錦屏二級水電站滑模設計及施工工藝淺析

馬 杜，王豫杰

（1.湖南盛義建設有限公司，湖南 長沙 410015；2.中國葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000）

滑模施工是現澆混凝土工程的一項施工工藝。與常規施工方法相比，這種施工工藝具有施工速度快、機械化程度高、可節省支模和搭設腳手架所需的工料、能較方便地將模板拆散和靈活組裝并可重復使用。在鋼筋混凝土煙囪和圓形構筑物中經常采用這種施工方法。滑模施工工藝的提升動力一般采用液壓裝置，即液壓千斤頂。目前很多滑模工程采用大噸位液壓千斤頂。本文對雅礱江錦屏二級水電站的滑模施工工藝及特點進行分析。

1 工程概況

雅礱江錦屏二級水電站位于涼山州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江錦屏大河灣上，是雅礱江上最大的水電站，裝機容量840萬kW，該電站樞紐建筑主要由攔河低閘、泄水建筑、引水發電系統等組成。

錦屏二級水電站4條引水隧洞末端各設有一座上游調壓室。調壓室結構為差動式，為“一洞一室兩機”布置型式。每座調壓室主要由調壓室底部分岔段、調壓室豎井、調壓室頂拱、調壓室上室及交通洞等組成。

上游調壓室每個豎井均由1個圓形大井和2個閘門井組成，圓形大井襯砌后直徑21.0 m，2個閘門井襯砌后尺寸為長×寬（7.8 m×3.3 m～7.8 m×5.7 m）。上游調壓室豎井、閘門井混凝土襯砌采用液壓滑模自下而上施工。豎井井筒滑模從EL.1576.7 m開始安裝，閘門井滑模從EL.1583.7開始安裝，它們從相應的高程開始滑升。井筒液壓滑模滑升至高程1680.00 m即進行拆除，閘門井滑模滑升至高程1677.00 m，即進行拆除。因豎井井筒滑模與閘門井滑模起滑點不在同一個高程，閘門井EL.1576.7～EL.1583.7段（共7.0 m）采用組合模板進行澆筑。

2 滑模施工原理

滑模以預澆底層為基礎，每隔一定距離設金屬支承桿一根（豎井井筒均勻布置60根Φ25 mm的圓鋼作為支撐桿，每個閘門井布置26根，每根支撐桿上均安裝液壓千斤頂，液壓千斤頂的底座與懸臂升降架頂部一起由螺栓固定，模板懸掛在懸臂升降架上，升降架采用圍架結構，模板和支撐框架由調節線桿支撐。支撐架頂部鋪設3 cm左右木板，鋪滿為止，一方面可以放置設備和施工材料，另一方面可以供施工人員行走；下部懸掛吊架平臺，可以作為混凝土后續表面檢查、修補、養護的操作平臺。所有的液壓千斤頂都是串聯或并聯與液壓控制系統連接。這樣隨著模板底部混凝土的凝固，當模板下層混凝土達到脫模條件時，啟動液壓機構驅動所有的液壓千斤頂，帶動提升架、支承框架、模板沿著支承桿向上滑動，滑升至可以澆筑下一層砼的位置，如此循環，直至豎井頂部。

3 滑模設計

滑模設計將參照國家標準《液壓滑動模板施工技術規范》（GB 113-87）中的有關要求，根據上游調壓室豎井結構型式和布置特點，滑模系統主要由平臺系統、模板系統、液壓系統和輔助系統等組成。（見圖1～圖4）

圖1 豎井滑模正視圖

圖2 豎井滑模俯視圖

圖3 閘門井滑模正視圖

圖4 閘門井滑模俯視圖

3.1 設計參數

根據現場實際情況，本次施工井筒支撐腳手架按照立桿縱距、橫距均為1.5 m，步距為1.1 m進行搭設，閘門井按照立桿縱距、橫距均0.6 m，步距為1.2 m進行搭設。

3.2 井筒滑模安裝平臺

（1）井筒滑模結構自重G1

鋼結構：32000 kg；鋼筋及支撐桿：2200 kg；其他：2000 kg。

（2）施工荷載G2

工作人員：12 人×75 kg/人 =900 kg，設備：1000 kg；施工荷載G2=900+1000=19000 kg。

（3）模板及腳手架自重荷載

3.0kN/m2（模板以最重計為200 kg/m2，腳手架立桿為3.85 kg/m×1.4 m×3=16.2/m2，扣件、及斜撐等取50 kg/m2，總荷載為200+16.2+50=266.2 kg/m2，計算取值為 300 kg/m2，即 3.0 kN/m2），井筒面積為346 m2，則總荷載為1038 kN。

