缓坡斜井城门洞型滑模施工

缓坡斜井城门洞型滑模施工

张光耀 

大唐乡城水电开发有限公司

「摘要」古瓦斜井长约207m，为城门洞型结构，断面多样、施工工序多、工期紧，本文介绍了标准段利用滑模台车快速施工技术在缓坡型斜井城门洞中的成功应用，滑模施工具有操作方便、安全可靠、施工效率高的特点。

关键词：缓坡斜井；城门洞型滑模；混凝土

1  工程概述

古瓦水电站首部枢纽位于四川省甘孜藏族自治州乡城县境内，是硕曲河干流乡城、得荣段“一库六级”梯级开发方案中的“龙头水库”电站，下游为娘拥水电站。枢纽主要建筑物由面板堆石坝、溢洪洞、放空洞、坝后生态机组、引水隧洞及地下厂房系统等组成，总装机容量205.4MW，

右岸溢洪洞斜井为45°缓坡型城门洞型斜井，长约207m，其中标准段长66.08m，衬砌后尺寸为7.5m×7.49m（宽×高），衬砌厚度50cm；右岸溢洪洞为高速水流洞段，混凝土施工质量要求高，常规的组合模板施工外观质量得不到保障，由此产生滑模进行标准段施工理念。

2  滑模设计

2.1滑模设计

本项目LSD斜井滑模主要由滑模模体系统、运料小车系统、牵引系统三大部分构成，采用LSD连续拉伸式液压千斤顶顺着钢绞线爬升来提升滑模模体，钢绞线与缓坡型城门洞段的洞轴线平行。

2.2滑模模体装置

该滑模的模体主要由模架中主梁、上操作平台、钢筋平台、抹面平台、模板平台、后吊平台、滑模模板、后行走支撑及滚轮、前行走支撑及滚轮、抗浮花蓝螺杆、支模花蓝螺杆、受力花蓝螺杆、纠偏液压千斤顶、支模环形框架、中心框架等相关零部件组成。

模架中主梁长度15m， 截面尺寸（长×宽）=2×2m，整体主要采用槽钢和角钢等型钢焊接而成的桁架结构。

上操作平台、钢筋平台、模板平台、抹面平台和后吊平台均为型钢焊接的构件，通过M16*50螺栓与模架中主梁连接，上满铺钢跳板或木跳板。上操作平台主要用于传递材料、浇筑混凝土和对下层工作面起安全防护作用，钢筋平台用于绑扎钢筋和堆放钢筋，模板平台用于放置模板，抹面平台用于墙面修整，后吊平台用于检修和施工后的相关处理工作。

滑模模板放置在模板平台上，模板形状为椭圆形，上口大、下口小，锥度为5‰。滑模模板通过支模环形框架和支模花蓝螺杆连接，拔模锥度可以通过支模花蓝螺杆调整，通过抗浮花蓝螺杆可以预防模板在混凝土浇筑过程中上浮，保证工程质量。

中心框架和支模环形框架采用型钢焊接而成的框架结构，中心框架通过模架中主梁与螺栓紧固连接；支模环形框架外侧采取支模花蓝螺杆与模板连接，内侧通过纠偏液压千斤顶和受力花蓝螺杆与中心框架连接。

纠偏千斤顶共有两个，主要用于纠正模体偏移，纠偏工作一旦完成，则通过受力花蓝螺杆锁住模板位置。液压站搁置在模板平台上，用于控制纠偏千斤顶的运行。

2.3牵引机具及设施

牵引机具及相关设施主要由预应力钢绞线及连接器、液压控制站、穿心式液压千斤顶、 P24行走轨道构成。

预应力钢绞线直径为Ф15.24mm，型号为15-7Ф5，可承受的拉力为2300～2500kN，整套滑模采用两组钢绞线（每组钢绞线3束）进行提升作业，钢绞线锚固端锚杆嵌入混凝土中与衬砌钢筋焊接。通过计算受力，滑模的最大提升拉力为422.003kN，钢绞线强度满足缓坡型城门洞滑模混凝土施工规范要求。

