锦屏二级水电站滑模设计及施工工艺浅析

马 杜，王豫杰

（1.湖南盛义建设有限公司，湖南 长沙 410015；2.中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000）

滑模施工是现浇混凝土工程的一项施工工艺。与常规施工方法相比，这种施工工艺具有施工速度快、机械化程度高、可节省支模和搭设脚手架所需的工料、能较方便地将模板拆散和灵活组装并可重复使用。在钢筋混凝土烟囱和圆形构筑物中经常采用这种施工方法。滑模施工工艺的提升动力一般采用液压装置，即液压千斤顶。目前很多滑模工程采用大吨位液压千斤顶。本文对雅砻江锦屏二级水电站的滑模施工工艺及特点进行分析。

1 工程概况

雅砻江锦屏二级水电站位于凉山州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江锦屏大河湾上，是雅砻江上最大的水电站，装机容量840万kW，该电站枢纽建筑主要由拦河低闸、泄水建筑、引水发电系统等组成。

锦屏二级水电站4条引水隧洞末端各设有一座上游调压室。调压室结构为差动式，为“一洞一室两机”布置型式。每座调压室主要由调压室底部分岔段、调压室竖井、调压室顶拱、调压室上室及交通洞等组成。

上游调压室每个竖井均由1个圆形大井和2个闸门井组成，圆形大井衬砌后直径21.0 m，2个闸门井衬砌后尺寸为长×宽（7.8 m×3.3 m～7.8 m×5.7 m）。上游调压室竖井、闸门井混凝土衬砌采用液压滑模自下而上施工。竖井井筒滑模从EL.1576.7 m开始安装，闸门井滑模从EL.1583.7开始安装，它们从相应的高程开始滑升。井筒液压滑模滑升至高程1680.00 m即进行拆除，闸门井滑模滑升至高程1677.00 m，即进行拆除。因竖井井筒滑模与闸门井滑模起滑点不在同一个高程，闸门井EL.1576.7～EL.1583.7段（共7.0 m）采用组合模板进行浇筑。

2 滑模施工原理

滑模以预浇底层为基础，每隔一定距离设金属支承杆一根（竖井井筒均匀布置60根Φ25 mm的圆钢作为支撑杆，每个闸门井布置26根，每根支撑杆上均安装液压千斤顶，液压千斤顶的底座与悬臂升降架顶部一起由螺栓固定，模板悬挂在悬臂升降架上，升降架采用围架结构，模板和支撑框架由调节线杆支撑。支撑架顶部铺设3 cm左右木板，铺满为止，一方面可以放置设备和施工材料，另一方面可以供施工人员行走；下部悬挂吊架平台，可以作为混凝土后续表面检查、修补、养护的操作平台。所有的液压千斤顶都是串联或并联与液压控制系统连接。这样随着模板底部混凝土的凝固，当模板下层混凝土达到脱模条件时，启动液压机构驱动所有的液压千斤顶，带动提升架、支承框架、模板沿着支承杆向上滑动，滑升至可以浇筑下一层砼的位置，如此循环，直至竖井顶部。

3 滑模设计

滑模设计将参照国家标准《液压滑动模板施工技术规范》（GB 113-87）中的有关要求，根据上游调压室竖井结构型式和布置特点，滑模系统主要由平台系统、模板系统、液压系统和辅助系统等组成。（见图1～图4）

图1 竖井滑模正视图

图2 竖井滑模俯视图

图3 闸门井滑模正视图

图4 闸门井滑模俯视图

3.1 设计参数

根据现场实际情况，本次施工井筒支撑脚手架按照立杆纵距、横距均为1.5 m，步距为1.1 m进行搭设，闸门井按照立杆纵距、横距均0.6 m，步距为1.2 m进行搭设。

3.2 井筒滑模安装平台

（1）井筒滑模结构自重G1

钢结构：32000 kg；钢筋及支撑杆：2200 kg；其他：2000 kg。

（2）施工荷载G2

工作人员：12 人×75 kg/人 =900 kg，设备：1000 kg；施工荷载G2=900+1000=19000 kg。

（3）模板及脚手架自重荷载

3.0kN/m2（模板以最重计为200 kg/m2，脚手架立杆为3.85 kg/m×1.4 m×3=16.2/m2，扣件、及斜撑等取50 kg/m2，总荷载为200+16.2+50=266.2 kg/m2，计算取值为 300 kg/m2，即 3.0 kN/m2），井筒面积为346 m2，则总荷载为1038 kN。