（4）動、靜荷載分項系數分別為1.2、1.4。

（5）主要設計計算依據

《水利水電工程模板施工規范》（DL/T 5110-2000）,《建筑施工扣件式鋼管排架安全技術規范》（JGJ 130-2001）等。

3.3 閘門井滑模安裝平臺

（1）井筒滑模結構自重G1

鋼結構：12000 kg，鋼筋及支撐桿：1000 kg其他：800 kg；G1=12000+1000+800=13800 kg。

（2）施工荷載G2

工 作人員：8 人 ×75 kg/人 =600kg， 設 備 ：600 kg；G2=600+600=1200 kg

（3）模板及腳手架自重荷載

6.5 kN/m2（模板以最重計為200 kg/m2，腳手架立桿為3.85 kg/m×19 m×3=219.45/m2，扣件、及斜撐等取 200 kg/m2，總荷載為200+219.45+200=619.45 kg/m2，計算取值為650 kg/m2，即6.5 kN/m2）,閘門井面積為43.0 m2，則總荷載為279.5 kN；動、靜荷載分項系數分別為1.2、1.4。

（4）主要設計計算依據

《水利水電工程模板施工規范》（DL/T 5110-2000），《建筑施工扣件式鋼管排架安全技術規范》(JGJ 130-2001)等。

4 滑模施工工藝

4.1 施工準備

（1）底板處理。為確保工程質量，滑模下井組裝前對混凝土基礎面進行了處理，自上而下對井壁進行沖洗，清撬浮渣、錨噴空洞處理，完成底板混凝土面鑿毛和沖洗工作。

（2）滑模、模板安裝。豎井井筒滑模在EL.1576.7高程開始安裝，模板搭接下層已澆筑混凝土10 cm，其模板下口高程為EL.1576.6，為保證安裝基礎的水平，從豎井阻抗板EL.1575.2高程搭設滿堂腳手架至EL.1576.6，腳手架平臺高度為1.4 m，步距為1.1 m，中間立桿縱橫距為1.45 m，周邊圓弧段采用斜撐方式支撐，且圓周立桿距井筒邊墻間距為1.1 m～1.4 m之間，模板底部縱向鋼管間距為0.72 m。中間立桿遇阻抗孔位置，采用[18 a槽鋼鋪設后，將立桿點焊于角鋼上進行搭設。

豎井閘門井滑模安裝高程為EL.1583.7，下部7.0 m采用組合模板里面至EL.1583.7高程，利用阻抗板施工時，在閘門井內搭設的腳手架向上繼續搭設，其腳手架立桿縱橫距為0.6 m×0.6 m，步距為1.2 m，頂部采用頂托支撐，頂托U型槽內布置2根縱向腳手架管，縱向鋼管上部按照0.6 m的間距布置橫向鋼管，上部再滿鋪模板作為滑模閘門井內的安裝平臺，閘門井滑模在閘門井內安裝完成，待豎井井筒滑模滑升至EL.1583.7高程后，閘門井滑模與井筒滑模同步滑升。因閘門井滑模安裝時，模板直接與下部組合模板拼接，因此，在此施工前，對下部組合模板采用內拉外撐的方式將其加固牢。

模板安裝按區安裝，整個豎井井筒由12塊模板組裝而成，各模板中通過三棱形拼接模板和螺栓連接。同時，在滑模模板安裝前，完成滑模穿心千斤頂下部的鋼筋制安施工。

4.2 混凝土澆筑

4.2.1 下料

為確保混凝土（C30）配比的準確性，混凝土攪拌工作由攪拌站完成，隨即由6 m3混凝土罐車負責運輸至倉位附近的混凝土下料管處，入倉垂直選用HBT80混凝土輸送泵，通過下料溜管下至分料盤，最后通過竹筒入倉。

4.2.2 平倉振搗

為保證滑模滑升過程中心結構不偏移，采用了分層施工的方法，每下料30 cm即插入振搗器進行振搗；振搗器插入深度保持在下層混凝土深度5 cm以內，振搗方向360°變換，振搗完成再進行下一層的施工，模板滑升在振搗停止后進行。

