永久船閘閘室襯砌墻單側(cè)滑框倒模設(shè)計(jì)與施工 晏正根

1、永久船閘閘室襯砌墻單側(cè)滑框倒模設(shè)計(jì)與施工武警水電二總隊(duì)三峽永久船閘北線工程指揮所 副總工程師 晏正根【摘 要】 三峽工程永久船閘閘室襯砌墻混凝土澆筑是襯砌墻施工的一大難題，在閘室襯砌墻常規(guī)模板、普通滑模及單側(cè)滑框倒模三個(gè)方案中，單側(cè)滑框倒模具有砼表面強(qiáng)度不擾動(dòng)、施工速度最快、表面光滑平整、無(wú)施工縫等優(yōu)點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】 三峽工程 永久船閘 閘室襯砌墻 單側(cè)滑框倒模1 工程概況永久船閘共有南北雙線五級(jí)閘室，每級(jí)閘室分左右側(cè)共有42塊襯砌墻，襯砌墻為混凝土薄壁結(jié)構(gòu)。墻體迎水面橫向1214m分塊 （標(biāo)準(zhǔn)塊寬為12m，以下設(shè)計(jì)均為標(biāo)準(zhǔn)塊計(jì)），閘室單數(shù)塊中間設(shè)浮式系船柱，每隔4塊襯砌墻設(shè)1個(gè)爬梯槽 。每塊豎

2、向15m左右分水平結(jié)構(gòu)縫，豎向分縫處設(shè)兩道銅止水，水平結(jié)構(gòu)縫設(shè)水平止水，墻體厚度從下至上為1.52.1m，墻體最高達(dá)48m，墻背布置的間距2×1.5m高強(qiáng)錨桿端頭距迎水面僅5cm，墻背設(shè)有豎向及水平排水管網(wǎng)。2 單側(cè)滑框倒模結(jié)構(gòu)及計(jì)算21滑框倒模結(jié)構(gòu)組成單側(cè)滑框倒模結(jié)構(gòu)由三大部分組成：模骨系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣設(shè)備系統(tǒng) 。2.1.1模骨系統(tǒng)模骨系統(tǒng)由模板、滑道、圍圈、提升架、導(dǎo)軌、操作平臺(tái) 、支承架等組成。 模板高度為200cm，分五層，每層高度40cm；模板之間用U形卡扣接。 圍圈與模板之間設(shè)置滑道，滑道采用48×3.5mm鋼管制作并固定在圍圈上，滑道間距30cm。單側(cè)滑框

3、倒模提升時(shí)模板不隨提升架滑動(dòng)，只是滑道與模板之間相對(duì)滑動(dòng)。 圍圈設(shè)三道，采用16#工字鋼， 圍圈立柱設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。 提升架為整體框架結(jié)構(gòu)，立柱用18#工字鋼制作，用螺栓和主次架（20槽鋼）相連 。 導(dǎo)軌是主要的受力結(jié)構(gòu)，砼側(cè)壓力均作用在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌下端與墻體預(yù)埋套筒相連，上端與高強(qiáng)錨桿相連。在對(duì)應(yīng)高強(qiáng)錨桿部位豎向設(shè)6根導(dǎo)軌，采用20#工字鋼?；龝r(shí)導(dǎo)軌交替上升，保證4根處于完全受力狀態(tài)，在每根導(dǎo)軌的上方設(shè)一手拉葫蘆，作為導(dǎo)軌提升之用。 操作平臺(tái)分三層，上層平臺(tái)為下料平臺(tái)，放置6套下料斗；中層平臺(tái)為鋼筋綁扎和裝模操作平臺(tái)；下層平臺(tái)液壓控制操作平臺(tái)；在模板下口的排架上設(shè)簡(jiǎn)易活動(dòng)跳，為拆翻模板及

