豎井下彎段上部混凝土襯砌滑模施工技術(shù)

代 強

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 工程概況

清遠抽水蓄能電站位于清遠市清新縣太平鎮(zhèn)境內(nèi)，與廣州直線距離約75 km，電站裝機容量為4×320 MW，總裝機容量為1 280 MW，最高凈水頭502.7 m。樞紐建筑物由上下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房洞室群、開關(guān)站及永久公路等組成。其中輸水系統(tǒng)引水豎井與上平洞、中平洞通過豎井上下彎段相接，引水豎井正上方為1#施工支洞。1#施工支洞長62 m,開挖支護后洞徑為9.2 m；引水豎井直段長172.637 m，上下彎段長度為56 m,彎段中心曲率半徑R=36.8 m。豎井為圓形斷面，開挖支護后直徑為10.4 m，，襯砌混凝土厚60 cm，襯砌后直徑為9.2 m，其結(jié)構(gòu)見圖1。

2 彎段施工的創(chuàng)新思路

圖1 引水豎井結(jié)構(gòu)縱剖面圖

對于豎井下彎段混凝土襯砌，原施工方案計劃將下彎段分為4倉施工，單倉長約14 m，采用滿堂腳手架、桁架支撐定型模板的澆筑施工方案?？紤]到豎井下彎段上部澆筑時模板、腳手架等施工材料均需利用豎井井口平臺布置的10 t龍門吊運至施工作業(yè)面，但由于下彎段作業(yè)空間狹小、材料運送難、澆筑工期長、安全風(fēng)險高，經(jīng)研究決定預(yù)留豎井下彎段上部7 m作為第4倉采用滑模施工，如此實施，不僅在豎井下彎段上部滑模施工結(jié)束后可以立即開展豎井直段的混凝土襯砌施工，保證豎井混凝土襯砌施工的連續(xù)性，而且有利于減少資源投入、縮短工期，降低安全風(fēng)險。

施工思路：當(dāng)豎井下彎段第3倉混凝土澆筑完成并達到強度后，采用I25a工字鋼在第3倉頂部澆筑面上搭建一個工字鋼施工平臺；然后利用井口龍門吊將滑模的兩個單元吊至施工平臺并進行組裝，滑模組裝完成后，拆除工字鋼平臺進行滑模就位、調(diào)試，經(jīng)驗收合格后進行第4倉、長7 m的滑模襯砌施工。

3 彎段滑模施工的原理

首先將穿心式液壓千斤頂穿過埋入混凝土中的支承桿上，千斤頂?shù)鬃c提升架通過高強螺栓連接，提升架與滑模構(gòu)架圍圈焊接連接；然后通過液壓油管、泵站、閥件與液壓千斤頂、控制臺相連形成滑升系統(tǒng)?；０惭b就位后，先澆筑一層與結(jié)構(gòu)混凝土強度相同的砂漿，以保證第一次澆筑混凝土?xí)r的骨料有效包裹，混凝土入倉須均勻?qū)ΨQ下料，當(dāng)模板下層混凝土達到脫模條件時，操作液壓泵站分組或整體驅(qū)動液壓千斤頂滑升模板，依次循環(huán)，完成彎段滑模施工。

彎段滑模的成型效果主要是控制滑模的滑升軌跡，而滑升軌跡是通過液壓千斤頂分組滑升進行控制的。由于彎段的外弧長于內(nèi)弧，因此，根據(jù)千斤頂數(shù)量和井圈4個向限將穿心式液壓千斤頂分為4組既可單組滑升，又可整體滑升的液壓系統(tǒng)，根據(jù)需要進行滑升、控制結(jié)構(gòu)體型。在施工過程中，及時進行測量與糾偏，其主要措施是通過測量坐標點的方式進行檢測，輔助措施則是利用井圈結(jié)構(gòu)向限處布置的4根襯砌結(jié)構(gòu)鋼筋作為導(dǎo)向軌，用于觀察滑模的偏離狀況，若發(fā)生偏離，則利用千斤頂?shù)姆纸M或整體滑升功能進行糾偏。

4 下彎段上部襯砌滑模施工

4.1 滑模的設(shè)計與制作

滑模設(shè)計按照《液壓滑動模板施工技術(shù)規(guī)范》及《水工建筑物滑動模板施工技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)要求，根據(jù)豎井結(jié)構(gòu)型式進行設(shè)計，其主要由模板、圍圈、提升系統(tǒng)、滑模盤、液壓系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。豎井下彎段上部混凝土襯砌滑模與豎井直段混凝土襯砌滑模采用同套模板，模板高度為1.2 m，共分為14個單元，每個單元模板弧長為2.06 m。

