斜井全斷面變徑滑模新工藝

1、.斜井全斷面變徑滑模新工藝在三峽工程永久船閘地下輸水系統(tǒng)斜井砼施工中的應(yīng)用周 宇 熊訓(xùn)邦 錢興喜(三聯(lián)總公司 湖北 宜昌 三峽)【摘 要】三峽工程永久船閘地下輸水系統(tǒng)斜井具有數(shù)量多、長(zhǎng)度短、體型復(fù)雜、邊墻高度逐漸變化等特點(diǎn)?；炷潦┕げ捎萌珨嗝孀儚交Ｐ鹿に?，斜井直段一次澆筑成型，洞身高度變化在滑升過(guò)程中自動(dòng)完成，比其它施工方法有較大的優(yōu)勢(shì)?！局黝}詞】三峽工程 斜井砼施工 全斷面變徑滑模 研制與應(yīng)用 1概述三峽工程永久船閘為南北雙線五級(jí)船閘，地下輸水系統(tǒng)呈南、中、北三條線平行布置，共有斜井12段（襯砌后為16段，中隔墩襯砌后一分為二）。除二級(jí)斜井長(zhǎng)為21.9m，斷面高由5.5m漸變至6.7m，

2、底板及邊頂傾角分別為54.5及57.6外，三五級(jí)斜井均為長(zhǎng)35.2m，斷面高由5m漸變至5.4m，底板及邊頂傾角分別為56.9及57.5；頂拱半徑均為R2.5m，底板寬均為5.0m，由兩個(gè)半徑R0.5m的圓弧與直段連接而成。南北坡斜井設(shè)計(jì)砼厚度為0.6m；中隔墩斜井底板、兩邊墻設(shè)計(jì)砼厚度為1.0m，中隔墻砼厚為1.5m，正頂拱最大砼厚為1.2m?；炷猎O(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為90天齡期300#。附圖1為三五級(jí)為南北坡斜井體型斷面示意圖。永久船閘地下輸水系統(tǒng)工程斜井具有數(shù)量多、長(zhǎng)度短、體型復(fù)雜、鋼筋粗而密集、砼表面質(zhì)量要求高，尤其是斜井上大下小邊墻高度逐漸變化等特點(diǎn)，給砼施工帶來(lái)了極大的困難，致使斜井工期一度

3、嚴(yán)重滯后，成為控制整個(gè)地下輸水系統(tǒng)工期的關(guān)鍵線路。根據(jù)上述特點(diǎn)，承擔(dān)永久船閘地下輸水系統(tǒng)工程的三峽三聯(lián)總公司在斜井砼施工中先后采用了底拱滑模、邊頂拱立定型小鋼模及底拱、邊頂拱二次滑模技術(shù)，在為攻克斜井砼施工難關(guān)奠定基礎(chǔ)的同時(shí)，為了技術(shù)創(chuàng)新，尋求解決變徑斜井施工的更好方法，又進(jìn)一步研制了斜井全斷面變徑滑模。2滑模結(jié)構(gòu)及工作原理2.1滑模結(jié)構(gòu)斜井全斷面變徑滑模主要由模板、中梁、行走輪、尾部鎖定架、平臺(tái)、牽引系統(tǒng)及軌道裝置等組成?；Ｏ到y(tǒng)布置見附圖2。（1） 模板 模板分為底拱模板和邊頂拱模板兩部分。模板長(zhǎng)1.2m，寬5m，面板厚6mm。邊頂拱模板比底拱模板寬12mm，邊頂模板套著底拱模板，在邊墻部

