中国水利水电第五工程局有限公司 四川 成都 610000
摘要 联补电站调压井竖井在砼浇筑过程中，使用滑模进行竖井混凝土浇筑，衬砌作业达到高效、优质、安全，并节省了人力、钢材和木材，并且减轻劳动强度的，施工质量和进度均满足了业主的要求。
关键词 调压井竖井 滑模 砼浇筑 联补水电站
1工程概况
联补水电站位于四川省南部凉山彝族自治州境内的金沙江左岸一级支流西溪河干流上，是一座以发电为主的引水式电站，电站装机容量2×65MW。电站主要建筑物由挡水闸坝、引水系统、地面厂房和开关站等组成。
联补水电站工程调压井竖井大井衬砌后直径为5m，井深131.8m，采用钢筋混凝土衬砌60cm厚。调压井上部1678.7m至1546.9m采用滑模施工，根据以往的施工经验，滑模浇筑相对于立模浇筑具有：混凝土施工连续性好，工程质量高，进度快，材料消耗少等诸多优点；滑模施工高度为131.8m，起滑高程1546.9至1678.7高程段结束。
2施工方案
通过多年来的施工经验，对于等截面的混凝土结构采用滑模施工是最佳方案之一。滑模施工以其独特的施工工艺，具有以下施工特点：滑模施工速度快，日平均进度4m以上，不管结构体形多大，只要供料能力达到，一般都能达到这个速度。如果能控制好混凝土的初凝时间，速度可更快。成本低：由于滑模模体结构简单，重量轻，材料投入少，消耗少；对于其它施工方法来说，材料、设备等投入成本可大大降低。施工质量可靠：滑模混凝土浇筑严格按30cm分层控制，浇筑、振捣作业在模板表面进行，便于操作和控制，同时滑模施工具有连续性，减少了施工缝，体形具有可调性，防止出现体形的较大偏差或跑模；表面质量平滑，外观平整，避免出现“麻面”，错台现象。安全性好：滑模模体结构有封闭、固定的操作平台，可以有效防范施工人员坠落、坠物等安全事故。
联补水电站工程调压井混凝土衬砌主要施工方案采用滑模施工。具体施工方法如下：
（1）滑模采用整体钢结构设计，保证模体结构稳定性。滑模控制采用液压自动调平控制台，配套选用10吨滑模专用千斤顶。
（2）供料采用拌和站集中供料，井内设1趟φ159下料钢管，用钢丝绳悬吊在井口工字钢上，下部设弯管缓冲器和竹节管，周边对称下料。
（3）材料、人员上下采用5T卷扬悬吊吊笼提升，井内提升采取有稳绳运行，井内布置两根钢丝绳稳绳。
（4）井内布置一趟380v供电电缆（3*25+1*10mm）；一趟通讯、信号电缆（滑模施工中，井上下通讯利用声、光信号控制及对讲机联系）；一趟洒水管；均固定在井口工字钢上。
（5）用现有井口平台进行改造形成封井口装置，用以形成井口平台，固定和悬吊井上下施工设施。
（6）用井口平台布置4跟钢丝绳重垂线进行测量控制。
3滑模设计
联补水电站调压井滑模设计用液压整体滑升模板，为保证施工质量，滑模采用整体钢结构设计，滑升千斤顶选用HY-100型10吨千斤顶，滑升动力装置为ZYXT-36型自动调平液压控制台，滑模装置组成为：模板、围圈；提升系统；滑模盘；液压系统；辅助系统。
3.1模板、围圈
全套滑模模板采用δ6mm钢板制作而成，用∠50*5的角钢作为加劲肋，同整体框架骨架相连焊接固定。模板高度选1.50m，模板锥度按小于3mm控制，既在垂直方向上模板上口大于设计尺寸1.5mm，下口小于设计尺寸1.5mm。
3.2提升系统
滑模提升系统的钢结构制作部分是提升架，是滑模与混凝土间的联系构件，主要用于支撑模体，并且通过安装在顶部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，爬杆采用φ48*3.5mm钢管，提升架选用“F”型架，用16#槽钢和δ20mm、δ10mm钢板焊制。根据设计计算，全套模体自重5.5吨，初选8个“F”型提升架，布置8台10吨液压千斤顶。
