仙游抽水蓄能电站尾水调压井滑框倒模施工技术

2014-12-25郭奇志王增武喻志洁

城市建设理论研究 2014年37期

郭奇志王增武喻志洁

摘要：滑框倒模施工新工艺在福建仙游抽水蓄能电站尾水调压井施工中得到成功应用。结合仙游电站现场的施工情况，笔者详细介绍了该新工艺设计特点、施工技术及注意问题。认为该技术适合竖井式水工建筑物钢筋混凝土的施工，具有工期短、浇筑质量可靠、可操作性强等优点，对于同类型的工程施工具有一定的借鉴作用。

关键词：滑框倒模；尾水调压井；混凝土衬砌；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

1.工程概况

福建仙游抽水蓄能电站位于福建省莆田市仙游县西苑乡，距县城约37km，为周调节抽水蓄能电站。电站装机容量为1200MW（4×300MW），安装四台单机容量为300MW的单级混流可逆式水泵水轮发动机组。本工程属大（1）型一等工程，主要永久性建筑物按1级建筑物设计，次要永久性建筑物按3级建筑物设计。枢纽主要包括上水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站及下水库等工程项目。

输水系统设尾水调压井，位于在岔管后27m处的尾水隧洞旁，由调压大井、小井、弯管连接段及尾调通气洞组成。

调压大井混凝土衬砌厚度0.8m，衬后净断面为Ф14.0m，高度82.0m；小井混凝土衬砌厚度0.5m，衬后净断面为Ф4.8m，高度35.8m；弯管连接管连接尾水隧洞和调压小井，衬砌厚度50cm，衬后Ф4.8m，高10.9m。

2.问题背景

在施工局第一次报送的施工方案中，尾水调压井拟采取普通木模板翻模方案进行浇筑施工，但是根据现场施工面貌及充水发电工期要求，调压井施工进度十分紧张。为加快施工进度，经业主、监理、施工等各方协调决定尾水调压井衬砌采用滑框倒模施工，下弯管段受结构限制依然采用满堂脚手架翻模施工。

滑框倒模是在滑模的基础上发展起来的施工新工艺，它既具有滑模连续施工、上升速度快的优点，又克服了滑模施工易拉裂表面混凝土、停滑不够方便、调偏不易控制等传统滑模的缺点，不损伤混凝土，可根据施工安排随时停滑，随时调整纠偏[1]。对于筒状结构混凝土施工时效果更为理想[2]。滑框倒模施工技术已经在水电站闸门井、竖井及其他工程领域得到应用[1]~ [5]。

3.施工方案

尾水调压井衬砌滑框倒模施工技术，即模板相对于衬砌混凝土并不滑动，而是支撑模板的滑杆与模板相对滑动。当混凝土浇筑到一定时间（下部模板的混凝土已初凝），滑杆往上爬升，最下面一圈模板脱离滑杆的支撑与约束，从而便于拆模。拆下的最下面一层模板随即被安装至已立好模板的最上部，随后继续浇筑混凝土，待下部混凝土初凝后又可进行下一循环的滑升、拆模、装模、浇筑等工序施工，如此循环。

本文主要介绍调压井大井段（衬厚0.8m，净断面为Ф14.0m，高82.0m）的滑框倒模施工方法。小井段施工方法类似。

3.1 滑模设计

整个滑模装置主要由模板、滑杆、提升柱、上平台（材料堆放平台）、主平台（操作盘）、下平台（拆模、养护、消缺平台）、支撑杆（俗称“爬杆”）、液压系统等几部分构成，总重约31t。

1）模板

模板由标准模板和非标准模板（每圈模板闭合处设置），标准模板尺寸为120×40cm，模板之间采用标准扣件连接。非标准模板安装于每层（圈）模板安装时闭合封口处，结构、功能均与标准模板相同。

2) 提升柱

提升柱形似“F”型框架，由双根[22a槽钢及钢板（厚10mm）焊接组合而成，柱框高2.5m，布置24个提升柱，24只穿心千斤顶。提升柱主要用于支撑模板、围圈、滑模工作盘，并且通过安装于其顶部的千斤顶支撑在支撑杆（爬杆）上，整个滑模荷载将通过提升柱传递给支撑杆。

图3.1-1提升柱图3.1-2 主平台和下平台

3) 操作平台

上平台主要用于钢筋等材料的临时堆放及作为混凝土入仓操作平台。上平台重8吨，外圈直径为13.47m，为[22a槽钢与角钢组合而成的网状结构平台，基面铺设2mm厚钢板，平台中部预留7.9m×2m方形缺口，周边采用槽钢形成内底圈及外底圈固定。

