浅谈观音岩电站尾水闸门槽二期混凝土滑模施工

2017-01-09刘吉庆

四川水利 2016年3期

关键词：模体钢架钢绞线

刘吉庆

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，611000)

浅谈观音岩电站尾水闸门槽二期混凝土滑模施工

刘吉庆

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都，611000)

观音岩电站厂房尾水检修闸门门槽二期混凝土为组合钢模板施工，由于尾水门槽二期混凝土结构上下体型一致、高差大、工期紧、质量要求高，采取滑模施工可满足施工要求。该工程通过对提升系统、面板和支撑结构的优化，形成尾水门槽二期混凝土回填滑模施工技术方案，保证了尾水闸门按期下闸。

观音岩电站尾水闸门门槽二期混凝土滑模施工

1 工程概况

观音岩水电站1#～3#机厂房尾水检修闸门门槽二期混凝土底坎高程985.52m，门槽顶部高程1041.50m，总高度55.98m。单孔门槽左右宽度13.38m，上下游宽度2.90m。单扇门槽二期混凝土工程量约165m3，二期混凝土标号为C2830W6F100。

厂房尾水检修门槽二期混凝土回填按常规模板的混凝土施工方案施工，大部分属高空作业，具有作业空间狭小、模板安装繁琐、混凝土入仓和振捣困难、施工难度大、周期长和辅助耗材多等特点。根据厂房尾水门槽结构尺寸特点，尾水门槽二期混凝土回填对门楣高程以下采用常规方式浇筑，门楣高程以上采用滑模的施工方式，可较好地解决上述问题，以确保观音岩厂房尾水检修闸门的施工进度要求。

2 滑模模体设计

滑模装置由模板、提升系统、滑模盘、液压系统和辅助系统组成。

2.1 模板

滑模模板由面板、提升架及面板支承架三部分组成。模体呈左右对称制作，通过钢桁架连接为整体。

2.1.1 面板。采用δ=5mm、高1.5m的钢板制作而成，用10#槽钢和∠50mm×5mm角钢作为背肋，面部依据各浇筑面的浇筑体型制作若干块，面板上沿10cm处做150°弯曲处理，以便适应滑模体在滑升中不受一期混凝土表面不平整的影响。

2.1.2 提升架，采用20#槽钢组合焊接，在提升架上安装与流道中心线相垂直的面板。面板支承架采用∠50mm×5mm角钢与10#槽钢组合焊接，在面板支承架上安装与流道中心线相平行的面板，面板支承架与提升架之间采用连接杆件连接，两者之间可相对移动，利用高强螺栓配合弹簧进行紧固和调节间距。

2.1.3 面板支撑架。为保障二期混凝土与门槽预埋的主轨、导轨及一期混凝土紧密结合，槽滑模模板采用“自适应弹性”面板。在面板与二期混凝土接触部位设计丝杠调节机构，以便于调节模板位置及间距，保证二期混凝土体型和外观质量，同时保证模体在安装时具有足够的安装间隙。在模板边缘与一期混凝土面垂直相交部位，设计压缩弹簧自适应机构(浇筑时锁紧、滑升时弹松)，利用弹簧的压紧力以确保面板与一期混凝土接缝紧密，不产生漏浆，同时利用弹簧受载荷后变形的特点来保证模体在滑升过程中不会产生卡滞现象。并且由于门槽顶板混凝土已经施工完成，为便于支撑架吊入门槽，加工为支铰式。滑模平面布置如图1所示，自适应连接杆件如图2所示。

模体吊装时布置图

模体安装后布置图

图2 自适应连接杆件示意

2.2 滑模盘

滑模盘分为操作盘和辅助盘。

2.2.1 操作盘为施工的操作平台，承受工作、物料等荷载。操作盘框架采用复式桁架梁结构上铺马道板，操作盘选用10#槽钢(双槽钢)、∠60mm×6mm角钢加工制作的1.0m×1.0m复式桁架梁，桁架梁按一孔门槽净宽布置。

2.2.2 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。在桁架梁下部布置宽800mm平台，上铺马道板，用φ20mm圆钢悬挂在桁架梁上。滑模盘及辅助盘上均设钢筋护栏和安全网。

2.3 提升系统

千斤顶倒置提拉吊滑爬升施工形式，采用25t钢绞线用于连接和提升模体、滑模盘及施工荷载。其下端固定在模体桁架梁上，在顶部平台上设置钢架平台，布置千斤顶和液压系统，牵引钢绞线带动模体向上滑升，钢绞线一次性接全长，模体提升后人工对其出露的钢绞线进行打圈盘绕。

由于门槽回填施工作业面狭小，因此在门槽回填施工时采用“千斤顶倒置提拉”的吊滑方式施工工艺，即将液压系统布置于闸墩顶部(尾水平台的高程1041.7m)，同时在尾水平台(门槽孔口上方)安装钢架平台，将千斤顶布置于钢架平台上。尾水门槽滑模设计时通过利用柔性材料“钢绞线”作为“爬绳”，悬吊滑模模体向上提升进行滑模施工，钢绞线“爬绳”为外露并可以重复利用。滑模立面布置如图3所示，千斤顶与钢绞线安装如图4所示。

图3 滑模立面布置

图4 千斤顶与钢绞线安装

2.4 液压系统

选用QYC250前卡式液压千斤顶，设计承载能力为250kN，计算承载能力为150kN，单次张拉最大行程为200mm，液压控制台为小型液压站，并通过高压油管同千斤顶相连，形成液压系统。

