体 自重 1 5 t ， 选定 8 个 ⋯ F’ 架 。 2 ． 1 ． 3滑模 盘 滑模盘分为操作 盘和辅 助盘 。 操 作盘 为施 工 的操 作 平 台 ， 承 受工 作 、 物 料等 荷 载 ， 同时又是模体 的支撑构件 ， 是滑模 的 主要 结构 ， 采 用 1 6号槽 钢制作 。在工作 盘上铺 网纹钢板 形成操作 平台 。 辅助盘为养护 、 修面、 预埋件处理的工作平 台， 采 用 钢结构 悬 吊布置 ， 在竖 井 内布 置 1 套 辅助 盘 ， 用 1 6 号槽 钢 、 L 7 5 x 7角钢 和 L 5 0 x 5角钢焊 制 ， 上铺 6 = 2 5 m m 马道板 ， 用 西 2 O圆钢 悬挂 在桁 架梁 上 ， 辅助 盘距 井帮 距离 为 2 0 0 m m。 2 ． 1 ． 4 液压 系统 选用 H Y 一 1 o 0型滑模专用千斤顶。 设计 承载能力 为 l O t ， 计算承载能力为 5 t ， 配套选用 8台千斤顶 ， 爬升 行程为 3 0 ra m， 液压控 制台为 Z Y X T 一3 6型 自动调平 液 压控制台。 高压油管 ： 主管选用 西1 6 ； 支管选用 8 ， 利用 直管接头 和六通接头 同控制 台和千斤 顶分组 相连 ， 全 部千斤顶共分 6组进行连接形 成液压 系统 。 2 ． 1 ． 5 辅 助系统 辅助 系统包 括洒 水 养护 、 中心测 量 、 水 平控 制测 量等装置 。 洒 水养护是 混凝 土施 工 的一 个重要 环节 ， 洒水管 用 4 ~ 2 5 P V C管 ， 由井 口向下铺设 1 趟 2 英 寸高压胶管 ， 在辅 助盘上 方沿混凝土表 面布置一周 P V C管 ， P V C管 上钻 孔 ， 对混凝土表 面进行 洒水养护 。 中心测量利用重垂线进行 ，观察模体的水平位 移 ， 在井 口梁 上挂重垂 线进行 观测 。沿井筒 中心线布 置 1 根垂线 进行控制 。 水平测 量利用 水准管原 理 ， 在模体 上布置透 明胶 管 ， 充水固定在模体上进行水平度观测。 2 ． 2 施工准备 2 ． 2 ． 1 井 口施工准备 在井 口布置一套 “ Ⅱ” 形桁架梁 、龙 门架 ， 作为井 口提升 系统 和封井 口工 作 ， l O t 卷 扬机 作为 滑模 施工 期间 的提升设施 。完成井 口桁架梁 、 龙 门架安装 ， 分料 盘卷扬提 吊点滑轮安 装 ； 井 口混凝 土下料管 和下料斗 安装 ； 井 口安全 护栏 安装 ， 并完成封井 口工作 。然后形 成井上下提 升系统 ，同时完成井 下供 电电缆敷设 、 照 明系统形成 。将井 口进 行改造形 成封 闭式 井 口装置 ， 用 以形成井 口平 台， 固定 和悬 吊井上下施工设施 。 2 ． 2 ． 2 滑模制作组装 滑模 根据现 场实 际情 况制作完 成后 ， 滑模下井组 装前 将井座 非滑模 段 浇筑完成 ( 即 2 1 5 5 ． O 0 ～ 2 1 5 8 ． O O m 高程 ) ， 再在此混凝土上搭设平台进行组装调试 ， 并按 下表质量标 准进行检查调整 。 滑模质量标 准表 内 容 允许偏差 ( mm) 模 板装置 中线与结构物轴线 3 主梁 中线 2 连接梁 、 横梁 中线 5 外 露 5 模 板边线与结构物轴线 隐 蔽 1 0 垂 直方向 5 围圈位置 水平 方向 3 提升架的垂直度 ≤2 上口 + 0 ， 一 1 模板倾 角度 下口 + 2 安装 千斤顶的位置 5 圆模 直径 、 方模边长 ≤2 相邻模 板的平整度 ≤2 操作 盘的平整度 1 0 于浩／ 混凝土滑模施工技术在水牛家水电站调压室竖井衬砌施工中的应用 2 9 2 ． 2 ． 3 千斤顶进行试验 编组及 调试试验 耐压： 加压 1 2 0 k g f ／ c m 2 ，5 m i n 不渗不漏 ； 空载爬升： 调整行 程 3 0 m m： 负荷 爬升 ： 记 录加 荷 5 t ， 支撑 杆 压痕 和行程 大小 ， 将行程相 近的编为一组 。 滑模组装检查合格后 ， 安装千斤顶 ， 液压系统 ， 插 入 爬 杆 并 进 行 加 固 ，然 后 进 行 试 滑 升 3 ～ 5个 行 程 ， 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 时解决 ， 确保施 工 顺利 进行 。 2 ． 2 ． 