淺談滑模在水利水電閘井施工中的應用

萬生平 劉衛亞

【摘 要】本文主要分析了水利水電工程中采用滑模工藝進行岸塔式閘井混凝土施工，該施工工藝有效的減少了人員的投入，縮短了工期，對水利水電工程具有類似的項目積累了經驗，有一定的參考價值。

【關鍵詞】滑模；岸塔式閘井；減少投入；縮短工期

1.水利工程閘井施工技術

在水利水電工程中，閘井在工程中為常見的施工項，在一些大型水利工程中閘井一般為重要分部工程，其特點主要為施工高度較高、材料周轉困難、作業面狹窄等，在一些工期要求特別緊的工程中，其趕工措施施工難度較大。如吉音水庫底孔泄洪洞，其高度為66 m，工期緊，在施工準備中為保證按時完成施工，在井筒施工過程中采用滑模施工工藝，經過實際論證，該工藝有效減少了人員的投入，有效的縮短了工期。

2.滑模與常規鋼模施工對比分析

根據以往的施工經驗，等截面結構構筑物的混凝土襯砌工程采用滑模施工要比傳統的支模施工更能保證質量，降低成本，提高工效，減少安全隱患。采用滑模施工由于混凝土是連續澆筑的，故可以最大限度地減少甚至避免施工縫，使混凝土的整體性更好；避免了支模、拆模，搭拆腳手架等多種重復性工作，故進度更快；工效更高；材料消耗更少。因此，根據吉音水庫放空洞閘井的結構特征，及現場設備配備情況，擬采用EL：2462.87以下采用常規立模進行施工，以上采用滑模施工的施工方案

3 .滑模施工工藝

3.1模板設計

采用液壓調平內爬式滑升模板，滑模裝置為便于加工，提高復用率，有足夠的強度、剛度及穩定性，整個模體設計為鋼結構，模板、圍圈、操作盤、提升架等構件之間均為焊接連接，整個滑模裝置主要由模板、圍圈、操作盤，提升架、支撐桿（俗稱“爬桿”），液壓系統等幾部分構成。

模板均采用6mm的鋼板制成；圍圈采用角鋼制成1m×1m矩形桁架梁，圍圈與模板的連接采用50×50×5mm的角鋼；提升架是滑模與混凝土間的聯系構件，主要采用“F”型和“開”型提升架，“F”型提升架用18號槽鋼鋼組合制作而成。“開”型提升架采用18#槽鋼作為立桿，并用兩層共三根12#槽鋼作為開型架橫梁；

操作盤是滑模的主要受力構件之一，也是滑模施工的主要工作場地，選用∠75×75×7mm和∠63×63×6mm角鋼加工成桁架，利用角鋼互相連接工作盤，形成網架，盤面鋪板采用50mm木板或花紋鋼板，防止混凝土撒落。

3.2模板荷載分析計算

滑模結構自重：鋼結構：G1=23704.4kg； 施工荷載：工作人員30人×75kg/人=2250kg，一般工具及材料3000kg，考慮2倍的動力系數及1.3倍的不均勻系數，施工荷載為 G2=（2250+3000）×2×1.3=13650kg；單位面積上的滑升摩擦阻力按照計算，同時考慮附加系數為1.5，所以整圈模板上的滑升摩擦阻力為：（按每平方200kg計算） 混凝土對模板的側壓力：當采用插入式振搗器時，混凝土對模板的側壓力為：P=r（h+0.05）

式中： r--混凝土的容重，取2500kg/m3， h--每層澆筑混凝土厚度，取0.3m

同時考慮澆筑混凝土時，動荷載對模板的側壓力，P2=200kg/m2故：P=P1+P2=875+200=1075kg/m2

支撐桿（爬桿）允許承載能力：P=3.142EI/K（ul）2，E： 支撐桿的彈性模量 E=2.1×106kg/cm2。I撐桿的截面慣性矩 I=11.35cm4，k： 安全系數取2，ul： 計算長度0.6×1.8=1.08m計，則 p/2=3.142×2.1×106×11.35/[2×（0.6×1.8×100）2] =5037kg/cm2，1/2p0=10000×0.5=5000kg，p0： 千斤頂允許承載能力；因此支撐桿的數量（千斤頂的數量），n=w/cp，w： 支撐桿承載w=G1+G2+G3， P：支撐桿允許承載能力取5000kg，C：載荷不均衡系數取0.8，n=83074.4.4/0.8*5000=20.8。