（4）动、静荷载分项系数分别为1.2、1.4。

（5）主要设计计算依据

《水利水电工程模板施工规范》（DL/T 5110-2000）,《建筑施工扣件式钢管排架安全技术规范》（JGJ 130-2001）等。

3.3 闸门井滑模安装平台

（1）井筒滑模结构自重G1

钢结构：12000 kg，钢筋及支撑杆：1000 kg其他：800 kg；G1=12000+1000+800=13800 kg。

（2）施工荷载G2

工 作人员：8 人 ×75 kg/人 =600kg， 设 备 ：600 kg；G2=600+600=1200 kg

（3）模板及脚手架自重荷载

6.5 kN/m2（模板以最重计为200 kg/m2，脚手架立杆为3.85 kg/m×19 m×3=219.45/m2，扣件、及斜撑等取 200 kg/m2，总荷载为200+219.45+200=619.45 kg/m2，计算取值为650 kg/m2，即6.5 kN/m2）,闸门井面积为43.0 m2，则总荷载为279.5 kN；动、静荷载分项系数分别为1.2、1.4。

（4）主要设计计算依据

《水利水电工程模板施工规范》（DL/T 5110-2000），《建筑施工扣件式钢管排架安全技术规范》(JGJ 130-2001)等。

4 滑模施工工艺

4.1 施工准备

（1）底板处理。为确保工程质量，滑模下井组装前对混凝土基础面进行了处理，自上而下对井壁进行冲洗，清撬浮渣、锚喷空洞处理，完成底板混凝土面凿毛和冲洗工作。

（2）滑模、模板安装。竖井井筒滑模在EL.1576.7高程开始安装，模板搭接下层已浇筑混凝土10 cm，其模板下口高程为EL.1576.6，为保证安装基础的水平，从竖井阻抗板EL.1575.2高程搭设满堂脚手架至EL.1576.6，脚手架平台高度为1.4 m，步距为1.1 m，中间立杆纵横距为1.45 m，周边圆弧段采用斜撑方式支撑，且圆周立杆距井筒边墙间距为1.1 m～1.4 m之间，模板底部纵向钢管间距为0.72 m。中间立杆遇阻抗孔位置，采用[18 a槽钢铺设后，将立杆点焊于角钢上进行搭设。

竖井闸门井滑模安装高程为EL.1583.7，下部7.0 m采用组合模板里面至EL.1583.7高程，利用阻抗板施工时，在闸门井内搭设的脚手架向上继续搭设，其脚手架立杆纵横距为0.6 m×0.6 m，步距为1.2 m，顶部采用顶托支撑，顶托U型槽内布置2根纵向脚手架管，纵向钢管上部按照0.6 m的间距布置横向钢管，上部再满铺模板作为滑模闸门井内的安装平台，闸门井滑模在闸门井内安装完成，待竖井井筒滑模滑升至EL.1583.7高程后，闸门井滑模与井筒滑模同步滑升。因闸门井滑模安装时，模板直接与下部组合模板拼接，因此，在此施工前，对下部组合模板采用内拉外撑的方式将其加固牢。

模板安装按区安装，整个竖井井筒由12块模板组装而成，各模板中通过三棱形拼接模板和螺栓连接。同时，在滑模模板安装前，完成滑模穿心千斤顶下部的钢筋制安施工。

4.2 混凝土浇筑

4.2.1 下料

为确保混凝土（C30）配比的准确性，混凝土搅拌工作由搅拌站完成，随即由6 m3混凝土罐车负责运输至仓位附近的混凝土下料管处，入仓垂直选用HBT80混凝土输送泵，通过下料溜管下至分料盘，最后通过竹筒入仓。

4.2.2 平仓振捣

为保证滑模滑升过程中心结构不偏移，采用了分层施工的方法，每下料30 cm即插入振捣器进行振捣；振捣器插入深度保持在下层混凝土深度5 cm以内，振捣方向360°变换，振捣完成再进行下一层的施工，模板滑升在振捣停止后进行。

