中电建水环境治理技术有限公司
摘要：本文以某水电站调压井衬砌混凝土滑模施工为例，从结构设计方面对装配式竖井滑模进行了论述，同时结合实际施工情况对其应用效果和需注意的事项进行了分析和说明，旨在通过对传统滑模结构进行改良，实现模体在现场的快速拼装，减少竖井衬砌混凝土浇筑前的准备时间，达到加快施工速度的目的。
关键词：装配式；竖井滑模；设计；应用
引言
当前水工竖井建筑物衬砌混凝土施工大多采用滑模技术，但是对于断面尺寸较大模体，在实际应用中存在如下问题。首先，如果模体在加工厂整体制作成型，则在运输过程中对进场道路要求较高，而水工竖井建筑往往所处位置偏僻，不便于大件的整体运输。此外，模体也可在施工现场就近制作，但需要提供专门的材料存放和制作场地并配置全套的加工设备。
装配式竖井滑模设计思路即在结构上将体型较大的模体化整为零，分成若干个结构相同的块体，各个块体之间可通过螺栓或少量的焊接进行连接，从而实现模体加工厂制作、分块运输、现场组装，大大提高了对交通条件的适应能力，减少现场场地占用，加快了模体拼装速度。
1 工程概况
某引水式电站调压井位于引水隧洞出口上游449m位置,竖井井底高程EL657.85m，井顶高程EL725.50m，井深67.65m，为简单圆筒井式结构。竖井开挖直径8m，采用C25全断面钢筋混凝土进行衬砌，厚度1m，衬砌后直径6m。衬砌采用滑模施工，模体为装配式结构，每个单元块体提前在加工厂制作完成，待竖井开挖完成后分块运至现场，在井底进行组装。
2 模体结构设计
该套模体由面板、支撑系统、液压爬升系统三部分组成，分上、中、下三层，上层为钢筋安装平台、中层为混凝土浇筑平台、下层为抹面平台。模体采用辐射梁的形式，沿圆周方向每30度角设置主梁一根，共计12根，中心以圆形钢管作为连接构件。为保证结构稳定，相邻两道辐射梁中间位置设置十字撑，并以此为节点，引出两道副梁，形成三角形结构与外侧模板围檩连接，从而提高模体的抗侧压和抗变形能力，其具体结构如下图所示。
3 模体制作
模体面板部分为圆柱筒形结构，高度1.5m，采用3mm厚钢板整体下料铺装，同时依靠上下两道围檩支撑。围檩采用18#槽钢弯制而成，面板部分主要依靠钢模板自身刚性抵抗混凝土侧压力。为保证模体滑升顺利，在模体制作时，在设计结构尺寸基础上，筒模顶口直径应比底口大5mm，让模体呈倒锥形，以利于滑升。
面板内部采用16#工字钢分两层做辐射梁形成支撑架构，同时作为浇筑平台，上部满铺3mm厚花纹钢板。两层支撑结构之间利用梁体端部的立柱、中间节点处的十字撑和中心圆筒结构进行连接，形成模体的支撑体系。
浇筑平台下部为抹面平台，距离模体底部1.9m。抹面平台采用Φ25钢筋制作，上部满铺5cm厚跳板。考虑到调压井底部第一层混凝土施工时不能直接安装抹面平台，故将抹面平台制作成体积较小的框架结构，待模体起滑2m后再与模体焊接连接。
4 液压爬升系统
模体爬升系统主要包括提升架、液压穿心式千斤顶和液压操控台三部分。提升架由横梁和立杆组成，横梁位于立杆顶部，二者呈倒L型，两根横梁为一组将立杆夹于中间，另做三角斜撑以提高其抗弯强度。立杆分别与围檩和辐射梁焊接连接，从而将模体的支撑系统和面板部分连接成一个整体。液压穿心式千斤顶采用螺栓固定于提升架横梁上，千斤顶中心位于环形衬砌钢筋内侧，通过高压油管与液压操控台相连，以开关油路的方式控制千斤顶在预埋的爬杆上进行爬升。
4.1模体的设计载荷
4.1.1模体和操作平台自重
根据材料用量计算得出，该套调压井滑模模体自重为8.5t，即83.3KN。
4.1.2施工载荷