(1)模板：直徑為9.2 m，高度為1.2 m，面板采用Q235，δ=5 mm厚的鋼板制作。

(2)結(jié)構(gòu)架及圍圈：模體構(gòu)架及上、下平臺為整體鋼桁架結(jié)構(gòu)，采用∠80 mm×7 mm角鋼焊制。圍圈共設(shè)2道，分別與桁架梁上下邊梁焊接，使模板成為一個整體。圍圈采用∠80 mm×7 mm角鋼焊制。

(3)提升架：采用“F”型提升框架，每個提升架采用1根[18槽鋼作為提升桿和10 mm厚的鋼板焊制。根據(jù)設(shè)計要求，共設(shè)置了14個“F”型提升架。

(4)操作盤：操作盤作為施工操作平臺，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)。由于在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∠75 mm×6 mm角鋼加工制作成復(fù)式框架梁，滿鋪5 mm厚的花紋鋼板形成操作平臺。

(5)輔助盤是進行混凝土養(yǎng)護、修面及預(yù)埋件處理的工作平臺，采用鋼木結(jié)構(gòu)懸吊布置，用φ48×3.5 mm鋼管、φ6和φ22鋼筋焊制，上鋪5 cm厚馬道板，懸掛在桁架梁上，輔助盤距襯砌后的井壁距離為250 mm。

(6)根據(jù)設(shè)計計算，選用QYD-100型穿心式千斤頂,額定承載能力為10 t，設(shè)計承載能力為5 t，單次爬升行程為30 mm，液壓控制臺為QYD-36型自動調(diào)平液壓控制臺。高壓油管：主管選用φ16；支管選用φ8，利用直管接頭和六通接頭與控制臺和千斤頂分組相連形成液壓系統(tǒng)。

4.2 滑模的組裝

4.2.1 滑模組裝平臺的施工

利用第3倉混凝土澆筑的滿堂腳手架管搭建臨時操作平臺,采用龍門吊將I25a工字鋼吊至下彎段，施工人員在臨時搭建的平臺上利用龍門吊、手動葫蘆等起吊設(shè)備將工字鋼就位焊接、組裝?；＝M裝平臺如圖2所示。

4.2.2 滑模體的組裝

豎井滑模共分為14個單元，首先在豎井井口利用龍門吊將模體每7個單元組合在一起,然后再分2次將其吊至下彎段搭建的鋼平臺上，最后利用龍門吊及手動葫蘆在鋼平臺上進行模體組裝。

滑模體組裝完成后，首先采用龍門吊將上游端吊起，下游端采用手動葫蘆將其吊起,將手動葫蘆固定在下彎段開挖支護的錨桿上，然后再拆除工字鋼支撐,龍門吊吊起上游端慢慢下落(另一端搭在第3倉結(jié)構(gòu)混凝土上)，待滑模板與下彎段第3倉定型模板吻合、經(jīng)測量合格后再將滑模體固定?；＝M裝及就位后的情況見圖3。

圖2 滑模組裝平臺施工圖

圖3 滑模組裝施工圖

4.3 滑模施工

4.3.1 鋼筋與接地扁鋼的安裝

鋼筋加工完成后，用5 t平板汽車將其運至豎井井口施工平臺，再用龍門吊將其運送至倉面；再由鋼筋工和專業(yè)焊工按照環(huán)向鋼筋焊接長度不小于10d(d為鋼筋直徑)、縱向綁扎長度不小于40d的要求進行安裝。接地鍍鋅扁鋼采用50 mm×5 mm，其搭接長度不小于10 cm，三面施焊。

4.3.2 爬桿的安裝

爬桿采用國標φ48×3.5 mm鋼管，在同一平面內(nèi)接頭不超過1/4。當(dāng)千斤頂滑升距爬桿頂端小于350 mm時，應(yīng)接長爬桿且接頭處應(yīng)對齊。將爬桿一端制作成錐形，接長時插入上一節(jié)管口后采用焊接連接，主要采用插筋固定千斤頂以下部位的爬桿，以確保施工時其不產(chǎn)生位移?；ｉ_始施工時，隨著滑模板的提升，及時對其進行固定。

4.3.3 導(dǎo)向軌的安裝

導(dǎo)向軌主要用于觀察模板滑升時的偏移情況，若發(fā)生偏移需及時進行糾正。下彎段滑模共設(shè)4根觀察導(dǎo)向軌，導(dǎo)向軌分別由結(jié)構(gòu)向限處的4根縱向結(jié)構(gòu)鋼筋組成，在保證縱向鋼筋混凝土保護層的前提下，采用錨筋(錨筋參數(shù):φ18@100 cm，入巖深度不少于30 cm，長度根據(jù)實際情況確定)或錨桿與之焊接固定。

4.3.4 模板滑升

(1)初次滑升。

初次滑升先澆筑第一層50 mm砂漿(與結(jié)構(gòu)混凝土強度相同，目的是保證澆筑第一層混凝土的骨料有效包裹)，接著按層厚300 mm澆筑兩層，厚度達650 mm時開始滑升30～60 mm，檢查脫?；炷聊淌欠穹弦?，合格后澆筑第四層并滑升150 mm，繼續(xù)澆筑第五層，滑升150～200 mm，第六層澆筑后滑升200 mm。模板初次滑升需緩慢進行，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)問題及時處理后再進入正常的澆筑和滑升。