为避免产生混凝土施工缝，此次分层施工浇筑间隔以及模板滑升间隔时间均控制在2 h以内，次滑升高度控制在30 cm，日滑升高度控制在3.6 m左右。

4.2.3 模板滑升、及滑模控制

（1）模板滑升。模板初次滑升要缓慢同时要进行全面检查，包括液压装置、模板结构等有关设施。观察在负载情况下是否正常工作运行，一切正常后才可以进行正常的滑升。

为确保滑模施工质量，针对初次浇筑及滑升，施工顺序的安排分为六步：首层浇筑砂浆为5 cm，以确保振捣器可以插入正常工作；二三层两层按照每层30 cm连续浇筑，当厚度达到65 cm时滑升模板（30 cm～60 cm）检查脱模的混凝土凝固度是否合适，检查脱模的混凝土凝固度，首先观察脱模的混凝土表面应无流淌和拉裂的现象，手指按压无明显痕迹，强度达到0.2 MPa～0.4 MPa，否则不予脱模；第四层浇筑30 cm，完成平仓振捣模板滑升15 cm，不做停留继续按照每层30 cm浇筑第五层；第六层浇筑完成后模板滑升20 cm，再次检查混凝土脱模后的凝固程度，确认没有异常的情况下再开始正常的分层施工。

施工进入正常滑升阶段，滑模施工保持连续施工，设专人观察和分析鉴别混凝土表面情况（譬如：滑升过程中的声音、脱模后混凝土的凝固情况、是否能用抹子抹平等），根据现场条件及实际情况确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度；千斤顶的情况在滑升过程中设专人检查，观察爬杆上的压痕和负载状态是否正常，检查滑模中心线及操作盘的水平度，遇到问题及时处理。

（2）滑模控制。滑模控制分为滑模中线控制和水平控制。中线控制利用井口桁架梁和井帮固定四根垂线进行中心测量来实现；水平控制通过利用千斤顶的同步器以及水准仪测量并进行水平检查来实现

4.3 表面修整及养面

表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序。随着施工滑模不断向上滑升，利用滑模下部设置的吊架平台作为工作台，对露出的仝面及时修饰，表面不平时用抹子及时抹面压平，对于拉裂和坍落及保护层脱落问题，在混凝土尚未凝固前修补；严格控制滑模的爬升时间，尽可能减少抹面的缺陷；为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件，减少裂缝，并在抹面平台上沿周边布置一批洒水花管，进行砼养护。

4.4 混凝土滑模施工质量处理

（1）停滑措施及施工缝处理。滑模施工遭遇意外不得不停滑时应及时采用停滑措施：将最后混凝土浇灌至同一标高，模板每隔半个小时提升一个行程，直到混凝土与模板粘结现象消失（一般4 h左右）。针对施工产生的施工缝，必须确保已浇筑混凝土的抗压强度不小于1.2 MPa时才能继续浇筑，在复工前应及时清理干净混凝土表面，凿除松动的石子和浮渣，并用水冲洗干净，先浇一层（10 cm）配合比石子减半的混凝土或者水泥砂浆，然后继续按照原配合比混凝土浇筑并细致操作振实，使新旧混凝土紧密结合。

（2）纠偏。纠偏就是针对不同情况通过施加一定的外力给予纠正偏差，此工程采用千斤顶自身纠偏，即关闭1/5的千斤顶，然后滑升2～3行程，再打开全部千斤顶滑升2～3行程，反复数次逐步调整至设计要求。这样循序渐进的纠偏方式可以避免混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、爬杆弯曲等事故发生。

（3）爬杆弯曲及模板变形处理。爬杆由钢筋组成，一旦发生弯曲，应立即对爬杆进行加固处理加焊钢筋或者斜支撑，用直径大于2 cm的短钢筋绑焊在爬杆上；无法解决的，则直接切断，重新接长后的爬杆与下部爬杆焊接，同时焊接斜支撑加固预防爬杆弯曲。模板属于金属结构，对于变形较小的部分可以直接用撑杆施压复原，严重的话则直接拆掉施压复原。

（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。

（5）锦屏二级水电站施工 8年 3个月，浇筑混凝土221800万m3，调压室混凝土共施工半年，浇筑C30混凝土98250 m3[1]。

5 结语

过对锦屏二级水电站滑模施工分析可知，滑模技术由于其自身的机械性特点，应用到实际的水利工程中可以大幅提升施工速度，明显降低施工作业时的辅助性消耗，减少工程预算中的不必要开支。因此，在实际的水利工程中，应该适当运用滑模施工技术，严格控制滑模施工工艺的难点，充分发挥其在工程施工中作用，从而确保水利工程滑模施工质量，进而促进水利行业健康、可持续发展。