斜井全斷面變徑滑模研制與應(yīng)用施工總結(jié)

1、斜井全斷面變徑滑模研制與應(yīng)用施 工 總 結(jié)三峽三聯(lián)總公司永久船閘項目經(jīng)理部2001年10月28日審 批：周 宇審 定：劉 光校 核：李 毅編 制：錢興喜一、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、北三條線布置，共有斜井12條（襯砌后為16條，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，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

2、弧與直段連接而成。南北坡斜井設(shè)計砼厚度為0.6m；中隔墩斜井底板、兩邊墻設(shè)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。砼設(shè)計標(biāo)號為R90300#。 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(shù)量多、長度短、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，使斜井成為一個變截面的斜井，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。二、方案構(gòu)思與選擇（1）在二級斜井施工中采用了底拱滑模，邊頂拱搭滿堂架并拼定型小鋼模的方法。由于在邊頂拱施工中整條斜井搭滿堂腳手

3、架及拼裝小鋼模，既費工、費時、重量重、成本高；同時給模板安裝拆除，鋼筋運(yùn)輸、安裝及調(diào)校都帶來極大的困難和安全隱患；且施工后，砼表面有錯臺、麻面，平整度差。模板安裝、拆除占據(jù)了很大部分的時間，造成工期太長。（2）三五級南坡及中隔墩斜井采用底拱、邊頂二次滑模施工。雖然利于鋼筋運(yùn)輸、綁扎，施工簡便安全，砼表面質(zhì)量較好，成本較低；但工序重復(fù)，特別是增加了對施工縫面的處理、邊頂滑模軌道埋件的埋設(shè)及處理，施工周期亦較長；同時滑模牽引采用手拉葫蘆，牽引較費力、費工。（3）根據(jù)三聯(lián)總公司責(zé)任方水電十四局在廣州抽水蓄能電站、浙江天荒坪抽水蓄能電站等斜井全斷面滑模使用的經(jīng)驗，并結(jié)合三峽斜井施工的情況，新研制的斜井

4、全斷面變徑滑模，主要由模板、針梁、鎖定裝置、軌道裝置及牽引系統(tǒng)等組成。中梁采用卷揚(yáng)機(jī)牽引，模板采用鋼鉸線液壓爬升器牽引。模板分為底模和頂模，在施工過程中，模板沿中梁滑升形成自動變徑，達(dá)到全斷面一次成形及高度變化的目的。新研制的斜井全斷面變徑滑模與以往使用過的滑模相比，主要有以下兩個顯著特點：A、模板分為兩半，在滑升過程中自動變徑，實現(xiàn)斜井全斷面一次澆筑成形，構(gòu)思新穎。B、模板牽引采用鋼鉸線液壓爬升器，此種爬升器在國內(nèi)研制尚屬首次。根據(jù)上述情況，承擔(dān)永久船閘地下輸水系統(tǒng)工程的三聯(lián)總公司在斜井混凝土施工中成功地使用了底拱滑模、邊頂拱二次滑模技術(shù)，為攻克斜井砼施工難關(guān)奠定了堅實的基礎(chǔ)；同時為了技術(shù)創(chuàng)

5、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。三、滑模結(jié)構(gòu)及工作原理3.1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.

6、6°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(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卷揚(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 中梁移動時，行走輪在12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。3.2滑模工作原理由于斜井高度是由下往上逐漸變大的，中梁設(shè)制成與斜

7、井同樣的錐度并設(shè)有上部和下部軌道，頂模和底模是獨立的兩部分?；龝r，頂模及底模分別沿上部軌道及下部軌道運(yùn)行。頂模與底模在邊墻結(jié)合處的面板是相互搭接包容的，即頂模的部分面板緊貼在底模面上，滑升時這兩部分模板產(chǎn)生相對位移，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(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立的兩部分，各由2只爬升器牽引，既可同步運(yùn)動，又可單獨進(jìn)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(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引就位。（3） 中

