滑模在引水豎井混凝土施工中的運用

張 倩

（山西小浪底引黃水務有限公司,山西 太原 030000）

滑模施工工藝在現代工程建設中取得廣泛的應用,兼具施工效率高、連續性好、成型結構的內外部質量良好、安全穩定等多重特點。但滑模施工工藝的應用要點較多,為充分發揮出其在工程中的應用優勢,有必要加強探討。

1 工程概況

小浪底引黃工程（引水干線部分）施工Ⅴ標,豎井7#~8#支洞間控制主洞剩余開挖1570 m,6#~7#、8#~9#支洞間控制主洞已貫通,其中8#支洞控制主洞上游剩余80 m。6#~7# 支洞間設控制主洞,樁號20+250~24+800。

2 豎井設計方案概述

（1）考慮到施工質量、施工便捷性的要求,于樁號30+390處規劃投料豎井,具體見圖1。

圖1 緩沖器模型

（2）豎井的關鍵參數有：孔徑610 mm、孔深約255 m；設φ529 mm×6 mm螺旋鋼管,形成穩定可靠的井壁管,分節長度12 m,由多節共同組成；溜管單個節段的長度為6 m,采用的是φ219 mm×8 mm無縫鋼管,并每隔6 m設一處緩沖器,見圖2。

圖2 豎井示意圖

3 滑模高度的計算

按如下公式計算,確定滑模高度：

式中：v為滑升速度,取18 cm/h；t為混凝土出模強度達0.2 MPa~0.3 MPa的時間,取5 h；b為單層高度,取25 cm；a為混凝土表面距模板上口的距離,取5 cm。

在確定各項參數后,組織計算,確定滑模高度H為120 cm。

模板系統集多部分于一體,主要有：

（1）模板。一是滑升模板,細分為標準模板、特制非標準鋼模板兩類,高度1.2 m；二是翻模,以合適規格的角鋼及鋼板構成,翻模用螺栓連接,此舉對于提高拆模便捷性而言有重要的作用,沿水平方向依次布置到位,單套組裝高度1 m/3.3 m。為便于脫模,對滑模模板尺寸做靈活的調整,形成上口大、下口小的形式。模板配置見圖3。

圖3 模板配置示意圖

（2）圍圈。通過圍圈的應用,可實現對模板的有效固定,該裝置承受源自于模板的荷載作用,并傳遞至提升架,建立一條可靠的傳力路徑。結構方面,采用的是12槽鋼桁架式結構。

（3）提升架。作為重要的受力構件,提升架的設置可起到固定千斤頂、圍圈的作用,也可直接承受混凝土對模板的側壓力以及垂直荷載,保證受力時的穩定性。

4 滑模液壓提升系統

以支承桿、液壓千斤頂、液壓控制臺、油路等為核心,共同組成液壓滑升系統,見圖4。

圖4 液壓系統布置圖

（1）支承桿：材料選用φ48 mm×3.5 mm鋼管,作為千斤頂上爬的軌道,支承桿離模板邊線10 cm。總量為12 根,按照單節長度3 m的要求分節制作,采取絲扣連接的方法。

（2）液壓千斤頂：配套的是QYD60 型穿心式楔塊千斤頂,根據作業要求做反復的供油和停油,帶動模板的提升。

5 滑模混凝土施工

5.1 施工準備

（1）根據工程要求,提前在廠內制作壓力管道豎井滑模構件,通過質量檢驗后,將其運輸至進水口周邊的平臺,以現場施工進度為準,用8 t隨車吊轉運、安裝。

（2）合理布置運輸系統是順利施工的關鍵,通過此類設施的配套,來滿足材料、設備、人員的垂直輸送需求。其中,載人系統的硬件為1 臺5 t同步卷揚機、2 個動滑輪組、φ24 mm鋼絲繩。載物系統的配置分兩種情況考慮,一是施工初期,此時采用的是1 臺10 t卷揚機和1 個動滑輪組,配套的是φ28 mm鋼絲繩；隨著施工進程的推進,待混凝土澆筑完成4 條后,對原有載物系統加以調整,于吊點處重新安裝經改制后的載物吊籠,同時配套φ24 mm穩繩和φ28 mm制動繩,實現安全載物。

5.2 滑模安裝

（1）測量定位。于平臺上測放豎井的中心線、軸線、襯砌線,并明確爬桿布置點,準確彈出組裝線,為滑模安裝提供參照基準。

（2）主平臺的安裝。由8 t隨車吊將平臺桁架轉運至壓力管道上平段,經吊運后于預先搭建好的安裝平臺上組織安裝作業。按照自下而上的順序依次推進,首先將第一層結構平臺安裝到位,再組織立柱的安裝,若確認無誤,最后完成圍圈平臺和連接梁的安裝作業。