4、位相互重疊40cm，與斜井高度的變化值相同。兩模板在滑升時(shí)相互獨(dú)立，在中梁滑升時(shí)連為一體。（2） 中梁 中梁為漸變截面是本滑模的又一大特點(diǎn)，頂模和底模以中梁為依托。中梁上部軌道與頂拱母線平行，下部軌道與底板面平行，即上下軌道之間有0.65的夾角。中梁長(zhǎng)14.7m，每次有效行程為6m。中梁與行走輪及尾部鎖定架相連。（3） 牽引系統(tǒng) 牽引系統(tǒng)分為中梁牽引系統(tǒng)和模板牽引系統(tǒng)兩部分。中梁牽引用1臺(tái)8t慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引，模板滑升用4只15t液壓爬升器進(jìn)行牽引。8t卷?yè)P(yáng)機(jī)固定于斜井上平洞，經(jīng)頂拱天輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向；爬升器沿15.24mm鋼絞線進(jìn)行爬升，鋼絞線鉚固于斜井上口。（4） 軌道 中梁移動(dòng)時(shí)，行走輪在1

5、2槽鋼軌道上行走，軌距為2m。前行走輪軌道固定于底板內(nèi)層鋼筋上，并用拉筋與底板錨桿進(jìn)行加固；后行走輪軌道置于已澆成型底板砼面上，避免砼面被壓損，軌道重復(fù)使用。2.2滑模工作原理由于斜井高度是由下往上逐漸變大的，中梁做成與斜井同樣的錐度并設(shè)有上部和下部軌道，頂模和底模是相互獨(dú)立的兩部分?；龝r(shí)，頂模及底模分別沿上部軌道及下部軌道運(yùn)行。頂模與底模在邊墻結(jié)合處的面板相互搭接包容，即頂模的部分側(cè)面板緊貼在底模側(cè)面上，滑升時(shí)這兩部分模板產(chǎn)生相對(duì)位移，其結(jié)果便形成了襯砌斷面逐漸變大的收分效果。（1） 模板滑升時(shí)，把中梁定位好，前端用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉住，后端把尾部鎖定架調(diào)整受力，頂緊成型砼面。頂模與底模是相互獨(dú)立的

6、兩部分，各由2只爬升器牽引，既可同步運(yùn)動(dòng)，又可單獨(dú)進(jìn)行滑升。（2） 模板滑完一個(gè)行程后，把頂模及底模聯(lián)固為一體，把模板支架調(diào)整受力、頂緊底板砼面，松開中梁尾部鎖定架及其它連接件，然后中梁用8t慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引就位。（3） 中梁就位后，把尾部鎖定架支撐好，把頂模行走輪調(diào)至中梁上軌面，解除頂模與底模之間的連接，松開模板支架，至此模板又可進(jìn)行下一循環(huán)的滑升。由于中梁長(zhǎng)度的限制，模板沿中梁的有效行程每次約為6米，但只要經(jīng)過(guò)“模板滑升提升中梁模板滑升”這樣的多次循環(huán)，就可以完成整條斜井的全斷面砼襯砌。3液壓爬升器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 爬升器的使用是本滑模的一大特點(diǎn)。液壓爬升系統(tǒng)主要由液壓泵站、爬升器、管路、鋼絞線

7、及固定支座等組成。液壓系統(tǒng)工作壓力為14Mpa，4只爬升器既可聯(lián)動(dòng)，又可單獨(dú)運(yùn)行。爬升器每只額定牽引力為15t，每次行程10cm，沿15.24mm鋼絞線進(jìn)行爬升。鋼絞線從爬升器中間穿過(guò)，用鉚座固定于斜井井口支架上。爬升器主要由缸體、活塞桿及前后夾爪等組成。附圖3為爬升器結(jié)構(gòu)示意圖。爬升器工作時(shí)，缸體腔進(jìn)油，后部夾爪抱緊鋼絞線，前部夾爪松開，缸體頂著模板往上運(yùn)行；回油時(shí)，桿體腔進(jìn)油，前部夾爪爬抱緊鋼絞線，后部夾爪松開，活塞桿往上收縮，完成一次爬升。循環(huán)往復(fù)，便實(shí)現(xiàn)模板的連續(xù)滑升。爬升器具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，爬升力大，運(yùn)行平穩(wěn)，操作方便等特點(diǎn)。4滑模主要技術(shù)性能指標(biāo)表1 斜井全斷面變徑滑模主要技術(shù)