8、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“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。四、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14Mpa，4只爬升器既可聯(lián)動，又可單獨運(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，用鉚座固定于斜井井口支架上。爬升器主要

9、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，缸體腔進(jìn)油，后部夾爪抱緊鋼絞線，前夾爪松開，缸體頂著模板往上運(yùn)行；回油時，桿體腔進(jìn)油，前部夾爬抱緊鋼絞線，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)，便實現(xiàn)模板的連續(xù)滑升。該爬升器具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，爬升力大，運(yùn)行平穩(wěn)，操作方便等特點。五、滑模主要技術(shù)性能參數(shù)斜井全斷面變徑滑模主要技術(shù)性能參如下：項 目內(nèi) 容模 板模板長1.2m，寬5m，高55.4m，分為底模及邊頂模兩部分重15.2t中 梁中梁長14.7m，錐度0.6°，每次有效行程6m卷揚(yáng)系統(tǒng)JM-8，速度8m/min，額定拉力8t；鋼絲繩28，滑

10、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，軌距2m六、施工實踐全斷面變徑滑模首次應(yīng)用于地下輸水系統(tǒng)工程北四斜井， 2001年4月21日凌晨1：30開始砼澆筑，歷時兩周時間，于5月4日晚上21：30順利完成了整條斜井的混凝土襯砌。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以往拆除滑模后重新架立小模板澆筑的狀況，全部用滑模進(jìn)行施工。6.1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(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

11、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，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(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間，當(dāng)砼澆至滑模時，需停料23小時后再進(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，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。6.2直段砼施工（1）模板滑升 當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)到0.10.3Mpa時，模板即可進(jìn)行滑升。滑升時，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手動葫蘆來輔助牽引。滑升

12、按“多動少滑”的原則進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)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(jìn)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(nèi)，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，同時又能使出模面能方便地抹面。正?；螅刻旎嚯x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(jìn)行檢修或更換，此時可借助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4小時時，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，

13、每個循環(huán)時間約2天。當(dāng)模板行走輪行至中梁軌道端頭時，就要進(jìn)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(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會拉開一個空隙，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

14、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(jìn)行調(diào)整。糾偏用爬升器及手拉葫蘆進(jìn)行。砼澆筑過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，應(yīng)適當(dāng)改變?nèi)雮}順序并借助于手動葫蘆等對模板進(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(hù) 模板滑升后應(yīng)及時進(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

15、。距滑模底部2米以外的混凝土應(yīng)隨時進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。6.3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，堵頭模板安裝時低于砼設(shè)計線510mm，以便模板滑出時不會碰到堵頭模板及對砼產(chǎn)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。6.4滑模砼運(yùn)輸與入倉砼運(yùn)輸采用6m3攪拌罐車，砼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。砼坍落度控制在14cm左右，并進(jìn)行現(xiàn)場取樣。正常滑升后，砼入倉時按先低后高進(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。下料時應(yīng)及時分料，嚴(yán)禁局部堆積過高

16、，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。北四斜井施工完后，滑模經(jīng)過簡單的修復(fù)及維護(hù)，于2001年9月1日下午14：20分至9月15日早晨5：30分又成功地應(yīng)用于北五斜井砼澆筑。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(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，由于采用液壓爬升器進(jìn)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。七、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：

17、（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(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，雖然對其進(jìn)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(jìn)入。（3） 中梁提升后，頂模行走輪墊板更換較為困難，調(diào)整時間較長?？稍O(shè)置絲桿千斤頂調(diào)整裝置，減輕更換難度，縮短調(diào)整時間。以上問題在以后的施工中通過完善設(shè)計及改進(jìn)施工工藝，相信均能得到較好的解決。八、

18、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。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(yùn)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)致模板套數(shù)需增加才能滿足施工要求。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。以下為斜井模板三種施工工藝的主要經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)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(yùn)行及拆