当今水电施工建设周期日趋缩短,质量要求日趋规范严格,滑模施工技术以其独到的优势有着广阔的推广前景。长洲水利枢纽泄水闸工程闸墩属典型的船型等截面体结构,采用液压调平内爬式滑升模板施工,大大提高了施工速度及混凝土外观质量,同时具有降低材料损耗,减少人员投入等优点,取得了可观的经济效益和社会效益,为同类工程的施工积累了一定的施工经验。
1　工程概况
长洲水利枢纽位于西江水系干流浔江下游河段,其坝址坐落于广西梧州市上游12 km处的长洲岛端部,是一座以发电为主,兼有航运、灌溉和养殖等综合利用效益的大型水利枢纽。
长洲水利枢纽泄水闸闸墩体型截面小、断面体型复杂、闸墩高度高等特点,按照常规立模施工方法进行施工消耗材料大,施工工期长,不能保证合同工期。等截面结构采用滑模施工浇筑混凝土比常规支模浇筑具有连续性好,施工速度快,外观质量好,材料消耗少等诸多优点,闸墩采用滑模浇筑。
2　滑模设计
2.1　设计原理
长洲水利枢纽工程泄水闸闸墩采用液压调平内爬式滑升模板,共制作3套,先进行中墩施工,再进行边墩的施工,达到节省时间、合理利用、保证质量的效果。滑模施工时,根据(上升动力-施工阻力)≥0的原则进行,施工阻力主要有:滑模自身重力、施工荷载(人、材料)、滑升摩阻力,滑模上升动力:20个HM-100型液压千斤顶(经计算),进行滑模的混凝土浇筑施工。
为便于加工,提高复用率,同时为了保证滑模装置有足够的强度、刚度及稳定性,整个模体设计为钢结构。钢结构设计有利于模体稳定,拆卸方便,施工材料达到回收利用,节省费用,快速施工,使泄水闸闸墩浇筑施工顺利完成。
2.2　模体设计
整个滑模装置主要由模板、操作盘、辅助盘、围圈、提升架、支撑杆、液压系统等部件构成。为便于加工,提高复用率,同时为了保证有足够的强度、刚度及稳定性。整个模体设计为钢结构。模板、围圈、提升架等构件之间均为焊接联接。
2.2.1　各部分结构设计
2.2.1.1　模板
模板作为成型的模具,其质量(刚度、表面平滑度)直接影响脱模混凝土的成型及表观质量。为了保证质量,模板拟采用6 mm厚的钢板制作,用∠63×6角钢作筋肋,模板高度1.25 m,为了便于施工及保证混凝土出模成型,模板采用无锥度设计。
2.2.1.2　围圈
围圈主要用来支撑和加固模板,使其形成一个整体,根据经验及水平测压力计算,围圈采用矩形桁架梁,桁架梁宽100 cm,高115 cm,上表面与模板上口平,下表面距模板下口10 cm,围圈与模板的连接采用∠63×6 mm角钢焊接。桁架梁主筋采用∠100×10角钢,主肋采用∠63×6角钢,斜肋采用∠63×6角钢。
2.2.1.3　提升架
提升架是滑模与混凝土之间的联系构件,主要用于支撑模板体、围圈、滑模盘。并通过安装在其横梁上的千斤顶支撑在爬杆上,整个滑升荷载将通过提升架传递给爬杆。爬杆由Φ48×4.25 mm焊管制成。根据施工经验和常规设计,采用“F”型和“开”型提升架,提升架由I20及[20制作而成。滑模模体体型见图1。

2.2.1.4　工作盘、辅助盘
工作盘是滑模的主要受力构件之一,也是滑模施工的主要工作场地,各构件除满足强度要求外,还应有足够的刚度。工作盘支撑在提升架的主体竖杆件上,通过提升架与模板连接成一体,并对模板起着横向支撑作用。该工作盘采用围圈上平面代替,盘面采用δ50 mm木板铺平,为防止坠物,盘面必须密实、平整并保持清洁。为便于施工人员随时检查脱模后的混凝土质量,即时修补混凝土表面缺陷,扒出埋件,以及即时对混凝土表面进行洒水养护,在工作盘下方2.8 m处悬挂一辅助盘,用∠63×6角钢组成,宽0.8 m,上用δ50 mm木板铺密实,用Φ20钢筋悬挂于桁架和提升架下。
2.2.1.5　支撑杆、液压系统、洒水管