图3.1-3上平台图3.1-4 液压系统

主平台位于上下平台中间，是滑模施工的主要工作场地。主平台支撑于提升柱的主体竖杆上，通过提升柱与模板连接成一体，并对模板起着横向支撑作用。主平台重7.6吨，内圈直径10.7m，外圈直径13.7m，为[22a槽钢与角钢组合而成的圆环形桁架结构平台，平台行走面铺设4cm厚松木板。

下平台为拆模、养护、修面、消缺处理的工作平台，采用[8槽钢及[6.3槽钢制作，下平台均为圆环形。下平台铺设松木板，周围设护拦和安全网。下平台重2.85吨，内圈直径10.6m，外圈直径13.4m。

4）支撑杆（爬杆）

支撑杆的下端埋在混凝土井壁内，上段穿过液压千斤顶的通心孔，承受整个滑模荷载，将其传递给井壁，支撑杆作为井壁竖筋的一部分存留在砼井壁内。根据选择的液压滑模千斤顶规格，选择φ48×3.5钢管作支撑杆。支撑杆的连接采用内部套φ36钢筋进行连接。

5）液压系统

爬升动力选用10t穿心千斤顶，爬升行程大于30mm，液压控制台为YXT-56型自动调平液压控制台。高压油管主管选用φ16mm；支管选用φ8mm，利用直管接头和四通接头同控制台和千斤顶分组相连。

3.2 滑模安装

滑模的安装顺序为：主平台框架→提升柱→爬杆（千斤顶同步安装）→下平台→上平台→液压控制系统→模板。φ14m滑模由于主平台结构较重（7.6t），需分块吊装至安装位置后再进行主平台、提升柱、爬杆及千斤顶的拼装。拼装完成后靠自身的液压动力将主平台抬升至一定高度，随后进行下平台和上平台的安装。

滑模组检查合格后，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。

注意：φ14m滑模的安装前，要求大井段底板浇筑完成以形成安装平台。

3.3滑模施工

滑模施工工艺流程：

图2.3-1 滑框倒模施工流程图

1）钢筋制安

模体就位后，进行钢筋绑扎与连接。φ14m衬砌段环向钢筋Ф25@200，每圈分为5段焊接连接。滑升施工中，纵向钢筋Ф20@200，钢筋加工成4.5m。钢筋的安装应及时跟进，尽量缩短或消除对浇筑工序的影响。混凝土浇筑后必须露出最上面一层横筋。为保证钢筋的保护层厚度，在钢筋与模板之间放置砂浆垫块。垫块采用预埋铁丝和钢筋绑扎固定。

2）模板拆除与安装

模板使用前必须清理干净并涂上脱模剂，安插模板时，顶层模板口上的砂浆必须清理干净，使接缝严密。模板采用120×40cm标准钢模板，首次安装高度为1.2m。施工进入正常浇筑和滑升状态后，当混凝土浇筑至模板高度的三分之二时进行平台滑升，当下部模板脱离滑杆的约束后，拆除最下层模板，并将其安装至当前顶层模板的上层。

滑模衬砌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。

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平台的水平度。

3）混凝土施工

浇筑过程中放料不能太快，而且要连续放料，如果放料太快会导致堵管。

衬砌混凝土等级均为C25W8F50，滑模施工采用溜筒入仓，溜筒采用φ219×4.5mm钢管制作，钢管每节长3m，溜管之间用法兰连接，溜管通过井壁上的锚筋固定在井壁。为了防止砼下料高度太高出现骨料分离现象，在溜筒中部每间隔15m设置一个缓降器。搅拌车运料至尾调通气洞后，直接下料至布置于井口的溜管受料斗。为方便布料，模体的操作平台上安设一个可360度旋转的混凝土自制布料机，垂直溜管与布料机之间采用45°斜溜管连接。45°斜溜管通过钢桁架固定于上平台，斜溜管上端设置一个接料漏斗用于接受垂直段溜管输送下来的混凝土并经斜溜管转运至布料机上。布料机底部安装45°溜管将混凝土均匀卸料至仓面四周。

滑模滑升要求对称均匀下料，分层浇筑，分层厚度为25～30cm。入仓采用滑模架上的布料机均匀布料，采用插入式振捣器振捣，尽量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50mm。

4）平台滑升

混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按下列步骤进行：第一次浇筑50mm砂浆，接着按分层300mm连续浇筑，在浇筑至模板高度的三分之二位置时，进行第一次滑升，平台一次正常滑升高度为30cm，当最下部一层模板露出后即进行拆模作业。滑升后对已露出的最下部模板拆模，拆模后检查露出的混凝土的固化状态，并据此推算下一次滑升时间。后续浇筑中根据每次拆模的混凝土状态确定规则的滑升时间，之后即可进行正常浇筑和滑升。正常滑升每次间隔按1.5小时，控制滑升高度30cm，日滑升高度控制在5.0m左右。滑升前混凝土应浇筑到模板高度的三分之二处，模板上缘距混凝土表面预留40cm左右浇筑层厚度。

