大斷面水電站調(diào)壓井滑模施工

于忠金

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 丹東 118002）

1 工程概況

雙溝水電站工程位于吉林省白山市撫松縣境內(nèi)。雙溝水電站調(diào)壓井襯砌凈直徑為21 m，井深60.2 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚120 cm。調(diào)壓井高程557.5 m至597.5 m為圓形等斷面，此部分采用滑模施工，滑模施工高度為40 m，井內(nèi)有通氣孔鋼管埋件，597.2 m高程以下設有鋼爬梯，滑模施工中作預埋件進行處理。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，滑模澆筑相對于常規(guī)支模澆筑具有混凝土施工連續(xù)性好、混凝土外觀質(zhì)量好、進度快、材料消耗少等諸多優(yōu)點。

2 施工方案

根據(jù)多年來的施工經(jīng)驗，對于等截面長高度的混凝土結(jié)構(gòu)采用滑模施工是最佳方案?；Ｊ┕ひ云洫毺氐氖┕すに?，具有以下施工特點：1）滑模施工速度快，日平均進度2.5 m以上，不管結(jié)構(gòu)體形多大，只要供料能力達到，一般都能達到這個速度。如果能控制好混凝土的初凝時間，速度可更快。2）成本低，由于滑模模體結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，材料投入少，消耗少。3）施工質(zhì)量可靠，滑?；炷翝仓栏癜?0 cm分層控制，澆筑、振搗作業(yè)在模板上方的工作平臺上進行，便于操作和控制，同時滑模施工具有連續(xù)性，減少了施工縫，體形具有可調(diào)性，防止出現(xiàn)體形的較大偏差或跑模，混凝土外觀平整，避免出現(xiàn)“麻面”、錯臺現(xiàn)象。4）滑模施工安全性好，滑模模體結(jié)構(gòu)有封閉、固定的操作平臺，可以有效防范施工人員墜落、墜物等安全事故。

雙溝水電站工程調(diào)壓井豎井段混凝土襯砌施工方案采用滑模施工，具體施工方法如下：

1）調(diào)壓井滑模采用整體鋼結(jié)構(gòu)設計，保證模體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。滑模提升控制采用液壓自動調(diào)平控制臺，配套選用10 t滑模專用千斤頂。

2）調(diào)壓井滑模供料采用拌和站集中供料，井內(nèi)設4趟φ219下料鋼管，用鋼絲繩懸吊在井口桁架梁上，下部設彎管緩沖器和竹節(jié)管，周邊對稱下料。

3）材料及設備采用設在井口的塔機吊運，人員上下采用建筑專用吊籠提升，井內(nèi)提升采取有穩(wěn)繩運行，井內(nèi)布置兩根鋼絲繩穩(wěn)繩。

4）井內(nèi)布置一趟380 V供電電纜（3×25 mm+1×10 mm），一趟通訊、信號電纜（滑模施工中，井上下通訊利用聲、光信號控制及對講機聯(lián)系），一趟灑水管均固定在井口桁架梁上。

5）利用井口已有平臺進行改造，形成封井口裝置，用以形成井口平臺，固定和懸吊井上下施工設施。

6）在井口平臺布置4根鋼絲繩重垂線進行滑模測量控制。

3 滑模設計

雙溝水電站調(diào)壓井工程滑模設計用液壓整體滑升模板，為保證施工質(zhì)量，滑模采用整體鋼結(jié)構(gòu)設計，滑升千斤頂選用HY-100型10 t千斤頂，滑升動力裝置為ZYXT-36型自動調(diào)平液壓控制臺，滑模裝置組成為模板、圍圈、提升系統(tǒng)、滑模盤、液壓系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)。

3.1 模板、圍圈

全套滑模模板面采用δ6 mm鋼板制作而成，用∠50×5的角鋼作為加勁肋，同整體框架骨架相連焊接固定。由于門槽二期混凝土鑿毛，陰角轉(zhuǎn)角部位采用圓角處理，以減少滑升阻力，陽角轉(zhuǎn)角部位用L63×6角鋼作為導角模板。模板高度選1.25 m，模板錐度按小于3 mm控制，即在垂直方向上模板上口大于設計尺寸1.5 mm，下口小于設計尺寸1.5 mm。