4、缺陷修補(bǔ)之用。 支承架的豎桿采用48×3.5 mm的鋼管作爬桿，12m標(biāo)準(zhǔn)塊采用7組，每組為6根，第一組（7根）澆在砼中 ，其它爬桿用扣件連成整體排架。支承架與下部墻體通過(guò)預(yù)埋套筒連在一起。2.1.2 液壓滑升系統(tǒng) 每4只千斤頂為一組，每組的水平間距為1.9m，標(biāo)準(zhǔn)段布置7組，共計(jì)千斤頂28只 ?？刂婆_(tái)采用YKT36型，千斤頂GYD-60型 。2.1.3 電氣設(shè)備系統(tǒng)機(jī)械動(dòng)力設(shè)備采用380V電壓。操作平臺(tái)上照明電壓采用36V低壓，以保證夜間工作安全。2.2單側(cè)滑框倒模結(jié)構(gòu)計(jì)算經(jīng)計(jì)算荷載如下（按支承架高52m，寬5.5m考慮）： 模具自重116.61KN； 砼側(cè)壓力14.9KN/m；

5、施工荷載41.41KN； 操作平臺(tái)上電焊機(jī)、小型振動(dòng)房等雜物為30KN； 鋼模與滑道摩阻力1.65KN/m; 鋼管扣件總重369KN； 支承桿力計(jì)算 P=K0K1F/28=61.80KN<P0=81.52KN;K0-不均勻系數(shù)取1.5K1-安全系數(shù)取2F -荷載總量P0- 48×3.5 mm鋼管支承桿容許承載力81.52KN 千斤頂承載力計(jì)算 P1= K0K1F1/28=22.26KN<P1= 30KN;F1-千斤頂上部荷載總量P1- 千斤頂最小容許承載力30KN 支承桿穩(wěn)定計(jì)算穩(wěn)定校核公式: P2= P0=37.25KN>P1=22.26KN。很安全。-穩(wěn)定系數(shù),

6、 單根鋼管的最大節(jié)長(zhǎng)為2m,48×3.5mm鋼管回轉(zhuǎn)半徑i=1.58，長(zhǎng)細(xì)比=200/1.58=126，查得穩(wěn)定系數(shù)0.457整體框架更加穩(wěn)定,不再計(jì)算。 導(dǎo)軌撓度計(jì)算(按4根受力計(jì))f=PL3/(48EI)=0.63cm<1cm。P0- 砼側(cè)壓力14.9KN/mL -導(dǎo)軌長(zhǎng)度取3.2mE -A3鋼 彈性模量2.1×106Kgf/cm2I -截面慣性矩2370cm43 施工布置利用閘室現(xiàn)有的門(mén)塔機(jī)進(jìn)行鋼筋、混凝土等材料的垂直運(yùn)輸，混凝土由自卸車(chē)從98.7拌和系統(tǒng)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。4 單側(cè)滑框倒模施工41 倉(cāng)位準(zhǔn)備 首先搭設(shè)雙排鋼管腳手架。巖面清理時(shí)在腳手架上搭活動(dòng)跳板，用高壓

7、沖毛機(jī)沖洗清理基巖面，部分松動(dòng)大塊巖石人工清撬。 安裝墻后排水管網(wǎng)，豎向墻后排水管網(wǎng)為砼預(yù)制件，橫向墻后排水管網(wǎng)為廣水軟管。 墻背鋼筋須一次到頂全部安裝結(jié)束。迎水面鋼筋邊澆筑邊施工，采用鐓粗直螺紋鋼筋連接。 墻背鋼筋綁扎結(jié)束后，將冷卻水管一次性埋設(shè)。 上下游側(cè)模及止水可一次性施工到頂和先部分施工后隨滑框倒模一同上升。下料斗安裝搭設(shè)安裝平臺(tái) 測(cè)量定位42 單側(cè)滑框倒模模具安裝程序主次架及提升架安裝平臺(tái)拆除液壓系統(tǒng)安裝及調(diào)試安插支承桿并加固圍圈滑道模板導(dǎo)軌安裝43單側(cè)滑框倒模施工工藝流程框架滑升 糾偏迎水面鋼筋綁扎、插支承桿混凝土澆筑液壓系統(tǒng)安裝及調(diào)試拆翻模44單側(cè)滑框倒模施工441混凝土運(yùn)輸自卸

