苗尾水電站沖沙兼放空洞閘門井滑框翻模施工技術研究

燕如生　李漢濤

摘 要：水電工程深井高塔閘門井因體型復雜、插筋多等因素的影響，滑模施工受到限制，而傳統的組合鋼模3m分層澆筑施工，耗時長、工效低，施工速度慢、成本大，施工進度難以滿足工期要求，而且施工質量、安全皆不能得到有效的保證。本文針對深井高塔水工閘門井施工難題提供了一種新型滑框翻模施工技術，為今后類似工程的施工具有重要的參考價值。

關鍵詞：閘門井；滑框翻模；技術研究

1.工程概況

苗尾水電站沖沙兼放空洞閘門井從沖沙兼放空洞底部EL.1332.5m至塔頂EL.1414.8m總高度為82.3m，閘門井內從上游至下游依次布置有檢修閘門門槽、事故閘門門槽及通氣孔，檢修閘門及事故閘門門槽兩側沿豎向均布置有二期混凝土插筋。閘門井EL.1369.5m以下為地下豎井結構，EL.1369.5m以上為大體積混凝土塔體結構，豎井開挖斷面為13.8m×12.7m（矩形斷面），屬于典型的深井高塔水工閘門井結構。

為滿足電站防洪度汛要求，2014年5月31日前沖沙兼放空洞閘門井混凝土必須從EL.1348m澆筑至EL.1386m，按工期安排40天內需完成38m混凝土澆筑，如果采用傳統的組合鋼模板3m分層澆筑施工，耗時長、工效低，施工速度慢、成本大，施工進度無法滿足工期要求，而且施工質量、安全皆不能得到有效的保證。同時該閘門井門槽體型結構復雜、門槽外露插筋埋件多、塔體施工面積大、下部豎井（可連續澆筑）與上部塔體（需分層澆筑）整體施工差異大、工程質量要求高，采用常規滑模施工也無法滿足施工要求。技術人員經過認真研究和方案比較，決定閘門井EL.1348.0m～EL.1369.5m豎井段混凝土采用滑框翻模連續施工技術，施工段長度為21.5m。

2.滑框翻模技術原理

滑框翻模施工技術是在常規滑模施工技術基礎上優化研究的一種新型施工技術，首先根據閘門井結構特征（體型結構復雜、外露埋件多、施工面積大、下部豎井與上部塔體施工差異大）進行滑框翻模框架系統、模板系統、分料系統及提升系統設計，再由加工廠按設計加工制作，最后在施工現場組裝調試完成后投入運行。

閘門井滑框翻模施工過程中，模板框架系統在液壓千斤頂及倉內預埋爬桿的作用下向上滑升，滑升過程中模板與混凝土之間不產生滑動，而是模板與滑桿之間相對滑動，即只滑框不滑模。當滑桿隨圍圈滑升時，模板附著于新澆筑的混凝土表面而留在原位，待底層混凝土達到脫模強度后，滑桿向上滑升一層模板高度，人工拆除底層模板，模板清理后翻轉至頂層使用，依此進行循環操作即可達到混凝土連續澆筑的目的。

3.滑框翻模施工技術

3.1 滑框翻模系統設計

滑框翻模系統根據閘門井結構特征按模塊化分系統設計，由框架系統、模板系統、分料系統及提升系統組成。

（1）框架系統

滑框翻模框架系統自上而下由分料平臺、主平臺、提升架、圍圈、滑桿、輔助平臺、懸吊平臺組成。

分料平臺布置在主平臺上，主要用于分料系統的布置及鋼筋等施工材料的臨時堆放；主平臺是結構體系的核心，作為液壓千斤頂的承力點，是承載其他各部分機構、構件的受力載體，也是施工時主要操作平臺，可綁扎鋼筋、混凝土入倉振搗，同時也是液壓千斤頂及液壓泵站集中操作的工作平臺，平臺由梁、 三角斜桿及鋪板等主要構件組成；提升架頂面與主操作平臺梁底連接，側面與各層圍圈連接，用于提升主平臺以下框架部分；圍圈主要用來將提升架連成整體形成框架結構，同時固定滑桿，是閘門井澆筑體型的有力保證；滑桿作為框架系統與模板間的相對滑升結構，豎向布置，與圍圈間采用連接桿連接，可隨圍圈滑升，滑桿與模板間不連接，只作承壓接觸，相當于模板的支承系統，抵抗混凝土的側壓力，同時約束模板位移；輔助平臺設置在提升架底部，主要作為立模、翻模施工平臺；懸吊平臺懸掛在框架底部，主要用于拆模、混凝土修整平臺。