8、性能指標(biāo)項(xiàng) 目?jī)?nèi) 容模 板模板長(zhǎng)1.2m，寬5m，高55.4m，分為底模及邊頂模兩部分中 梁中梁長(zhǎng)14.7m，錐度0.6，每次有效行程6m卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)JM-8，速度8m/min，額定拉力8t；鋼絲繩28mm，滑輪倍率4液壓爬升器公稱壓力140MPa、拉力15t、行程10cm，鋼絞線15.24mm軌 道軌道12槽鋼，軌距2m5施工實(shí)踐2001年4月21日至5月4日，全斷面變徑滑模首次應(yīng)用于永久船閘地下輸水系統(tǒng)北四斜井，歷時(shí)兩周時(shí)間，順利完成了整條斜井的混凝土襯砌。2001年9月1日至9月15日又成功地完成了北五斜井砼施工。斜井滑模砼施工主要包括下部三角體、直段及上部三角體，特別是上部三角體的施工一改

9、以往拆除滑模后重新架立小模板澆筑的方法，全部采用滑模進(jìn)行施工。5.1下部三角體的施工滑模安裝就位后，模板與下彎段之間形成了一長(zhǎng)約3.5m的三角塊體，需用拼模進(jìn)行澆筑。為保證砼的成型質(zhì)量，消除底拱砼水汽泡及麻面，斜井下部三角塊體底拱部分采用小翻模抹面的施工工藝，邊頂拱部分則采用架立小鋼模進(jìn)行澆筑。當(dāng)?shù)坠皾仓懦跄龔?qiáng)度達(dá)到約0.3Mpa時(shí)，即可把底拱模按澆筑順序由下往上逐漸拆除，并對(duì)底拱直段及反弧面進(jìn)行人工抹面、壓光，消除水汽泡及麻面。另外，為便于更好地掌握模板初滑時(shí)間，當(dāng)砼澆至滑模時(shí)，需停料23小時(shí)后再進(jìn)行下料，然后按正常速度將砼澆筑至距離滑模上口約30cm，等待起滑。同時(shí)，拆除三角體處的邊頂模

10、板及支撐，解除各部與滑模之間的約束。5.2直段砼施工（1）模板滑升 當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)到0.10.3Mpa時(shí)，模板即可進(jìn)行滑升。滑升時(shí)，底模及邊頂模分別用2只液壓爬升器進(jìn)行牽引。首次滑升由于摩擦阻力較大，可以增加2只5t手動(dòng)葫蘆來(lái)輔助牽引?；础岸鄤?dòng)少滑”的原則進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，滑模區(qū)砼澆筑完56個(gè)小時(shí)后即可對(duì)下部三角塊體拆模，8小時(shí)左右即可進(jìn)行模板滑升。每下完一車料，倉(cāng)面砼均勻上升2030cm，每次滑升距離以1020cm為宜，并將每次滑升間隔時(shí)間控制在60120分鐘以內(nèi)，以減少因每次滑升距離過(guò)大造成砼面不光滑、漏漿及時(shí)間過(guò)長(zhǎng)致使滑升阻力過(guò)大，同時(shí)又能使出模后能方便地抹面。正?；?，每天滑升