圍圈主要用來加固各部位段模板，采用上下兩道，同模板角鋼加勁肋焊接固定并和桁架梁上下邊梁焊接，使各組模板成為一個整體。

3.2 提升系統(tǒng)

滑模提升系統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)制作部分是提升架，是滑模板面與滑模骨架的聯(lián)系構(gòu)件，主要用于支撐模體，并且通過安裝在頂部的千斤頂支撐在爬桿上，整個滑升荷載將通過提升架傳遞給爬桿，爬桿采用φ48×3.5 mm鋼管，提升架選用“F”型架，用14號槽鋼和δ16 mm鋼板焊制。根據(jù)設計計算，全套模體自重46 t，初選40個“F”型提升架，布置40臺10 t液壓千斤頂。

3.3 滑模盤

滑模盤分為操作盤和輔助盤。操作盤為施工的操作平臺，承受工作、物料等荷載，同時又是模體的支撐構(gòu)件，是滑模體的主要結(jié)構(gòu)，采用整體框架鋼結(jié)構(gòu)，由于混凝土施工過程中，垂直荷載和側(cè)向受力較大，為保證操作盤的強度和剛度，選用∠100×100、∠75×75角鋼加工制作成復式框架梁。在框架梁上鋪δ3 mm網(wǎng)紋鋼板形成操作平臺。

輔助盤是進行混凝土養(yǎng)護、修面及預埋件處理的工作平臺，采用鋼木結(jié)構(gòu)懸吊布置，用L63×6角鋼和L50×5角鋼焊制，上鋪竹跳板或δ5 mm馬道板，用φ20 mm圓鋼懸掛在桁架梁上，輔助盤距井壁距離為15 cm。

3.4 液壓系統(tǒng)

調(diào)壓井滑模選用HY-100型千斤頂,設計承載能力為10 t，計算承載能力為5 t，爬升行程為30 mm，液壓控制臺為YKT-36型自動調(diào)平液壓控制臺。高壓油管主管選用φ16 mm，支管選用φ8 mm，利用直管接頭和六通接頭同控制臺和千斤頂分組相連，全部千斤頂共分六組進行連接形成液壓系統(tǒng)。

3.5 輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)包括二期混凝土預埋處理和灑水養(yǎng)護、中心測量、水平控制測量等裝置。灑水養(yǎng)護是混凝土施工的一個重要環(huán)節(jié)，灑水管井身段采用1.5寸鋼管,鋼管之間采用法蘭盤連接?；ｓw內(nèi)采用φ25 mmPVC塑料管，在井內(nèi)沿混凝土表面布置一周，PVC軟管上鉆孔，對混凝土表面進行灑水養(yǎng)護。

中心測量利用重垂線測量，觀察模體的水平位移，在井口梁上掛重垂線進行觀測。共布置4根（每個門槽設一個垂線）進行控制。

水平測量利用水準管原理，在模體上布置透明膠管，充水固定在模體上進行水平度觀測。

4 滑模設計計算

4.1 滑升摩阻力G1

式中：k——附加影響系數(shù)，取k=2；f——磨擦阻力，2 kN/m2；S——模板的表面積，S=L·H=97×1.25=121.25 m2。則G1=485 kN。

4.2 滑模結(jié)構(gòu)自重G2

全套滑模重量G2=460 kN。

4.3 施工荷載G3

人員，T1=50×750 N/人=37.5 kN；設備，T2=30 kN；材料、工具，T3=50 kN；并取1.3倍的不均勻系數(shù)和2倍的動力荷載系數(shù)。則G3=(T1+T2+T3)×1.3×2=305.5 kN。

4.4 支撐桿的荷載

允許承載能力：P=3.142EI/K（Ul）2

式中：E——支撐桿的彈性模量，對A3鋼E=2.1×109kg/cm；I——支撐桿截面的慣性矩，對φ48×3.5鋼管，I=11.35 cm2；K——安全系數(shù),取K=2；Ul——計算長度,按0.7×1.8=1.26 m計。

則P=74 kN。

4.5 千斤頂數(shù)量

式中：w——總荷載，w=G1+G2+G3=485+460+305.5=1250.5 kN；c——載荷不均勻系數(shù)，取0.8；p——千斤頂計算承載能力 74 kN。n=1250.5/（0.8×74）=21(臺)。

