浅谈水利水电工程中的滑模施工

吴松泉　陆一青　徐海亮

摘要:滑模施工是水利水电工程中一项高效、低廉的混凝土施工,具有施工速度快、质量好、成本低等优点。在水利水电工程中采用滑模技术施工可以成倍地提高混凝土浇筑,对于工期紧张、紧急渡汛要求的工程具有重要的功用。

关键词:水利水电工程;闸墩;滑模施工

引言。为了防止江河上游水土流失的严重化,在江河中下游还要治理蓄滞洪区和湖泊、洼地,必要时要退耕还林还湖,平垸行洪、移民建镇。为了改变防洪的被动局面,必须对水土资源统一进行规划,有舍有保,既要保证堤防能抗御一定标准的设计洪水,在超标准的大洪水下还要给洪水的出路让出一些农田以容蓄洪水,避免灾害的扩大,减少人民生命财产的损失,使人、地、水能协调相处。因此要加强水利水电工程建设。滑模施工技术是混凝土工程和钢筋混凝土工程中机械化程度高、施工速度快、场地占用少、安全作业有保障、综合效益显著的一种施工方法。所以滑模技术在水利水电工程中得到了应用。

滑模不仅包含普通的模板或专用模板等工具式模板,还包括动力滑升设备和配套施工工艺等综合技术,目前主要以液压千斤顶为滑升动力,在成组千斤顶的同步作用下,带动1米多高的工具式模板或滑框沿着刚成型的混凝土表面或模板表面滑动,混凝土由模板的上口分层向套槽内浇灌,每层一般不超过30cm厚,当模板内最下层的混凝土达到一定强度后,模板套槽依靠提升机具的作用,沿着已浇灌的混凝土表面滑动或是滑框沿着模板外表面滑动,向上再滑动约30cm左右,这样如此连续循环作业,直到达到设计高度,完成整个施工。与铁路、桥梁等工程所用的滑模技术相比,水利水电工程滑模施工具有结构复杂、精度高、浇筑量大等特点。在水利水电工程施工过程中,滑模结构还包括有门槽、弧度变化大,施工要求高的特点。

1 水利水电滑模施工控制

1.1 安装与调试

在预先浇筑好的、且有闸墩预埋钢筋(钢筋高出地面高度在1.5m以内)的闸墩底版 上进行清基、混凝土表面凿毛,至符合施工要求。用测量仪器定出各控制点,这些点用来安装滑模是对齐模板。在闸墩混凝土保护层外侧的地面上放置一些10~20cm高的木枋垫层,用于放置滑模。用门机或塔机把滑模的墩尾、中间段和墩头分别吊装放在木枋垫层上,使他们大致对接。再用一种俗称“葫芦”的起重机把各段位置调整好,并用螺栓连接起来,使滑模模板对齐各控制点。在离心式液压千斤顶的中间安装好空心钢管,钢管一头接触到闸墩毛面上,使千斤顶夹紧钢管。千斤顶在每次使用之前要彻底检修、清洗干净。把预埋钢筋接长,一般采用对接埋弧焊和搭接电焊,搭接焊时,单面焊焊缝长度要大于10d,双面焊要大于5d。钢筋接长长度不宜太长,否则方便浇筑。在检查好一切细部结构后,打开电源,启动电动机增压,把整体滑模提升10~20cm高。提升完后用测量仪器检测滑模是否有倾斜、偏移,如有不符要求,立即进行调整,使滑模模板对齐各控制点。对齐之后,在滑模底部的空隙出用组合钢模板或木模板进行安模封堵,并焊好衬筋,防止模板在浇筑时爆模。安模后,在滑模结构各控制点挂上可变长的吊线,用于随时进行变形观测。

