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)斜井砼施工中的應用周 宇 熊訓邦 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)斜井具有數量多、長度短、體型復雜、邊墻高度逐漸變化等特點?；炷潦┕げ捎萌珨嗝孀儚交Ｐ鹿に?，斜井直段一次澆筑成型，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?！局黝}詞】三峽工程 斜井砼施工 全斷面變徑滑模 研制與應用 1概述三峽工程永久船閘為南北雙線五級船閘，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）。除二級斜井長為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，三五級斜井均為長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，由兩個半徑R0.5m的圓弧與直段連接而成。南北坡斜井設計砼厚度為0.6m；中隔墩斜井底板、兩邊墻設計砼厚度為1.0m，中隔墻砼厚為1.5m，正頂拱最大砼厚為1.2m?；炷猎O計標號為90天齡期300#。附圖1為三五級為南北坡斜井體型斷面示意圖。永久船閘地下輸水系統(tǒng)工程斜井具有數量多、長度短、體型復雜、鋼筋粗而密集、砼表面質量要求高，尤其是斜井上大下小邊墻高度逐漸變化等特點，給砼施工帶來了極大的困難，致使斜井工期一度

3、嚴重滯后，成為控制整個地下輸水系統(tǒng)工期的關鍵線路。根據上述特點，承擔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，在為攻克斜井砼施工難關奠定基礎的同時，為了技術創(chuàng)新，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滑模結構及工作原理2.1滑模結構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。滑模系統(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14.7m，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8t慢速卷揚機進行牽引，模板滑升用4只15t液壓爬升器進行牽引。8t卷揚機固定于斜井上平洞，經頂拱天輪進行轉向；爬升器沿15.24mm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砼面上，避免砼面被壓損，軌道重復使用。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合處的面板相互搭接包容，即頂模的部分側面板緊貼在底模側面上，滑升時這兩部分模板產生相對位移，其結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整受力，頂緊成型砼面。頂模與底模是相互獨立的

6、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6米，但只要經過“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液壓爬升器結構特點 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

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，又可單獨運行。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。附圖3為爬升器結構示意圖。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，完成一次爬升。循環(huán)往復，便實現模板的連續(xù)滑升。爬升器具有重量輕，結構緊湊，爬升力大，運行平穩(wěn)，操作方便等特點。4滑模主要技術性能指標表1 斜井全斷面變徑滑模主要技術

8、性能指標項 目內 容模 板模板長1.2m，寬5m，高55.4m，分為底模及邊頂模兩部分中 梁中梁長14.7m，錐度0.6，每次有效行程6m卷揚系統(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施工實踐2001年4月21日至5月4日，全斷面變徑滑模首次應用于永久船閘地下輸水系統(tǒng)北四斜井，歷時兩周時間，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3.5m的三角塊體，需用拼模進行澆筑。為保證砼的成型質量，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行澆筑。當底拱澆筑砼初凝強度達到約0.3Mpa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，當砼澆至滑模時，需停料23小時后再進行下料，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，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 當砼強度達到0.10.3Mpa時，模板即可進行滑升?；龝r，底模及邊頂模分別用2只液壓爬升器進行牽引。首次滑升由于摩擦阻力較大，可以增加2只5t手動葫蘆來輔助牽引。滑升按“多動少滑”的原則進行。根據現場施工經驗，滑模區(qū)砼澆筑完56個小時后即可對下部三角塊體拆模，8小時左右即可進行模板滑升。每下完一車料，倉面砼均勻上升2030cm，每次滑升距離以1020cm為宜，并將每次滑升間隔時間控制在60120分鐘以內，以減少因每次滑升距離過大造成砼面不光滑、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?；螅刻旎?/p>

11、距離約2.53.5m。在滑升過程中出現爬升器夾爪打滑時，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。當滑升間隔不超過4小時時，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米，每個循環(huán)時間約2天。當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整頂緊在已澆筑的底板砼面的墊塊上，同時用2只5t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

12、會拉開一個空隙，每次約為7cm，把頂模行走輪調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“多動少滑”的原則?；^程中用水平管或水平儀經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，應及時進行調整。糾偏用爬升器及手拉葫蘆進行。砼澆筑過程中必須保證下料均勻，兩側高差最大不得大于40cm，并及時進行分料。當因下料導致模板出現偏移或扭轉時，應適當改變入倉順序并借助于手動葫蘆等對模板進行調校。每次中梁提升后，必須把頂模行走輪調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，低于設計線。同時

13、，應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 模板滑升后應及時進行抹面，滑后拉裂、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生的6mm系統(tǒng)錯臺應及時按1/30坡度修整處理，同時將預埋灌漿管找出。距滑模底部2米以外的混凝土應隨時進行灑水養(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構分縫線。澆筑前把軌道延長出直段，堵頭模板安裝時離砼設計線510mm，以便模板滑出時不會碰到堵頭模板及對砼產生擾動。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滑模砼運輸與入倉砼運輸采用6m3攪拌罐車，砼入倉除上部三

14、角體采用泵車外，其余部位皆通過階梯形溜槽緩降入倉。砼坍落度控制在14cm左右，并進行現場取樣。正?；螅湃雮}時按先低后高進行布料，使兩側邊墻及底板、頂拱的砼均衡上升，每次澆筑層厚以2030cm為宜。下料時應及時分料，嚴禁局部堆積過高，保證模板整體向上滑升，避免產生砼質量及模板發(fā)生側向位移。經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2.5m，最高日滑升達3.5m；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

15、電施工行業(yè)中屬國內首創(chuàng)，雖然在北四、北五斜井砼施工中得到了成功的應用，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常出現夾爪打滑現象，夾爪磨損嚴重。需進一步提高夾爪的制作質量及配合精度，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20m。（2） 底模與頂模的搭接重疊段為6mm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了錯臺逐漸變大的現象，致使局部抹面后平整度稍差。可在底模與頂模搭接部位設置調緊裝置，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，調整時間較長?？稍O置絲桿調整裝置，減輕更換難度，

16、縮短調整時間。以上問題在以后的施工中通過完善模板設計及改進施工工藝，均能得到較好的解決。7滑模的技術經濟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濟性能指標分析表項目模板形式重量（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間外，其余工期已包括安裝、運行及拆模時間。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滿堂腳手架并拼裝小鋼模，模板安拆、鋼筋運輸綁扎及砼施工困難，既費工、費時、成本高，施工又不安全、表面質量差、工期長；第二種方法分兩次滑升，雖施工安全、表面質量好、方便鋼筋運輸及綁扎，但工序重復、施工時間亦較長。而且以上兩種方法由于分兩次施工，均需在底板預設插筋，而且還增加了對縱向施工縫的處理。同時由于工期長，導致需增加模板套數才能滿足施工要求。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，質量得到了極大的提高。表2為斜井三種施工工藝的主要經濟性能指標分析表。8結束語斜井全斷面變徑滑模由于整體成形，砼表面光滑平整，無錯臺及施工縫，極大地提高了砼表面質量。三峽工程建成通航后，可減