2.5 辅助系统

辅助系统包括洒水养护、中心测量、水平测量等。洒水管采用φ25mmPVC管，固定在辅助盘上，沿混凝土壁布置，钻小孔自动进行洒水养护。

3 滑模提拉系统受力计算

3.1 滑模荷载计算

3.1.1 滑模结构自重。钢结构35kN，钢绞线1.5kN，滑模结构自重G1=36.5kN。

3.1.2 施工荷载。工作人员6人×0.75kN/人=4.5kN；一般工具5kN；插入式振捣器1kN，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=(4.50+5.00+1.00)×2×1.3=27.3kN

3.1.3 滑升摩擦阻力。单位面积上的滑升摩擦阻力按照模体面积计算，同时考虑偏斜等，附加系数取1.5。整圈模板上的滑升摩擦阻力(按2kN/m2计算)为：G3=S×2kN×1.5=10.8×2kN×1.5=32.4kN

3.1.4 竖向荷载总重。G=G1+G2+G3=36.5+27.3+32.4=96.2kN

3.2 钢绞线爬绳计算

采用25t钢绞线用于提拉模体的模板、滑模盘及施工荷载，其下端固定在桁架梁上，在顶部平台上设置钢架平台，布置千斤顶和液压系统，牵引钢绞线带动模体向上滑升。25t钢绞线抗拉强度应满足设计要求。

根据滑模结构具体情况取千斤顶2台，钢绞线2根，对称布置可满足强度和结构要求。

4 滑模及混凝土施工

4.1 施工准备

滑模施工前必须做好各项准备工作，其中包括滑模组装调试；钢绞线、千斤顶安装，液压系统准备；闸门槽冲洗；下料悬吊系统形成，为滑模验收开盘做好准备。

4.1.1 门槽一期混凝土面凿毛、冲洗

在门槽轨道安装前，利用施工脚手架按规范要求对门槽一期混凝土面进行凿毛处理。在浇筑前自上而下用清水对凿毛合格的混凝土面进行冲洗，同时清除轨道埋入混凝土部分及轨道调整螺栓上的残留油污，以保证轨道埋件与混凝土及新老混凝土面具有良好的结合。

4.1.2 滑模制作组装

滑模按设计图纸制作完成后，在场地检测各部位组装尺寸。在滑模模体各项尺寸检测合格后，采取门机整体吊装下放至工作面，然后人工组装部分面板，再对模体进行细部检测，以便调整模体在吊装过程中有可能出现的轻微变形。同时，对面板和提升桁架进行加固焊接。

4.1.3 上口钢架平台及悬吊系统布置

利用门机将上口钢架平台整体吊装到位，将各吊点中心调整到设计位置后，固定在尾水平台门槽孔洞正上方。在孔口顶部利用槽钢搭设形成临时平台，上铺马道板，利用该临时平台进行钢绞线安装，形成提升和悬吊系统。

4.1.4千斤顶进行试验编组、安装

在钢架平台上安装、固定千斤顶，穿钢绞线，安装液压系统。千斤顶要求耐压:加压12MPa，5min不渗不漏；空载爬升:调整行程200mm；负荷爬升:记录加荷50kN钢绞线行程大小。千斤顶，按一般要求需备用一部分，且需经常检修，还需备用如簧、上卡头、排油弹簧、钢珠、密封圈、卡环、下卡头等。

4.2 滑模施工

门槽二期混凝土滑模施工的特点是混凝土浇筑、滑模滑升平行作业，各工序连续进行互相适应。

4.2.1 混凝土浇筑

滑模施工按以下顺序进行：下料→平仓振捣→混凝土待强→滑升→下料。滑模滑升要求对称均匀下料，按分层30cm一层进行，采用插入式软轴振捣器振捣，经常变换振捣方向。为避免直接振动轨道及模板，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。正常滑升每次间隔为1.2h～1.5h，控制滑升高度30cm，日滑升高度控制在7.0m左右。

混凝土初次浇筑和模板初次滑升严格按以下步骤进行：第一次浇筑50mm砂浆，接着按分层300mm浇筑两层，厚度达到650mm时，开始滑升30mm～60mm，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150mm～200mm，第六层浇筑后滑升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。

4.2.2 模板滑升

施工进入正常浇筑和滑升时，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1mm左右的指印；能用抹子抹平。滑升过程中设专人检查千斤顶，观察钢绞线受力状态，检查滑模中心线及操作盘的水平度。

4.2.3 表面修整及养护

在滑模滑升到一定高度时(约1600mm)，在滑模体下部安装修整平台，同时安装带护栏的直爬梯，施工人员可沿爬梯上下。门槽二期混凝土施工采取软脱模施工，当混凝土脱模后，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对混凝土进行养护。

4.2.4 停滑措施及施工缝处理

滑模施工要连续进行，意外停滑时采取“停滑措施”，混凝土停止浇筑后，每隔0.5h～1h，滑升1～2个行程，直到混凝土与模板不再粘结(一般4h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。

4.3 滑模安拆

滑模模体安装采用门机整体吊起滑模体及支承桁架，缓慢下放至施工部位，再人工安装部分面板，将各部位面板间距调整到设计位置后，将面板与滑模体加固焊接。在滑模模体安装调整合格后，用门机将两侧的钢架平台安装到位，经调整合格后与门槽预埋插筋焊接牢固。然后在千斤顶中穿入钢绞线，准备滑升施工。

滑模滑升至指定位置时，将滑模滑空，滑模模体滑升完毕整体脱模后，在模体两端安装锁定梁，将模体担在门槽孔口，然后拆除两侧的钢架平台，用门机吊至下一工作面待用，再用施工门机将滑模模体吊出安装于下一工作面。