滑模轨道采用P38型钢轨，测量人员采用全站仪全程放线和监控，轨道支撑为“人” 字形普通桁架，施工效率较高，整体结构稳定、可靠。

滑模提升的前卡式穿心液压千斤顶型号为YCQ250型（额定油压50MPa），共计两个， 1套JZKC-6 控制系统及高压油管、1 台JZMB1000液压泵站（主顶油路31.5MPa，夹持油路10MPa）组成。

2.4运料小车系统

施工材料采取运料小车运输至工作面，运料小车系统主要由 10t慢速卷扬机、钢丝绳、平衡油缸、限载装置及钢结构小车构成。

10t慢速卷扬机配 6×37丝、Ф40mm 钢芯钢丝绳牵引钢结构小车，卷扬机布置在斜井的上弯段。运料小车依据 DL/T5370-2017《水电水利工程施工通用安全技术规程》规定需安装限载保护装置、断绳保护装置、限速保护装置和上下限位装置。

滑模提升滑动沿向上轨道爬行.轨道边滑边拆，当滑模前行走机构滑过轨道连接节点之后，才可以拆除下边的一节。

3  滑模安装及施工

3.1  滑模安装和调试

斜井滑模在加工制造厂经预组装并验收后后，由载重汽车运至施工现场斜井的下平段，利用提前安装好的天锚组装。

3.2  滑模滑升控制

在第一次进行混凝土浇筑时，当浇筑时间和混凝土初凝时间接近时，再进行模体初滑，一次滑升2～3cm 左右，以预防模体被混凝土粘牢。直到模体浇满混凝土后，进入正常滑模提升。正常混凝土浇筑每一次模体滑升高度为5cm左右，混凝土浇筑速度必须满足模体滑升的速度要求。 对于承重的顶拱部分， 根据取得的混凝土不同时间的强度试验决定滑升时间。由于初始脱模时间不易控制， 必须在现场取样试验来确定脱模时间。脱模强度约0.3～0.5MPa，一般模板平均提升速度不得大于10cm/h， 遵循“多动少滑” 的原则： 每1小时不低于4次，每次提升约25mm。脱模混凝土必须达到初凝强度，最好能进行原浆抹面。滑模连续爬升12m为一个循环，当爬升到中梁上锁定架时，停止混凝土入仓，准备提升中主梁。

溜筒入仓，入仓的顺序为先顶拱、再腰部、最后底拱。入仓混凝土应摊铺均匀，摊铺厚度差应控制在±15cm范围内，以保障模板不发生偏移。混凝土添加剂的掺量，以保证在模板爬升过程中模板底沿以上20cm处的混凝土达到初凝强度（0.5Mpa）为宜。钢筋的绑扎以及混凝土的振捣都在滑模平台上进行。

滑升过程中，应安排有滑模施工经验的专人观察和分析混凝土表面，确定合适的提升速度和提升时间。滑升过程中可以听到“沙沙” 声， 出模后的混凝土无拉裂和流淌现象；混凝土表面湿润不变形， 手按有硬的感觉， 如果指印过深应停止滑升；如果过硬则要加快滑升速度。滑升之后， 用抹子将不良脱模面抹平压光。

3.3滑模纠偏措施

轨道及模板制作安装的精度是缓坡型斜井城门洞全断面滑模施工的关键所在。模板在滑升的时候， 应指派专职人元检测模板及牵引系统的情况是否正常， 出现问题及时处理并报告， 认真分析问题的原因并找出应的解决办法。

在斜井滑模滑升过程中，应通过模板下的管式水平仪或激光扫平仪随时检查模板整体水平度和中主梁的倾斜度（45º），一旦模体的水平偏差超过2cm，应立即采取相关措施：①对千斤顶分动方式进行调整；②通过调整混凝土入仓顺序并借助手动葫芦予或10t手动千斤顶纠正。 垂向偏差依靠精确的轨道铺设来进行控制。