（2）模板系統

模板用于提供混凝土澆筑時的體形樣模，模板與滑桿之間為承壓接觸，不作固定連接，考慮模板拆裝及翻模方便，模板均按小型組合鋼模板設計，豎向分層，水平分塊，橫向布置，每塊橫向長度均不超過150cm，模板間采用U型卡連接，同時在門槽插筋埋設位置設置模板拼縫，拼縫兩側模板采用半孔設計，拼縫后形成插筋孔用于門槽插筋布置。本套滑框翻模分為三個井筒，即檢修門槽井、事故門槽井和通氣孔，模板也分別配置，檢修井和事故井門槽插筋間距為50cm，為與插筋間距相匹配，模板按30cm和20cm兩種高度配置，各有4層模板，安裝使用時兩種模板交替搭配，總高200cm；通氣孔模板高度為30cm，共6層，總高1800mm。

（3）分料系統

分料系統是混凝土受料、入倉的澆筑系統，由集料倉、旋轉料斗、分料盤、溜槽（八個）組成，八個溜槽沿井內八個方向布置，分料系統布置在分料平臺上。分料系統的設計使混凝土能夠在井內四周對稱均勻下料，同時保證了混凝土連續入倉澆筑。

（4）提升系統

提升系統作為滑框翻模向上滑升的動力系統，主要由液壓驅動設備、液壓控制系統、爬桿及限位調平系統組成，液壓驅動系統選用QYD-60液壓千斤頂（38臺）；液壓控制系統由液壓泵站、油管、截止閥、分油器等組成，爬桿為φ48×3.5mm無縫鋼管；限位調平系統由自動停壓器及限位器組成，自動停壓器為一種筒型套，安裝在千斤頂缸蓋上，限位器采用十字扣件，布置在各爬桿同一標高處，液壓千斤頂爬升至限位器后能停止爬升，從而起到自動調平的作用。

3.2 滑框翻模施工

（1）滑框翻模施工工藝流程

滑框翻模施工工藝流程詳見圖1。

圖1 滑框翻模施工工藝流程圖

（2）滑框翻模施工工藝

滑框翻模安裝

滑框翻模系統制作完成并進場后，先在閘門井塔前平臺地面上進行框架系統整體拼裝，框架拼裝完成并進行體型校核后由M900塔機整體吊裝至豎井內，整體框架以主平臺大梁臨時支撐在井內EL.1348m已澆混凝土面上，根據井內混凝土設計結構邊線對框架位置進行校核調整，然后以框架系統為骨架及操作平臺，進行井內模板系統、分料系統及提升系統安裝。考慮爬桿穩定，滑框翻模安裝時模板拼裝高度為1.5m（門槽模板為6層，通氣孔模板為5層）。

整套滑框翻模系統拼裝及校核結束后，對液壓系統進行通油調試，并空滑2～3個千斤頂行程，確定結構及液壓系統一切正常后方可投入使用。

鋼筋安裝

閘門井豎井鋼筋連接均采用直螺紋套筒機械連接，豎向鋼筋和橫向水平鋼筋分步安裝，豎向鋼筋提前安裝，橫向水平鋼筋需結合滑框提升進行安裝。

豎向鋼筋安裝：考慮到滑框頂部分料平臺與主平臺的距離為3.5m，同時便于人工快速安裝，豎向鋼筋單根下料長度控制在4.5m。豎向鋼筋安裝可穿插在其余各工序間進行，當主平臺上升至豎向鋼筋接頭位置就可進行上部豎向鋼筋安裝。

橫向鋼筋安裝：橫向水平鋼筋應按減少鋼筋接頭的原則進行下料，滑框每向上提升一層模板高度，安裝一層模板高度的橫向水平鋼筋，保持橫向水平鋼筋綁扎至主平臺底部即可，嚴禁安裝主平臺以上橫向水平鋼筋。靠巖壁橫向水平鋼筋可隨豎向鋼筋提前綁扎，不受滑框影響，靠模板側的橫向水平鋼筋在滑框爬升后穿插在各工序間進行綁扎。

混凝土澆筑

混凝土采用進水口M900塔機配合滑框翻模分料系統入倉。混凝土采用平鋪法進行澆筑，每層澆筑厚度為30cm，下料時利用分料系統沿井內四周對稱下料，均勻攤鋪，下料后及時進行平倉和振搗。由于空間狹小、鋼筋較密集，澆筑時注意振搗質量，局部采用加強振搗或輔以人工振搗密實，以防止漏振產生蜂窩、麻面質量缺陷。混凝土在振搗過程中嚴禁振搗棒碰觸爬桿、周邊模板及埋件。