根據(jù)滑模計算和結(jié)構(gòu)具體情況，布置千斤頂 40臺，支撐桿40根，可滿足強度和結(jié)構(gòu)要求。

5 滑?；炷潦┕?/h2>

5.1 施工前的準備

混凝土施工前必須做好各項準備工作，其中包括封井口形成提升懸吊設施，混凝土下料布置，模體和液壓系統(tǒng)準備，起滑面的鑿毛、沖洗，測量放線工作，滑模組裝調(diào)試，井內(nèi)懸吊系統(tǒng)形成，為滑模驗收開盤做好準備。

5.1.1 井口施工準備

利用井筒開挖期間提升設施完成井口提升系統(tǒng)改造和封井口工作，布設1臺建筑專用卷揚機作為滑模施工期間的人員提升。根據(jù)地面總體布置圖要求，完成井口下料桁架梁安裝、井口混凝土下料管和下料斗安裝、井口安全護欄安裝，并完成封井口工作。然后形成井上提升系統(tǒng)，同時完成井下供電電纜敷設、照明系統(tǒng)形成。

5.1.2 滑模制作組裝

滑模按設計制作后，利用井口的起重設備吊裝滑模組件，由模板、圍圈、提升系統(tǒng)、滑模盤、液壓系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)依次進行組裝調(diào)試，并按表1質(zhì)量標準進行檢查調(diào)整。

表1 滑模安裝允許偏差表 mm

5.1.3 千斤頂進行試驗編組

1）耐壓：加壓 120 kg/cm2，5 min 不滲不漏；

2）空載爬升：調(diào)整行程30 mm；

3）負荷爬升：記錄加荷5 t，支撐桿壓痕和行程大小,將行程相近的編為一組。

5.1.4 滑模調(diào)試

滑模組裝檢查合格后,安裝千斤頂、液壓系統(tǒng),插入爬桿并進行加固,然后進行試滑升3～5個行程，對提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、盤面及模板變形情況進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，確保施工順利進行。

5.1.5 起滑面處理

滑模下井組裝前，自上而下對井壁進行沖洗，清撬浮渣、錨噴空洞處理，完成底板混凝土面鑿毛和沖洗工作。

5.1.6 測量放線

待底面沖洗干凈，達到組裝條件時，進行測量放線工作，由測量隊給出設計輪廓線和十字中心線。

5.1.7 井內(nèi)懸吊系統(tǒng)形成

利用井口門吊提升完成井內(nèi)下料管、供水管等安裝，達到開盤條件。施工現(xiàn)場需敷設一趟3×25+1×10電纜，提供380 V電源，為確保滑模施工順利進行，不發(fā)生混凝土粘模事故，應做好50 kVA備用電源準備工作。

5.2 鋼筋施工

鋼筋在鋼筋加工場地內(nèi)加工完成后，利用井口布置好的龍門架下放到井底。模體組裝調(diào)試就位后，嚴格按照設計圖紙進行鋼筋綁扎、焊接，搭接及焊接要符合設計規(guī)范要求?；┕ぶ?，混凝土澆筑后必須露出最上面一層橫筋，鋼筋綁扎間距符合要求，每層水平鋼筋基本上呈一水平面，上下層之間接頭要錯開。由于水平鋼筋設計在豎筋的外側(cè)，受滑模提升架及模板的影響，不利于鋼筋的綁扎，因此部分鋼筋綁扎不上，水平鋼筋與豎向鋼筋的位置需要作相應調(diào)整。豎筋間距按設計布置均勻，相鄰鋼筋的接頭要錯開，同時利用提升架焊鋼管控制鋼筋保護層。爬桿在同一水平內(nèi)接頭不超過1/4，因此第一套爬桿要有4種以上長度規(guī)格（2.5，3.0，3.5，4.0 m ……），錯開布置,正?；龝r，每根爬桿長3.0 m，要求平整無銹皮，當千斤頂滑升距爬桿頂端小于350 mm時，應接長爬桿，接頭對齊，不光滑處用角磨機磨平，爬桿同環(huán)筋相連焊接加固。根據(jù)“等強代換”的原則，在不影響鋼筋強度的情況下爬桿代替相應位置豎筋。

