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 110179）

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527.0 m，阻抗板的底部高程为532.2 m，调压井井筒的顶部高程为610.0 m，检修闸门井的顶部高程为614.5 m，通气孔的顶部高程为612.0 m。检修闸门井在高程544.0，555.0，566.0，577.0，588.0，599.0 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539.0 m，高程539.0 m以上采用滑模施工。滑模滑升至高程610.0 m后井筒滑模模体滑空并拆除，闸门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。

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30 cm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10 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φ219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 380 V 供电电缆（3×25+1×10），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HY—36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δ5 mm钢板制作而成，曲线段模板采用δ5 mm的钢板压制而成，用∠50×5 mm的角钢作为加筋肋。竖向角钢的间距为300 mm，并用两道水平∠50×5 mm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14号槽钢，上围圈距模板上口300 mm，下围圈距模板下口300 mm，上下围圈间距650 mm，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φ48 mm×3.5 mm的钢管，根据施工经验和常规设计，采用［14槽钢制成“7”型提升架,采用Ⅰ25工字钢制成“开”型提升架。

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δ5 cm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∠80×8的角钢，腹杆选用∠63×6的角钢加工制作的1 000 mm×800 mm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800 mm的平台，上铺马道板，用φ25 mm圆钢悬挂在提升架和桁架梁上。

4）液压系统。选用HQ-100型千斤顶，设计承载能力为10 000 kg，爬升行程40 mm，液压控制台为HY—36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 40 000 kg、木板5 000 kg，G1=45 000 kg。

2）施工荷载：工作人员 60 人×75 kg/人=4 500 kg，一般工器具1 000 kg，钢筋、支撑杆10 000 kg，考虑2倍的动力系数及1.3倍的不均匀系数。施工荷载G2=（4 500+1 000+10 000）×2×1.3=40 300 kg。

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 (按每平方 200 kg 计算)：G3=S×200×1.5=157.5×200×1.5=47 250 kg。

4）竖向荷载总重：G=G1+G2+G3=132 550 kg。

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：

式中：r——混凝土的容重，取2 500 kg/m3；h——每层浇筑混凝土厚度，取0.6 m

则：P1=2 500×（0.6+0.05）=1 625 kg/m2。同时考虑浇筑混凝土时，动荷载对模板的侧压力P2=200 kg/m2。故：P=P1+P2=1 625+200=1 825 kg/m2。

3.3 滑模千斤顶（支撑杆）计算

允许承载能力：

式中：E为支撑杆的弹性模量，E=2.1×106kg/cm2；J为支撑杆的截面惯性矩，J=12.186 cm4；K为安全系数，取K=2；ml为计算长度，按0.6×1.8=1.08 m计。

则P=108 kN。因此支撑杆的数量（千斤顶的数量）：

式中：w为支撑杆承载，w=G1+G2+G3=132 550 kg；p为支撑杆允许承载能力，取5 000 kg；c为载荷不均衡系数，取0.8。

则n=33台。取千斤顶48台，支撑杆48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350 mm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上下。

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30 cm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50 mm，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 MPa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20 cm，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100 mm厚半骨料的混凝土或砂浆，接着按300 mm分层浇筑两层，厚度达到700 mm时，开始滑升30～50 mm检查脱模的混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升150 mm，继续浇筑第五层，滑升150～200 mm，第六层浇筑后滑升200 mm，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）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 mm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。