混凝土衬砌施工过程中，模体平台上工作人员预计8人，施工载荷按10人计算，平均每人重100kg，施工人员总重1.0t；施工材料主要为临时存放的钢筋，限定载荷2t，其他机具主要包括液压控制台、电焊机、设置在模体上的下料系统等，总重约2t，由此计算施工载荷为49KN。
4.1.3模体与混凝土之间的摩阻力
钢模板与混凝土的摩阻力标准值为1.5KN/m2～3.0KN/m2，该套模体与混凝土的接触面积为28.3m2，取最大摩阻力标准值计算得出模板与混凝土的摩阻力为：F阻=3×28.3=84.9KN。
4.2牵引系统的设计
4.2.1牵引系统设计规定
千斤顶允许承载能力为其额定承载力的 1/2～1/3 倍。
4.2.2总牵引力计算
总牵引力为：T=83.3+49＋84.9=217.2KN；
4.2.3确定千斤顶牵引能力
根据规范要求，穿心式千斤顶的允许牵引能力为其额定承载力的 1/2～1/3倍，调压井模体设计采用12台6t穿心式千斤顶牵引，额定承载力为72t，允许负荷按1/3额定承载力计算为24t，即235.2KN，大于模体设计荷载217.2KN，满足设计及规范要求。
5 滑模施工
5.1滑模施工准备
5.1.1滑模的制作与安装
滑模体主体结构全部在加工厂制作完成，其他简单附属结构可在现场制作安装。模体制作严格按设计图纸及钢结构制作规范进行。在井身滑模施工前，需率先完成下部水平洞身及渐变段的混凝土衬砌施工，且确保强度不低于设计值的85%。此外，下部结构施工过程中所搭设的满堂脚手架暂不拆除出，作为竖井滑模的安装平台。当模体全部安装完毕后，将液压控制台就位，千斤顶与提升架连接固定，连接千斤顶与控制台之间的油管，完成控制台电路系统的连接。此后，安装并加固爬杆（Ф48×3.5mm钢管），自此模体一切准备就绪。
5.1.2测量控制放线
在井口井架上悬吊两根φ0.8mm 钢丝（下挂坠砣）作为井筒施工的中心控制线，模体靠两根细钢丝垂线控制偏移情况，一旦发现模体出现偏移应通过单独动作某一方向的千斤顶来及时纠偏。在模体上设置一台水准仪，将统一高程放到爬杆上，以确保各爬杆上的行程控制顶圈在同一高程上，并保证千斤顶每次的行程高度一致。
5.2竖井滑模混凝土衬砌施工
绑扎钢筋、浇筑混凝土、提升模板是滑模施工的三个主要工序，以提升模板为主导工序来制定滑升制度，以此控制每一施工循环时间内绑扎钢筋和浇筑混凝土工序的工作强度。滑模运行期间做好三大工序间的密切配合工作，做到上一道工序有力保证下一道工序，下一道工序认真检查上一道工序。
5.3滑模控制
滑模中线控制：为保证结构中心不发生偏移，利用井口型钢架固定两根垂线进行中心测量控制，保证模体整体位置不发生偏移。
滑模水平控制：主要利用水准在爬杆上放出统一高程，将千斤顶自带的顶圈同时调到同一高度，以控制千斤顶每次的行程达到一致，也确保了各千斤顶在同一高度完成提升。
6 结语
该套模体在竖井开挖阶段于加工厂制作完成，待具备条件后分块运至施工现场，在井底预先搭设好的脚手架平台上进行组装，经校准、调试后开始衬砌混凝土施工。装配式竖井滑模避免了大件模体整体运输不便的问题，同时在施工现场无需设置复杂的加工厂，并能实现模体的快速拼装，大大节省了施工时间。此外，在施工完成后，通过螺栓连接的各个构件拆卸方便，并与重复利用和资源回收，减少了材料的浪费。
参考文献
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论文作者:王贺
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/22
标签：竖井论文; 千斤顶论文; 混凝土论文; 结构论文; 工序论文; 液压论文; 高程论文; 《基层建设》2018年第7期论文;