5.3 混凝施工

滑模施工用混凝土由地面攪拌站集中提供,有斜溜槽溜至下料鋼管，由下料溜管通過竹節(jié)筒入倉。

滑模施工按以下順序進行：下料→平倉振搗→滑升→鋼筋綁扎→下料。滑?；髮ΨQ均勻下料，滑?；炷烈笏涠?～9 cm，正常施工按30 cm一層進行，采用插入式振搗器振搗，經(jīng)常變換振搗方向，并避免直接振動爬桿及模板，振搗器插入深度不得超過下層混凝土內(nèi)50 mm，模板滑升時停止振搗。滑模正?；鶕?jù)施工現(xiàn)場混凝土初凝、混凝土供料、施工配合等具體情況確定合理的滑升速度，按分層澆筑間隔時間不超過允許間隔時間。正?；看伍g隔按2 h，控制滑升高度30 cm，日滑升高度控制在3 m左右。

混凝土初次澆筑和模板初次滑升應嚴格按以下步驟進行：第一次澆筑50 mm砂漿，接著按分層300 mm澆筑兩層，厚度達到650 mm時，開始滑升30～60 mm檢查脫模的混凝土凝固是否合適，第四層澆筑后滑升150 mm，繼續(xù)澆筑第五層，滑升150～200 mm,第六層澆筑后滑200 mm，若無異常情況，便可進行正常澆筑和滑升。

模板初次滑升要緩慢進行，并在此過程中對提升系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、盤面及模板變形情況進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，待一切正常后方可進行正常澆筑和滑升。

5.4 模板滑升

施工進入正常澆筑和滑升時，應盡量保持連續(xù)施工，并設專人觀察和分析混凝土表面情況，根據(jù)現(xiàn)場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑厚度。依據(jù)下列情況進行鑒別：滑升過程中能聽到“沙沙”的聲音；出模的混凝土無流淌和拉裂現(xiàn)象，手按有硬的感覺，并留有1 mm左右的指??；能用抹子抹平。

滑升過程中有專人檢查千斤頂?shù)那闆r，觀察爬桿上的壓痕和受力狀態(tài)是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度。

5.5 表面修整及養(yǎng)護

表面修整是關系到結(jié)構(gòu)外表和保護層質(zhì)量的工序，當混凝土脫模后，須立即進行此項工作。一般用抹子在混凝土表面作原漿壓平或修補，如表面平整亦可不做修整。為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，在輔助盤上設灑水管對混凝土進行養(yǎng)護。

5.6 預埋板施工

調(diào)壓井門槽門軌埋件，滑模施工期間預埋件與混凝土澆筑同時進行，按照設計位置進行埋設。

5.7 停滑措施及施工縫處理

滑模施工要連續(xù)進行，意外停滑時應采取“?；胧?，混凝土停止?jié)仓?，每?.5～1 h，滑升1～2個行程，直到混凝土與模板不再粘結(jié)（一般4 h左右）。由于施工造成施工縫，根據(jù)水電施工規(guī)范，預先工縫處理，然后在復工前將混凝土表面殘渣除掉，用水沖凈，先澆一層減半的骨料混凝土或水泥砂漿，然后再澆筑原配混凝土。

5.8 滑?？刂?/h3>

滑模中線控制：為保證結(jié)構(gòu)中心不發(fā)生偏移，門槽預埋件位置準確，利用井口平臺梁固定4根垂線進行中心測量控制，同時也保證其它部位的測量要求。

滑模水平控制：一是利用千斤頂?shù)耐狡鬟M行水平控制，二是利用水準儀測量，進行水平檢查。

5.9 滑模施工中出現(xiàn)問題及處理

滑模施工中常出現(xiàn)問題有：滑模操作盤傾斜、滑模盤平移、扭轉(zhuǎn)、模板變形、混凝土表面缺陷、爬桿彎曲等，其產(chǎn)生的根本原因在于千斤頂工作不同步，荷載不均勻，澆筑不對稱，糾偏過急等。因此，在施工中首先把好質(zhì)量關，加強觀測檢查工作，確保良好運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

1）糾偏：利用千斤頂自身糾偏，即關閉1/5的千斤頂，然后滑升2～3行程，再打開全部千斤頂滑升2～3行程，反復數(shù)次逐步調(diào)整至設計要求。并針對各種不同情況，施加一定外力給予糾偏。所有糾偏工作不能操之過急，以免造成混凝土表面拉裂、死彎、滑模變形、爬桿彎曲等事故發(fā)生。

