三峽工程永久船閘

1、三峽工程永久船閘作者:日期:斜井全斷面變徑滑模新工藝周宇樊啟祥錢興喜廖建新（1三峽三聯(lián)總公司，湖北宜昌三峽壩區(qū)443133; 2中國三峽總公司建設(shè)部，湖北宜昌三峽壩區(qū)443133）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、長度短、體型復(fù)雜、邊墻高度逐漸變化等特點?；炷潦┕げ捎萌珨嗝孀儚交Ｐ鹿に嚕本倍我淮螡仓尚?，洞身高度變化在滑升過程中自動完成， 比其它施工方法有較大的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：三峽船閘；斜井； 混凝土施工；全斷面變徑滑模；研制與應(yīng)用中圖分類號：U 641.5 文獻標(biāo)識碼：B1概述三峽工程永久船閘為南北雙線5級船閘，地下輸水系統(tǒng)呈南、中、北3條線平行布置，共有斜井12段（襯

2、砌后為16段，中隔墩襯砌后一分為二）。除2級斜井長為21.9 m,斷面高由5.5 m漸變至6.7 m，底板及邊 頂傾角分別為54.5及57.6 外,第35級斜井均為長35.2 m，斷面高由5 m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2.5m，底板寬均為5.0 m，由兩個半徑0.5 m的圓弧與直段連接而成。南北坡斜井設(shè)計混凝土厚度為 0.6 m；中隔墩斜井底板、兩邊墻設(shè)計混凝土厚度為1.0 m，中隔墻混凝土厚為1.5m，正頂拱最大混凝土厚為 1.2 m?；炷猎O(shè)計標(biāo)號為 90 d齡期300#。圖1為35級南北坡斜井體型 斷面示意圖。圖1斜井?dāng)嗝娼Y(jié)構(gòu)圖

3、永久船閘地下輸水系統(tǒng)工程斜井具有數(shù)量多、長度短、體型復(fù)雜、鋼筋粗而密集、混凝土表面質(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，給混凝土施工帶來了極大的困難，致使斜井工期一度嚴(yán) 重滯后，成為控制整個地下輸水系統(tǒng)工期的關(guān)鍵線路。根據(jù)上述特點，在斜井混凝土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)，為尋求解決變徑斜井施工的更好方法，又進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、牽引系統(tǒng)及軌道裝置等組成?；Ｏ到y(tǒng)布置見圖2。圖2斜井全斷面滑模布置圖（1） 模板 模板分為底拱模板和

4、邊頂拱模板兩部分。模板長1.2 m，寬5 m，面板厚6 mm。邊頂拱模板比底拱模板寬12 mm，邊頂模板套著底拱模板，在邊墻部位相互重疊40 cm，與斜井高度的變化值相同。兩模板在滑升時相互獨立，在中梁滑升時連為一體。（2） 中梁中梁為漸變截面是本滑模的又一大特點，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14.7 m，每次有效行程為 6 m。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8 t慢速卷揚機進行 牽引，模板滑升用4只15 t液壓爬升器進行牽引。8

5、t卷揚機固定于斜井上平洞，經(jīng)頂拱天輪進行轉(zhuǎn)向；爬 升器沿15.24 mm鋼絞線進行爬升，鋼絞線鉚固于斜井上口。（4） 軌道中梁移動時，行走輪在 12#槽鋼軌道上行走，軌距為 2 m。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行加固；后行走輪軌道置于已澆成型底板混凝土面上，避免混凝土面被壓損，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 相互獨立的兩部分?；龝r，頂模及底模分別沿上部軌道及下部軌道運行。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，滑升時這兩部分模板產(chǎn)生相