（3）圍圈、模板和提升架的安裝。對已經安裝好的主平臺做全面的檢查,若無誤則安裝上下圍圈和提升架,此后將外側弧形模板安裝到位。具體情況見圖5。

圖5 滑模俯視圖

（4）液壓系統的安裝。千斤頂為首要安裝對象,安裝后安排操平找正,若實測結果無誤,則予以固定,進而安裝液壓系統。千斤頂的排氣應徹底,同時在空載的狀態下組織打壓試漏,確保持壓5 min無任何程度的滲漏油現象。此后,開始安裝爬桿,在此期間加強對爬桿的檢測,要求其與千斤頂軸線一致。

（5）分料平臺的安裝。按照“平臺立柱→主梁→集料斗、溜槽”的順序依次安裝,建成完整的、穩定可靠的分料平臺。

（6）待前述所提的各項安裝工作均完成后,檢查模板的尺寸,根據實測結果加以調整,若無誤則予以固定處理,以便進行滑升等后續的工作。

5.3 初始滑升階段

首批入倉的混凝土以分層的方法有序澆筑,直至高度達到60 cm~70 cm為止,加強對混凝土強度的檢測,若達到某特定要求,則安排試滑升,通過此途徑掌握實際施工情況,并判斷底部滑模是否可順利脫模。首次滑升高度不宜過大,以不超過0.3 m為宜,而后視實際情況安排第2 次、第3 次滑升作業,按照此方法循環,直至達到3 m左右為止,若前期均無異常,則進入正常滑升階段。

5.4 正常滑升階段

正常滑升時,速度不宜過快,加強對單次滑升量的檢測與控制,不宜超過30 cm。若脫模混凝土表面有局部坍塌、流淌的問題,表明脫模有不合理之處,例如脫模時間偏早、混凝土的強度偏低,為此需在既有基礎上放慢滑升速度。在滑升過程中,嚴格控制卸料時間,且尤其是千斤頂運行時,需要加強對進油和回油的有效控制。

5.5 完成滑升階段

隨著滑升量的增加,待其達到設計高程以下某特定位置時,精細控制混凝土澆筑速度,保證澆筑高程的合理性。豎井段混凝土澆筑后,滑模上升,使模板與混凝土分離。

5.6 滑模糾偏階段

滑模爬升期間,各部位的受力不盡相同,可能會由于滑模爬升作業而影響到滑模的狀態。為此,滑模爬升后需用水準管或其它設施檢測滑模是否水平,在本次施工中,于標靶周邊設水準管,做詳細的觀察。此外,配套豎井激光指向儀,借助此儀器有效控制壓力管道滑模,并根據實際結果靈活糾偏。按照每條壓力管道均3 臺的方式予以配置,施工期間加強監測調校。于井底滑模操作平臺處設激光點,根據點位布置情況放置標靶,滑模爬升前對激光點做詳細的檢查,判斷其是否在標靶中心,若有誤則調整滑模,直至實測結果滿足要求為止。儀器繞自身豎軸旋轉時,現場工作人員詳細觀察設置在標靶上的激光,判斷其是否有繞動的情況,若有則表明激光光軸已經偏離鉛錘狀態,此時不具備繼續作業的條件,應根據說明書予以校正,確保無誤。

5.7 滑模的拆除

滑模滑升到位后,安排拆除,基本流程為：滑模平臺清理→滑模脫空→拆除平臺及粉料系統→拆除提升架、剩余分料平臺等→材料轉運（到達下一工作面,以便周轉使用）。

（1）滑模平臺清理：滑模到設計高程后,全面清理堆積在平臺上的各類物件,將其轉至地面后,以分類的方法堆放到位。

（2）滑模脫空：以滑模滑升的實際狀態為準,待其達到設計高程以下某特定距離后,表明其進入滑升階段,此時需要加強對混凝土澆筑速度和澆筑量的控制,確保最終的澆筑高度能夠滿足要求,從而建成尺寸合適的結構體,同時給后續的滑模拆除作業創設良好的條件。在豎井段混凝土澆筑結束后,滑模需上升,直至與模板完全分離為止。

（3）拆除抹面平臺及分料系統：按照流程有序拆除,首先拆除的是抹面平臺,而后拆除分料系統（此處又細分為多個部分,按照“旋轉溜槽→頂部集料斗→料槽柱”的流程有序完成各部分的拆除作業）,將拆除后的構件上傳至分料平臺,再將其吊裝至地面,分類堆放到位。抹面平臺及分料系統拆除結束后,用卷揚機提升系統拉住主平臺,而后按照對稱的方式分塊拆除模板、提升架、主平臺輻射梁、分料平臺,在此過程中掛手拉葫蘆,用于懸掛拆卸物,保證物件的穩定性,以免因物件的掉落而誘發安全事故。拆除過程中,安排專員在現場加強指揮,營造安全的施工環境。

6 結語

實踐表明,豎井滑模安裝耗時約為26 d,支撐平臺、滑模等的相關建設工作均有效落實到位。壓力管道豎井滑模每班滑升量約為1.5 m,每臺豎井約滑40 d,施工效率較高,同時在施工安全、施工質量等方面均有較好的表現,能夠滿足工程建設目標,表明滑模施工工藝具有可行性,在條件允許時,可將其推廣至類似工程中。