2）爬桿彎曲處理：爬桿彎曲時，采用加焊鋼筋或斜支撐，彎曲嚴重時切斷，接入爬桿重新與下部爬桿焊接，并加焊“人”字型斜支撐。

3）模板變形處理：對部分變形較小的模板采用撐桿加壓復原，變形嚴重時，將模板拆除修復。

4）混凝土表面缺陷處理：采用局部立模，補上比原標號高一級的膨脹細骨料混凝土并用抹子抹平。

6 勞動組織與施工工期

根據(jù)滑模施工特點，該工程采用兩班作業(yè)，間班勞動力組合：管理人員1人，技術員2人，鋼筋工16人，混凝土工6人，電焊工6人，修面、養(yǎng)護工4人，滑模運行工2人，卷揚司機1人，井口5人，其它14人，合計57人。

施工工期：滑模施工進度指標為2 m/d，滑模加工15 d（不占直線工期），井口及下料系統(tǒng)準備3 d，井身滑模準備12 d，滑升工期20 d，拆除、收場6 d（不占直線工期），合計56 d。

7 質(zhì)量安全保證措施

在滑模施工中，建立完善的施工質(zhì)量保證體系，以質(zhì)量安全部作為質(zhì)量保證體系的管理機構(gòu)，各施工隊、班組、各部門負責本部門的管理，形成完善的質(zhì)量管理體系，保證工作質(zhì)量，確保工程質(zhì)量。該工程采取的主要質(zhì)量保證措施有：開展質(zhì)量教育和培訓工作，開工前進行全員質(zhì)量教育和培訓、培養(yǎng)質(zhì)量意識，牢記質(zhì)量目標；建立完善質(zhì)量管理體系，成立質(zhì)量管理機構(gòu)，制訂質(zhì)量控制，質(zhì)量保證辦法，使各個工序管理、各個崗位管理，都有法可依，有章可循，認真開展監(jiān)督檢查工作，保證質(zhì)量管理體系運行；實行全面質(zhì)量管理（TQC），根據(jù)量控制，質(zhì)量保證辦法制訂質(zhì)量責任制，實行質(zhì)量效益工資制。

安全管理是工程的重中之重，為了保證施工安全采取了以下措施：滑模施工隊接受項目部安全管理機構(gòu)的統(tǒng)一管理，遵守項目部各項安全規(guī)章制度，在項目部統(tǒng)一指揮下，組織好安全生產(chǎn)工作。施工人員上崗前必須進行安全技術教育和安全技能培訓，考試合格方可上崗?；Ｊ┕て陂g成立安全管理組織機構(gòu)，各班配備安全檢查員，施工隊長為安全生產(chǎn)第一責任人，各班班長為本班安全生產(chǎn)第一責任人。安全員對本班安全生產(chǎn)進行監(jiān)督和檢查，安全管理機構(gòu)每天進行巡查，杜絕違章指揮和違章施工。所有施工人員進入工地必須佩帶安全帽，嚴禁酒后進入工地；高空作業(yè)人員必須佩帶安全帶。施工人員要做到三不傷害，即不傷害自己、不傷害他人、不被他人傷害。電工，電、氣焊工，卷揚機司機等特殊工種施工人員做到持證上崗。井上下必須使用安全可靠的聲、光控制信號，井口把鉤工確認信號無誤，方可給卷揚司機傳遞信號，并目送起吊物運行。嚴格井口管理和文明施工，防止墜人和墜物事故發(fā)生。豎井施工前，必須對井筒和井幫嚴格檢查，防止片幫事故發(fā)生，對豎井施工提升和懸吊設施要按施工安全規(guī)程進行選用，施工期間作好定期檢查工作，嚴禁帶病作業(yè)。滑模試滑升階段，安排專人對模體結(jié)構(gòu)和焊接部位進行全面檢查，發(fā)現(xiàn)異常立即進行補強和處理，達到正常方可進入正常施工?；２僮鞅P和輔助盤要鋪設嚴密，盤面保持清潔，防止人員墜落和墜物傷人。

8 結(jié)語

雙溝水電站調(diào)壓井滑模工程經(jīng)過嚴謹?shù)氖┕?，工程的進度質(zhì)量都取得了較好的成績，該工程的成功施工經(jīng)驗為類式工程施工提供了很好的借鑒。對于等截面體及規(guī)則變截面體結(jié)構(gòu)物的混凝土施工，滑模施工無疑為最好的的施工方法。