6、對位移，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，把中梁定位好，前端用卷揚機拉住，后端把尾部鎖定架調(diào)整受力，頂緊成型混凝土面。頂模與底模是相互獨立的兩部分，各由2只爬升器牽引，既可同步運動，又可單獨進行滑升。（2） 模板滑完一個行程后，把頂模及底模聯(lián)固為一體，把模板支架調(diào)整受力、頂緊底板混凝土面，松開中梁尾部鎖定架及其它連接件，然后中梁用8t慢速卷揚機進行牽引就位。（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，至此模板又可進行下一循環(huán)的滑升。由于中梁長度的限制，模板沿中梁的有效行程每次約為6m，但只要經(jīng)過“模板滑

7、升t提升中梁t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混凝土襯砌。3液壓爬升器結(jié)構(gòu)特點爬升器的使用是本滑模的一大特點。液壓爬升系統(tǒng)主要由液壓泵站、爬升器、管路、鋼絞線及固定支座等 組成。液壓系統(tǒng)工作壓力為14 MPa, 4只爬升器既可聯(lián)動，又可單獨運行。爬升器每只額定牽引力為15 t,每次行程10 cm，沿15.24mm鋼絞線進行爬升。 鋼絞線從爬升器中間穿過，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。爬升器工作時，缸體腔進油，后部夾爪抱緊鋼絞線，前部夾爪松開，缸體頂著模板往上運行；回油時，桿 體腔進油，前部夾爪爬抱緊鋼絞線，后部夾爪松開，活塞桿往上收縮

8、，完成一次爬升。循環(huán)往復(fù)，便實現(xiàn) 模板的連續(xù)滑升。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)性能指標(biāo)5射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2周時間，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混凝土施工。斜井滑模混凝土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約3.5 m的三角塊體，需用拼模進行澆筑。為保證混凝土的成型質(zhì)量，消除底拱混凝土

9、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行澆筑。當(dāng)?shù)坠皾仓炷脸跄龔姸冗_到約0.3 MPa時，即可把底拱模按澆筑順序由下往上逐漸拆除，并對底拱直段及反弧面進行人工抹面、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間，當(dāng)混凝土 澆至滑模時，需停料 23 h后再進行下料，然后按正常速度將混凝土澆筑至距離滑模上口約30 cm，等待起滑。同時，拆除三角體處的邊頂模板及支撐，解除各部與滑模之間的約束。5.2直段混凝土施工1） 模板滑升 當(dāng)混凝土強度達到 0.10.3 MPa時，模板即可進行滑升?；龝r，底模及邊頂模分別用2只液壓爬升器進

10、行牽引。 首次滑升由于摩擦阻力較大， 可以增加2只5 t手動葫蘆來輔助牽引。 滑升按“多 動少滑”的原則進行。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，滑模區(qū)混凝土澆筑完56 h后即可對下部三角塊體拆模， 8 h左右即可進行模板滑升。每下完一車料，倉面混凝土均勻上升 2030 cm，每次滑升距離以1020 cm為宜，并將每次滑升間隔時間 控制在60120 min以內(nèi)，以減少因每次滑升距離過大造成混凝土面不光滑、漏漿及時間過長致使滑升阻力過大，同時又能使出模后能方便地抹面。正?；?，每天滑升距離約2.53.5m。在滑升過程中出現(xiàn)爬升器夾爪打滑時，要及時對夾爪進行檢修或更換，此時可借助在中梁上備用的手拉葫蘆進行模板牽引

11、。當(dāng)滑升間隔不超過4h時，手拉葫蘆能較輕易地進行模板滑升。2） 中梁提升模板每次在中梁上的有效行程為6 m,每個循環(huán)時間約 2 d。當(dāng)模板行走輪行至中梁軌道端頭時，就要進行中梁的提升工作。中梁提升時，先把獨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混凝土面的墊塊上，同時用 2只5 t手動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，然后就可以利用卷揚機將中梁向上提升了。中梁提升到位后，在頂模行走輪與 中梁軌道之間將會拉開一個空隙，每次約為7 cm，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)

