大斷面高閘墩混凝土澆筑成型設備應用

賀華雄

(中國水利水電第四工程局有限公司，西寧，810007)

1 工程概況

嘉陵江梯級渠化利澤航運樞紐工程位于重慶市合川區大石街道利澤碼頭嘉陵江干流上游約3.5km處，開發任務以航運為主、航電結合、以電促航，工程等別Ⅱ等，工程規模大(2)型。利澤航運樞紐工程船閘布置在左岸，電站廠房布置在右岸，中間布置泄洪沖沙閘。泄洪沖沙閘孔數為14孔，本工程施工6.5孔，共7個閘墩，閘孔單孔凈寬14m，閘墩斷面分兩種類型，一種是27.5m×5m(長×寬)，斷面面積137.5m2，高度35m；一種是27.5m×2.8m(長×寬)，斷面面積77m2，高度35m。泄洪閘建設在基巖面上，采用平底寬頂堰型，堰頂基本與原主河床齊平，閘底板上、下游設齒槽，以增加閘底板沿建基面的抗滑穩定性。閘室采用底板中間設縫，每孔閘設一條結構縫。閘室內設有上游檢修門槽、下游檢修門槽和工作閘門槽各一道。工作閘門為露頂式平板鋼閘門，由固定式卷揚機啟閉；上游檢修門和下游檢修門為露頂式平面滑動鋼閘門，各設2扇，上游檢修門由設在壩頂的雙向門機配自動抓梁操作，門機軌距8.5m，下游檢修門由電葫蘆操作。

2 閘墩成型設備結構設計

閘墩混凝土成型設備由提升架、支撐鋼管、上操作平臺、模板桁架及模板、下操作平臺五部分組成。2.8m寬成型設備總重25t；5m寬成型設備結構總重28t，與2.8m寬成型設備結構相同，僅在中間加一塊寬2.2m的桁架模板連接成整體即可。成型設備結構見圖1、圖2。

圖1 2.8m寬閘墩成型設備結構

圖2 5m寬閘墩成型設備結構

2.1 成型設備面板

成型設備面板采用鋼模板，考慮面板的施工、制造和運輸問題，每個閘墩頭的圓弧模板分兩半，每半為圓弧+5cm直邊，通過Ml6×45mm螺栓連接。閘墩側面板采用平面模板，模板之間通過M16×45mm螺栓連接，定位銷定位。為便于模板安裝和拆卸，所有模板邊框連接孔均為17×25mm的長圓孔。成型設備面板模板高度均為1.25m，可澆筑4層混凝土。

2.2 操作平臺

成型設備的操作平臺即工作平臺，是綁扎鋼筋、澆筑混凝土、提升模板、安裝預埋件等工作的場所，也是鋼筋、混凝土、預埋件等材料和千斤頂、振搗器等小型備用機具的暫時存放場所，液壓千斤頂控制站放在操作平臺的中間部位。下操作平臺連接于提升架下，主要用于檢查混凝土的質量、模板的檢修、傾斜度調整和拆卸、混凝土表面修飾和澆水養護等工作。下操作平臺外側設置安全防護欄桿，并掛設安全網。

2.3 液壓提升系統

液壓提升系統主要由支撐桿、液壓千斤頂、液壓控制站和油路組成。

3 成型設備工作原理

成型設備主要以固定在提升架上的液壓千斤頂為爬升動力，采用在已澆筑的混凝土中埋設的固定鋼管為軌道，帶動1.25m高的模板沿已澆筑的閘墩混凝土表面滑動。閘墩鋼筋制安通過上工作平臺超前閘墩混凝土澆筑進行，混凝土由模板的上口分層向內澆筑，每層混凝土澆筑控制在30cm以內。當模板內最下層的混凝土達到一定強度后，成型設備開始爬升，每次爬升高度控制在30cm左右。成型設備爬升后，利用下操作平臺進行質量檢查、消缺、養護等作業。以此連續循環作業，直到閘墩設計高度，完成整個閘墩施工。

