三峡永久船闸排架柱混凝土施工滑模设计简介
摘要:三峡永久船闸施工过程中采用了较多的滑模施工。以永久船闸第一闸首排架柱混凝土施工为例,介绍排架柱滑模中轨道及模板设计方法。采用滑模施工后,加快了混凝土施工进度,节约了近一半工期,降低了约1/3的投资,同时成型混凝土满足内实外光的要求。
1 工程概况
三峡永久船闸第一闸首桥机排架柱共有22个,是起吊闸首事故门和检修门时桥机运行的支承体,排架柱为空心棱台体结构,其基础面尺寸为400 cm×400 cm、顶面尺寸为330cm×330 cm、高1 829.8 cm(土建部分),四面坡比均为0.16,墙体厚80 cm。由于施工仓面小、模板施工难度大,因此在185.8～202.1 m高程之间采用滑模施工,以大幅减少工程投资及施工工期,提高工程进度和施工质量。
排架柱的结构示意见图1。由图1可知,排架柱截面关于通过中心点的垂直轴线对称;排架柱在高程变化方向上只有L的数值发生变化,同时L值不是在一个方向发生变化,而是在两轴方向均有等值的变化,通过矢量分析,变化矢量方向指向排架柱中心;单边与中心距离的变化方向也是指向中心的,对称部位变化的数值相同;在单边变化中,四周边上80 cm的长度保持不变。
2 滑模结构
排架柱结构形体决定了滑模体必须具备相应的特征,同时还必须满足施工布置、施工手段等使用条件。
(1)由于柱体是关于两垂直轴线对称的,所以滑模体也应该具有相同的对称性。在模体组成上就需要分解成具有相同结构的单元。在运行控制中,单元相互间的位置关系满足关于柱体中心两垂直轴线对称。
(2)四周角在滑升过程中位移矢量方向是指向墩体中心的,故应选择指向中心的力杆进行平衡。同时由于具有对称性,故采用通过柱体中心的力杆同时控制。单边的平衡也采用同样的办法进行控制。
(3)固定边长的模板采用定制模板。
(4)模板的下沿围箍采用外围尺寸控制。
(5)模体的附加部分满足施工措施要求。
3 滑模系统及模板
(1)模具组成。模具主要由三部分组成:模具系统、液压控制系统及电器设备系统。模具系统由轨道(支撑杆)、模板、围箍、提升架、操作平台、内外吊架组成。轨道用Φ25钢筋;模板分固定模板和活动模板两种,长度均为150 cm;围箍分内、外两道,分固定箍和活动箍两种;提升架共8榀,开字形,采用14号槽钢制成;操作平台采用辐射状结构,由中圈、外圈和辐射梁组成,设置8对16槽钢,分别与中圈连接;内外吊架采用50×4角钢制成,供操作人员使用。
(2)液压控制系统。由液压控制台(YKT-36型)、油管、千斤顶(GYD-35型珠式液压)组成。采用1个液压控制台,16个千斤顶。
(3)电器设备系统。除机械设备采用380 V电压外,平台上照明电压采用36 V低压,以保证施工作业安全。
(4)供料系统。由15 t混凝土运输自卸车、门机、储料斗、小推车、提升卷扬机、钢管井架、受料平台及溜筒等组成。
4 支撑杆荷载计算
模具自重为65 kN;钢模面积为35.4 m²,摩阻力为77.9kN;施工平台面积为40 m²,施工荷载为40 kN;平台放置油泵、电焊机等杂物,自重为20 kN。总荷载约为203 kN。
(1)支撑杆承载力计算。杆重取15 kN/根,则根数n=203kN/15 kN=13.5,取16根。每根支撑杆承载力为12.69 kN。
(2)支撑杆稳定性校核。根据公式[P]=α40EJ/K(L0+95)2,其中,[P]为支撑杆的允许承载力;α为工作条件系数,一般整体式刚性平台取0.7;K为安全系数,取不小于2.0;L0为支撑杆有效长度,是从混凝土表面到千斤顶下卡头的距离,取为100 cm;J为Φ25 mm支撑杆的惯性矩,其值为1.92 cm4;E为Φ25 mm支撑杆弹性模量,其值为2.1×106。计算可得,[P]=14.9kN>12.69 kN,故支撑杆稳定。滑模系统及模板设计见图2。
5 模体组装与运行
(1)滑模模具组装顺序:定位→安装中心圈→安装辐射梁、提升架、千斤顶→安装支撑杆、围箍、模板及吊架→铺平台板→安装液压设备供油管→检查调试。
(2)滑升过程控制。在滑升过程中,每次提升后,采用全站仪对模板进行监测和校核,中心点误差控制在5 mm以内,同时利用向外引伸点的方法用吊锤进行实时控制。
6 结语
采用滑模施工后,加快了混凝土施工进度,与传统层浇法相比,缩短了近一半工期,降低了约1/3的投资,同时成型混凝土满足内实外光的要求。
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