12、的滑升。3) 模板滑升控制和糾偏模板滑升按“多動少滑”的原則?；^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)及時進行調(diào)整。糾偏用爬升器及手拉葫蘆進行?；炷翝仓^程中必須保證下料均勻，兩側(cè)高差最大不得大于40 cm,并及時進行分料。當(dāng)因下料導(dǎo)致模板出現(xiàn)偏移或扭轉(zhuǎn)時，應(yīng)適當(dāng)改變?nèi)雮}順序并借助于手動葫蘆等對模板進行調(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)計線。同時，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KG1模板滑升后應(yīng)及時進行抹面，滑

13、后拉裂、坍塌部位，要仔細處理，多壓幾遍，保證接觸良好，底模與頂模在邊墻產(chǎn)生的6 mm系統(tǒng)錯臺應(yīng)及時按1/30坡度修整處理，同時將預(yù)埋灌漿管找出。距滑模底部2m以外的混凝土應(yīng)隨時進行灑水養(yǎng)護。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。澆筑前把軌道延長出直 段，堵頭模板安裝時離混凝土設(shè)計線510 mm，以便模板滑出時不會碰到堵頭模板及對混凝土產(chǎn)生擾動。這樣整條斜井便全部采用滑模施工完成，混凝土表面光滑平整。5.4滑模混凝土運輸與入倉混凝土運輸采用 6 m3攪拌罐車，混凝土入倉除上部三角體采用泵車外，其余部位皆通過階梯形溜槽緩降 入倉?；炷撂涠?/p>

14、控制在 14 cm左右，并進行現(xiàn)場取樣。正?；螅炷寥雮}時按先低后高進行布 料，使兩側(cè)邊墻及底板、頂拱的混凝土均衡上升，每次澆筑層厚以2030 cm為宜。下料時應(yīng)及時分料，嚴(yán)禁局部堆積過高，保證模板整體向上滑升，避免產(chǎn)生混凝土質(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，無錯臺、麻面及施工縫，大大減少了工序，加快了施工進度，平均每天滑升速度達約 2.5 m，最高日滑升達3.5 m ；同時，由于采用液壓爬升器進行牽引，操作簡便、省力；滑升中，模板高度順利地實現(xiàn)了自動變化，滿足了斜井體形的要求。6存在的問題及處理對策由于斜井全斷面變徑滑模在水電施工行業(yè)中屬國內(nèi)首創(chuàng)，雖然在

15、北四、北五斜井混凝土施工中得到了成功 的應(yīng)用，但尚有如下問題需進一步完善：(1) 液壓爬升器夾爪與鋼絞線在模板滑升過程中經(jīng)常出現(xiàn)夾爪打滑現(xiàn)象，夾爪磨損嚴(yán)重。需進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到模板滑升20 m。(2) 底模與頂模的搭接重疊段為6 mm厚鋼板，雖然對其進行了削坡處理，但在施工過程中局部出現(xiàn)了錯臺逐漸變大的現(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 貼合無間隙，避免混凝土漿進入。(3) 中梁提升后，頂模行走輪墊板更換較為困難，調(diào)整時間較長?？稍O(shè)置絲桿調(diào)整裝置，減輕更換難度，縮 短調(diào)整時間。以

16、上問題在以后的施工中通過完善模板設(shè)計及改進施工工藝，均能得到較好的解決。7滑模的技術(shù)經(jīng)濟分析目前地下輸水系統(tǒng)斜井直線段混凝土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。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、鋼筋運輸綁扎及混凝土施工困 難，既費工、費時、成本高，施工又不安全、表面質(zhì)量差、工期長；第二種方法分兩次滑升，雖施工安全、 表面質(zhì)量好、方便鋼筋運輸及綁扎，但工序重復(fù)、施工時間亦較長。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，而且還增加了對縱向施工縫的處理。同時由于工期長，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程中自動完成收分，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，單人工費一項就減少了許多，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)濟性能指標(biāo)分析表。表2斜井三種施工工藝的主要經(jīng)濟性能指標(biāo)分析表8結(jié)束語斜井全斷面變徑滑模由于整體成形，混凝土表面光滑平整，無錯臺及施工縫，極大地