8、車(chē)將混凝土從98.7拌和系統(tǒng)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，倒入混凝土臥罐，由門(mén)塔機(jī)吊運(yùn)至下料斗入倉(cāng)。442混凝土配合比混凝土的配制，除符合設(shè)計(jì)要求個(gè)，尚應(yīng)控制坍落度46cm，夏季控制1012小時(shí)達(dá)0.5MPa，采用三級(jí)配。443混凝土澆筑采用插入式振搗器振搗，振搗時(shí)不得觸動(dòng)模板、鋼筋、支承桿、預(yù)埋套筒等埋件?；炷寥雮}(cāng)從一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行，厚為40cm。444初滑單側(cè)滑框倒模安裝及調(diào)試完成，驗(yàn)收開(kāi)倉(cāng)后，進(jìn)行混凝土澆筑，2米高模板分五層澆筑到頂，待第一層超過(guò)1012小時(shí)后，將模板與滑道之間的連接全部解除，開(kāi)始滑升1-2個(gè)行程（一個(gè)行程3cm左右），檢查滑具是否正常。第一次滑升50cm，將第一層模板拆除。檢查混凝土是否

9、達(dá)到脫模要求，表面強(qiáng)度須達(dá)到0.5MPa以上。445正?；捎脝蝹?cè)滑框倒模施工，滑升速度快，夏季每天可達(dá)45米。正常澆筑后，每次每層澆筑40cm，滑框40cm，拆翻模板40cm。446勞動(dòng)力組合為保證單側(cè)滑框倒模施工的連續(xù)性，采用兩班制，每班的勞動(dòng)力組合見(jiàn)下表： 序號(hào)工 種人數(shù)內(nèi) 容1帶班隊(duì)長(zhǎng)1全面負(fù)責(zé)，現(xiàn)場(chǎng)管理，材料到位 2 技術(shù)員1技術(shù)指導(dǎo)，做好施工記錄3 信號(hào)員2臺(tái)下1人，臺(tái)上1人，材料吊運(yùn)，砼入倉(cāng)澆筑4木 工16翻板、插板、埋鐵件8人，上下游模板拆安8人5電氣焊工2埋件焊接，砼內(nèi)支承桿焊接6液壓工8插支承桿，換千斤頂，平臺(tái)滑升控制7鋼筋工6負(fù)責(zé)鋼筋的運(yùn)輸及綁扎8砼 工6砼澆筑、伸縮縫

10、、施工縫處理9抹灰工2局部修整，砼養(yǎng)護(hù)10電 工1平臺(tái)電源維護(hù)，夜間照明11測(cè)量工4監(jiān)控平臺(tái)的位置、平整度、砼形體檢測(cè)等12架子工6支承架的拉桿，斜支撐的連接13普工6卸料掛鉤2人、平臺(tái)扶罐下料2人、清模2人14門(mén)機(jī)工2砼的垂直吊運(yùn)入倉(cāng)，材料吊運(yùn)15駕駛員3砼的水平運(yùn)輸16拌和系統(tǒng)98.7拌和系統(tǒng)（暫不計(jì)）17調(diào)度1協(xié)調(diào)各工作面 19合計(jì)67 45 浮式系船柱及爬梯槽部位施工451浮式系船柱浮式系船柱部位另用三只千斤頂組成一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)。利用浮式系船柱護(hù)角埋件，采用滑模，模板高120cm。浮式系船柱的滑模與整體滑框倒模相結(jié)合，互不影響。452爬梯槽爬梯槽部位與立面模板組成整體滑框倒模系統(tǒng)。5 安