纠偏措施具体如下：

（1） 滑模多动少滑。专业技术员经常检查中主梁及模板组相对于中心线是否发生偏移， 始终控制好中主梁和模板组不发生偏移。

（2） 保证下料均匀， 两侧高差最大不得超过40cm。如果是由于下料原因造成模板偏移时， 可适当改变混凝土入仓顺序， 并借助于手动葫芦对模板进行调整。

（3） 在模体中梁设一个水准管， 当模体发生偏移时， 可通过观察水准管判断模板偏移的方向， 并及时采取相关措施进行调整。

（4） 每滑升6m 对模板进行一次全面测量检查， 发现偏移及时纠正。

3.4抗浮处理

在下三角体混凝土浇筑过程中， 由于先浇筑底板部位， 混凝土浮托力较大， 模体上浮。为保证衬砌后尺寸满足设计要求， 在斜井滑模就位时采用2条5t导链将后支腿锁在轨道上， 滑模提升前将导链松开，提升结束后再将导链锁紧， 如此反复进行直至进入全断面。若采用全断面浇筑， 下料顺序为先顶拱和两侧， 最后底板。下料不应过于集中， 高度须小于40cm。

3.5混凝土控制

仓面进行验收之后，混凝土下料前应先采取水泥砂浆湿润溜槽。混凝土入仓时应尽量使混凝土先低后高，使混凝土均匀上升，并注意分料不要过于集中，每次浇筑高度不大于30cm。两侧边墙及顶拱的混凝土应均衡上升，下料时应及时分料，以防止一侧受力过大而使模板、支架发生侧向位移。

下料时对混凝土塌落度应严格控制，一般在10～14cm之间，也要根据气温等外部因素的变化而作调整。对塌落度过大或过小的混凝土严禁下料，既要保证混凝土输送不堵塞，又不至于料太稀而使模板受力过大变形，延长起滑时间。

为保证混凝土成型质量，若仓内有渗水时应安排专人及时将水排出，以免影响混凝土质量及模板滑升速度。严格控制好第一次滑升时间。滑模进入正常滑升阶段后，可利用台车下部的抹面平台对出模混凝土面进行抹面压光。

选用软轴式振捣器，避免直接接触止水片、钢筋、模板，对有止水的地方应适当延

长振捣时间。在振捣第一层混凝土时，振捣棒的插入深度以振捣器头部不碰到基岩或老混凝土面，相距不超过5cm为宜；振捣上层混凝土时，则应插入下层混凝土5cm左右，使上、下两层结合良好。振捣时间以混凝土不再显著下沉，水分和气泡不再逸出并开始泛浆为准。振捣混凝土时应严防漏振，模板滑升时严禁振捣混凝土。

3.6滑模拆除

待斜井滑模模体滑升至标准段后，进行滑模拆除。具体施工工艺是：延长轨道至上平段，在上弯段安装1台10t卷扬机，并配置一台简易钢结构小车，负责运输设备和拆除模体的材料。由下而上拆除各层平台和模板等零部件，即由尾部后吊平台开始逐层向上进行。当斜井滑模拆至总质量小于10t时，利用上平段的10t卷扬机将斜井滑模锁住后，将原提升系统设备拆除并运至上平段。最后，将剩余的模体全部拆除并运至上平段。

4  结束语

古瓦缓坡斜井混凝土施工中，采用LSD斜井滑模进行标准段全断面衬砌，该滑模系统由滑模模体、液压牵引系统（对称钢绞线）、模体行走系统、混凝土溜筒输送系统组成，该滑模系统通过液压千斤顶上下夹持器交替动作拉伸钢绞线，提升滑模模体；采用LSD斜井滑模有效的减少了组合模板浇筑所产生的施工缝，保证了混凝土外观平整度，实现了安全、质量受控、进度提前，确保了电站年度蓄水目标的顺利实现。

作者简介：

张光耀（1976-），男，河北永清人，工程师，本科，大唐乡城水电开发有限公司工程管理部主任，从事建设工程管理与技术工作多年。