3.3 滑模盘
滑模盘分为操作盘和辅助盘。
操作盘为施工的操作平台，承受工作、物料等荷载，同时又是模体的支撑构件，是滑模体的主要结构，采用整体框架钢结构，由于混凝土施工过程中，垂直荷载和侧向受力较大，为保证操作盘的强度和刚度，选用∠80×80、∠75×75角钢加工制作成复式框架梁。在框架梁上铺δ3mm网纹钢板形成操作平台。
辅助盘是进行砼养护、修面处理的工作平台，采用钢木结构悬吊布置，用L63×6角钢和L50×5角钢焊制，上铺竹跳板或δ3cm马道板，用φ20mm圆钢悬挂在桁架梁上，辅助盘距井帮距离为150mm。
3.4 液压系统
选用HY-100型千斤顶,设计承载能力为10吨，计算承载能力为5吨，爬升行程为30mm，液压控制台为YKT-36型自动调平液压控制台。高压油管：主管选用φ16mm；支管选用φ8mm，利用直管接头和十通接头同控制台和千斤顶相连。
3.5 辅助系统
包括洒水养护、中心测量、水平控制测量等装置。
洒水养护是混凝土施工的一个重要环节， 洒水管井身段采用φ25mmPVC塑料管，在井内沿混凝土表面布置一周，PVC软管上钻孔，对混凝土表面进行洒水养护。
中心测量利用重垂线测量，观察模体的水平位移，在井口梁上挂重垂线进行观测。共布置4根进行控制。
水平测量利用水准仪进行水平度观测。
4滑模设计计算
4.1、滑升摩阻力:G1
G1=kfs
ｋ:附加影响系数，取k=2
ｆ:磨擦阻力，2KN/㎡
ｓ:模板的表面积
S= L·H=15.7*1.50=23.55㎡
则G1=kfs=2×2×23.55= 94.2KN
4.2、滑模结构自重 G2
全套滑模重量G2=80 KN
4.3、施工荷载G3
(1)人员：T1=6×750N/人=4.5 KN
(2)设备：T2=3 KN
(3)材料、工具：T3=5 KN
并取1.3倍的不均匀系数和2倍的动力荷载系数
则G3=(T1+T2+T3)×1.3×2=（4.5+3+5）×1.3×2=32.5KN
4.4、支撑杆的荷载
允许承载能力 P=3.14²×EI∕K（Ul）²
E:支撑杆的弹性模量，对A3钢E=2.1×109kg/cm
I:支撑杆截面的惯性矩，对φ48×3.5钢管
I=11.35cm2
K:安全系数,取K=2
Ul:计算长度,按0.7×1.8=1.26m计
P=3.14²×EI∕K（Ul）²=3.14²×170.1×11.35/2×1.262=61KN
4.5、千斤顶数量
n=w/cp
w:总荷载 w=G1+G2+G3=94.2+80+32.5=206.7KN
c:载荷不均匀系数，取0.8
p:千斤顶计算承载能力61KN
n=206.7/（0.8×61）=5(台)
故选用8台千斤顶可满足要求。
根据滑模计算和结构具体情况布置千斤顶 8台，支撑杆8 根，可满足强度和结构要求。
5混凝土施工
5．1 混凝土施工前的准备
混凝土施工前必须做好各项准备工作，其中包括封井口形成提升悬吊设施；混凝土下料布置；模体和液压系统准备；起滑面的凿毛、冲洗；测量放线工作；滑模组装调试；井内悬吊系统形成。为滑模验收开盘做好准备。冬季施工还应作好防冻保温工作。
5.1.1.井口施工准备
利用井筒开挖期间提升设施完成井口提升系统改造和封井口工作，布设一台5吨卷扬机作为滑模施工期间的人员提升。根据地面总体布置图要求，完成井口下料桁架梁安装、井口混凝土下料管和下料斗安装；井口安全护栏安装，并完成封井口工作。然后形成井上下提升系统，同时完成井下供电电缆敷设、照明系统形成。