11、全與質(zhì)量控制5.1 安全措施滑框倒模除架子工外的所有工種的操作均在平臺(tái)上進(jìn)行，平臺(tái)分為上、中、下三層。平臺(tái)均為安全網(wǎng)封閉式，在大風(fēng)、雷電、或下大雨時(shí)可采取?；胧２豢扇我庾儎?dòng)平臺(tái)上的荷載，保持平臺(tái)荷載均勻，架子工在進(jìn)行鋼管的連接時(shí)，須系好安全帶，以確保自身安全。搭設(shè)規(guī)范爬梯上下，并掛封閉安全網(wǎng)。5.2 質(zhì)量控制5.2.1砼質(zhì)量控制針對(duì)閘室襯砌墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，倉(cāng)位小、鋼筋密集，下料比較困難，砼采用三級(jí)配，砼從原材料、拌制、運(yùn)輸、振搗、養(yǎng)護(hù)等施工過(guò)程中嚴(yán)格按照施工規(guī)范作業(yè)，在砼施工的過(guò)程中，一方面要滿(mǎn)足拆模時(shí)砼表面強(qiáng)度要求，另一方面又要保證澆筑層面砼不初凝。按滑框倒模施工工藝要求，在拆模時(shí)，混凝土

12、強(qiáng)度表面必須達(dá)到0.5MPa以上。當(dāng)最低一層混凝土已澆筑10-12個(gè)小時(shí)，強(qiáng)度已達(dá)到拆模要求，即可滑升拆模。模板每次安插前必須將臟物清理干凈并刷脫模劑，安插模板時(shí)，頂層模板口上的砂漿必須清除干凈，使接縫嚴(yán)密。5.2.2墻體垂直度的檢測(cè)控制 支承架靠襯砌墻部位上下游兩端和中間各設(shè)一個(gè)重錘，滑升前調(diào)好線錘，并固定好底面標(biāo)記，線錘通過(guò)鋼絲繩及滑輪隨著支承架的滑升而不斷往下放，每隔一段時(shí)間觀察一次，以確定偏差程度而進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，當(dāng)支承架上口偏差1cm時(shí)就進(jìn)行一次調(diào)整。 5.2.3支承架平臺(tái)水平度的檢測(cè)控制水平度的檢測(cè)采用水管法：在每根支承桿上設(shè)一刻度尺，并將水管尺綁附在刻度尺上，刻度尺以1 cm為一單

13、位，水管內(nèi)充滿(mǎn)有色水,在滑升前，將每一水管的水位都調(diào)在同一水平上，然后在滑升過(guò)程中，不斷觀測(cè)，尤其是四個(gè)角及中間的立柱的水位刻度，當(dāng)累計(jì)誤差超過(guò)35cm就進(jìn)行一次調(diào)平。5.2.4糾偏 襯砌墻在滑升過(guò)程中出現(xiàn)偏差和滑升平臺(tái)偏差的情況下均需要進(jìn)行糾偏，糾偏的方法如下：導(dǎo)軌調(diào)整法-松緊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)襯砌墻的垂直度；液壓系統(tǒng)調(diào)整法-通過(guò)千斤頂調(diào)平器或關(guān)閉部分千斤頂來(lái)達(dá)到調(diào)平的目的，確保水平度和垂直度。在施工過(guò)程中要經(jīng)常注意的幾個(gè)問(wèn)題： 應(yīng)勤檢查各千斤頂?shù)母卟?，確保操作平臺(tái)均穩(wěn)滑升； 提升前要嚴(yán)格檢查并解除模板與周?chē)盎郎系乃新?lián)系； 嚴(yán)格控制平臺(tái)上的荷載量； 標(biāo)準(zhǔn)塊中保證4根導(dǎo)軌處于完全受力狀態(tài)； 及時(shí)搭好排架與下部墻體的聯(lián)接； 做好混凝土的夏季養(yǎng)護(hù)和冬季的保溫工作。6 結(jié)束語(yǔ) 我部自行設(shè)計(jì)、自行施工的閘室襯砌墻單側(cè)滑框倒模系首次在永久船閘使用。運(yùn)用單側(cè)滑框倒模施工的閘室襯砌墻質(zhì)量好，可防止常規(guī)模板和滑模施工的一些質(zhì)量通病，具有普通滑模所沒(méi)有的下列優(yōu)點(diǎn)：解決了普通滑模易擾動(dòng)