4 其他辅助设施 的安装 利用卷扬机提升完成井内下料 管、供水管等安 装 ， 达 到开盘条件 。 施 工 现 场 需 敷设 一 趟 3 x 2 5 + 1 x l O电 缆 ，提 供 3 8 0 V电源 ， 确保 滑模施工顺利进行 。 2 ． 3 施工工艺 滑模施工工艺独特 ， 具有 以下特 点 ： a ． 滑模施 工速度快 。 日平 均进度 3 m 以上 ， 不管结 构 体形 多大 ， 只要 供料 能 力达 到 ， 一 般 都能 达 到这个 速度 ， 如果 能控制好混凝土 的初凝 时间 ， 速度 可更 快 。 b ． 成本低 。 由于滑模模体结 构简单 、 重量轻 、 材料 投入 少 、 消耗少 ， 相对 于 其他 施工 方法 来说 ， 材 料 、 设 备等投入成本 可大 大降低。 c ． 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 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 了体 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。 d ． 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 ． 3 ． 1 滑模施工方法 滑模施工的特点是钢筋绑扎 、 混凝土浇筑、 滑模 滑升平行作业， 各工序连续进行、 互相适应。 2 ． 3 ． 2 钢筋绑扎 、 爬杆延长 模体 就位 后 ， 按设 计进 行 钢筋 绑扎 ， 根据 滑模 进 度要 求 ， 钢 筋直 径在 2 5 ra m( 含 2 5 ra m) 以下 采用 搭接 ， 搭 接要 符合 设计 规范 要求 ， 滑升 施工 中 ， 混凝 土浇 筑 后必须露出最上面一层横筋 ，钢筋绑扎间距符合要 求 ， 每层水平钢筋基本上呈一水平面， 上下层之间接 头要错开 ， 竖筋间距按设计布置均匀 ， 相邻钢筋的接 头要错 开 ，同时利用 提升架 焊钢 管控制 钢筋保护 层 。 爬杆在 同一水平面内接头不超过 1 ／ 4 ，因此第一套爬 杆 要 有 4种 以 上 长 度 规 格 ( 2 ． 8 m、 3 ． 2 m、 3 ． 6 m、 4 ． O m ⋯) ， 错开布置， 正常滑升时， 每根爬杆长 3 ． O m， 要求平 整无锈皮 ，当千斤顶滑升距 爬杆顶端小 于 3 5 0 m m时 ， 应接长爬杆， 接头对齐 ， 不平处用角磨机找平 ， 爬杆同 环筋相连加 固 。爬杆可代替 部分竖筋 。 2 I 3 ． 3 混凝土运输 滑模 施工 用 混凝 土 由混 凝 土搅 拌罐 车从 拌 和楼 运送至井 口， 在井 口布置 斜溜槽 直接溜 至井 内设置 的 1 趟 t h 2 1 9下料钢 管 ， 下料管用 钢丝绳悬 吊在井 IZ l 桁架 梁上 ， 下部设弯管缓冲器和竹节管 ， 分两侧对称下料 人仓 。 2 - 3 ． 4 材料垂直运输 加 工 好 的钢 筋 采用 l O t 卷 扬 机 提 升 进行 垂 直 运 输 ，其他材 料和人员用 l O t 慢 动卷扬机 悬 吊吊笼 下放 到操 作 盘 ， 井 内提升 采取 有稳 绳运 行 ， 井 内布 置两 根 钢丝绳稳绳 。 2 ． 3 ． 5混凝土浇筑 滑模施工按以下顺序进行： 下料一平仓振捣一滑 升一 钢筋绑 扎一 下料 。滑模 滑升要 求对称 均匀 下料 ， 滑 模 混 凝 土 要 求 坍 落 度 7 9 c m，正 常 施 工 按 分 层 3 0 e ra一层 进行 ， 采用插 人式 振捣器 振捣 ， 经 常变换 振 捣方 向 ， 并避 免 直接 振动 爬杆 及模 板 ， 振 捣器 插入 深 度不 得超 过下 层 混凝 土 内 5 0 ra m， 模板 滑 升时停 止振 捣。滑模正常滑升根据施工现场混凝土初凝、 混凝土 供料 、 施工配合等具体情况确定合理的滑升速度 ， 分 层浇筑间隔时间不超过允许间隔时间。正常滑升每 次间隔 2 h ， 控制滑升高度 3 0 e ra， 日滑升高度控制在 3 ． 6 m左 右 。 