浅谈滑模在水利水电闸井施工中的应用

万生平 刘卫亚

【摘 要】本文主要分析了水利水电工程中采用滑模工艺进行岸塔式闸井混凝土施工，该施工工艺有效的减少了人员的投入，缩短了工期，对水利水电工程具有类似的项目积累了经验，有一定的参考价值。

【关键词】滑模；岸塔式闸井；减少投入；缩短工期

1.水利工程闸井施工技术

在水利水电工程中，闸井在工程中为常见的施工项，在一些大型水利工程中闸井一般为重要分部工程，其特点主要为施工高度较高、材料周转困难、作业面狭窄等，在一些工期要求特别紧的工程中，其赶工措施施工难度较大。如吉音水库底孔泄洪洞，其高度为66 m，工期紧，在施工准备中为保证按时完成施工，在井筒施工过程中采用滑模施工工艺，经过实际论证，该工艺有效减少了人员的投入，有效的缩短了工期。

2.滑模与常规钢模施工对比分析

根据以往的施工经验，等截面结构构筑物的混凝土衬砌工程采用滑模施工要比传统的支模施工更能保证质量，降低成本，提高工效，减少安全隐患。采用滑模施工由于混凝土是连续浇筑的，故可以最大限度地减少甚至避免施工缝，使混凝土的整体性更好；避免了支模、拆模，搭拆脚手架等多种重复性工作，故进度更快；工效更高；材料消耗更少。因此，根据吉音水库放空洞闸井的结构特征，及现场设备配备情况，拟采用EL：2462.87以下采用常规立模进行施工，以上采用滑模施工的施工方案

3 .滑模施工工艺

3.1模板设计

采用液压调平内爬式滑升模板，滑模装置为便于加工，提高复用率，有足够的强度、刚度及稳定性，整个模体设计为钢结构，模板、围圈、操作盘、提升架等构件之间均为焊接连接，整个滑模装置主要由模板、围圈、操作盘，提升架、支撑杆（俗称“爬杆”），液压系统等几部分构成。

模板均采用6mm的钢板制成；围圈采用角钢制成1m×1m矩形桁架梁，围圈与模板的连接采用50×50×5mm的角钢；提升架是滑模与混凝土间的联系构件，主要采用“F”型和“开”型提升架，“F”型提升架用18号槽钢钢组合制作而成。“开”型提升架采用18#槽钢作为立杆，并用两层共三根12#槽钢作为开型架横梁；

操作盘是滑模的主要受力构件之一，也是滑模施工的主要工作场地，选用∠75×75×7mm和∠63×63×6mm角钢加工成桁架，利用角钢互相连接工作盘，形成网架，盘面铺板采用50mm木板或花纹钢板，防止混凝土撒落。

3.2模板荷载分析计算

滑模结构自重：钢结构：G1=23704.4kg； 施工荷载：工作人员30人×75kg/人=2250kg，一般工具及材料3000kg，考虑2倍的动力系数及1.3倍的不均匀系数，施工荷载为 G2=（2250+3000）×2×1.3=13650kg；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200kg计算） 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：P=r（h+0.05）

式中： r--混凝土的容重，取2500kg/m3， h--每层浇筑混凝土厚度，取0.3m

同时考虑浇筑混凝土时，动荷载对模板的侧压力，P2=200kg/m2故：P=P1+P2=875+200=1075kg/m2

支撑杆（爬杆）允许承载能力：P=3.142EI/K（ul）2，E： 支撑杆的弹性模量 E=2.1×106kg/cm2。I撑杆的截面惯性矩 I=11.35cm4，k： 安全系数取2，ul： 计算长度0.6×1.8=1.08m计，则 p/2=3.142×2.1×106×11.35/[2×（0.6×1.8×100）2] =5037kg/cm2，1/2p0=10000×0.5=5000kg，p0： 千斤顶允许承载能力；因此支撑杆的数量（千斤顶的数量），n=w/cp，w： 支撑杆承载w=G1+G2+G3， P：支撑杆允许承载能力取5000kg，C：载荷不均衡系数取0.8，n=83074.4.4/0.8*5000=20.8。

3.3滑模的施工

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。施工现场需敷设一趟3×25+1电缆，提供380伏电源，为确保滑模施工顺利进行，不发生粘模事故，做好备用电源准备工作。

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，连续进行互相适应，模体就位后，按设计进行钢筋绑扎，为保证滑升速度，立筋采用套筒联接，分布筋根据钢筋大小采用绑扎连接或者正反丝套筒连接。搭接长度和丝扣要符合设计规范要求，根据滑模的工艺特点，滑模用爬杆（Ф48×3.5mm）需代替部分立筋，且立筋布置于混凝土保护层一侧，以保证滑升过程中钢筋的顺利绑扎。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3种以上长度（6m、3m 、2m ），错开布置，正常滑升时，每根爬杆长3m 或6m，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，不平处用角模机找平磨光，爬杆同环筋相连焊接加固。

混凝土的水平运输及垂直入仓能力是影响滑模施工的关键，因此 必须有足够的混凝土拌合和入仓能力。同时为保证滑模运行稳定性，以及施工材料和工器具的提升，现场还必须准备切实可行的备用下料方式。

根据该工地的特点以及现场设备配备情况和工期安排情况， 为满足滑模施工工艺均匀布料的特殊要求，我方建议闸井的混凝土最好采用从上面利用混凝土输料管垂直入仓的方式来实现，下料管底部安装缓存器来防止混凝土分离，根据仓号情况，可布置两套下料管，从而满足滑模均匀平仓的需要。

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30cm一层进行，采用70插入式振捣器振捣，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50mm，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，按正常滑升每次间隔2小时，控制滑升高度30cm，日滑升高度控制在2.5m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100mm厚半骨料的混凝土或砂浆，接着按分层300mm浇筑两层，厚度达到700mm时，开始滑升30--50mm检查脱模的混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升150mm，继续浇筑第五层，滑升150--200mm， 第六层浇筑后滑200mm，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。

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1mm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

滑模滑升到设计高程后停止滑模施工，利用吊车对模体进行拆除，模体拆除时要结合吊车的最大起重重量对模体进行分块。

4.结论

经过实际论证，在一些特定的条件下在水利枢纽工程闸井混凝土施工采用滑模施工工艺，该工艺有效减少了人员的投入，有效的缩短了工期，在一定程度上也起到了节约成本的功效。