為避免產生混凝土施工縫，此次分層施工澆筑間隔以及模板滑升間隔時間均控制在2 h以內，次滑升高度控制在30 cm，日滑升高度控制在3.6 m左右。

4.2.3 模板滑升、及滑模控制

（1）模板滑升。模板初次滑升要緩慢同時要進行全面檢查，包括液壓裝置、模板結構等有關設施。觀察在負載情況下是否正常工作運行，一切正常后才可以進行正常的滑升。

為確保滑模施工質量，針對初次澆筑及滑升，施工順序的安排分為六步：首層澆筑砂漿為5 cm，以確保振搗器可以插入正常工作；二三層兩層按照每層30 cm連續澆筑，當厚度達到65 cm時滑升模板（30 cm～60 cm）檢查脫模的混凝土凝固度是否合適，檢查脫模的混凝土凝固度，首先觀察脫模的混凝土表面應無流淌和拉裂的現象，手指按壓無明顯痕跡，強度達到0.2 MPa～0.4 MPa，否則不予脫模；第四層澆筑30 cm，完成平倉振搗模板滑升15 cm，不做停留繼續按照每層30 cm澆筑第五層；第六層澆筑完成后模板滑升20 cm，再次檢查混凝土脫模后的凝固程度，確認沒有異常的情況下再開始正常的分層施工。

施工進入正常滑升階段，滑模施工保持連續施工，設專人觀察和分析鑒別混凝土表面情況（譬如：滑升過程中的聲音、脫模后混凝土的凝固情況、是否能用抹子抹平等），根據現場條件及實際情況確定合理的滑升速度和分層澆筑厚度；千斤頂的情況在滑升過程中設專人檢查，觀察爬桿上的壓痕和負載狀態是否正常，檢查滑模中心線及操作盤的水平度，遇到問題及時處理。

（2）滑模控制。滑模控制分為滑模中線控制和水平控制。中線控制利用井口桁架梁和井幫固定四根垂線進行中心測量來實現；水平控制通過利用千斤頂的同步器以及水準儀測量并進行水平檢查來實現

4.3 表面修整及養面

表面修整是關系到結構外表和保護層質量的工序。隨著施工滑模不斷向上滑升，利用滑模下部設置的吊架平臺作為工作臺，對露出的仝面及時修飾，表面不平時用抹子及時抹面壓平，對于拉裂和坍落及保護層脫落問題，在混凝土尚未凝固前修補；嚴格控制滑模的爬升時間，盡可能減少抹面的缺陷；為使已澆筑的混凝土具有適宜的硬化條件，減少裂縫，并在抹面平臺上沿周邊布置一批灑水花管，進行砼養護。

4.4 混凝土滑模施工質量處理

（1）停滑措施及施工縫處理。滑模施工遭遇意外不得不停滑時應及時采用停滑措施：將最后混凝土澆灌至同一標高，模板每隔半個小時提升一個行程，直到混凝土與模板粘結現象消失（一般4 h左右）。針對施工產生的施工縫，必須確保已澆筑混凝土的抗壓強度不小于1.2 MPa時才能繼續澆筑，在復工前應及時清理干凈混凝土表面，鑿除松動的石子和浮渣，并用水沖洗干凈，先澆一層（10 cm）配合比石子減半的混凝土或者水泥砂漿，然后繼續按照原配合比混凝土澆筑并細致操作振實，使新舊混凝土緊密結合。

（2）糾偏。糾偏就是針對不同情況通過施加一定的外力給予糾正偏差，此工程采用千斤頂自身糾偏，即關閉1/5的千斤頂，然后滑升2～3行程，再打開全部千斤頂滑升2～3行程，反復數次逐步調整至設計要求。這樣循序漸進的糾偏方式可以避免混凝土表面拉裂、死彎、滑模變形、爬桿彎曲等事故發生。

（3）爬桿彎曲及模板變形處理。爬桿由鋼筋組成，一旦發生彎曲，應立即對爬桿進行加固處理加焊鋼筋或者斜支撐，用直徑大于2 cm的短鋼筋綁焊在爬桿上；無法解決的，則直接切斷，重新接長后的爬桿與下部爬桿焊接，同時焊接斜支撐加固預防爬桿彎曲。模板屬于金屬結構，對于變形較小的部分可以直接用撐桿施壓復原，嚴重的話則直接拆掉施壓復原。

（4）混凝土表面缺陷處理：采用局部立模，補上比原標號高一級的膨脹細骨料混凝土并用抹子抹平。

（5）錦屏二級水電站施工 8年 3個月，澆筑混凝土221800萬m3，調壓室混凝土共施工半年，澆筑C30混凝土98250 m3[1]。

5 結語

過對錦屏二級水電站滑模施工分析可知，滑模技術由于其自身的機械性特點，應用到實際的水利工程中可以大幅提升施工速度，明顯降低施工作業時的輔助性消耗，減少工程預算中的不必要開支。因此，在實際的水利工程中，應該適當運用滑模施工技術，嚴格控制滑模施工工藝的難點，充分發揮其在工程施工中作用，從而確保水利工程滑模施工質量，進而促進水利行業健康、可持續發展。