11、距離約2.53.5m。在滑升過(guò)程中出現(xiàn)爬升器夾爪打滑時(shí)，要及時(shí)對(duì)夾爪進(jìn)行檢修或更換，此時(shí)可借助在中梁上備用的手拉葫蘆進(jìn)行模板牽引。當(dāng)滑升間隔不超過(guò)4小時(shí)時(shí)，手拉葫蘆能較輕易地進(jìn)行模板滑升。（2）中梁提升 模板每次在中梁上的有效行程為6米，每個(gè)循環(huán)時(shí)間約2天。當(dāng)模板行走輪行至中梁軌道端頭時(shí)，就要進(jìn)行中梁的提升工作。中梁提升時(shí)，先把獨(dú)立的頂模與底模連成整體，把模板鎖定支架兩邊的絲桿調(diào)整頂緊在已澆筑的底板砼面的墊塊上，同時(shí)用2只5t手動(dòng)葫蘆將模板組與邊頂錨桿相連固定，防止模板下墜；松開中梁尾部鎖定架，解除中梁各部約束，然后就可以利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將中梁向上提升了。中梁提升到位后，在頂模行走輪與中梁軌道之間將

12、會(huì)拉開一個(gè)空隙，每次約為7cm，把頂模行走輪調(diào)整至中梁軌道并固定，解除底模與頂模之間的連接，然后便可開始下一循環(huán)的滑升。（3）模板滑升控制和糾偏模板滑升按“多動(dòng)少滑”的原則?；^(guò)程中用水平管或水平儀經(jīng)常檢查模板面是否水平，吊垂球檢查模板中心是否偏離了底板軌道中心線。若發(fā)生偏移，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。糾偏用爬升器及手拉葫蘆進(jìn)行。砼澆筑過(guò)程中必須保證下料均勻，兩側(cè)高差最大不得大于40cm，并及時(shí)進(jìn)行分料。當(dāng)因下料導(dǎo)致模板出現(xiàn)偏移或扭轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)改變?nèi)雮}(cāng)順序并借助于手動(dòng)葫蘆等對(duì)模板進(jìn)行調(diào)校。每次中梁提升后，必須把頂模行走輪調(diào)整緊貼至中梁軌道面，不得留有空隙，以免因存在間隙而致使頂拱下塌，低于設(shè)計(jì)線。同時(shí)

13、，應(yīng)使中梁中心與軌道中心保持一致，防止模板左右偏移。（4）抹面與養(yǎng)護(hù) 模板滑升后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行抹面，滑后拉裂、坍塌部位，要仔細(xì)處理，多壓幾遍，保證接觸良好，底模與頂模在邊墻產(chǎn)生的6mm系統(tǒng)錯(cuò)臺(tái)應(yīng)及時(shí)按1/30坡度修整處理，同時(shí)將預(yù)埋灌漿管找出。距滑模底部2米以外的混凝土應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。5.3上部三角體的施工斜井上部三角體采用模板直接滑出方案，底模與頂模分開滑升并滑出結(jié)構(gòu)分縫線。澆筑前把軌道延長(zhǎng)出直段，堵頭模板安裝時(shí)離砼設(shè)計(jì)線510mm，以便模板滑出時(shí)不會(huì)碰到堵頭模板及對(duì)砼產(chǎn)生擾動(dòng)。這樣整條斜井便全部采用滑模施工完成，砼表面光滑平整。5.4滑模砼運(yùn)輸與入倉(cāng)砼運(yùn)輸采用6m3攪拌罐車，砼入倉(cāng)除上部三

14、角體采用泵車外，其余部位皆通過(guò)階梯形溜槽緩降入倉(cāng)。砼坍落度控制在14cm左右，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣。正?；?，砼入倉(cāng)時(shí)按先低后高進(jìn)行布料，使兩側(cè)邊墻及底板、頂拱的砼均衡上升，每次澆筑層厚以2030cm為宜。下料時(shí)應(yīng)及時(shí)分料，嚴(yán)禁局部堆積過(guò)高，保證模板整體向上滑升，避免產(chǎn)生砼質(zhì)量及模板發(fā)生側(cè)向位移。經(jīng)全斷面變徑滑模施工后的斜井表面光滑平整，無(wú)錯(cuò)臺(tái)、麻面及施工縫，大大減少了工序，加快了施工進(jìn)度，平均每天滑升速度達(dá)約2.5m，最高日滑升達(dá)3.5m；同時(shí)，由于采用液壓爬升器進(jìn)行牽引，操作簡(jiǎn)便、省力；滑升中，模板高度順利地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)變化，滿足了斜井體形的要求。6存在的問題及處理對(duì)策由于斜井全斷面變徑滑模在水