5.1.2滑模制作组装
5.1.2.1滑模组装调试
滑模按设计制作后，进行组装调试，并按下表质量标准进行检查调整。
5.1.2.2 千斤顶进行试验编组
(1) 耐压:加压120kg/cm2， 5分钟不渗不漏；
(2) 空载爬升:调整行程30mm；
(3) 负荷爬升:记录加荷5吨,支撑杆压痕和行程大小,将行程相近的编为一组。
因施工用千斤顶，按一般要求需备用一部分，且需经常检修，还需备用如簧、上卡头、排油弹簧、钢珠、密封圈、卡环、下卡头等。
5.1.2.3 滑模调试
滑模组装检查合格后,安装千斤顶 ,液压系统,插入爬杆并进行加固,然后进行试滑升3～5个行程，对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时解决，确保施工顺利进行。
5.1.2.4 起滑面处理
滑模下井组装前，自上而下对井壁进行冲洗，清撬浮渣、锚喷空洞处理，完成底板混凝土面凿毛和冲洗工作。
5.1.2.5 测量放线
待底面冲洗干净，达到组装条件时，进行测量放线工作，由测量队给出设计轮廓线和十字中心线。
5.1.2.6 滑模井下组装
利用井口门吊将模体整体下放至井底进行组装。组装完毕进行验收后，完成钢筋绑扎和千斤顶、爬杆安装，模板封堵。
5.1.2.7 井内悬吊系统形成
利用井口门吊提升完成井内下料管、供水管等安装，达到开盘条件。
施工现场需敷设一趟3×25+1×10电缆，提供380伏电源，为确保滑模施工顺利进行，不发生砼粘模事故，应做好50KVA备用电源准备工作。
5.1.3 钢筋制作安装
5.1.3.1钢筋制作
钢筋在钢筋加工场地内加工完成后，利用井口布置好的提升架下放到井底。
5.1.3.2钢筋绑扎、爬杆延长
模体组装调试就位后，严格按照设计图纸进行钢筋绑扎、焊接，搭接及焊接要符合设计规范要求。滑升施工中，混凝土浇筑后必须露出最上面一层横筋，钢筋绑扎间距符合要求，每层水平钢筋基本上呈一水平面，上下层之间接头要错开。由于水平钢筋设计在竖筋的外侧，受滑模提升架及模板的影响，不利于钢筋的绑扎，因此部分钢筋绑扎不上。水平钢筋与竖向钢筋的位置需要作相应调整。竖筋间距按设计布置均匀，相邻钢筋的接头要错开，同时利用提升架焊钢管控制钢筋保护层。爬杆在同一水平内接头不超过1/4，因此第一套爬杆要有4种以上长度规格（2.5m 3.0m 3.5m 4.0m ...）,错开布置,正常滑升时,每根爬杆长3.0m ,要求平整无锈皮,当千斤顶 滑升距爬杆顶端小于350mm时，应接长爬杆，接头对齐，不光滑处用角磨机磨平，爬杆同环筋相连焊接加固。根据“等强代换”的原则，在不影响钢筋强度的情况下爬杆代替相应位置竖筋。
5.1.4混凝土运输
滑模施工用混凝土由地面搅拌站集中提供,有斜溜槽溜至下料钢管，由下料溜管通过竹节筒入仓。
施工人员由5吨卷扬机悬吊吊笼下放到滑模操作盘。
5.2 混凝土浇筑
滑模施工按以下顺序进行：下料--平仓振捣--滑升--钢筋绑扎--下料。滑模滑升要求对称均匀下料，滑模混凝土要求塌落度7-9cm，正常施工按分层30cm一层进行，采用插入式振捣器振捣，经常变换振捣方向，并避免直接振动爬杆及模板，振捣器插入深度不得超过下层混凝土内50mm，模板滑升时停止振捣。滑模正常滑升根据施工现场混凝土初凝、混凝土供料、施工配合等具体情况确定合理的滑升速度，按分层浇筑间隔时间不超过允许间隔时间。正常滑升每次间隔按2小时，控制滑升高度30cm，日滑升高度控制在3m左右。