支撑杆的下段埋在混凝土内,上段穿过液压千斤顶的通心孔,承受整个滑模重量,在选用HM-100型液压千斤顶的同时,选用Φ48×4.25 mm焊管作为支撑杆,经过计算,其承载力及检验稳定性符合要求。
液压系统由YKT-36型液压控制台、HM-100型液压千斤顶、油管及其他附件组成。组装前必须检查管路是否通畅,耐压是否符合要求,有无漏油等现象,若有异常,及时排除。为使混凝土脱模后得到良好养护,在辅助盘上固定一圈DN25mm塑料管,在朝向混凝土面一侧打若干小孔,与施工供水管路连通,采用阀门控制供水水压,急时对脱模混凝土面进行养护。www.tmgc8.com
2.2.2　滑模荷载分析计算
滑模施工时,根据(动力-阻力)≥0的原则进行设计。阻力主要有:滑模自身重力G1、施工荷载(人、材料)G2、滑升摩阻力G3,动力主要有:20个HM-100型液压千斤顶(经计算),进行滑模的混凝土浇筑施工。

2.2.2.6　提升架选择
由于提升架需满足强度、刚度及稳定性要求,选择7个开型提升架及6个F型提升架。
3　滑模施工
3.1　施工工艺流程
施工准备→模体设计→模体施工→钢筋绑扎→混凝土浇筑→滑模滑升→测量控制→门槽插筋处理→滑模拆除→下一个闸墩施工。
3.2　模体安装
先安装桁架支承平台,其支承平台上表面要求在同一高程上,支撑平台采用Φ25钢筋制作,截面尺寸不小于1.20 m×1.20 m,平台间距为4.0 m左右。支撑平台安装完成后,在平面上找出闸墩的设计轮廓线,并用红漆标记,此线即为模板边线,将桁架梁利用起吊设备放到支承平台上,并加以固定,再进行模板安装,然后依次安装提升架、千斤顶及爬杆。千斤顶安装前,进行试验编组,耐压120kg/cm2,5 min不渗不漏,行程调整等。施工现场需敷设一趟3×25+1×10电缆,提供380 kVA电源,为确保滑模施工顺利进行,不发生粘模事故,准备好备用电源。
3.3　钢筋绑扎
滑模施工的特点是钢筋绑扎、混凝土浇筑、滑模滑升等工序平行作业连续进行。模板定位检查完成后,即可进行钢筋的安装,为使钢筋的安装速度能满足滑模的要求,钢筋接头应采用套筒连接。前期钢筋绑扎从模板底部一直绑扎至提升架横梁下部,起滑后,采用边滑升边绑扎钢筋平行作业方式,钢筋绑扎超前混凝土30 cm左右。利用门机将钢筋吊运至工作面。滑升中,钢筋绑扎严格按照设计要求进行,爬杆在同一水平内的接头数量不应超过爬杆总数的1/4,要求爬杆平整无锈皮,当千斤顶滑升至距爬杆顶端小于350 mm时,应及时接长爬杆,接头对齐,不平处用角磨机磨平,爬杆同环筋相连,焊接加固。其它材料由门机吊运至工作面。
3.4　混凝土浇筑、滑模滑升
混凝土采用混凝土搅拌车运输至现场,由门机吊吊罐入仓。人员由工作盘下方的爬梯上下工作面。混凝土初次浇筑和模板的初次滑升,严格按以下六个步骤进行,第一次浇筑10 cm厚的半骨料混凝土或砂浆,接着按分层厚度不大于30 cm浇筑第二层,厚度达到70 cm时,开始滑升3~6 cm,检查脱模混凝土凝固是否合适,第四层浇筑后滑升6cm,继续浇筑第五层再滑升12~15 cm,第六层浇筑后滑升20 cm,若无异常现象,便可进行正常浇筑和滑升。混凝土浇筑采用分层对称浇筑,分层厚度不大于30 cm。
滑模的初次滑升要缓慢进行,并在此过程中,对液压装置、模板结构以及有关设施,在负载情况下,作全面检查,发现问题及时处理,待一切正常后方可进行正常滑升。
施工转入正常滑升后,应尽量保持连续作业,由专人观察脱模混凝土表面质量,以确定合适的滑升时间和速度。正常日滑升4.0 m左右。