混凝 土 初次 浇 筑 和模板 初 次 滑升应 严 格 按 以下 六 个步骤进行 ：第一次浇筑 5 0 m m砂浆 ，接 着按分层 3 0 0 ra m浇筑 两层 ， 厚 度 达到 6 5 0 m m 时 ， 开始 滑升 3 0 ～ 造 圭 技术在水牛家水电站调压室竖井衬砌施工中的应用 6 0 m m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 m m， 继续 浇筑第五层 ， 滑升 1 5 0 ～ 2 0 0 m m， 第 六层 浇筑后 滑 2 0 0 m m， 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 一切 正常 后方 可进 行正 常浇筑 和滑升 。 2 ． 3 ． 6 模板 滑升 施工进 人正 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厚 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 l m m左右的指印； 能用抹子抹平。 滑升过程 中由专 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 。 2 _ 3 ． 7 表面修整及养 护 表 面修整 是关 系到结 构外 表 和保 护层 质 量 的工 序 ， 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 面做 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 水管对 混凝 土进 行养护 。 2 ． 3 ． 8 停滑措施及施工缝处 理 滑模施 工要 连续 进行 ， 意外停 滑 时应 采 取 “ 停滑 措 施 ” ， 混凝 土停 止浇筑 后 ， 每隔 0 ． 5 ～ l h ， 滑升 1 ～ 2个 行程 ， 直到混凝土 与模 板不在粘结( 一般 4 h左右 ) 。由 于施工 造成 施工 缝 ， 根据 水 电施工 规范 ， 预 先作 施工 缝 处理 ， 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 。 2 ． 3 ． 9滑模控制 a ． 滑模 中线控制 。为保证 结构 中心不发生偏 移 ， 利用井 口平 台梁 固定 1 根垂线 进行 中心测量控 制 ， 同 时也保证其他部 位的测量要 求 。 b ． 滑模水平控制 。 一 是利用 千斤顶的 同步器进行 水平控制 ； 二 是利用水准仪测量 ， 进行水平检查 。 2 ． 3 ． 1 O 滑模拆除 滑模 滑升 接近 井 口位 置 时 ， 拆 除井 口平 台 ， 继续 进行施工 ， 当混凝土浇 筑到设 计高程 、 将滑模 滑空后 ， 利用卷扬机悬 吊将模体分解拆 除。 2 ． 4滑模施工 中出现 的问题及处理 滑模 施工 中常 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 。 a ． 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 ， 再 打开全部 千斤顶滑 升 2 ～． 3行程 ， 反复数次逐 步调 整至设 计要求 。 并针对各种不 同情况 ， 施加一定 外力给予 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。 b ． 爬杆弯 曲处 理。爬杆弯 曲时 ， 采用加焊钢筋 或 斜支 撑处 理 ， 弯 曲严重 时切 断 ， 接 入爬 杆重新 与下 部 爬杆焊接 ， 并加焊 “ 人” 字形斜支撑 。 c ． 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 。 d ． 混凝土表 面缺陷处理 。采用局 部立模 ， 补上 比 原等级高一级 的膨胀 细骨 料混凝 土并 用抹子抹平 。 3结 语 水牛家水 电站调压室竖井混凝土采用滑模技术 施工后 ， 大大缩短 了施 工工期 ， 确保 了质量及安全 。 在 整个施工过程 中， 1 1 7 m高的竖井混凝土施工仅 占用 工期 3 O天 ：自 2 0 0 6年 5 月 1 3日调 压室竖井 混凝 土 开工 至 2 0 0 6年 6月 1 1日完成 调压 室竖 井 混凝 土施 工 ， 且无一例施工质量及安 全事故 发生。经综合分析 ， 混凝 土滑模 施工 技术在 竖井 混凝 土衬 砌施 工 中 的应 用是可行 的。△