(2)正?；?/p>

一般情況下當(dāng)混凝土強度達到0.1～0.3 MPa時滑模即可以進行正?；?，滑升應(yīng)遵循“多動少滑”的原則。根據(jù)施工現(xiàn)場混凝土初凝、混凝土供料、施工配合比、施工環(huán)境溫度等具體情況確定合理的滑升速度，正?；看伍g隔的時間不大于1 h，將單次滑升行程控制在3 cm，日滑升高度控制在2.5 m左右。滑升前，其結(jié)構(gòu)內(nèi)弧混凝土應(yīng)澆筑到模板的一半(高度約75 cm),外弧澆筑到1.2 m左右，模板上緣距混凝土表面預(yù)留30 cm左右的澆筑層厚度。平臺利用液壓千斤頂提升，在綜合考慮提升次數(shù)、滑升時間、進度指標等因素后，一次內(nèi)弧(最小弧長)滑升10 cm，外弧(最大弧長)滑升13.3 cm?；?，先將千斤頂限位裝置調(diào)整到位，以保證每次滑升后千斤頂?shù)男谐獭?/p>

由于滑模是自下而上滑動且下方有腳手架等平臺方便搭設(shè)測量儀器及照明設(shè)備，因此采用滑模下面的角點作為控制點相對方便施工；在現(xiàn)場施工時，對于點位的控制一般采用全站儀。在本項目中，搭設(shè)一次全站儀即可控制所有點位，同時其操作簡單，具有很好的連續(xù)性?；＼壽E控制采用坐標點的形式，滑模行程控制如圖4所示。其中A點為坐標原點，AO方向為橫坐標正方向，豎直向上為縱坐標正方向?；Ｒ苿觾?nèi)弧控制點用N1～NXX表示，外弧控制點用W1～WXX表示。

圖4 豎井下彎段滑模行程控制示意圖

4.3.5 混凝土入倉及振搗

混凝土運至引水豎井高程595 m施工平臺后，經(jīng)1#施工支洞口接料平臺和安設(shè)在1#施工支洞及引水豎井井壁的混凝土溜管及串筒將混凝土運至施工作業(yè)面。溜管每節(jié)長6 m，每隔18 m設(shè)置1節(jié)緩沖器，溜管之間用法蘭連接，溜管壁兩側(cè)設(shè)吊耳并采用兩根φ24鋼絲繩和插筋將其可靠固定在井壁上。混凝土入倉前要嚴格控制坍落度，一般將其控制在10～12 cm，混凝土初凝時間控制在5 h左右?；炷寥雮}時應(yīng)對稱均勻下料?；炷琳駬v采用φ50插入式振搗器振搗，盡量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?；Ｊ┕?yīng)連續(xù)進行，意外?；瑫r應(yīng)采取“?；胧?，混凝土停止?jié)仓螅扛?.5～1 h滑升1～2個行程，直到混凝土與模板不再粘結(jié)；對于因施工造成的?；妫瑧?yīng)作施工縫處理。

4.3.6 糾 偏

在滑升過程中，發(fā)現(xiàn)模板偏移量大于±2 cm，必須及時采用液壓千斤頂糾偏。若發(fā)生向一側(cè)的偏移，則關(guān)閉該側(cè)的千斤頂，滑升另一側(cè)，即可達到糾偏的目的。糾偏過程要緩慢進行，不可操之過急，以免混凝土被拉裂，防止滑模平臺產(chǎn)生變形。

4.3.7 收面及養(yǎng)護

混凝土表面的修整是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外表和保護層質(zhì)量的工序，當(dāng)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，若表面平整亦可不做修整。對于脫模后的混凝土面

應(yīng)及時采用在輔助盤上設(shè)置花管噴水的方式予以養(yǎng)護。

5 應(yīng)用效果

豎井下彎段上部7 m采用滑模施工方案后，僅用3 d時間就完成了混凝土襯砌施工，襯砌后的體型滿足設(shè)計及規(guī)范要求。施工過程中組裝鋼平臺、滑模均未發(fā)生較大變形等安全問題，滑膜的施工效果見圖5。

6 結(jié) 語

豎井下彎段上部混凝土襯砌滑模施工的成功實踐，降低了豎井下彎段上部的施工難度、減少了腳手架、模板等施工材料吊運過程中的安全風(fēng)險，降低了施工成本，保證了豎井直段施工的連續(xù)性，取得了較好的經(jīng)濟效益，為推動今后豎井彎段施工與滑模施工技術(shù)的發(fā)展提供了有益的參考。

圖5 豎井下彎段上部滑模施工效果圖