浇筑前应测试混凝土的初凝时间,为保证混凝土顺利入仓,要求混凝土和易性好,坍落度在7~9左右。脱模的混凝土面应无流淌和拉裂现象,手按有硬的感觉并能压出1 mm左右的指印,能用抹子抹光。若脱模混凝土面平整,可不做抹光处理。如脱模混凝土面有缺陷,应立即进行混凝土表面修补,一般用抹子在混凝土表面用原浆压平。
为使已脱模混凝土面具有适宜的硬化条件,防止发生裂缝,在辅助盘上设水管及时地对脱模混凝土进行洒水养护。
滑模施工工艺:混凝土下料→平仓→振捣→滑升→钢筋绑扎→下料。
3.5　测量控制
滑模的测量控制,采用悬挂垂线的方向进行,在两墩头中心位置各悬吊2个重垂线,以检测整个模体的偏移和扭转。利用千金顶同步性进行水平控制,以确保整个模体垂直滑升。同时利用千斤顶的高差,进行模体纠偏。
3.6　停滑措施及施工缝处理
滑模施工需连续进行,若因结构需要或意外原因停滑时,应采取停滑措施,混凝土停止浇筑后,每隔15 min,滑升1~2个行程,直至混凝土与模板不再粘结。停滑造成的施工缝,根据施工规范要求埋设键槽、插筋处理。
3.7　滑模施工中出现问题及处理
滑模的施工中出现的问题有:滑模体倾斜、滑模体平移、扭转、模体变形、混凝土表观缺陷、爬杆弯曲等,其产生的根本原因在于千斤顶工作不同步,荷载不均匀,混凝土浇筑不对称,纠偏过急等。因此在施工过程中首先把好质量关,加强观测检查工作,确保良好运行状态,发现问题及时处理。www.tmgc8.com
(1)纠偏。利用千斤顶自身纠偏,即关闭五分之一的千斤顶,然后滑升2~3行程,再打开全部千斤顶滑升2~3行程,反复数次逐步调整至设计要求。并针对各种不同情况,必要时,施加一定外力给予纠偏。所有纠偏不能操之过急,以免造成混凝土表面拉裂,死弯,滑模变形,爬杆弯曲等事故的发生。
(2)爬杆弯曲。爬杆弯曲时,采用加焊钢筋或斜支撑,弯曲严重时,切断爬杆,重新接长后再与下部爬杆焊接,并加焊“人”字型斜支撑。
(3)模板变形处理。对部分变形较小的模板,采用撑杆加压复原,变形严重时,将模板拆除修复。
(4)混凝土表面缺陷处理。采用局部立模,比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土进行回填,并用抹子抹平。
3.8　特殊问题的处理
(1)门槽插筋由原设计的Φ20螺纹钢改成Φ20圆钢,插进弯成90°后紧贴模板面,脱模后凿出扳直。
(2)当模体滑升至牛腿底部时,采用台阶式立模将牛腿隔开并预埋牛腿钢筋,滑模模体脱模后,将面凿毛。为方便下部牛腿立模施工,在牛腿下部1m位置埋设钢板待滑模施工结束后再立模板浇筑牛腿。
(3)滑模滑升至到距顶部1 m左右时。便开始放慢滑升速度,并准确进行抄平和找正工作。整个模板的抄平找正应在滑模达到终点高程以下20 cm之前完成,以确保顶部标高和位置的正确。
3.9　模体拆除
滑模滑升至设计位置后,将滑模滑空,利用起吊设备,在高处拆除。滑模体拆除注意事项:
(1)必须在跟班经理的统一指挥下进行,并预先制定安全措施。
(2)操作人员必须配戴安全带及安全帽。
(3)拆卸的模体部件要严格检查,捆绑牢固后由起吊设备下放。
4　效益分析
以内江工程为例进行经济效益比较。内江工程泄水闸坝段共计13个闸墩,单个闸墩工程量为1 650 m3,总计21 450 m3,采用滑模施工工期为100 d,单个闸墩为7~8 d,投入模体2套,模体单套25 t,投入人员共计100人;采用常规支模施工方法,单个闸墩施工工期为70 d(共计10层,每层按7 d计),单个闸墩投入模板、围檩工程量为20 t,每个闸墩投入人员50人;按4套模板进行计算,共计模板围檩80 t,总工期280 d,投入人员200人。

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