1.2 运行操作

在完成安装与调试后便可进行浇筑。由于滑模施工的技术需求,混凝土浇筑要连续的进行,可选用门机或塔机进行浇筑。先浇筑一层到高度位于滑模模板中部的混凝土,振捣时用11公斤的变频振动器,振捣时注意次数以免翻砂或爆模。在满足施工要求的情况下,将滑模提升20cm左右高,拆除滑模底部下面安装的组合钢模板或木模板,检查浇筑质量,并抹面平整处理。用仪器观测闸墩是否出现倾斜或偏移,在各项参数达到技术要求后继续浇筑。每隔1小时左右即可提升,每次提升20左右。钢筋长度不够时继续加长,钢管长度不够时再接长。滑模上升2~3m后,在滑模底部挂上吊篮用于抹面和养护,在吊篮外面挂上安全网。夏季养护一般采用洒水养护,每隔半小时左右养护一次,天热时不间断地养护。在闸墩高度上升到设计高度的1/2时,暂停浇筑。这时要检查各种设备的工作状态,对于损坏部件要更换或维修,并在观测闸墩的变形情况及检查浇筑质量合格后,再继续浇筑。在闸墩的高度上升到牛腿高度时,暂停浇筑混凝土。此时要拆除滑模墩头部位的弧形模板,换上牛腿模板。在处理好闸墩顶部预留结构的模板与埋件后,再行浇筑到闸墩设计高程。在满足模板要求后,拆除牛腿模板,把整个滑模结构提升出闸墩顶部置空,并处理闸墩顶面。在滑模上升的过程中,要在闸墩的检修门槽和工作门槽的混凝土中预埋闸门轨道预埋件。轨道预埋件一般采用一块10×20的钢板焊上两根“L”型的钢筋。在滑模上升时,要人工凿毛门槽,使其露出预埋钢板,为以后门槽施工做好准备。可以在预埋件上焊上爬梯,便于上下滑模。采用滑模施工技术可以大大减少工期,在水利水电工程中意义非常重要。

1.3 滑模的拆除

1.3.1 把闸墩顶部的多余钢筋割掉,把通过离心式液压千斤顶的钢管过高部分也割断,以便在较小高度的提升下把滑模从钢管之中提出来。

1.3.2 把滑模上的附属设备拆下来,如电器控制箱、电焊机、照明设备等,减小起吊重量。

1.3.3 把滑模底部吊挂的吊篮从滑模分节出用氧焊切割开来,把连接滑模的墩头、中间段和墩尾三段的螺栓全部拆除。

1.3.4 用门机或塔机吊住滑模的墩尾段,松开离心式液压千斤顶,使门机或塔机吊起墩尾段滑模,缓慢提升。注意,在起吊时,如滑模门槽构件与闸墩有钩、挂,用氧焊割断。

1.3.5 吊出滑模后,门机或塔机旋转起重臂至预先准备好的空场地上空缓慢放下。当滑模底部的吊篮刚接触到地面时停止下放。圈拆除吊篮后,再把滑模移吊到场地的其余空位置。如此,再把中间段和墩尾段拆除。

2 降低滑模施工成本

滑模装置、滑模设备及支承杆是滑模施工中的一套临时性设施,不是结构本身的组成部分,其-次性投资费用相对较大,但理论分析与实践证明,滑模施工在一个工程中摊销的成本并不比其它工艺施工的费用大,相反,只要具备一定的通用性,维护良好,其综合效益明显,尤其是在市场化后的现在,滑模工艺更体现了它的优越性。尽管如此,滑模工艺的成本还可以在以下几个方面进-步挖潜,以提高其竞争力:加强管理,减少人为损耗和浪费;滑模支承杆尽量采用φ48×35mm钢管支承杆体外布置,提高支承杆回收率,减少支承杆的数量等,将支承杆的无功损耗降低到最小;因地制宜地选择适宜的滑模工艺,或几种施工工艺综合利用,发挥各自工艺的最大效益。

3 水利、港口和种种护岸护坡工程

发达国家在河岸和海岸工程中,广泛采用滑模技术生产河、海护岸混凝土工程。在水利工程的渠道和运河混凝土衬砌工程中广泛使用滑模技术,发展潜力很大。