注意事项：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。

滑模正常滑升根据施工现场混凝土初凝、混凝土供料、施工配合比、施工环境温度等具体情况确定合理的滑升速度。

5）测量与纠偏

由专业人员采用全站仪对模板位移情况进行测量。测量纠偏是滑模施工的关键，滑模每提升一次，均需进行测量，发现偏差，及时纠偏。

当偏移值大于lcm时，必须进行纠偏，纠偏的常用措施为：改变砼入仓顺序，通过下料、振捣等自然力挤压模板回归原位；用螺旋千斤顶通过井壁向主平台施力；调整平台的水平度，施工时应尽量保持平台水平。

6）混凝土养护与缺陷修补

混凝土脱模后及时养护，采用喷淋养护，由于混凝土出模强度较低，注意喷淋的角度以及压力不宜太大。

混凝土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，若发现表面缺陷，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。

7）爬杆的安装接长

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种以上长度规格，错开布置，正常滑升时，每根爬杆长3.0m，要求平整无锈皮，当千斤顶滑升距爬杆顶端小于350mm时，应接长爬杆，接头对齐。

爬杆采用内置的直螺纹接头连接，连接后影采用管钳旋紧。爬杆接长后，要注意其垂直度，发生倾斜的应予以纠正。当千斤顶滑过爬杆后，采用钢筋对爬杆进行焊接。

3.4 滑模拆除

1）拆除方案

φ14m滑模重量大，采用卷揚提升系统拆除时需在滑模下部设置拆模平台。停滑后，将滑模上平台拆除，随后安装拆模平台。拆模平台安装完成后，首先将下平台逐块拆解、吊运，共计24块，然后拆除主平台模板，最后拆除液压爬升系统及主平台。拆除液压系统前，需先用方木、钢材等材料支撑起整个主平台，之后对液压千斤顶卸载，拆除千斤顶、提升柱，最后对主平台拆解、吊运。

滑模拆除时以电动葫芦提升系统及辅助提升系统作为拆除起吊设备，水平移动至起吊位置采用手拉葫芦牵引。

2) 拆模平台设计

拆模平台布置于EL315.3m高程（距井口4.5m），该高度由尾调通气洞的拱肩高度（2m）及滑模的高度（6m）决定。拆模平台采用2[16a槽钢制作承载梁，按单向梁布置，布置间距定为1m，全断面共布置14根2[16a槽钢。衬砌混凝土浇筑时，在EL315.3m高程一圈布置28块预埋板作为槽钢焊接固定点，14根槽钢均焊接固定于埋板上。拆模平台全断面铺设4cm厚木板，木板需固定于槽钢上。

3.5 施工效果

1）大井平均每天上升2.4米，最大上升量4米，平均每天浇筑混凝土量90m³，施工进度满足充水实验要求

2）采用滑框倒模工艺施工，混凝土塌落度小，分层浇筑且连续施工使井壁衬砌混凝土质量很高，接缝平顺，井壁垂直，外表色泽统一柔和，见图3.6-1。经检验，滑框倒模工艺浇筑的混凝土质量满足各项指标要求。

3）采用此工艺不仅控制了施工工期，同时，减少了钢管架的投入，使得相应人工的投入量大大降低，节约了施工成本。

图3.6-11#尾水调压井混凝土衬砌效果图

3.6 技术特点

1）滑框倒模技术只是对模板加固框架集施工平台进行提升，模板保持不动。这样就避免了传统滑模滑动时对新浇筑混凝土表面的搓动、损伤等，确保了混凝土的表面质量。

2）滑框倒模的提升主要依靠外部一圈布置的24根钢管，钢管与所浇筑混凝土完全独立，互不影响。

3）滑到倒模操作方便，只需要控制提升速度，保持滑模平稳，不需要在衬砌混凝土里面预埋其他金属构件，可保证浇筑混凝土的质量。

4）滑框倒模采用小块标准模板，提升一定高度后拆除底层模板后装到顶层，这样就降低了工人的劳动强度，标准模板偶标准空洞和标准配件，能确保模板的精确施工。拆模与装模重复作业，可提高工人的熟练程度，提高工作效率。

5）滑框倒模一次浇筑混凝土高度可达60~120cm，强度达0.2~0.5MPa即可提升脱模，施工速度快，有传统滑模的优点，同时，根据施工安排和现场情况可以停模，具有翻模的优点。保证了混凝土衬砌施工速度的可控性。

6）滑模设备可周转使用，滑模设备在1#尾调衬砌施工完毕后拆除，待2#调压井施工时再组装使用，可以节约施工成本。