④框架滑升

框架滑升分為初始滑升和正常滑升兩個階段。

a.初始滑升

混凝土沿已拼裝的1.2m高模板，按30cm一層分5層連續澆筑到頂，第5層混凝土澆筑結束后先試滑2～3個千斤頂行程，提升系統一切正常后將滑桿底部滑升至與底部第一層模板底口平齊，同時檢查底層混凝土強度是否達到0.2MPa脫模強度，底層混凝土強度達到脫模強度后可進入正常滑升階段，如達不到強度要求，則繼續加裝模板（門槽配置有8層模板共2m高，通氣孔配置有6層模板共1.8m高）進行混凝土澆筑，直至底層混凝土強度達到脫模強度后進入正常滑升階段。

b.正常滑升

底層混凝土強度達到0.2MPa脫模強度后進入正常滑升階段，混凝土正常澆筑后，每澆筑一層混凝土，框架向上滑升一層高度，依此循環進行混凝土連續施工。框架滑升應做到垂直，均衡一致，為確保各千斤頂每次滑升總移動量一致，在每根爬桿千斤頂上部均設置有限位調平系統，滑升時爬桿上的限位器要調整到同一高程，每次滑升高度控制在30cm，與混凝土澆筑、模板的層高相一致。框架滑升通過GYD-60液壓千斤頂及爬桿完成，液壓千斤頂每次行程為2～3cm，滑框平均滑升速度控制在4～6cm/min。

⑤模板拆翻

框架滑升一層模板高度（30cm）以后拆除底層模板，并通過人工倒模至頂部，作為頂層模板。脫模應從中間向兩邊施工，確保不損傷棱角部份，拆模時先使用掛鉤吊住模板再拆除模板連接件，拆除的模板及時從懸吊平臺吊至輔助平臺并進行模板安裝，模板安裝前需對模板內側面上的灰漿進行清除，同時涂刷脫模劑。

頂層模板安裝后，根據模板上設置的插筋孔進行門槽插筋預埋，并結合周邊模板及鋼筋對插筋進行加固。

⑥滑框翻模施工精度控制

a.水平度控制

水平度的觀測采用水準儀。滑框翻模系統安裝完成后采用水準儀先對主操作平臺高程進行校平，保證起滑面水平。施工過程中水平度采用限位器調平器控制，在每根爬桿上距千斤頂30cm的位置均設置一個限位器，之后用水準儀對每根爬桿上的限位器高程進行校平，保證每一個限位器在同一標高，千斤頂爬升至限位器會停止爬升，所有千斤頂最后均爬升至同一標高，保證框架每次均按30cm限位滑升，以此保持滑框平臺的水平。

b.垂直度控制

垂直度的觀測采用全站儀。在混凝土澆筑前對滑框翻模頂層模板上口平面位置進行打點測量，當頂口偏差超過5mm時進行糾偏調整。滑框翻模每滑升1.5m需采用全站儀對滑框翻模上口邊線平面位置進行測量，以此保證豎井施工的垂直度以及澆筑結構體型。

（3）塔體大體積混凝土滑框翻模施工

閘門井EL.1369.5m以上塔體大體積混凝土整體采用分層間隔澆筑施工，層內采用滑框翻模系統連續澆筑施工。分層高度由常規3m調整為4.5m，減少塔體整體分層層數；單層混凝土施工時，塔體外圍結構面采用3×4.6m（寬×高）多卡懸臂大模板一次拼裝到收倉高程，井內繼續采用豎井滑框翻模系統，隨著層內混凝土澆筑，連續進行井內滑框和翻模，穿插進行鋼筋及門槽插筋安裝，直至該層混凝土澆筑完成。塔體外圍多卡懸臂大模板采用M900塔機提升及安裝，水平施工縫面處理后，進入塔體下一層混凝土澆筑，依此逐層進行塔體大體積混凝土施工。塔體大體積混凝土層內滑框翻模施工工藝同豎井混凝土滑框翻模施工，同樣能夠實現層內混凝土快速連續澆筑施工。

4.施工效果評價

滑框翻模技術是對傳統滑模技術的進一步優化和創新，完全適用于深井高塔水工閘門井結構，即實現豎井混凝土連續澆筑施工，又滿足塔體大體積混凝土分層間隙澆筑的需要，在保證混凝土施工質量的同時，又達到混凝土快速施工的目的（豎井混凝土連續澆筑施工速度約1.5m/天，塔體大體積混凝土分層澆筑施工速度約1m/天），具有施工速度快、適應性強、施工安全、可靠性高、施工技術領先等優點。滑框翻模施工技術的應用，成功地解決了苗尾水電站沖沙兼放空洞閘門井汛期防洪度汛難題。

5.結語

滑框翻模系統在使用過程中只滑框不滑模，框架滑升過程不受混凝土凝結情況上限控制，框架系統可在底層混凝土達到脫模強度后的任意時間點進行滑升，因此，滑框翻模系統可根據現場實際施工需要隨滑隨停，即能實現豎井混凝土快速連續澆筑，又能滿足大體積混凝土分層間隙澆筑施工的需要，可為類似工程的施工提供借鑒。