15、電施工行業(yè)中屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，雖然在北四、北五斜井砼施工中得到了成功的應(yīng)用，但尚有如下問題需進(jìn)一步完善：（1） 液壓爬升器夾爪與鋼絞線在模板滑升過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)夾爪打滑現(xiàn)象，夾爪磨損嚴(yán)重。需進(jìn)一步提高夾爪的制作質(zhì)量及配合精度，選用耐磨及韌性較好的材料，以期使夾爪的使用壽命達(dá)到模板滑升20m。（2） 底模與頂模的搭接重疊段為6mm厚鋼板，雖然對(duì)其進(jìn)行了削坡處理，但在施工過(guò)程中局部出現(xiàn)了錯(cuò)臺(tái)逐漸變大的現(xiàn)象，致使局部抹面后平整度稍差?？稍诘啄Ｅc頂模搭接部位設(shè)置調(diào)緊裝置，使重疊部分緊密貼合無(wú)間隙，避免混凝土漿進(jìn)入。（3） 中梁提升后，頂模行走輪墊板更換較為困難，調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng)?？稍O(shè)置絲桿調(diào)整裝置，減輕更換難度，

16、縮短調(diào)整時(shí)間。以上問題在以后的施工中通過(guò)完善模板設(shè)計(jì)及改進(jìn)施工工藝，均能得到較好的解決。7滑模的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析目前地下輸水系統(tǒng)斜井直線段砼施工主要采用以下三種施工方法：一是底拱采用滑模，邊頂拱采用搭滿堂腳手架立小鋼模；二是底拱及邊頂拱采用二次滑模；三是采用全斷面滑模。表2 斜井三種施工工藝的主要經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)分析表項(xiàng)目模板形式重量（t）工期（d）備注單重總重分部總體1底拱滑模568401401、本表以南北坡三五級(jí)斜井為例；2、表中重量已包括軌道及支座；3、除邊頂小鋼模未考慮拆模時(shí)間外，其余工期已包括安裝、運(yùn)行及拆模時(shí)間。邊頂小鋼模631002底拱滑模5214090邊頂滑模16503全斷面滑模232

17、365第一種方法由于整條斜井邊頂拱搭設(shè)滿堂腳手架并拼裝小鋼模，模板安拆、鋼筋運(yùn)輸綁扎及砼施工困難，既費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、成本高，施工又不安全、表面質(zhì)量差、工期長(zhǎng)；第二種方法分兩次滑升，雖施工安全、表面質(zhì)量好、方便鋼筋運(yùn)輸及綁扎，但工序重復(fù)、施工時(shí)間亦較長(zhǎng)。而且以上兩種方法由于分兩次施工，均需在底板預(yù)設(shè)插筋，而且還增加了對(duì)縱向施工縫的處理。同時(shí)由于工期長(zhǎng)，導(dǎo)致需增加模板套數(shù)才能滿足施工要求。第三種斜井全斷面滑模由于滑升過(guò)程中自動(dòng)完成收分，使底拱和邊頂拱一次澆筑成形，大大減少了工序、縮短了工期，單人工費(fèi)一項(xiàng)就減少了許多，而且由于沒有施工縫，質(zhì)量得到了極大的提高。表2為斜井三種施工工藝的主要經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)分析表。8結(jié)束語(yǔ)斜井全斷面變徑滑模由于整體成形，砼表面光滑平整，無(wú)錯(cuò)臺(tái)及施工縫，極大地提高了砼表面質(zhì)量。三峽工程建成通航后，可減