混凝土初次浇筑和模板初次滑升应严格按以下六个步骤进行：第一次浇筑50mm砂浆，接着按分层300mm浇筑两层，厚度达到650mm时，开始滑升30--60mm检查脱模的混凝土凝固是否合适，第四层浇筑后滑升150mm，继续浇筑第五层，滑升150--200mm, 第六层浇筑后滑200mm，若无异常情况，便可进行正常浇筑和滑升。
模板初次滑升要缓慢进行，并在此过程中对提升系统、液压控制系统、盘面及模板变形情况进行全面检查，发现问题及时处理，待一切正常后方可进行正常浇筑和滑升。
5.3模板滑升
施工进入正常浇筑和滑升时，应尽量保持连续施工，并设专人观察和分析混凝土表面情况，根据现场条件确定合理的滑升速度和分层浇筑厚度。依据下列情况进行鉴别：滑升过程中能听到“沙沙”的声音；出模的混凝土无流淌和拉裂现象，手按有硬的感觉，并留有1mm左右的指印；能用抹子抹平。
滑升过程中有专人检查千斤顶的情况，观察爬杆上的压痕和受力状态是否正常，检查滑模中心线及操作盘的水平度。
5.4表面修整及养护
表面修整是关系到结构外表和保护层质量的工序，当混凝土脱模后，须立即进行此项工作。一般用抹子在混凝土表面作原浆压平或修补，如表面平整亦可不做修整。为使已浇筑的混凝土具有适宜的硬化条件，减少裂缝，在辅助盘上设洒水管对混凝土进行养护。
5.5停滑措施及施工缝处理
滑模施工要连续进行，意外停滑时应采取“停滑措施”，混凝土停止浇筑后，每隔0.5--1小时，滑升1--2个行程，直到混凝土与模板不在粘结（一般4个小时左右）。由于施工造成施工缝，根据水电施工规范，预先作施工缝处理，然后在复工前将混凝土表面残渣除掉，用水冲净，先浇一层减半的骨料混凝土或水泥砂浆，然后再浇筑原配混凝土。
5.5.1滑模控制
滑模中线控制：为保证结构中心不发生偏移，利用井口平台梁固定四根垂线进行中心测量控制，同时也保证其它部位的测量要求。
滑模水平控制：一是利用千斤顶的同步器进行水平控制，二是利用水准仪测量，进行水平检查。
5.5.2滑模施工中出现问题及处理
滑模施工中常出现问题有：滑模操作盘倾斜、滑模盘平移、扭转、模板变形、混凝土表面缺陷、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，浇筑不对称，纠偏过急等。因此，在施工中首先把好质量关，加强观测检查工作，确保良好运行状态，发现问题及时解决。
(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，施加一定外力给予纠偏。所有纠偏工作不能操之过急，以免造成混凝土表面拉裂、死弯、滑模变形、爬杆弯曲等事故发生。
(2)爬杆弯曲处理：
爬杆弯曲时，采用加焊钢筋或斜支撑，弯曲严重时切断，接入 爬杆重新与下部 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，补上比原标号高一级的膨胀细骨料混凝土并用抹子抹平。
6结语
在对等截面竖井砼浇筑的过程中，利用竖井滑模进行施工，不仅仅能保证施工进度，而且可以保证施工质量，亦可以解决常规砼浇筑带来的施工安全问题，在今后的施工过程中，可以将滑模施工的施工技术进行大力推广。
论文作者:伍光群 黄海霞
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第01期
论文发表时间:2019/5/9
标签：混凝土论文; 千斤顶论文; 井口论文; 钢筋论文; 模板论文; 荷载论文; 竖井论文; 《当代电力文化》2019年第01期论文;