3.3滑模的施工

滑模組裝檢查合格后，安裝千斤頂 ，液壓系統，插入爬桿并進行加固，然后進行試滑升3～5個行程，對提升系統、液壓控制系統、盤面及模板變形情況進行全面檢查。施工現場需敷設一趟3×25+1電纜，提供380伏電源，為確保滑模施工順利進行，不發生粘模事故，做好備用電源準備工作。

滑模施工的特點是鋼筋綁扎、混凝土澆筑、滑模滑升平行作業，連續進行互相適應，模體就位后，按設計進行鋼筋綁扎，為保證滑升速度，立筋采用套筒聯接，分布筋根據鋼筋大小采用綁扎連接或者正反絲套筒連接。搭接長度和絲扣要符合設計規范要求，根據滑模的工藝特點，滑模用爬桿（Ф48×3.5mm）需代替部分立筋，且立筋布置于混凝土保護層一側，以保證滑升過程中鋼筋的順利綁扎。滑升施工中，爬桿在同一水平內接頭不超過1/4，因此第一套爬桿要有3種以上長度（6m、3m 、2m ），錯開布置，正常滑升時，每根爬桿長3m 或6m，要求平整無銹皮，當千斤頂 滑升距爬桿頂端小于350mm時，應接長爬桿，接頭對齊，不平處用角模機找平磨光，爬桿同環筋相連焊接加固。

混凝土的水平運輸及垂直入倉能力是影響滑模施工的關鍵，因此 必須有足夠的混凝土拌合和入倉能力。同時為保證滑模運行穩定性，以及施工材料和工器具的提升，現場還必須準備切實可行的備用下料方式。

根據該工地的特點以及現場設備配備情況和工期安排情況， 為滿足滑模施工工藝均勻布料的特殊要求，我方建議閘井的混凝土最好采用從上面利用混凝土輸料管垂直入倉的方式來實現，下料管底部安裝緩存器來防止混凝土分離，根據倉號情況，可布置兩套下料管，從而滿足滑模均勻平倉的需要。

滑模施工按以下順序進行：下料--平倉振搗--滑升--鋼筋綁扎--下料。滑模滑升要求對稱均勻下料，按分層30cm一層進行，采用70插入式振搗器振搗，經常變換振搗方向，并避免直接振動爬桿及模板，振搗器插入深度不得超過下層混凝土內50mm，模板滑升時停止振搗。滑模正常滑升根據現場施工情況確定合理的滑升速度，按正常滑升每次間隔2小時，控制滑升高度30cm，日滑升高度控制在2.5m左右。

混凝土初次澆筑和模板初次滑升應嚴格按以下六個步驟進行：第一次澆筑100mm厚半骨料的混凝土或砂漿，接著按分層300mm澆筑兩層，厚度達到700mm時，開始滑升30--50mm檢查脫模的混凝土凝固是否合適，第四層澆筑后滑升150mm，繼續澆筑第五層，滑升150--200mm， 第六層澆筑后滑200mm，若無異常情況，便可進行正常澆筑和滑升。

模板初次滑升要緩慢進行，并在此過程中對提升系統、液壓控制系統、盤面及模板變形情況進行全面檢查，發現問題及時處理，待一切正常后方可進行正常澆筑和滑升。

施工進入正常澆筑和滑升時，應盡量保持連續施工，并設專人觀察和分析混凝土表面情況，根據現場條件確定合理的滑升速度和分層澆筑高度。依據下列情況進行鑒別：滑升過程中能聽到“沙沙”的聲音；出模的混凝土無流淌和拉裂現象，手按有硬的感覺，并留有1mm左右的指印；能用抹子抹平。

滑升過程中有專人檢查千斤頂的情況，觀察爬桿上的壓痕和受力狀態是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度

滑模滑升到設計高程后停止滑模施工，利用吊車對模體進行拆除，模體拆除時要結合吊車的最大起重重量對模體進行分塊。

4.結論

經過實際論證，在一些特定的條件下在水利樞紐工程閘井混凝土施工采用滑模施工工藝，該工藝有效減少了人員的投入，有效的縮短了工期，在一定程度上也起到了節約成本的功效。