4 閘墩混凝土配合比設計

閘墩混凝土采用汽車泵入倉澆筑，閘墩混凝土的配合比設計關系到成型設備應用的成敗。其中坍落度、初凝時間的控制尤為重要，通過多次現場試驗，確定最優配合比見表1、表2。

表1 閘墩混凝土配合比主要指標

表2 閘墩混凝土配合比參數

5 成型設備應用工藝

成型設備在閘墩旁場地組裝完成后一次吊裝就位，測量校正、爬升桿固定后開始澆筑混凝土，逐層提升，具體應用工藝流程見圖3。

圖3 成型設備應用工藝流程

5.1 成型設備投運前準備工作

成型設備施工有著多工種協同工作和強制性連續作業的特點，任何一環脫節都會影響整體應用效果。因此，周密地做好施工準備是成型設備有效、高效應用的關鍵。

(1)閘墩檢修門槽及工作門槽模板安裝到位，并將上升至閘頂的所有門槽模板加工完成。

(2)檢修門槽及工作門槽一期金結埋件安裝到位﹐上升連接埋件運至現場。

(3)所有滑升支撐桿調為豎直，千斤頂調到同一高程，鋼桁架連接加固完成，上下操作平臺木板鋪設完成。

(4)對成型設備面板校核，安裝完成的面板單面傾斜度為面板高度的0.15%。

(5)主副油管、各種密封圈、各種螺栓、斤千頂配件等易損件準備齊全。

5.2 成型設備初滑

先20cm分層澆筑70cm高的混凝土，3h～4h后將成型設備提升10cm，檢查脫模混凝土質量。如果在斷續上升澆筑時混凝土外鼓則應延長脫模時間，如果混凝土脫模困難則應縮短脫模時間，具體脫模時間結合現場氣候、混凝土等條件確定。脫模后進行抹面，確保外觀質量。并用儀器觀測閘墩是否出現傾斜或偏移，在各項參數達到技術要求后繼續澆筑，進入正常滑升階段。

5.3 成型設備連續應用

(1)正常滑升過程中，混凝土澆平模板口后開始提升，兩次提升的時間間隔原則上不應超過1h，每次提升20cm左右，如果達不到脫模時間則應采取少提多次的辦法。

(2)成型設備上升2m～3m后，在成型設備底部掛上操作平臺架，用于抹面和養護，在平臺架外面掛上安全網。

(3)提升過程中，應使所有的千斤頂充分地進油、排油。提升過程中，如出現油壓增至正常滑升工作壓力的1.2倍以上還不能使全部千斤頂升起時，停止提升操作，立即檢查原因，及時進行處理。

(4)在正常滑升過程中，操作平臺保持水平。每滑升20cm～40cm，對各千斤頂進行一次調平，各千斤頂的相對標高差不得大于40mm，相鄰兩個提升架上千斤頂升差不得大于20mm。

(5)在成型設備上升到設計高度的1/2時，暫停澆筑，檢查各種設備的工作狀態，對于損壞部件要更換或維修，并在觀測閘墩的變形情況及檢查澆筑質量合格后，再繼續澆筑。

(6)在滑升過程中，應檢查和記錄結構垂直度、水平度及結構截面尺寸等偏差數值，如有偏差，即行糾偏。

(7)在滑升過程中，應隨時檢查操作平臺結構、支撐桿的工作狀態及混凝土的凝結狀態，如發現異常，應及時分析原因，并采取有效的處理措施。

(8)當成型設備滑升至距頂部標高lm左右時，進入完成滑升階段，此時應放慢滑升速度，并進行準確的抄平和校正工作，保證頂部標高及位置的正確。

5.4 成型設備拆除

(1)高于液壓千斤頂的鋼管切割，以便成型設備從固定鋼管上提升分離。

(2)拆除成型設備上的附屬設備，如電器控制箱、電焊機、照明設備等，減小起吊重量。

(3)拆除成型設備提升架下部的平臺，拆除模板之間的連接螺栓和定位銷等連接件，然后拆除提升架之間的腳手架連接鋼管。

(4)利用提升架上的模板位置調節器將模板調離墻面10cm，然后用汽車吊輔助，將模板與提升架分離。

(5)拆除液壓站和各液壓千斤頂，完成拆除。

6 成型設備應用出現的問題及處理

成型設備應用的過程中主要會出現成型設備傾斜、扭轉、面板變形、混凝土表面缺陷、爬桿彎曲等問題，其產生的根本原因在于千斤頂工作不同步，荷載不均勻，混凝土澆筑不對稱，糾偏不平衡等[1]。在施工過程中首先要把好質量關，加強觀測檢查工作，確保良好運行狀態，發現問題及時處理。

(1)利用千斤頂高差自身糾偏或施加一定的外力給予糾偏。所有糾偏不能操之過急，以免造成混凝土表面拉裂，死彎，模體變形，爬桿彎曲等事故發生。

(2)爬桿彎曲時，采用加焊鋼筋或斜支撐，彎曲嚴重時，切斷爬桿，重新接長后再與下部爬桿焊接，并加焊“人”字型斜支撐。

(3)模板變形時，對部分變形較小的模板，采用撐桿加壓復原，變形嚴重時，將模板拆除修復。

(4)混凝土表觀缺陷處理，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)成型設備施工需連續進行，因結構需要或意外原因停滑時，應采取停滑措施，混凝土停止澆筑后，每隔15min，滑升1～2個行程，直至混凝土與模板不再粘結。由于停滑造成的施工縫，進行鑿毛處理。在復工前混凝土表面殘渣除掉，用高壓水槍沖洗干凈，混凝土施工縫先鋪一層10cm厚的水泥砂漿，然后再澆筑原配比混凝土，達到施工規范要求。

7 結語

利澤航運樞紐項目采用成型設備施工大斷面、高閘墩混凝土，改變了傳統采用翻模的施工方法。采用機械化施工，提高安全保障，融合現代施工需求，全面應用新技術，提高閘墩施工質量，優化施工工序，優化工期，提高工效，降低施工成本，可在同類工程推廣應用。